Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên đánh giá hiệu quả việc thay đổi hướng đi qua nút giao thông cùng mức ở hà nội

Giải pháp bịt nút đã chuyển từmột nút giao thông thường thành một hệ thống nhiều nút giao liên hệ chặt chẽ vớinhau trong một phạm vi hẹp, nên sự tác động giữa các nút nhỏ được hình thành

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC THAY

ĐỔI HƯỚNGĐI QUA NÚT GIAO THÔNG CÙNG

MỨCỞ HÀ NỘI

SINH VIÊN THỰC HIỆN :HOÀNG HUY TOÀN

ĐỖĐÌNH MỪNG LỚP TĐHTKCĐ K50

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : LÊ QUỲNH MAI

HÀ NỘI – THÁNG 4 NĂM 2012

Đề tài nghiên cứu khoa học

Mục lục

Chương I:Đặt vấn đề 3

Chương II:Tổng quan về cách xác định khả năng thông hành của nút giao thông cùng mức……… 5

1 Khái niệm chung về năng lực thông hành 5

2.Tính toán khả năng thông hành của nút giao thông………5

3 Khả năng thông hành của một nút giao thông và công thức chung………5

4 Các phương pháp tính toán khả năng thông hành của nút……… 6

Chương III: Xây dựng mô hình mô phỏng ……9

1.Giới thiệu chung về mô phỏng 9

2.Điều tra và nghiên cứu thực tế 10

3.Mô hình hóa nút 11

Chương IV: Đánh giá hiệu quả việc thay đổi hướng đi qua nút giao thông cùng mức ở Hà Nội 21

1.Hệ số quy đổi và kích thước xe theo tiêu chuẩn 21

2.Tiến hành mô tình hóa nút giao ngã tư Nguyễn Chí Thanh-Láng- Trần Duy Hưng ………21

2 Nút giao chưa bịt ……… 21

2.2 Nút giao đã đặt giả phân cách ……… 22

2.3 Xuất kết quả và so sánh đánh giá ……….……….23

3.Tính hệ số quy đổi mới từ xe máy ra xe con quy đổi 24

3.1 Tính hệ số quy đổi trong trường hợp chưa bịt nút ………24

3.1a Tính A% 25

3.1b Tính hệ số quy đổi………….……… 27

4 Đánh giá hiệu quả thay đổi hướng đi qua nút… ……… 28

Chương V: Kết luận……… 31

Đề tài nghiên cứu khoa học

Chương I:Đặt vấn đề

Trong thời gian qua ở Hà Nội, rất nhiều nút giao cùng mức đã được tổ chức giaothông theo cách thay đổi hướng đi của một số hướng chỉnh qua nút, mà cách gọi đơngiản là bịt nút, nhằm tăng khả năng thông qua của nút Sự thay đổi này đã phát huyhiệu quả ở một số nút nhưng cũng gây ra kết quả ngược lại ở một số vị trí Chính sựkhác biệt này đã khiến cho nhiều ý kiến khác nhau xuất hiện xung quanh vấn đề trên,

và một điều đặc biệt là, hầu hết các ý kiến chưa đưa ra được kết quả tính toán cụ thểnào để chúng tỏ cho những luận điểm của mình

Có thể thấy rằng, việc tính toán khả năng thông hành của nút giao cùng mứckhông hề đơn giản, nhất là đối với dòng xe hỗn hợp Giải pháp bịt nút đã chuyển từmột nút giao thông thường thành một hệ thống nhiều nút giao liên hệ chặt chẽ vớinhau trong một phạm vi hẹp, nên sự tác động giữa các nút nhỏ được hình thành từgiải pháp bịt nút này tương tác lên nhau khiến cho việc tính toán theo cách thôngthường rất khó thực hiện

Phương pháp mô phỏng được biết đến như một giải pháp hữu hiệu để giải quyếtcác bài toán mang tính cụ bộ nhưng có độ phức tạp cao.Đối chiếu với điều kiện thực

tế tại nút trước và sau khi bịt lại, thì có thể thấy độ phức tạp ở đây đạt mức cao và chỉ

có thể giải quyết được với mức độ chính xác chấp nhận được bằng phương pháp môphỏng

Do dòng xe qua nút giao là một dòng gồm nhiều loại xe, do đó để đơn giản hóaquá trình tính toán, người ta thực hiện việc quy đổi xe Trong trường hợp nghiên cứunày, do công cụ mô phỏng không cho phép biểu diễn xe máy nên phải quy đổi xemáy về xe con, còn các loại xe ô tô khác vẫn giữ nguyên đặc tính như khảo sát

Cấu tạo hình học của nút giao trên thực tế, sau một số lần cải tạo, có cấu tạo kháphức tạp, do đó bắt buộc phải thực hiện việc mô hình hóa lại nút giao theo mô hình

mà công cụ mô phỏng có thể chấp nhận được

Một yếu tố đặc trưng cho giải pháp mô phỏng là tính cục bộ của nó, tức là nó chỉ phùhợp với từng trường hợp cụ thể, do đó việc nghiên cứu phải được tính hành đối vớitrường hợp cụ thể, trong đề tài này, đối tượng nghiên cứu được chọn là nút giaoNguyễn Chí Thanh – Đường Láng – Trần Duy Hưng Để có thể triển khai nghiêncứu, bắt buộc phải tiến hành khảo sát thực tế, bao gồm đo vẽ cấu tạo hình học nút vàthu thập số liệu về dòng xe qua nút theo tất cả các hướng Từ dữ liệu này sẽ tiến hành

Đề tài nghiên cứu khoa học

mô phỏng để đánh giá hiệu quả của việc thay đổi cách tổ chức giao thông qua nút với

2 trường hợp mô phỏng là mô hình nút chưa bịt và mô hình nút đã bịt

Đối tượng nghiên cứu ở đây là phương pháp mô phỏng, dòng xe qua nút, khảnăng thông hành của nút và nút giao Nguyễn Chí Thanh – Đường Láng – Trần DuyHưng

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài này là kết hợp giữa nghiêncứu lý thuyết và khảo sát thực tế

Mục tiêu nghiên cứu là đưa ra được số liệu tính toán cụ thể về khả năng thôngqua của nút cũng như một số các số liệu khác tương ứng với 2 trường hợp là đã bịt vàchưa bịt nút

Đề tài nghiên cứu khoa học

Chương II :Tổng quan về cách xác định khả năng thông

hành của nút cùng mức

Khi xây dựng hoặc cải tạo nút giao thông, một trong những chỉ tiêu quan trọng vàđược người thiết kế quan tâm là xem xét khả năng thông hành của nút giao thông sẽđược xây dựng hoặc cải tạo Khả năng thông hành là một chỉ tiêu khai thác để đánhgiá phương án nút lựa chọn

1) Khái niệm khả năng thông hành của nút giao thông.

Khả năng thông hành của một nút giao thông cùng mức là số lượng xe lớn nhất

có thể thông qua nút của một làn xe hoặc một nhóm làn xe trong một đơn vị thời gian(giờ) dưới một chất lượng dòng xe nhất định

2) Tính toán khả năng thông hành của nút giao thông.

Tính toán khả năng thông hành của nút giao thông nhằm xác định năng lực làmcủa phương án nút được xây dựng mới hay cải tạo Năng lực thông hành của nút là cơ

sở để quyết định các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế nút như định kích thước hình học, sốlàn xe và bề rộng phần xe chạy trong nút… Nó là một chỉ tiêu khai thác quan trong đểđánh giá hiệu quả phương án nút lựa chọn

Khi tính toán khả năng thông hành của nút cần phân biệt các trường hợp nútkhông có đèn điều khiển và có đèn điều khiển, loại giao thông cùng mức hay khácmức, loại vòng xuyến hay ngã ba, ngã tư…

3) Khả năng thông hành của một nút giao thông và công thức chung.

Là số lượng xe lớn nhất có thể thông qua nút theo tất cả các hướng trong mộtđơn vị thời gianthông thường đơn vị thời gian thường được chọn là 1 giờ (giờ caođiểm)

Khả năng thông xe của nút phụ thuộc vào nhiều nhân tố như: cấu tạo của nút,tốc độ xe chạy trong nút, giải pháp tổ chức giao thông; tình hình mặt đường, thànhphần và lưu lượng xe chạy theo các hướng chính, phụ; tỉ lệ các dòng rẽ trái, rẽ phải

N đ i – lưu lượng xe của đường phố thứ I vào nút

Đề tài nghiên cứu khoa học

Trong đó: t1 – thời gian phản ứng tâm lý của lái xe.

t2– thời gian lái xe gài số đầu

t3 – thời gian lái xe cho tăng tốc độ ban đầu

Với phương pháp này có thể kể đến những kết quả nghiên cứu và đề nghị của E.MLabalov (Nga)

Kết quả nghiên cứu của đường ô tô Anh năm 1986:

N nút= 100(∑N đ i +F)

Trong đó: N nút – Khả năng thông xe của cả nút, xe/h.

∑N đ i – Khả năng thông xe của tất cả các đường vào nút

F – Diện tích nút giao thông, m2

Với phương pháp 3:

Khả năng thông hành của mỗi đường là một hàm, hàm này lại phụ thuộc vàolượng giao thông các đường dẫn khác.Các ham số trong công thức dưới đâyđược kí hiệu trên sơ đồ hình bên

Khả năng thông hành được xác định theo công thức:

Đề tài nghiên cứu khoa học

L S – số lần xe trên đường dẫn đang xét;

L0 – số làn xe trên đường dẫn đối diện;

LT P0- tỷ lệ lưu lượng xe rẽ trái trên đường dẫn đối diện sơ với lưu lượng trên đường dẫn đối diện;

RT P0 – tỷ lệ lưu lượng xe rẽ phải trên đường dẫn đối diện;

LT P c – tỷ lệ xe rẽ trái ở các đường dẫn xung đột;

LT P c – tỷ lệ xe rẽ phải ở các đường dẫn xung đột;Đề tài nghiên cứu khoa học

Chương III: Xây dựng mô hình mô phỏng

1.Giới thiệu chung về mô phỏng

Mô phỏng là việc mô tả lại một quá trình, hệ thống nào đó trong thực tế thông quamột quá trình hay hệ thống khác, có thể là với qui mô khác, có thể là ảo trên môitrường máy tính

Mô phỏng giao thông đã có từ rất sớm, vào những năm 1960 và 1970 Cho đến nay,các mô hình mô phỏng (hay các phần mềm mô phỏng) đã có những bước tiến vượtbậc và đang được áp dụng rộng rãi, nhất là ở các nước phát triển và đã thể hiện đượcvai trò nổi bật của mình trong các vấn đề về quản lý và quy hoạch giao thông Các

mô hình mô phỏng nhìn chung đi theo 2 hướng lớn: mô hình mô phỏng vĩ mô và môhình mô phỏng vi mô

Mô hình mô phỏng vĩ mô: coi các phương tiện giao thông như là dòng, hoạt động cóquy luật, cũng giống như phương pháp cổ điển, nhưng thêm vào đó là rất nhiều yếu tố

có ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của dòng giao thông được biểu diễn thông quacác phương trình vi phân và được tính toán với sự trợ giúp của máy tính điện tử Môhình mô phỏng vĩ mô, một khi đã được hoàn thành có thể được áp dụng nhanh chóngtrong thực tiễn, thích hợp cho mục đích quản lý toàn mạng lưới giao thông với yêucầu về độ chính chính xác không quá khắt khe

Mô hình mô phỏng vi mô: các phương tiện giao thông được xem xét như là từng thựcthể trong dòng giao thông, có tương tác với các đối tượng khác trong dòng giao thông

và chịu sự chi phối của các điều kiện về chất lượng, yếu tố hình học,… của tuyếnđường Loại mô hình này có độ chính xác rất cao, có thể mô tả gần đúng với quá trìnhgiao thông thực tế.Tuy nhiên, để xây dựng hoàn chỉnh mô hình này, cần tốn rất nhiềuthời gian, nhân lực và đầu tư tài chính.Ngoài ra, cần phải có hệ thống máy tính đủmạnh để thực hiện mô hình này Tuy nhiên, xu thế hiện nay trên thế giới đang dầnchuyển sang loại mô hình này, bởi ưu điểm về khả năng tính toán với độ chính xáccao, cũng như các kết quả xuất đa dạng, đáp ứng cho các nhu cầu nghiên cứu khácnhau Bên cạnh đó, với sự phát triển của ngành công nghiệp phần cứng máy tính thìhạn chế về tốc độ tính toán là điều không đáng lo ngại

Đề tài nghiên cứu khoa học

2.Điều tra và nghiên cứu thực tế giao thông trong nút.

 Nghiên cứu thực tế giao thông tại nút là nhằm thu thập những số liệu liên quanđến dòng xe thực tế cũng như rút ra các đặc điểm hoạt động cửa chúng trongnút Đây là cơ sở cho việt thiết kế nút cũng như số liệu đầu vào cho các chươngtrình mô phỏng

 Nút được chọn để triểu khai nghiên cứu thực tế là nút giao Láng –Nguyễn TríThanh – Trần Duy Hưng

 Tại nút giao này đã có 2 phương án được đưa ra để điều khiển giaothông:

 Điều khiển bằng đèn khi chưa bịt nút

 Như kết quả điều tra, vào giờ cao điểm, lượng xe lưu thông qua nút

là rất lớn Và có sự khác nhau giữa giờ cao điểm buổi sáng và giờcao điểm buổi chiều Một số hướng rẽ không đáp ứng được nhu cầu

đi lại

 Thành phần dòng xe đa dạng, xe máy chiếm phần lớn

 Xảy ra xung đột tại nút vào giờ cao điểm do một lượng lớn các xe rẽtrái Nó làm cản trỏ dòng đi thẳng của hướng đối diện

 Điều khiển giao thông bằng thay đổi hướng đi khi đã bịt nút

 Các xe di chuyển trong nút độc lập

 Dòng xe không có sự xung đột

 Trong nút, các phương tiện lưu thông khá ổn định

 Dựa trên 2 phương án đã trình bày, chúng tôi đã xây dựng 2 mô hình mô phỏnggiao thông trong nút sử dụng chương trình TrafficWare của Mỹ

Đề tài nghiên cứu khoa học

3.Mô hình hóa nút.

Khi mô hình hóa nút chúng ta làm trên Module Synchro:

Giao diện chính của chương trình:

Mô hình hóa hình học trên mặt bằng

Mô hình hóa làn xe

Nhập dữ liệu làn xe

Đề tài nghiên cứu khoa học

Các bước thực hiện quá trình mô hình hóa nút giao thông:

1. Mô hình hóa cấu tạo hình học trên mặt bằng

Nút giao thông đã được mô hình hóa tương ứng với thực tế

o Mô hình hóa nút giao thông điều khiển bằng đèn

Thực hiện mô hình hóa 1 nút giao thông, chọn biểu tượng để thêm 1 đoạn đường:

Đề tài nghiên cứu khoa học

Nếu 2 đoạn đường có giao cắt thì điểm giao cắt sẽ được phát sinh 1 nút tương ứng:

2 Mô hình hóa làn xe

Đề tài nghiên cứu khoa học

Thiết lập các thông số chủ yếu cho từng làn xe:

- Lanes and sharing: Thiết lập số làn xe là kiểu làn xe cho từng hướng đi cự thể của nút

- Lane Width(ft) : Thiết lập bề rộng làn (tính the oft, 1ft = 0,3048 mét)

- Grade( %) : thiết lập độ dốc dọc

- Storage Length (ft): Thiết lập chiều dài làn chờ

- Storage Lanes : Thiết lập số làn chờ tương ứng

- Right Turn Channelized: Làn rẽ phải liên tục

- Curb Radius(ft) : Bán kính của đường cong làm làn rẽ phải liên tục

- Add Lanes: Số làn cần phải thêm vào cho hướng rẽ phải liên tục

- Right Turn on Red: cho phép rẽ phải liên tục khi được chọn

3 Nhập các thông số về dòng xe

Nhập vào thông số về dòng xe từ giữ liệu mà chúng ta thu thập được:

- Traffic volume: lưu lượng từng hướng rẽ tương ứng (xe /h)

- Ngoài ra chúng ta có thể nhập số lượng xe khi mô hình hóa làn xe

- Ở giao diện này chúng ta cũng chỉnh được làn xe của mỗi đoạn đường

Đề tài nghiên cứu khoa học

4 Khai báo đèn

Nhập các thông số cần thiết cho điều khiển quá trình giao thông:

- Control type: Loại nút giao thông bao gồm các loại nút chủ yếu sau: + Pretimed: Điều khiển giao thông bằng đèn

+ Unsignalize: Nút giao thông không có đèn

+ Roundabout: Nút giao thông có vòng xuyến

Đề tài nghiên cứu khoa học

Để điều khiển giao thông bằng đèn, chọn loại nút là Pretimed

- Turn Type: Cho phép thiết lập cách ứng xử của tùng hướng rẽ trái hoặc phải + Protected: Hướng rẽ có 1 đèn pha đèn dành riêng, không có giao cắt vớibất kí hướng nào trong toàn bộ thời gian của pha đèn

+ Permitted: Không có pha rẽ riêng, các hướng rẽ phải ưu tiên cho hướngđang đi tới

+ Custom: Ngưới sử dụng có thể tùy biến hoạt động của 1 pha

+ Free: Dành tiêng cho hướng rẽ phải, hướng rẽ phải được hoạt động liêntục nhưng phải ưu tiên cho người đi bộ

- Protected Phases: Nhập vào số thứ tự của pha đèn ứng với dòng di chuyển củagiao thông trên hướng này

- Premitted Phases: Nhập vào số thứ tự của từng pha đèn ứng với dòng dichuyển của giao thông trên hướng này

- Chú ý trong quá trình thiết lập các pha đèn, người dung cần phải vạch sẵn cácpha đèn và các hướng đi trong pha đèn đó, Nếu một hướng đi có tham gianhiều hơn một pha đèn, người sử dụng có thể nhập vào số thứ tự của các pha,cách nhau bởi dấu cách trắng

Đề tài nghiên cứu khoa học

 Thiết lập thời gian cho từng pha đèn

 Thiết lập thời gian cho từng pha đèn

- Yellow Time (s): Thời gian đèn vàng của một pha tính bằng giây

Đề tài nghiên cứu khoa học

- All – Red Time (s): Thời gian đèn đỏ cho tất cả các pha, ngay tiếp sau thờigian đèn vàng Khoảng thời gian này đủ để cho lượng xe trong nút thoát hếttrước khi dòng xe từ các hướng khác đi vào nút.

- Minimun Spit (s): Thời gian ngắn nhất cho một pha đèn tính bằng giây.Khoảng thời gian này đã bao gồm cả thời gian đèn vàng và thời gian đèn đỏchung cho các pha

- Maximum Split (s): Thời gian dài nhất cho một pha đèn, tính bằng giây.Khoảng thời giàn này đã bao gồm cả thời gian đèn vàng và thời gian đèn đỏchung của các pha Để cố định thời gian cho từng pha đèn, chọn Minimun Spit

và Maximum Split bằng nhau

5 Thực hiện mô phỏng:

 Nhán tổ hợp phím Ctrl + G để thực hiện quá trình mô phỏng hoạt động giaothông của nút mà người sử dụng đã thiết lập Thao tác này sẽ tiến hành thực thichương trình Sim Traffic

 Thiết lập các thông số của quá trình mô phỏng

Đề tài nghiên cứu khoa học

 Xuất giữ liệu đầu ra.

Vào file chọn Create report

Đề tài nghiên cứu khoa học

Chương IV: Đánh giá hiệu quả việc thay đổi hướng đi

qua nút giao thông cùng mức ở Hà Nội

1 Hệ số quy đổi và kích thước xe theo tiêu chuẩn tiêu chuẩn

Trong tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị TCXDVN 104-2007 đã quy định hệ sốquy đổi các loại xe thành xe con quy đổi và kích thước của tường loại xe tương ứng

Và được thể hiện trong bảng sau (trích dẫn nội dung liên quan đến đề tài):

0,251,04,0

0,151,04,5

Bảng 1 Các kích thước của xe thiết kế (đơn vị: m)

2 Mô tình hóa nút giao Nguyễn Chí Thanh –Đường Láng- Trần Duy Hưng với hệ số quy đổi theo tiêu chuẩn

2.1.Trường hợp nút giao thông chưa bịt

Đề tài nghiên cứu khoa học