thiết kế yếu tố hình học đường ô tô bùi xuân cậy GTVT

Trong các tài liệu nước ngoài gọi là đường giao thông công - Đường ô tô cao tốc: là đường dành cho xe cơ giới, có dải phân cách chia đường cho xe chạy hai chiều riêng biệt; không giao n

Pgs.ts bïi xu©n cËy, ThS NGUYÔN QUANG PHóC

LỜI MỞ ĐẦU

Giáo trình Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô được biên soạn cho sinh viên các ngành Đường bộ, Cầu – Đường bộ theo đề cương chương trình giảng dạy của trường Đại học GTVT, đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho sinh viên các chuyên ngành khác trong khoa Công trình, sinh viên ngành kinh tế xây dựng, khoa Kinh tế của trường Đại học GTVT

Giáo trình được biên soạn trên cơ sở các giáo trình, bài giảng môn học thiết kế đường ô tô của bộ môn Đường bộ, Trường Đại học GTVT, các giáo trình thiết kế đường ô tô của Trường Đại học Xây dựng và cập nhật các quy trình thiết kế đường ô tô của Việt Nam TCVN 4054 – 05, 22TCN 273-01, tiêu chuẩn thiết kế hình học đường ô tô của Trung Quốc, CHLB Đức, AASHTO-Mỹ,

Nội dung giáo trình chia thành 6 chương do PGS.TS Bùi Xuân Cậy chủ biên và biên soạn các chương 5, 6; ThS Nguyễn Quang Phúc, biên soạn từ chương 1 đến chương 4

Để hoàn thành giáo trình này, chúng tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quang Toản, TS Trần Thị Kim Đăng, và các thày, cô giáo bộ môn Đường bộ đã đọc, sửa chữa, bổ sung, cung cấp tài liệu và cho những nhận xét quý báu

Mặc dù đã rất nhiều cố gắng khi biên soạn nhưng do trình độ và thời gian có hạn nên không tránh khỏi nhiều thiếu sót, chúng tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thày, cô giáo, các bạn đồng nghiệp, các em sinh viên để lần xuất bản sau được hoàn thiện hơn

Mọi đóng góp xin được gửi về Nhà xuất bản GTVT, 80B Trần Hưng Đạo,

Hà Nội hoặc Bộ môn Đường bộ, trường Đại học GTVT, Láng Thượng, Đống

Đa, Hà Nội Điện thoại 04.7664531; Email: phucnq2002@yahoo.com

Hà Nội, tháng 11 năm 2006

CÁC TÁC GIẢ

CHƯƠNG 1 CÁC KHÁI NIỆM SỬ DỤNG TRONG MÔN HỌC

1.1 ĐƯỜNG BỘ VÀ MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG BỘ

1.1.1 Tầm quan trọng của mạng lưới đường bộ trong đời sống xã hội

a) Định nghĩa đường bộ

Thuật ngữ về đường ở nước ta cũng như một số nước trên thế giới hiện nay chưa thật thống nhất Trong giáo trình này sử dụng các định nghĩa sau đây

- Đường bộ : Đường bộ là một tổng hợp các công trình, các trang thiết bị đảm

bảo cho các loại xe và bộ hành lưu thông trên đường được an toàn, êm thuận

và kinh tế

- Đường ô tô: Đường dùng cho mọi đối tượng tham gia giao thông (từ người đi

bộ đến xe ô tô) Trong các tài liệu nước ngoài gọi là đường giao thông công

- Đường ô tô cao tốc: là đường dành cho xe cơ giới, có dải phân cách chia

đường cho xe chạy hai chiều riêng biệt; không giao nhau cùng mức với một hoặc các đường khác; được bố trí đầy đủ trang thiết bị phục vụ, bảo đảm giao thông liên tục, an toàn, rút ngắn thời gian hành trình và chỉ cho xe ra, vào ở

những điểm nhất định

Đường ô tô cao tốc cũng được chia thành:

+ Đường ô tô cao tốc ngoài đô thị

+ Đường ô tô cao tốc đô thị

b) Định nghĩa mạng lưới đường bộ

Tập hợp các con đường bộ có mục tiêu trong một vùng hay một quốc gia tạo nên mạng lưới đường bộ

Mạng lưới đường bộ nối liền các điểm dân cư, các khu trung tâm văn hoá, chính trị, công nghiệp, nông nghiệp, các trung tâm giao thông như nhà ga, bến cảng, sân bay, Mạng lưới này phục vụ cho việc đi lại của các đối tượng tham gia giao thông, vận chuyển hàng hoá, hành khách giữa các trung tâm đó Vì vậy, dạng

chung của mạng lưới trước hết phải phù hợp với hướng của các dòng giao thông chính, đảm bảo cho các dòng này lưu thông thuận tiện với thời gian ngắn nhất, hoặc chi phí ít nhất đồng thời giảm được tác động xấu đến môi trường thiên nhiên và với chi phí xây dựng hợp lý

Mức độ phát triển của mạng lưới được đánh giá bằng các chỉ tiêu sau:

1 Mật độ đường trên 1000 km 2 diện tích lãnh thổ

- Các nước phát triển : 250 -:- 1000 km/1000km2

- Các nước đang phát triển : 100 -:- 250 km/1000km2

- Các nước chậm phát triển : < 100 km/1000km2

2 Chiều dài đường trên 1000 dân

Được xem là ở mức độ trung bình khi đạt từ 3-:-5 km đường có lớp mặt cấp cao trên 1000 dân

3 Chiều dài đường trên 1 phương tiện giao thông (ôtô)

- Lưới đường được xem như đủ nếu đạt : > 50 m đường / 1 ôtô

- Cần bổ sung : 20-:-30 m đường / 1 ôtô

- Thiếu : < 20 m đường / 1 ôtô

c) Tầm quan trọng của mạng lưới đường bộ trong đời sống xã hội

Trong nền kinh tế quốc dân, vận tải là một ngành kinh tế đặc biệt và quan trọng

Nó có mục đích vận chuyển hàng hoá, hành khách từ nơi này đến nơi khác Trong quá trình sản xuất, nó không làm tăng giá trị sử dụng của hàng hoá tuy nhiên tầm quan trọng của nó dễ nhận thấy trong mọi ngành kinh tế Nó cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu cho mọi nhà máy Nó vận chuyển VLXD, máy móc tới để xây lắp nhà máy Trong quá trình sản xuất, cũng lại cần vận chuyển từ phân xưởng tới phân xưởng, tới kho Cuối cùng khâu phân phối tới tay người tiêu dùng cũng lại phải nhờ tới vận tải

Vận tải là mạch máu nối liền các khu trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá, du lịch, các khu công nghiệp, nông nghiệp, giữa thành thị với nông thôn, phục vụ cho sự phát triển mọi lĩnh vực của nền kinh tế, phát triển xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng

Hệ thống vận tải bao gồm các hình thức: vận tải thuỷ, vận tải hàng không, vận tải đường sắt và vận tải đường bộ, trong đó vận tải đường bộ đóng một vai trò đặc biệt quan trọng, là lựa chọn duy nhất khi trung chuyển hành hoá và hành khách của các hình thức vận tải khác Vận tải đường bộ còn rất thích hợp khi vận chuyển hành hoá và hành khách cự ly vừa và ngắn

Vận tải đường bộ (chủ yếu là vận tải ô tô) có nhiều đặc điểm, trong những điều kiện nhất định những đặc điểm này làm cho vận tải đường bộ có nhiều thuận lợi

và hiệu quả hơn so với các hình thức vận tải khác:

- Có tính cơ động cao, linh hoạt, vận chuyển trực tiếp không cần thông qua các phương tiện trung chuyển Có thể sử dụng hỗn hợp cho nhiều loại phương tiện vận tải

- Đường bộ đòi hỏi đầu tư ít vốn hơn đường sắt, độ dốc dọc khắc phục được lớn hơn nên có thể đến được các nơi địa hình hiểm trở Vì vậy về mặt chính trị, quốc phòng, xã hội đây là một ngành vận tải rất quan trọng

- Tốc độ vận tải khá lớn, nhanh hơn đường thuỷ, tương đương đường sắt, trên đường cao tốc có thể chạy trên 100 km/h nên trên các cự ly ngắn nó có thể cạnh tranh với hàng không

- Cước phí vận chuyển trên đường bộ rẻ nhiều so với hàng không nên lượng hành khách và hàng hoá thường chiếm 80-90% về khối lượng hàng và 60-70% về khối lượng vận chuyển, ở nước ta là 50% và gần 90%

Nhược điểm lớn nhất của vận tải ô tô là giá thành vận tải đắt hơn đường sắt vì nhiên liệu đắt, tỷ lệ số người phục vụ đối với 1 T.Km cao, tỷ lệ giữa trọng lượng bản thân và trọng lượng hàng lớn

Tai nạn giao thông cao và gây ô nhiễm môi trường lớn cũng là nhược điểm chủ yếu của vận tải đường bộ so với các hình thức vận tải khác Hàng năm trên thế giới có khoảng 25 vạn người chết vì tai nạn giao thông đường bộ Ở nước ta, theo

số liệu thống kê quản lý của Cục Cảnh sát giao thông đường sắt đường bộ (Bộ Công an) chỉ riêng 8 tháng đầu năm 2006, cả nước đã xảy ra 9.977 vụ làm chết 8.462 người và bị thương 7.728 người Các nước phát triển có nhiều biện pháp và

đã phòng chống có hiệu quả tai nạn giao thông đường bộ nhưng đáng tiếc là ở các nước đang phát triển, con số này không ngừng tăng lên

Công nghiệp chế tạo ô tô ngày càng phát triển, ô tô ngày càng được hoàn thiện làm cho sức chở tăng, tiêu hao nhiên liệu giảm, an toàn, ít gây ô nhiễm môi trường và mạng lưới đường ngày càng hoàn thiện nên hình thức vận tải này ngày càng phát triển

Để làm rõ hơn vai trò của vận tải đường bộ, chúng ta phân tích ưu nhược điểm của các hình thức vận tải khác so với đường bộ

* Vận tải thuỷ :

Gồm có vận tải sông và vận tải biển Ưu điểm chính của loại hình này là tiết kiệm được năng lượng vận chuyển Số nhiên liệu để chuyển 1 tấn hàng chỉ bằng 1% so với vận tải hàng không nên giá cước rất rẻ Tiền đầu tư chủ yếu vào tầu bè

và bến cảng Vận chuyển được với khối lượng lớn, đường dài, hàng hoá cồng kềnh như dầu lửa, máy móc, than đá,

Loại hình vận tải này có nhược điểm là bị hạn chế bởi luồng lạch, bến cảng, phương tiện nên không linh hoạt phải cần các phương tiện vận chuyển trung gian (trung chuyển) Ngoài ra còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu thời tiết và tốc độ vận chuyển chậm

Hiện nay, cả nước ta có trên 80 cảng biển lớn nhỏ, trong đó một số cảng tổng hợp quốc gia đã và đang được nâng cấp mở rộng như Hải Phòng, Cái Lân, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang, Sài Gòn, Cần Thơ,

Tổng chiều dài đường sông có khoảng 41.900 Km sông, kênh các loại, nhưng mới quản lý, khai thác vận tải 8.036 Km Vận tải sông giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong giao thông ở khu vực đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long.Tuy nhiên, giao thông vận tải sông vẫn bị hạn chế do luồng lạch thường xuyên bị sa bồi, khối lượng nạo vét rất lớn, thiếu thiết bị dẫn luồng; các cảng sông nhỏ, năng lực thấp, trang thiết bị bốc xếp lạc hậu, sức chứa kho bãi không đủ Đa số các cảng chưa có nối kết liên hoàn với mạng giao thông quốc gia

* Vận tải hàng không

Phương thức vận tải này hiện nay phát triển rất nhanh chóng, ưu điểm của vận tải hàng không là tốc độ cao (từ 300-1000 km/h) nên tiết kiệm được thời gian vận chuyển Ngoài ra còn là hình thức vận tải an toàn và tiện nghi đối với hành khách, loại hình vận tải này rất thích hợp với các cự ly vừa và lớn

Nhược điểm là giá thành đắt; hạn chế bởi tuyến bay, sân bay, thiết bị, phương tiện nên không cơ động mà cần phải có các phương tiện trung chuyển

Hiện nay, ngành hàng không dân dụng Việt Nam đang quản lý, hoặc cùng quản

lý và khai thác 17 sân bay trong mạng cảng hàng không sân bay toàn quốc, trong

đó có 3 sân bay quốc tế Nội Bài, Tân Sơn Nhất và Đà Nẵng Trong điều kiện vốn cấp từ ngân sách nhà nước còn hạn hẹp, ngành tập trung đầu tư nâng cấp chủ yếu cho 3 cảng hàng không sân bay quốc tế về các hạng mục nhà ga, đường băng, đường lăn, sân đỗ và một số sân bay nội địa như Vinh, Phú Bài, Điện Biên, Cát

Bi, Phú Quốc, Buôn Mê Thuột, Liên Khương, Pleiku

* Vận tải đường sắt

Tốc độ vận chuyển trên đường sắt khá cao, tới 100 km/h với tàu thường và gần

300 km/h với tàu cao tốc Chuyên chở đường dài, giá cước rẻ, vận chuyển được hàng hoá cồng kềnh, khối lượng vận chuyển lớn

Cũng như các hình thức vận tải trên, vận tải đường sắt cũng bị hạn chế bởi tuyến đường, nhà ga, phương tiện, nên không cơ động mà cần phải có các phương tiện trung chuyển

Đường sắt Việt nam tồn tại 3 loại khổ đường : Khổ đường 1m, khổ đường1m435 đường lồng (cả 1m và 1m435) với tổng chiều dài 3.142,69 km gồm 2.632 km đường sắt chính tuyến, 402,69 km đường Ga, 107,95 km đường nhánh Bề rộng

nền đường phần lớn là 4,4 m Đặc biệt toàn mạng còn hơn 300 km dùng ray nhỏ (riêng tuyến Thống Nhất còn 206km)

Bảng 1.1 Mạng lưới đường sắt Việt Nam (2000)

Đông Anh - Thái nguyên 69,56 54,68 13,08 1,81

1.1.2 Mạng lưới đường bộ Việt Nam, hiện tại và tương lai phát triển

a) Quá trình phát triển của mạng lưới đường bộ Việt Nam

Theo những thư tịch cổ, vào thời Hùng Vương, đất Văn Lang đã có những tuyến đường cho người, ngựa xe cộ có thể đi từ Mê Linh tới Ích Châu (Trung Quốc) Bước vào thời kỳ Đại Việt, đã có những tuyến đường như đường từ Đại La tới biên giới Lạng Sơn Đây cũng là đoạn đầu của con đường Thiên Lý được mở rộng sau này bởi vua Lý Thái Tổ Ngoài ra, còn các con đường dọc theo sông Hồng từ Mê Linh ngược lên Côn Minh, từ Bắc Ninh đi Phả Lại-Lục Đầu tới Quảng Ninh sang Trung Quốc (cơ sở của đường 18 hiện nay), đường từ Thăng Long tới vùng đồng bằng Bắc Trung Bộ qua Tam Điệp vào Nghệ An, Hà Tĩnh, đường "thượng đạo", tiền thân của quốc lộ 6 ngày nay từ Thăng Long qua Gốt, Hoà Bình, đường từ Vụ Ôn (Hương Sơn Hà Tĩnh) vượt Trường Sơn qua Lào Tới thế kỷ thứ X,"thượng đạo" là tuyến đường duy nhất nối đồng bằng sông Hồng với vùng Thanh Nghệ, đoạn đầu của thương đạo hầu như trùng với Quốc lộ

6 hiện nay Trước đó, năm 992, Vua Lê Hoàn còn cho làm con đường từ Cửa Sót (Hà Tĩnh) vào đến Châu Lý (Quảng Bình) để di dân

Ngoài ra, từ kinh thành Thăng Long còn có các tuyến toả ra các vùng miền núi, đồng bằng, vùng biển như đường đi Châu Phong (Sơn Tây), Châu Đăng (Hưng

Hoá) Tân Châu Long Châu (Hà Bắc) Nam Sách, Hồng Châu (Hải Hưng) Trường Châu (Nam Định, Ninh Bình) vv

Sau khi thực dân Pháp xâm lược nước ta, đến năm 1912, mới có quyết định xây dựng hệ thống đường bộ toàn Đông Dương Hệ thống này bao gồm cả những con đường trước đây với tổng số 30.000km, trong đó có 13.000km đường rải đá, 10.000km đường đất ôtô đi được, còn 7000km đường hẹp, chỉ đi lại được vào mùa khô Đến năm 1925, con số này đã tăng gấp 3 lần Trong các tuyến lúc bấy giờ đường số 1 còn gọi là đường xuyên Việt có tổng chiều dài trên đất Việt Nam

là 2000km, cho đến năm 1943 vẫn còn một số đoạn chưa hoàn thiện mặt đường

và một số cầu, và chỉ mới rải nhựa được 1500 km Ngoài một số cầu treo, cầu sắt, phần lớn các cầu bằng BTCT Bề rộng nên đường đào đắp là 6m, bán kính không dưới 15m, độ dốc không quá 6% Sau 13 năm làm đường số 1 (1913 - 1925) vẫn còn 162km chỉ có nền đường và chỉ có thể chạy xe vào mùa khô, mùa mưa phải

đi vòng lên đường 11,12 để tránh đoạn Phan Rang - Phan Thiết Các tuyến khác như đường số 2, 3, 6, 5, 4 ở miền Bắc đã có đường số 7, 8, 9, 11, 12 ở miền Trung và đường số 13, 15, 16 ở Nam Bộ vv cũng đang xây dựng Tính đến hết năm 1925, ở Bắc Bộ có 1690km đường rải đá và 3860km đường đất, ở Trung Bộ

có 1080km đường rải đá và 2050km đường đất, ở Nam Bộ có 710km đường rải

đá và 140km đường đất

Đến trước Cách mạng tháng 8 năm 1945, nước ta có tổng số 6.184km đường ôtô, trong đó có 2.632km đường rải nhựa, 2.610km đường rải đá, còn lại là đường đất Mạng đường nói trên có tiêu chuẩn kỹ thuật thấp: nền mặt đường hẹp (5 - 8m, có đường chỉ 2,5-3,5m) độ dốc lớn, bán kính đường cong bé, cua ngoặt nhiều, năng lực thông qua hạn chế nhất là mùa mưa lũ, đèo dốc bị sụt lở, hàng trăm điểm vượt sông bằng phà mà phần lớn phà chỉ có trọng tải 6 T dùng dây kéo hoặc chèn bằng tay

Trong những năm kháng chiến chống thực dân Pháp, trong các vùng giải phóng,

đã có 505km đường được làm mới và 1.210km đường, 3.000m cầu được cải tạo, sửa chữa Sau khi hoà bình lập lại năm 1954, miền Bắc bước vào việc khôi phục các QL 1A, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 19, 11, 12, 13, 15, 18 và tập trung xây dựng một số tuyến mới như tuyến Điện Biên -Tuần Giáo dài 82km, tuyến Bản Lẻng-Lai Châu dài trên 200km, khai thông tuyến Thung Khe dài 52km, xây dựng lại nhiều cầu,

bỏ bớt được 20 bến phà Năm 1962 nâng cấp QL 2 Hà Nội - Hà Giang, khởi công tuyến Hà Giang - Mèo Vạc 150km Năm 1964 nối tuyến Phong Thổ - Lào Cai và tuyến 13C dọc theo thuỷ điện Thác Bà dài gần 200km

Trong vòng 10 năm 1955 - 1965, có 707 km đường bộ được khôi phục, trên 1000

km làm mới Mạng lưới đường bộ trong giai đoạn này có 10585 km trong đó

5373 km do Trung ương quản lý và 5212 km do địa phương quản lý với tổng cộng 2700 chiếc cầu có tổng chiều dài khoảng 22.000m

Trong những năm kháng chiến chống Mỹ, quân và dân ta đã hy sinh, dũng cảm

và sáng tạo trong việc xây dựng tuyến vận tải chiến lược Trường Sơn, nối đường

15 với đường 14, 13 từ Tân Kỳ và Dak Rông Hiên - Giằng - Phước Mỹ Păn To-

Kon Tum - Plây Cu - Buôn Ma Thuột - Đắc Min - Kiến Đức - Chơn Thành - Tây

Ninh Đường từ Đắc Rông vào Chơn Thành đã có 185 cầu, ngầm dài 4739 m, có

6 cầu lớn dài 91m-180m Đây là tuyến đường chiến lược đảm bảo nhu cầu vận tải

cho chiến trường Miền Nam

Sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng, ngành GTVT đã tiếp quản hệ thống

đường bộ miền Nam với tổng chiều dài là 21.836 km với 4564 cây cầu các loại

(có tổng chiều dài các cầu là 115.512m) Trong đó, hệ thống xa lộ, quốc lộ liên

tỉnh lộ là 6.489km, còn tỉnh lộ, hương lộ và đường thị xã là 15.347km Cầu vĩnh

cửu chỉ chiếm 27%, còn lại là cầu tạm, cầu bán vĩnh cửu

Hệ thống đường bộ của cả nước sau khi thống nhất đất nước có khoảng

48.000km trong đó quốc lộ là 10.629 km, với khoảng trên 3000km đường bêtông nhựa, 3445 km láng nhựa, còn lại là mặt đường đá dăm cấp phối

b) Những đặc điểm của mạng lưới đường bộ Việt Nam hiện tại

Được sự đầu tư của Chính phủ bằng nguồn vốn trong nước, vốn vay của nước

ngoài và các tổ chức quốc tế, hệ thống cơ sở hạ tầng đường bộ của nước ta đã có

những bước phát triển đáng kể: Xây dựng mới 1200km, khôi phục nâng cấp hơn

4.000km quốc lộ quan trọng, xây gần 12.000m cầu; trong đó có hàng chục cầu

lớn; nâng cấp hàng chục nghìn kilômét đường giao thông nông thôn Các công trình này được đưa vào khai thác đã phát huy hiệu quả góp phần quan trọng làm

tăng trưởng nền kinh tế quốc dân

Thành phần mạng lưới đường bộ được phân theo cấp quản lý, theo số liệu tổng

hợp hiên trạng về cầu đường bộ Việt Nam tính đến thời điểm tháng 10/1999 (các

số liệu về đường bộ tỉnh lộ và đường bộ đô thị được tổng hợp thời điểm

Mặt đường đất

Km % Km % Km % Km % Km % Km % Quốc lộ 15250 7.4 75 0.5 4228 27.7 5177 33 9 4775 31.3 995 6.5 Tỉnh lộ 17450 8.5 12 0.1 387 2.2 3561 20.4 8605 49.3 4885 28.0

Đô thị 3211 1.6 0 0 1246 38.8 1965 61.2 0 0 0 0 Huyện lộ 36950 18.0 0 0 53 0.1 3558 9.6 17932 48.6 15362 41.6 Đường xã 132055 64.5 0 0 0 0 2922 2.2 52446 39.7 76687 58.1

Theo tiêu chuẩn TCVN 4054-85, hệ thống đường quốc lộ Việt Nam được phân

theo các cấp như bảng sau:

Bảng 1.3 Hiện trạng cấp hạng kỹ thuật của đường

Theo các số liệu đã thống kê được vào tháng 10/1999 ở Việt Nam có khoảng

204.871km đường bộ, mật độ phân bổ trung bình của hệ thống đường bộ trên

toàn lãnh thổ (không tính đường xã và chuyên dụng khoảng 0,219km/km2); tính

trên số dân là 0,81km/1000 dân là thấp so với một số nước trong khu vực (Thái

Lan: 1,03km/1000 dân; Trung Quốc 0,94km/1000 dân) Tỷ lệ đường được rải

mặt của Việt Nam đạt 29,6% (không tính đường xã và đường chuyên dụng), ở

mức thấp so với các nước trong khu vực (trên thế giới con số này lớn hơn 50%)

Hiện nay, nhiều nước châu Á đã có đường bộ cao tốc như Singapore, Malaysia,

Thái Lan, Hàn Quốc, Trung Quốc, trong đó có tỷ lệ chiều dài đường cao tốc so

với chiều dài toàn mạng đường bộ tương đối cao: Singapore 4,4%, Hàn Quốc

2,5%, ở Việt Nam hiện nay (2006) chỉ có tuyến đường cao tốc Pháp Vân-Cầu

Giẽ (30km) và một số tuyến đường cao tốc khác đang được triển khai xây dựng

(Cầu Giẽ-Ninh Bình, 56km; Sài Gòn-Trung Lương, 40km; Láng-Hòa

Lạc,30km ) Với chất lượng kém, xây dựng từ lâu lại bị tàn phá trong hai cuộc

chiến tranh giữ nước, không được duy tu bảo dưỡng, nâng cấp và chính sách

quản lý, chính sách tạo vốn duy trì mạng lưới giao thông đường bộ của Nhà nước

còn nhiều hạn chế nên chưa tạo điều kiện cho giao thông đường bộ phát triển

Mặt đường bêtông xi măng và bêtông nhựa chiếm 9,37% tổng số km đường bộ,

mặt đường đá dăm thấm nhập nhựa chiếm 6,4%; mặt đường trải đá, cấp phối và

đường đất chiếm trên 80% Điều này thể hiện mạng lưới giao thông đường bộ

Việt Nam về chất lượng quá thấp là vật cản không nhỏ đối với nền kinh tế đang

chuyển sang theo cơ chế thị trường

Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ của Việt Nam vẫn còn lạc hậu, quy mô nhỏ,

chưa đáp ứng được yêu cầu công nghiệp hoá-hiện đại hoá đất nước Để đảm bảo

thuận lợi cho việc hội nhập khu vực và quốc tế, cần có sự đầu tư lớn hơn nữa

Trước mắt để tiến tới hội nhập quốc tế cần phải giải quyết triệt để những điểm

yếu kém như sau:

- Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ đã được xây dựng từ lâu, việc sửa chữa,

cải tạo không đồng bộ, tiêu chuẩn kỹ thuật thấp;

- Tỷ lệ mặt đường rải nhựa thấp (15,5% cho toàn bộ hệ thống; 59,5% đối với

- Còn 602 xã chưa có đường ô tô đến trung tâm; còn gần 100.000 km đường giao thông nông thôn chỉ đi được mùa khô; ở đồng bằng sông Cửu Long cầu khỉ còn là cầu dân sinh phổ biến, do vậy việc đi lại rất khó khăn;

- Giao thông đô thị yếu kém: thiếu hệ thống giao thông tĩnh, thường xuyên ùn tắc giao thông, hệ thống vận chuyển hành khách công cộng kém phát triển, tai nạn giao thông ngày càng gia tăng;

Về mặt phân bổ và mật độ theo vùng, có thể thấy mạng lưới đường bộ Việt Nam

từ đường đất đến đường ôtô phân bổ không đều giữa các tỉnh trong nước Các vùng châu thổ sông Hồng (miền Bắc) và châu thổ sông Cửu Long (miền Nam) có mật độ cao hơn cả Vùng miền Trung và vùng miền núi mật độ đường thấp

c) Quy hoạch phát triển của mạng lưới đường bộ Việt Nam đến năm 2020

* Quan điểm:

Giao thông vận tải đường bộ là phương thức vận tải quan trọng, cơ động, có tính

xã hội hoá rất cao, cần đi trước một bước để tạo tiền đề, làm động lực phát triển kinh tế - xã hội Trên cơ sở tận dụng tối đa năng lực cơ sở hạ tầng đường bộ hiện

có, coi trọng việc duy tu, củng cố, nâng cấp mạng đường bộ hiện tại Ða dạng hoá các nguồn vốn, các hình thức đầu tư , ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật , vật liệu công nghệ mới để phát triển giao thông vận tải đường bộ một cách thống nhất, cân đối, đồng bộ Phát triển giao thông nông thôn, vùng núi cao, vùng sâu, vùng xa, vùng biên giới Phát triển giao thông vận tải đường bộ trong hệ thống giao thông đối ngoại, phục vụ việc hội nhập khu vực và quốc tế

* Quy hoạch phát triển cơ sở hạ tầng đường bộ đến năm 2020

* Quy hoạch phát triển các tuyến đường bộ Việt Nam đến năm 2020:

Trục xuyên Quốc gia:

Quốc lộ 1A sẽ hoàn thành nâng cấp vào năm 2002 với tiêu chuẩn đường cấp III,

2 làn xe Sau năm 2010, để đảm bảo nhu cầu vận chuyển trên tuyến Bắc - Nam nhiều đoạn trên quốc lộ 1A phải được mở rộng thành đường cấp I Tuyến xuyên Việt thứ 2 tiêu chuẩn đường cấp III, 2 làn xe

Khu vực phía Bắc:

Trọng tâm phát triển hệ thống giao thông đường bộ khu vực này gồm: các trục đường bộ nối các trung tâm kinh tế của khu kinh tế trọng điểm Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Các trục quốc lộ nan quạt từ Hà Nội đi các cửa khẩu biên giới, các cảng biển, các tỉnh phía bắc Các tuyến vành đai phía bắc Ðường tránh ngập sau khi xây dựng xong thuỷ điện Sơn La Dự kiến trong giai đoạn 2005-

2010 sẽ xây dựng đường Ðiện Biên -Sông Mã dài 165 km, tiêu chuẩn cấp V Sau năm 2010 xây dựng mới đường Pa Tân - Mường Tè - Biên giới với chiều dài 150

km, tiêu chuẩn đường cấp V Xây dựng các đường vành đai ở các thành phố Hà Nội, Hải Phòng; đường cao tốc Láng - Hoà Lạc

Khu vực miền Trung:

Các trục dọc của tuyến xuyên Việt thứ 2 và Quốc lộ 1A Các trục ngang nối với Lào, Campuchia và nối khu vực Tây Nguyên với các cảng biển ; nối các khu công nghiệp như Dung Quất , cảng Đà Nẵng, Vũng Áng với hệ thống đường quốc gia Các đường dọc biên giới cần được nối liền nhau

Khu vực phía Nam:

Các trục nối liền các trung tâm kinh tế trọng điểm thành phố Hồ Chí Minh - Biên Hoà -Vũng Tàu Các trục đường nan quạt từ thành phố Hồ Chí Minh đến các cảng biển, cửa khẩu, biên giới Các trục chủ yếu của đồng bằng sông Cửu Long

Tuy nhiên quy hoạch mạng lưới đường bộ còn phụ thuộc vào quan điểm và tầm nhìn của những người hoạch định chính sách

1.2 CÁC BỘ PHẬN CỦA ĐƯỜNG BỘ

1.2.1 Tuyến đường

Tuyến đường là đường nối giữa các điểm tim đường (các điểm nằm giữa nền

đường hoặc giữa phần xe chạy) Tuyến đường là một đường không gian, nó luôn luôn chuyển hướng để phù hợp với địa hình và thay đổi cao độ theo địa hình Tuyến đường được thể hiện bằng 3 bản vẽ:

- Bình đồ tuyến đường: Hình chiếu bằng của tuyến đường

- Trắc dọc tuyến: Có thể hình dung là hình chiếu đứng của tuyến đường khi

ta đem duỗi thẳng

- Trắc ngang tuyến: Hình chiếu của đường thiên nhiên khi cắt vuông góc với tim tuyến đường

a) Bình đồ :

Bình đồ tuyến là hình chiếu bằng của tuyến đường và địa hình dọc theo tuyến

đường Bình đồ tuyến gồm 3 yếu tố tuyến chính là : đoạn thẳng, đoạn đường cong tròn và đoạn đường cong có bán kính thay đổi (gọi là đường cong chuyển tiếp)

Do bị hạn chế bởi điều kiện địa hình nên tuyến đường ô tô trên hình chiếu bằng thường phải uốn lượn, vì vậy bình đồ gồm các đoạn thẳng và đoạn cong nối tiếp nhau Trên bình đồ cao độ của mặt đất thiên nhiên biểu diễn bằng các đường

đồng mức, vị trí tuyến đường xác định trên bình đồ nhờ các yếu tố sau (Hình

Hình 1.1 Các yếu tố tuyến trên bình đồ

- Điểm xuất phát và góc định hướng đầu tiên α0;

- Các điểm chuyển hướng Đ1, Đ2, Đ3, (gọi là các đỉnh đường cong);

- Các góc chuyển hướng α1, α2, α3, … tại các đỉnh;

- Chiều dài các đoạn thẳng;

- Các yếu tố của đường cong (đường cong tròn và đường cong có bán kính thay đổi);

Khi cắm tuyến trên thực địa tất cả các yếu tố trên được đánh dấu bằng các cọc cùng với các cọc đánh dấu lý trình (cọc Km, cọc 100m ký hiệu là cọc H), các cọc đặt ở những chỗ địa hình thay đổi (cọc địa hình), các cọc tại vị trí bố trí công trình và các cọc chi tiết

Bình đồ đường là bản vẽ thể hiện hình chiếu bằng toàn bộ công trình đường

b) Trắc dọc

Trắc dọc tuyến đường thể hiện diễn biến thay đổi cao độ thiên nhiên và cao độ

thiết kế của tuyến đường dọc theo tim đường

Trắc dọc thường được vẽ với tỷ lệ theo chiều dài (1/500, 1/1000, 1/5000, ) tỷ lệ đứng gấp 10 lần tỷ lệ dài (tương ứng 1/50 và 1/100; 1/500 , )

Đường thể hiện diễn biến cao độ mặt đất tự nhiên trên trắc dọc gọi là đường đen, đường thể hiện diễn biến cao độ thiết kế gọi là đường đỏ Tuyến đường được xác định vị trí của nó trên trắc dọc thông qua đường đỏ thiết kế Ở các chỗ đổi dốc, đường đỏ phải được thiết kế nối dốc bằng các đường cong đứng lồi hoặc lõm dạng đường tròn hoặc parabol

+ Cao độ đường đỏ tại điểm đầu tuyến

+ Độ dốc dọc % (id) và chiều dài các đoạn dốc

+ Đường cong đứng chỗ đổi dốc với các yếu tố của nó

Dựa vào đường đỏ trắc dọc tính được cao độ thiết kế của các điểm trên tuyến đường Sự chênh lệch giữa cao độ đỏ và cao độ đen là cao độ thi công (cao độ đào đắp tại tim các cọc)

c) Trắc ngang

Trắc ngang là hỡnh chiếu cỏc yếu tố của đường khi cắt vuụng gúc với tim đường

ở mỗi điểm trờn tuyến (ở vị trớ cỏc cọc)

Trờn trắc ngang, cỏc cao độ của địa hỡnh thiờn nhiờn cũng được thể hiện bằng màu đen, cỏc yếu tố thiết kế được thể hiện bằng màu đỏ

Cỏc bộ phận của đường như trỡnh bày ở phần 1.2.2

Cao độ thiết kế tim đuờng

Kết cấu mặt đuờng

Hỡnh 1.3 Trắc ngang đường

Thiết kế đường chớnh là quyết định cỏc yếu tố đường trờn bỡnh đồ, trắc dọc và trắc ngang và phối hợp giữa chỳng sao cho đỏp ứng được yờu cầu chạy xe an toàn, tiện lợi, kinh tế

1.2.2 Cỏc bộ phận của đường

- Mặt đường (ỏo đường): Bộ phận nền đường được tăng cường bằng 1 hoặc

nhiều lớp kết cấu ỏo đường đảm bảo cho phương tiện và bộ hành đi lại an

toàn, ờm thuận

xanh

xe thô sơ

đừơng gom

xe đạp

Trắc ngang đường cấp cao

Hỡnh 1.4 Trắc ngang đường cấp cao

- Phần xe chạy dành cho giao thông cơ giới: Bộ phận mặt đường dành cho các phương tiện giao thông cơ giới đi lại

- Phần xe chạy dành cho giao thông địa phương: Bộ phận mặt đường đáp ứng

nhu cầu đi lại của các phương tiện giao thông di chuyển với cự ly ngắn trước khi vào đường chính Phần này còn là đường gom để khống chế xe cơ giới

vào, ra đường chính có tốc độ cao ở những vị trí nhất định

- Làn xe: là một phần của phần đường xe chạy được chia theo chiều dọc của đường, có bề rộng đủ cho xe chạy an toàn

- Làn xe đặc biệt: Làn xe được bố trí thêm cho các mục đích đặc biệt như: làn

chuyển tốc, làn leo dốc, làn vượt xe, làn tránh xe, làn dự trữ,

- Làn đỗ xe khẩn cấp: Làn xe được bố trí sát mép phần xe chạy chính ở các

đường cao tốc để đỗ xe khi có nhu cầu đỗ xe, dừng xe khẩn cấp

- Dải phân cách giữa: Dải đường không chạy xe đặt ở tim tuyến, bố trí theo

chiều dọc của đường, phân cách hai phần xe cơ giới chạy ngược chiều Thường dải phân cách giữa chỉ được bố trí khi đường có 4 làn xe trở lên

- Dải phân cách bên: Dải đường không chạy xe đặt ở mép phần xe cơ giới, bố

trí theo chiều dọc của đường, phân cách các loại giao thông với nhau

- Dải an toàn: Dải hình băng đặt ở mép dải phân cách, bố trí theo chiều dọc của

đường, đảm bảo xe không va chạm với dải phân cách tăng cường an toàn giao thông

- Dải định hướng: Là vạch sơn kẻ liền (trắng hoặc vàng) sát với mép mặt

đường được bố trí ở các đường có tốc độ cao để dẫn hướng, đảm bảo an toàn

xe chạy

- Dải cây xanh: Dải đất trồng cây xanh trong phạm vi chiếm đất của đường

- Lề đường: Dải hình băng có một chiều rộng nhất định kể từ mép ngoài của

phần xe chạy đến mép ngoài của nền đường để bảo vệ phần xe chạy, đảm bảo cho lái xe yên tâm chạy với tốc độ cao, đặt các thiết bị an toàn giao thông và dùng để đỗ xe tạm thời,

Lề đường bao gồm phần lề gia cố và lề đất

- Đường xe đạp: Phần đường giành riêng cho xe đạp

- Đường đi bộ: Phần đường giành riêng cho người đi bộ

- Độ dốc ngang: Độ dốc theo hướng ngang của các bộ phận của đường: mặt

đường, lề đường, dải phân cách, dải cây xanh, tính bằng phần trăm

- Mái dốc (ta luy đường): Mái đất, đá được thiết kế với các độ dốc nhất định

tính từ mép nền đường đến đất thiên nhiên Có 2 loại mái dốc đào và đắp

- Rãnh thoát nước: Rãnh được bố trí trong phạm vi đường để thoát nước cho

công trình đường Tùy từng vị trí đặt rãnh mà có các loại rãnh như rãnh dọc

(rãnh biên), rãnh đỉnh, rãnh tháo nước,

- Tĩnh không: là giới hạn không gian nhằm đảm bảo lưu thông cho các loại xe,

trong phạm vi này không cho phép tồn tại bất kỳ chướng ngại vật nào, kể cả

các công trình thuộc về đường như biển báo, cột chiếu sáng,

- Dải đất dành cho đường: Toàn bộ phần đất xây dựng con đường, các công

trình phụ thuộc của đường và dải đất trống xác định để bảo vệ công trình

đường và an toàn giao thông

1.2.3 Các bộ phận đặc biệt của đường

- Bến xe: Công trình xây dựng ở các đầu mối giao thông, dùng cho xe đón trả

khách và bốc xếp hàng hóa, có các dịch vụ phục vụ hành khách và xe

- Trạm xe buýt: Nơi dừng xe buýt được bố trí ở những vị trí thuận lợi cho việc

đón, trả khách của ô tô vận tải công cộng Thường trạm xe buýt được bố trí ở phần mặt đường mở rộng thêm không làm cản trở cho dòng xe đi thẳng

- Trạm xăng: Nơi cung cấp xăng dầu cho xe đi lại trên đường, được bố trí gần

bên đường với cự ly khoảng 20km (tùy thuộc vào dự trữ nhiên liệu thông thường của phương tiện chủ yếu)

- Trạm phục vụ: Được bố trí ngoài phạm vi đường phục vụ cho hành khách và

phương tiện như: Nơi nghỉ ngơi ngắm cảnh, rửa xe, kiểm tra sửa chữa xe, nơi

ăn uống, tắm giặt, vệ sinh, điện thoại, hoặc mua xăng dầu,

Trạm phục vụ thường được bố trí gần các thị trấn, thị tứ hay khu dân cư bên đường với khoảng cách 50km trở lên

1.2.4 Các khái niệm về giao thông đường ô tô

a) Các đối tượng tham gia giao thông trên đường bộ

Xe cơ giới là đối tượng phục vụ chủ yếu của đường, người thiết kế đường phải hiểu về xe chạy trên đường để thỏa mãn các nhu cầu của nó Trên đường cao tốc chỉ cho phép xe ô tô và mô tô lưu thông, nhưng trên đường ô tô, theo luật hiện hành, tất cả các đối tượng tham gia giao thông (ô tô, xe máy, xe đạp, bộ hành, trừ xe bánh xích) được phép lưu thông trên đường

™ Người đi bộ: Người đi lại trên đường không dùng các phương tiện nào khác

™ Xe đạp

- Xe đạp: chỉ phương tiện vận tải có ít nhất là hai bánh xe trở lên và chuyển

động được bằng sức người ngồi (hoặc đứng) trên phương tiện đó Xe chuyên dùng của người tàn tật có tính năng như trên cũng xếp vào loại xe đạp

- Xe đạp thồ: là chỉ xe đạp chở trên giá đèo hàng hoặc chằng buộc hai bên thành xe, những vật cồng kềnh như sọt, bao tải, thùng phi, bàn ghế tủ v.v

Xe đạp là các phương tiện giao thông thuận lợi vì đầu tư không cao, tiện lợi hợp sinh thái Tuy nhiên, lượng xe đạp đông gây trở ngại cho giao thông và gây nhiều tai nạn giao thông

™ Xe máy: Bao gồm xe gắn máy và mô tô

- Xe gắn máy: là phương tiện vận tải hai hoặc ba bánh, được gắn máy, chuyển

động bằng động cơ có thể tích làm việc dưới 50cm3 Khi tắt máy đạp xe đi được

- Mô tô: (Xe máy) là phương tiện vận tải hai hoặc ba bánh, chuyển động bằng

động cơ có thể tích làm việc trên 50cm3, trọng lượng toàn bộ (không kể người

và hàng) không quá 450kg

Xe máy là phương tiện giao thông linh hoạt, giá mua không cao, chi phí đi lại thấp nên rất phát triển và dần thay thế xe đạp Tuy nhiên xe máy cũng gây ra nhiều tai nạn giao thông đường bộ

™ Xe ô tô

Xe ô tô là đối tượng chủ yếu được nghiên cứu để đưa ra các lý thuyết thiết kế đường Vì ô tô được chế tạo ở nhiều nước, bởi nhiều hãng nhưng lại lưu thông trên phạm vi toàn thế giới nên cần phải được thống nhất về kích thước, trọng tải, Công ước về giao thông1 được ký ngày 19/9/1949 tại Geneva (Thụy Sỹ) đã

đề ra các nguyên tắc chủ yếu nhưng vẫn cho phép từng quốc gia có quy định riêng không vượt quá khuôn khổ của Công ước

Bảng 1.4 Kích thước của xe theo Công ước Geneva-1949[21]

Quy định Kích thước và loại xe

10,00 11,00 11,00 14,00 18,00 22,00

8,20 12,50

33,00 36,00 36,00 46,00 59,00 72,00

1 Convention on Road Traffic - Geneva, 19 September 1949

Theo điều lệ báo hiệu đường bộ ở nước ta, có thể định nghĩa các loại xe ô tô sau:

- Ôtô con: là ôtô chở người có không quá 10 chỗ ngồi kể cả lái xe, và ôtô chở

hàng với trọng tải không quá 1,5tấn Ôtô con bao gồm cả các loại có kết cấu như môtô nhưng trọng lượng bản thân từ 450kg trở lên và trọng tải không quá 1,5tấn

- Ôtô tải: là ôtô chở hàng hoặc thiết bị chuyên dùng có trọng tải từ 1,5tấn trở

lên

- Ôtô khách: là ôtô chở người với số chỗ ngồi lớn hơn 10 chỗ, ôtô khách bao

gồm cả xe buýt Xe buýt là ôtô khách có số chỗ ngồi ít hơn số người được

chở

- Ôtô sơ-mi rơ-moóc: là chỉ những loại xe cơ giới chuyên chở hàng hóa hoặc

chở người mà thùng xe và đầu kéo nối với nhau bằng một hay nhiều khớp quay, thùng xe truyền một phần trọng lượng lên đầu kéo và đầu kéo không có

bộ phận chở hàng hóa hoặc chở người (đầu kéo là ôtô có cấu tạo để móc với

sơ-mi rơ-moóc thành ôtô sơ-mi rơ-moóc)

- Ôtô kéo moóc: là ôtô đầu kéo hoặc ôtô sơ-mi rơ-moóc được móc nối với một hoặc hai moóc

Xe thiết kế là loại xe phổ biến trong dòng xe dùng để tính toán các yếu tố của đường, có kiểm toán lại để thỏa mãn cho các xe lớn hơn ít được phổ biến

1 Xe thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam:

Theo tiêu chuẩn thiết kế đường của Việt Nam [1,2] các kích thước của xe thiết kế được quy định trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Các kích thước của xe thiết kế (m)

Loại xe

Chiều dài toàn xe

Chiều rộng phủ

bì

Chiều cao phía trước Nhô về phía sau Nhô về

Khoảng cách giữa các trục xe

Xe tải 12,00 2,50 4,00 1,50 4,00 6,50

Xe moóc

Xe thiết kế của nước ta rất gần với xe thiết kế của Nhật và Trung Quốc

Xe có một kích thước vượt quá quy định trong bảng 1.5 (đối với kích thước lớn nhất) được coi là xe quá khổ, không được lưu thông bình thường trên đường, chỉ sau khi được phép của cơ quan quản lý đường mới được phép lưu thông theo chế

độ riêng

Để tính toán thiết kế nền, mặt đường đưa ra khái niệm về tải trọng trục tiêu (xem phần thiết kế nền, mặt đường)

2 Xe thiết kế theo tiêu chuẩn Pháp:

Kích thước và tải trọng của xe thiết kế ở bảng 1.6

Bảng 1.6 Xe thiết kế theo tiêu chuẩn Pháp

Loại xe Chiều dài

toàn xe

Chiều rộng phủ bì

Tải trọng trục

Tổng trọng tải (T)

Xe moóc tỳ 15,00 2,50

≤ 13 T ≤ 19 T ≤ 26 T

3 Xe thiết kế theo tiêu chuẩn Mỹ [15]:

Theo tiêu chuẩn Mỹ (AASHTO2-1994), loại xe và kích thước xe thiết kế như

Hình 1.5 Ký hiệu kích thước của xe

Bảng 1.7 Kích thước của xe thiết kế theo tiêu chuẩn Mỹ

2 American Association of State Highway and Transportation Officials

Ví dụ mẫu đường rẽ của xe thiết kế SU

Hình 1.6 Bán kính rẽ tối thiểu và các mẫu đường rẽ của xe tải thiết kế SU

Kích thước và tỷ lệ trong bản vẽ tính bằng mét

Mẫu đường rẽ này thể hiện đường rẽ của xe thiết kế AASHTO Các đường được

vẽ cho mép trái của Bađờxốc và bánh ngoài trục sau Bánh trước theo đường cong hình tròn, tuy nhiên quỹ đạo của nó không được thể hiện

Bảng 1.8 giới thiệu bán kính quay tối thiểu của các xe thiết kế, các trị số này tương ứng với vận tốc rẽ V ≤ 15km/h

Bảng 1.8 Bán kính rẽ tối thiểu của các xe thiết kế

™ Các loại phương tiện khác

Trong thành phố, chúng ta còn có nhiều loại xe như xe lam, bông sen, xích lô Ngoài thành phố còn có các loại máy nông nghiệp, xe súc vật kéo Những loại hình này rất trở ngại cho dòng xe, gây nhiều tai nạn, cấm lưu thông trên các đường cao tốc

kế tùy thuộc vào điều kiện đường và điều kiện giao thông sao cho quá trình chạy

xe được an toàn và thuận lợi

Tốc độ thiết kế là đại lượng quan trọng trong công tác thiết kế đường, được sử dụng để tính toán các yếu tố kỹ thuật của đường khi gặp các khó khăn về địa hình Nó được quy định tuỳ theo tầm quan trọng về mặt giao thông của con đường và điều kiện kinh tế Tốc độ thiết kế quyết định các trị số giới hạn của các

yếu tố hình học thiết kế và tương quan cho phép khi phối hợp các yếu tố riêng rẽ thành tuyến đường Do đấy tốc độ thiết kế có ảnh hưởng quyết định đến :

- Chất lượng của con đường;

- Tính an toàn và chất lượng của giao thông thông qua đặc điểm đường;

- Tính kinh tế

™ Tốc độ xe lý thuyết (V LT )

Tốc độ xe lý thuyết là tốc độ tính toán được theo một mô hình nhất định của một

xe ô tô con chạy một mình, không có sự cản trở của các xe khác trên một đoạn đường có những điều kiện đường nhất định khi thời tiết thuận lợi

™ Tốc độ 85% (V 85 )

Là tốc độ đặc trưng của một đoạn đường có những đặc điểm đường xác định mà 85% xe chạy không vượt quá tốc độ ấy

™ Tốc độ xe tức thời (V TTh )

Tốc độ xe tức thời hay tốc độ điểm là tốc độ chạy xe đo được tức thời trên một

đoạn đường ngắn s=15-20m tương ứng với khoảng thời gian xe chạy qua không dưới 1,5-2,0s (với thời gian ngắn quá sẽ không kịp đọc số, không kịp đo tốc độ)

™ Tốc độ hành trình (V HT )

Tốc độ hành trình là thương số của chiều dài chạy xe và thời gian hành trình từ điểm A đến điểm B trong một điều kiện đường và điều kiện giao thông nhất định Thời gian hành trình bao gồm cả thời gian chờ và thời gian chạy xe

Căn cứ vào tốc độ này để xác định năng lực phục vụ của đường

™ Tốc độ cho phép (V CF )

Tốc độ cho phép là tốc độ theo luật mà xe được phép chạy trên đường Tốc độ cho phép được quy định nhằm đảm bảo an toàn giao thông, tính kinh tế hay giảm tác động của giao thông đến môi trường

c) Lưu lượng xe (cường độ giao thông)

Lưu lượng xe là số lượng xe thông qua một mặt cắt ngang của đường trong một đơn vị thời gian, thường lấy trong một ngày đêm (xe/nđ) và trong một giờ (xe/h) Trong thiết kế hình học đường và tổ chức giao thông có các loại lưu lượng xe như sau:

™ Lưu lượng xe trung bình theo ngày (ADT-Average Daily Traffic) :

Là lưu lượng xe chạy trung bình trong một ngày đêm trong thời kỳ tính toán (tuần, tháng, mùa, năm)

Lưu lượng xe trung bình theo ngày được xác định bằng tỷ số giữa tổng số lưu lượng xe trong một thời kỳ nào đó chia cho số ngày trong thời kỳ đó

Thời kỳ phân tích thường lấy > 1 ngày và < 1 năm

)nd/xe(,do

kythoitrongngaySo

donaokythoitrongxeluongluusoTong

™ Lưu lượng xe giờ cao điểm (HV – Peak Hourly Volume):

Lưu lượng xe theo giờ (xe/h) lớn nhất xuất hiện trong một thời gian nhất định (tuần, tháng, mùa, năm)

Qua điều tra quan trắc, người ta lấy từng lưu lượng giao thông theo giờ trong một năm 365x24=8760 giờ chia cho ADT và đem các tỷ số đó sắp xếp theo thứ tự từ lớn đến nhỏ vẽ thành đường cong biểu diễn thì thấy rằng đường cong lân cận giờ thứ 30 thay đổi mạnh, còn ở sau vị trí thứ 30 thì biến đổi chậm Trong một năm chỉ có 29 lưu lượng xe giờ vượt quá trị số đó, tức là chỉ chiếm 0,33% Qua việc xác định lưu lượng giao thông giờ, có thể tìm được thiết kế hợp lý về kinh tế Vì vậy ở Mỹ, Nhật, Trung Quốc và Việt Nam đều lấy lưu lượng giao thông giờ cao điểm thứ 30 làm căn cứ thiết kế

Luu luîng giao th«ng giê xÕp gi¶m dÇn trong n¨m giê

Hình 1.7 Tương quan giữa lưu lượng giao thông giờ cao điểm

với lưu lượng giao thông trung bình theo ngày (AASHTO-15)

™ Lưu lượng xe thực chạy trên đường (xe/nđ, xe/h): Là số lượng xe thực tế

thông qua một mặt cắt ngang đường trong một đơn vị thời gian xác định ở

một thời điểm nhất định trên một đoạn đường nhất định

™ Lưu lượng xe thực chạy trên một làn xe hay trên 1 hướng xe chạy(xe/nđ, xe/h) : Là lưu lượng xe thực chạy trên làn xe hay hướng xe ấy

™ Lưu lượng xe thiết kế theo quy trình Việt Nam [1,2]

Lưu lượng xe thiết kế là số xe con được quy đổi từ các loại xe khác, thông qua

một mặt cắt ngang đường trong một đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai

Năm thiết kế tương lai là năm mà tuyến đường thỏa mãn yêu cầu sử dụng và có

mức độ phục vụ nhất định, năm bắt đầu tính là năm xây dựng xong tuyến đường

đó

Đường ô tô gồm nhiều công trình có thời gian phục vụ khác nhau: nền đường có

thời hạn phục vụ 100 năm, cầu 25-100 năm, mặt đường 7-30 năm tùy loại Về

nguyên tắc năm tính toán lưu lượng xe thiết kế phải được xác định tùy thuộc vào

thời hạn phục vụ của công trình Tuy nhiên việc dự báo lưu lượng thiết kế sẽ kém

chính xác nếu chọn thời gian tính toán quá dài Hiện nay quy trình của nhiều

nước lấy năm tương lai thứ 10-20 để thiết kế tùy từng cấp loại đường

Bảng 1.9 Hệ số quy đổi từ xe các loại về xe con

Loại xe

Địa hình

Xe đạp

Xe máy

Xe con

Xe tải 2 trục và xe buýt dưới

25 chỗ

Xe tải có

3 trục trở lên và xe buýt lớn

Xe kéo moóc, xe buýt kéo moóc

nguyên xcqđ/nđ (xe con quy đổi/ngày đêm)

Lưu lượng này được tham khảo khi chọn cấp hạng của đường và tính toán nhiều

yếu tố khác

xcqđ/h (xe con quy đổi/giờ)

Lưu lượng này để chọn và bố trí số làn xe, dự báo chất lượng dòng xe, tổ chức

giao thông …

d) Năng lực thông hành (xe/h, xe/nđ):

Năng lực thông hành (khả năng thông xe) là số lượng xe lớn nhất đi qua một mặt

cắt nào đó của tuyến đường trong một đơn vị thời gian với một điều kiện đường

và điều kiện giao thông nhất định (giả thiết theo mô hình tính hoặc thực tế)

™ Năng lực thông hành lý thuyết (xe/h):

Năng lực thông hành lý thuyết là số lượng xe thông qua một làn xe trong một đơn

vị thời gian (giờ) ở điều kiện đường lý tưởng xác định theo mô hình tính toán

nhất định

Năng lực thông hành lý thuyết không xét đến chất lượng giao thông Năng lực

thông hành lý thuyết của mỗi làn xe của đường ô tô cao tốc 4 làn xe thường bằng

1500 – 2000 xe/h

™ Năng lực thông hành thực tế:

Năng lực thông hành thực tế là số xe lớn nhất có thể thông qua một mặt cắt

ngang đường trong một đơn vị thời gian ở điều kiện thời tiết thuận lợi, có xem xét đến điều kiện thực tế về điều kiện đường, về chất lượng giao thông (tốc độ

xe, thời gian chờ, tình trạng dòng xe)

™ Năng lực thông hành thiết kế:

Năng lực thông hành thiết kế là năng lực thông hành tương ứng với mức phục vụ

mà thực tế chấp nhận được

e) Mật độ xe (xe/km):

Mật độ xe: Là số lượng phương tiện đang chạy trên một đơn vị chiều dài quãng

đường tại một thời điểm nhất định (một mặt cắt thời gian), đơn vị tính là phương tiện/km, được xác định trên toàn bộ phần xe chạy hoặc trên mỗi làn đường

f) Quan hệ giữa vận tốc (V), lưu lượng (N) và mật độ (D):

Ở đây ta xem xét mối quan hệ giữa các đặc tính cơ bản của dòng xe là lưu lượng, mật độ và vận tốc Trong đó, lưu lượng nói lên nhu cầu chuyển dịch của phương tiện, mật độ đại diện cho tính tập trung của dòng xe, và vận tốc nói lên trình độ tiện nghi hay chất lượng của dòng

- Quan hệ giữa mật độ và vận tốc xe chạy trên đường

Khi D → 0xe có thể chạy với vận tốc tối đa theo đặc tính động lực Vm →Vf Với Vf là vận tốc xe chạy được theo đặc tính động lực và điều kiện trên đường Khi mật độ D tăng thì vận tốc giảm

Mật độ đạt được giá trị tối đa nếu các xe đứng yên, có nghĩa là: Vm →0,

max

D

Hình 1.8 Quan hệ giữa vận tốc và mật độ xe trên đường

- Quan hệ giữa mật độ và lưu lượng xe

Trên biểu đồ hình 1.9a) thể hiện quan hệ giữa N ~ D, ta thấy rõ lưu lượng xe tăng lên (khả năng thông qua tăng) khi mật độ tăng, tại điểm cực đại có Nmax và DN- max, nhưng khi D tiếp tục tăng thì N giảm xuống

Trên biểu đồ hình 1.9b) thể hiện quan hệ giữa N ~ V và có 5 khu vực tương ứng

với 5 mức độ phục vụ khác nhau từ A-F (xem mức độ phục vụ ở phần g)

Mức phục vụ (LOS-Level of Service) là thước đo chất lượng mô tả các điều kiện

vận hành trong một dòng giao thông và được chấp nhận bởi người tham gia giao thông

Mức phục vụ hay mức độ giao thông thuận tiện được đặc trưng bằng 3 chỉ tiêu dưới đây :

V0 : Tốc độ một ô tô đơn chiếc chạy tự do trên đường (km/h)

N : Lưu lượng xe chạy thực tế theo hai hướng (xe/giờ)

α : Hệ số giảm tốc độ tuỳ theo cơ cấu dòng xe (0,008-0,016)

3) Tỷ lệ thời gian xe chạy bị cản trở (Percent Time Delay)

Là tỷ lệ phần trăm trung bình thời gian của tất cả các xe bị cản trở trong khi chạy trong nhóm do không có khả năng vượt nhau

Chỉ tiêu này thực tế rất khó xác định, thực tế người ta dùng 2 chỉ tiêu Z và Vtb để đánh giá mức độ giao thông thuận tiện

Dựa vào các chỉ tiêu nói trên AASHTO đã đánh giá chất lượng mức độ phục vụ

và hiệu quả khai thác đường về mặt kinh tế theo 6 mức khác nhau

- Mức A : là mức có chất lượng phục vụ cao nhất, lái xe có thể điều khiển xe chạy với tốc độ mong muốn và với tâm lý thoải mái Xe chạy tự do, yêu cầu vượt xe thấp hơn khả năng cho vượt rất nhiều Kinh tế đường không hiệu quả (đầu tư tốn kém nhưng ít xe chạy)

- Mức B : Trên đường có sự hình thành 3 – 4 nhóm xe Yêu cầu vượt xe tương đương với khả năng cho vượt; xe chạy có phần bị gò bó Kinh tế đường ít hiệu quả Tóm lại dòng xe vẫn còn tự do nhưng tốc độ bắt đầu có phần hạn chế

Hình 1.10 Các mức độ phục vụ - LOS A đến F

- Mức C : Trên đường xuất hiện các nhóm xe nối đuôi nhau Khả năng vượt xe

bị giảm đáng kể Tâm lý lái xe căng thẳng và bị hạn chế trong việc lựa chọn tốc độ riêng cho mình Dòng xe ổn định, kinh tế đường có hiệu quả

- Mức D : Hình thành các nhóm xe với quy mô trung bình 5 – 10 xe Việc vượt

xe trở nên vô cùng khó khăn Dòng xe tiếp cận trạng thái không ổn định Lái

xe ớt cú khả năng tự do vận hành, tõm lý căng thẳng, kinh tế đường cũn hiệu quả

- Mức E : Hỡnh thành cỏc nhúm xe kộo dài Thực sự khụng cú khả năng vượt, lưu lượng xe đạt tới trị số năng lực thụng hành thực tế lớn nhất Dũng xe khụng ổn định (cú thể bị dừng xe trong thời gian ngắn) Chi phớ vận doanh lớn, kinh tế đường khụng hiệu quả

- Mức F : Dũng xe bóo hoà, lưu lượng xe chạy vượt quỏ năng lực cho phộp Dũng xe cưỡng bức dễ bị ựn tắc Kinh tế đường khụng hiệu quả

Do vậy, đối với cỏc đường thiết kế mới, nõng cấp cải tạo thỡ cần đảm bảo ở cuối thời kỳ tớnh toỏn, chỉ được ở mức C hoặc mức D

Bảng 1.10 Mức phục vụ thiết kế theo hướng dẫn của AASHTO

Loại vùng vμ mức phục vụ thích hợp

Đường ngoμi đô thị Loại đường

Đồng bằng Đồi Núi

Đô thị vμ Ngoại ô

1.3 PHÂN LOẠI ĐƯỜNG BỘ

1.3.1 Cỏc kiểu phõn loại đường bộ

Như trong phần 1.1.1 đó trỡnh bày, đường bộ theo lý thuyết về đường được chia

ra hai loại chủ yếu:

- Đường ụ tụ bao gồm đường ngoài đụ thị và đường đụ thị

- Đường ụ tụ cao tốc bao gồm đường cao tốc ngoài đụ thị và đường cao tốc trong đụ thị

Đường ụ tụ cũn cú thể chia theo cấp quản lý: đường quốc lộ, đường tỉnh lộ, đường huyện, đường xó, Cấp quản lý cú trỏch nhiệm đầu tư và quản lý đường Trong khuụn khổ giỏo trỡnh này chỉ đề cập tới loại đường ngoài đụ thị, loại đường trong đụ thị được trỡnh bày ở giỏo trỡnh “Đường đụ thị và tổ chức giao thụng”

1.3.2 Phõn loại đường theo tầm quan trọng về giao thụng

Phõn loại đường theo tầm quan trọng về giao thụng phản ỏnh được mối liờn hệ về chức năng GTVT của tuyến đường trong mạng lưới đường bộ mà trong cỏc tiờu chuẩn phõn cấp đường theo lưu lượng xe khụng thể hiện rừ ràng

Phân loại đường theo tầm quan trọng về giao thông thành 4 loại: Đường trục chính, đường trục thứ yếu, đường gom và đường địa phương

1 Đường trục chính (Principal Arterial Highway) : Gồm hệ thống đường phục

vụ, được chia thành đường cao tốc và các đường trục chính khác (không phải cao tốc) Tốc độ thiết kế cao (110-120km/h), mức phục vụ B, C

- Giao thông quan trọng ý nghĩa toàn quốc

- Nối các đô thị có dân số trên 50.000 dân và phần lớn các đô thị quan trọng

có dân số trên 25.000 dân

2 Đường trục thứ yếu (Minor Arterial Highway): Gồm hệ thống đường phục

3 Đường gom (Collector Road): Gồm hệ thống đường chủ yếu phục vụ nội bộ

một vùng và nối liền với hệ thống đường trục quốc gia, chiều dài đường ngắn hơn, tốc độ thiết kế từ 30-100km/h, mức phục vụ C, D

Đường gom được chia thành 2 loại

- Đường gom lớn (hay đường gom chính): phục vụ các đô thị không nằm

ven đường trục, các thành phố và thị xã không được các đường trục trực tiếp phục vụ, và phục vụ các điểm lập hàng quan trọng của tỉnh

- Đường gom nhỏ (hay đường gom thứ yếu): phục vụ với mật độ dân số nhỏ

để gom các xe vận chuyển từ các địa phương, đảm bảo chiều dài đường gom hợp lý của vùng, nối liền các điểm lập hàng cục bộ với các vùng xung quanh

4 Đường địa phương (Local Road): Chức năng chủ yếu là phục vụ giao thông

ra vào của các vùng hấp dẫn của đường gom và phục vụ giao thông ở cự ly ngắn trong vùng, bao gồm tất cả các mạng lưới đường không thuộc đường trục và đường gom Tốc độ thiết kế từ 30-80km/h, mức phục vụ D

1.3.3 Phân loại đường theo cấp quản lý

Luật Giao thông đường bộ hiện hành [3], quy định các nội dung sau:

Mạng lưới đường bộ được chia thành sáu hệ thống, gồm quốc lộ, đường tỉnh,

đường huyện, đường xã, đường đô thị và đường chuyên dùng, quy định như sau:

1.Quốc lộ: là đường nối liền Thủ đô Hà Nội với trung tâm hành chính cấp tỉnh;

đường nối liền trung tâm hành chính cấp tỉnh từ ba địa phương trở lên; đường nối

liền từ cảng biển quốc tế, cảng hàng không quốc tế đến các cửa khẩu quốc tế, cửa khẩu chính trên đường bộ; đường có vị trí đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của vùng, khu vực;

2.Đường tỉnh: là đường nối trung tâm hành chính của tỉnh với trung tâm hành

chính của huyện hoặc trung tâm hành chính của tỉnh lân cận; đường có vị trí quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh;

3.Đường huyện: là đường nối trung tâm hành chính của huyện với trung tâm

hành chính của xã, cụm xã hoặc trung tâm hành chính của huyện lân cận; đường

có vị trí quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của huyện;

4.Đường xã: là đường nối trung tâm hành chính của xã với các thôn, làng, ấp,

bản và đơn vị tương đương hoặc đường nối với các xã lân cận; đường có vị trí quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của xã;

5.Đường đô thị: là đường trong phạm vi địa giới hành chính nội thành, nội thị; 6.Đường chuyên dùng: là đường chuyên phục vụ cho việc vận chuyển, đi lại của

một hoặc một số cơ quan, tổ chức, cá nhân

1.3.4 Cấp hạng kỹ thuật của đường ô tô công cộng [1,2]

Phân cấp kỹ thuật là bộ khung các quy cách kỹ thuật của đường nhằm đạt tới:

- Yêu cầu về giao thông đúng với chức năng của con đường trong mạng lưới giao thông

- Yêu cầu về lưu lượng xe thiết kế cần thông qua (Chỉ tiêu này được mở rộng

vì có những trường hợp, đường có chức năng quan trọng nhưng lượng xe không nhiều hoặc tạm thời không nhiều xe)

- Căn cứ vào địa hình, mỗi cấp hạng lại có các yêu cầu riêng về các tiêu chuẩn

để có mức đầu tư hợp lý và mang lại hiệu quả tốt về kinh tế

Theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05, việc phân cấp kỹ thuật dựa trên chức năng và lưu lượng thiết kế của con đường trong mạng lưới đường và được quy định theo bảng 1.11

Bảng 1.11 Phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng

của con đường và lưu lượng thiết kế

Chức năng của đường

Cao tốc > 25.000 Đường trục chính quan trọng

Cấp I > 15.000

Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước

Quốc lộ Cấp II > 6.000

Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước, nối vào đường cao tốc và đường cấp

I

Quốc lộ Cấp III >3.000

Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước, của địa phương, nối vào đường cao tốc, đường cấp I, cấp II, cấp III

Quốc lộ hay đường tỉnh Cấp IV > 500

Đường nối các trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng, các khu dân cư Đường nối vào đường cấp I, cấp II

và cấp III

Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện

Cấp V >200 Đường phục vụ giao thông địa phương Đường tỉnh, đường huyện, đường xã Cấp VI < 200 Đường huyện, đường xã

Tốc độ thiết kế đường ô tô trong quy trình TCVN 4054-05 ở bảng 1.12

Bảng 1.12 Tốc độ thiết kế đường ô tô

Tốc độ tính toán theo địa hình

1.3.5 Cấp hạng kỹ thuật của đường ô tô cao tốc

Đường cao tốc là loại đường chuyên dùng cho ô tô chạy với các đặc điểm sau:

được tách riêng hai chiều (mỗi chiều tối thiểu phải có 2 làn xe); mỗi chiều đều có

bố trí làn dừng xe khẩn cấp; trên đường có bố trí đầy đủ các loại trang thiết bị, các cơ sở phục vụ cho việc bảo đảm giao thông liên tục, an toàn, tiện nghi và khống chế xe ra, vào ở các điểm nhất định

Đường cao tốc được chia thành 2 loại:

- Đường cao tốc loại A (Freeway): Phải bố trí các nút giao khác mức ở tất cả các chỗ ra vào đường cao tốc, ở mọi nút giao thông

- Đường cao tốc loại B (Expressway): Cho phép một số nút giao thông trên tuyến được phép giao bằng

Bảng 1.13 Tốc độ thiết kế đường cao tốc

Tốc độ tính toán theo địa hình (km/h)

2 Độ dốc siêu cao (hay độ nghiêng một mai,

3 Bán kính nhỏ nhất Rmin, tương ứng với

isc=+7%, (m)

140 240 450 650

4 Bán kính nhỏ nhất thông thường tương ứng

5 Bán kính tương ứng với isc= +2%, (m) 700 1300 2000 3000

6 Bán kính không cần cấu tạo độ nghiêng một

13 Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu, (m) 1500 3000 6000 1200

14 Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu, (m) 1000 2000 3000 5000

1.4 NHỮNG LÝ THUYẾT (MÔ HÌNH) SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ HÌNH HỌC ĐƯỜNG

1.4.1 Các yêu cầu đối với thiết kế hình học đường

- Thoả mãn động lực học chạy xe

- Tuyến đường thiết kế đảm bảo người lái xe nhìn và đánh giá được phải chọn phương thức chạy xe như thế nào cho đúng với phương thức chạy xe của con đường được thiết kế theo động lực học chạy xe

- Phối hợp tốt các yếu tố của tuyến, phối hợp tuyến với cảnh quan đảm bảo tuyến đường hài hòa, lượn đều, êm thuận, đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và

kỹ thuật

1.4.2 Lý thuyết động lực học chạy xe (mô hình xe-đường)

Lý thuyết không gian cổ điển của Newton trong khoa học tự nhiên là không gian liên tục, đều đặn và vô hướng.Trong thiết kế đường không gian khách quan, toán

- lý này được biểu diễn trong hệ toạ độ cong, ví dụ không gian Gauss- Krỹger và định hướng theo mặt nước biển Trong không gian này các tính toán và hình vẽ được thể hiện trên ba mặt phẳng: mặt bằng, mặt đứng (diễn biến của mặt cắt dọc)

và mặt cắt ngang

Trong mô hình “đường - xe chạy” người ta không kể đến người lái xe và thiết từng mặt cắt của đường riêng rẽ, xem tia nhìn bất động hướng tới cuối đường, khi thấy có dấu hiệu chướng ngại vật đầu tiên trên đường là sử dụng phanh gấp Những tai nạn xảy ra trên các con đường xây dựng theo quy phạm ấy đã nhắc nhở chúng ta phải phát triển mô hình chuyển động theo mọi khía cạnh để mô phỏng thực chất quá trình xe chạy, từ đó đưa ra các tiêu chuẩn cho một con đường an toàn

Chỉ xét riêng chuyển động của ô tô trên đường cũng là một chuyển động phức tạp - tịnh tiến trên đường thẳng, quay trên đường cong đứng, lượn trên đường cong nằm và dao động khi chuyển động trên mặt đường không bằng phẳng Tất

cả những đặc điểm chuyển động đó hiện nay chưa vận dụng hết vào việc xác định các yếu tố tuyến đường, vì vậy trong mô hình xe-đường, người ta giả định ô

tô là chất điểm chuyển động không dao động trên mặt đường hoàn toàn phẳng, rắn và không biến dạng, đó là vấn đề tồn tại cần nghiên cứu trong thiết kế hình học đường hiện đại

Mô hình xe-đường chỉ phù hợp với các đường có tốc độ thấp (V≤ 50km/h) theo quan điểm thiết kế hình học đường hiện đại

1.4.3 Lý thuyết thiết kế theo nguyện vọng của người tham gia giao thông

(mô hình Xe-Đường-người lái-môi trường chạy xe)

Như tất cả các ngành khoa học tự nhiên khác, ba nhân tố không gian, thời gian, mối quan hệ nhân quả được dùng để tính toán, bố trí cấu tạo các yếu tố hình học khi thiết kế đường ôtô Nhưng khác với các nhà khoa học kỹ thuật khác, các mô

hình không gian và mối quan hệ nhân quả đối với người kỹ sư đường cần phải được mở rộng ra

1 Không gian chạy xe

Với tư cách người kỹ thuật khi nói đến không gian chạy xe ta nghĩ ngay đến không gian vật lý có thể đo được bằng ba toạ độ Nếu thêm vào nhân tố thời gian chúng ta xác định được trong không gian ấy những điểm chuyển động một cách

rõ ràng Tất cả các nhà nghiên cứu đều đạt được cùng một trị số đo khi nghiên cứu một không gian chạy xe ngắn và cùng rút ra một số kết quả tính toán Không gian vật lý vì vậy không phụ thuộc vào người nghiên cứu, còn được gọi là không gian toán học hay không gian khách quan

Nếu ngược lại chúng ta với tư cách người lái xe mở mắt nhìn không gian ba chiều xung quanh ta với đầy đủ màu sắc của nó, với cảnh vật đa dạng có đủ hình dáng, vị trí thì mỗi người quan sát sẽ mô tả một khác Không gian chạy xe đến với chúng ta một cách tự giác và luôn luôn biến đổi như vậy người ta gọi là không gian chủ quan

Lý thuyết không gian tâm sinh lý dùng cho người lái xe là một bán không gian giới hạn bởi đường chân trời, được hợp thành do các không gian thành phần không liên tục (ví dụ không gian của một đại lộ), bị gãy ở tầm mắt của người lái

xe và có xu hướng là hướng nhìn của lái xe Để có được những phản ứng chắc chắn an toàn, người lái xe về nguyên tắc phải có được tâm lý nhìn thấy rõ ràng chính xác

2 Con người, xe và đường là một hệ thống điều khiển

Hình 1.11 trình bày quá trình chạy xe dưới hình thức một hệ thống điều khiển: Thông qua các cơ quan thần kinh, người lái xe (Lái xe), với tư cách nhà đạo diễn tiếp nhận các thông tin từ môi trường xung quanh anh ta ở đây mắt (quang học)

có ý nghĩa quan trọng nhất, sau đó đến cảm giác do ma sát của bàn tay trên vô lăng và áp lực lên cơ thể (sự gò bó bức bối) tai nghe (âm thanh) và các vận động

tự thân của con người thông qua các cơ và các cơ quan thư giãn (tự cân bằng) Sự nhận biết thực tế không chỉ là riêng nhìn thấy như khi nhìn một biển báo, hay chỉ chờ cảm giác như khi một vật xô mạnh vào bánh xe mà là cả một sự nhận biết tổng hợp có sự tham gia của cả bốn nhân tố nói trên như khi ta chạy xe qua một đường cong tròn chẳng hạn

Phần lớn sự nhận biết là không tự giác Bộ phận này chịu tác động của các phản

xạ tự phát trong hoạt động của mắt và hoạt động điều chỉnh đặc trưng Chỉ một ít thông tin về môi trường bên ngoài vượt quá ngưỡng tự giác và người lái xe từ chối Sự tự giác của người lái xe không có khả năng nhận biết vô hạn, giống như con nhện trong mạng, chỉ hoạt động ở chỗ nào xuất hiện những tin tỏ ra quan trọng nhất Sự tự giác đó chỉ bằng 10x17=170 bit (đơn vị bằng tiếng Anh thể hiện một thông tin đơn vị : có –không , hoặc vào – ra)

Xe trên hình vẽ được thể hiện đơn giản hoá bằng khối (Xe) Để dễ hiểu hơn mối liên hệ này đã tách hệ thống điều khiển ra khỏi xe Như vậy hoạt động lái xe được tách thành góc xoay vô lăng và lực lái xe, giống như tách lực ly tâm tác động lên người và sự giao động của họ Sự điều khiển theo chiều dọc cũng được tách tương tự như vậy

Nếu người tham gia giao thông không nhận được đầy đủ các thông tin về đường cần thiết cho phương thức chạy xe của mình thông qua diễn biến quang học của đường thì con đường được thiết kế chính xác theo các tính toán động lực học chạy xe trở nên rất nguy hiểm Các thông tin về cấu tạo tuyến đường sẽ đến quá chậm vào thời điểm chạy xe, nếu như người lái xe đó nhìn mà đánh giá sai lệch tình huống đang xảy ra Như vậy thoả mãn động lực học chạy xe là cần thiết nhưng không đủ cho việc chạy xe an toàn, bởi vì phương thức chạy xe thực tế được lựa chọn ban đầu tại mặt cắt ngang tương ứng thường khác với phương thức chạy xe tính toán Điều kiện cần và đủ ở đây là tuyến đường thiết kế sao cho người lái xe nhìn và đánh giá được phải chọn phương thức chạy xe như thế nào cho đúng với phương thức chạy xe của con đường được thiết kế theo động lực học chạy xe

3 Mối quan hệ nhân quả

Mối quan hệ nhân quả xuất phát từ một chuỗi tương ứng của nguyên nhân và kết quả Thuyết mục đích, ngược lại giải thích mối quan hệ xuất phát từ khuynh hướng của mục đích Có thể tìm thấy mối quan hệ nhân quả trong các tính toán

và các quy định kinh điển về động lực học chạy xe của quy phạm thiết kế Những cân nhắc tính toán vạch tuyến đảm bảo yêu cầu quang học được sắp xếp theo thuyết mụch đích Theo đó một chuyến đi bằng ôtô là một hành vi hai mục đích: mục đích thứ nhất là đến nơi đã định, mục đích thứ hai là an toàn nhờ không gian trống tức thời trên đường Ở mục đích thứ hai , công tác bài trí con đường giúp cho người lái xe những hỗ trợ cần thiết Trong lĩnh vực này, chỉ hạn chế ở các mối quan hệ giữa sự tác động của người lái xe lên phương tiện và thông tin ngược lại của xe và đường đến anh ta, như khái niệm nguyên nhân của thời gian trước đây không còn đủ nữa Để giải thích mối tương quan của hệ thống người lái xe –xe- đường (hành động theo phương thức nào trong rất nhiều phương thức

có thể đạt tới sự cân bằng) cần phải bỏ qua một loạt các mối quan hệ nhân quả đang sử dụng Có thể giải thích điều đó bằng một chu trình điều khiển có nhiều khâu (nhiều thành phần) Trong hệ thống ấy, diễn biến của phản ứng có thể nghiên cứu riêng rẽ theo thuyết nhân quả, đồng thời cả hệ thống hoạt động theo thuyết mục đích Bằng cách quan niệm như vậy chúng ta loại bỏ được mâu thuẫn dường như tồn tại giữa thuyết nhân quả và thuyết mục đích khi nghiên cứu về mối quan hệ người lái xe –xe -đường Những suy nghĩ trước đây về tác dụng lực giữa xe và đường có thể đơn giản hoá theo thuyết nhân quả Vấn đề có ý nghĩa quan trọng hơn là vấn đề nghiên cứu dòng thông tin giữa người lái xe, xe, đường,

nó đòi hỏi người kỹ sư thiết kế phải mở rộng tầm suy nghĩ

3.10 7

gi¸c

tù Kh«ng

C¬ thÓ

HiÖn t¹i

NhËn thøc tøc thêi NhËn thøc chËm

bit/s 1011

tr−êng m«i

thÓ C¬

bé N·o

1.5 CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA NÓ

Tiêu chuẩn thiết kế là quy định về đặc tính kỹ thuật và yêu cầu quản lý dùng làm chuẩn để phân loại, đánh giá việc thiết kế nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các công trình thiết kế

Tiêu chuẩn kỹ thuật phải bảo đảm nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác đường trong mạng lưới đường bộ quốc gia, phù hợp với các tiêu chuẩn thiết kế của khu vực và thế giới trong thời đại hội nhập Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật phải đáp ứng yêu cầu về an toàn, phù hợp môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên

Tiêu chuẩn kỹ thuật mang tính pháp lý buộc phải tuân thủ khi thiết kế đường bộ nhưng phải được hiểu là các giá trị giới hạn tối thiểu, khi thiết kế phải cố gắng sử dụng các chỉ tiêu kỹ thuật tốt hơn đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế

Việc xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật phải:

- Dựa trên tiến bộ khoa học và công nghệ, kinh nghiệm thực tiễn, nhu cầu hiện tại và xu hướng phát triển kinh tế - xã hội;

- Sử dụng tiêu chuẩn quốc tế, tiêu chuẩn khu vực, tiêu chuẩn nước ngoài làm

cơ sở để xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, trừ trường hợp các tiêu chuẩn đó không phù hợp với đặc điểm về địa lý, khí hậu, kỹ thuật, công nghệ của Việt Nam hoặc ảnh hưởng đến lợi ích quốc gia;

- Bảo đảm tính thống nhất của hệ thống tiêu chuẩn và hệ thống quy chuẩn kỹ thuật của Việt Nam

Hệ thống các tiêu chuẩn thiết kế đường bộ

Các tiêu chuẩn hiện hành bao gồm 2 loại là tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) và tiêu chuẩn ngành (TCN)

- TCVN 4054-05 : Phân loại đường ô tô công cộng

- TCVN 5729-97 : Phân loại đường ô tô cao tốc

- 22TCN 273-01 : Phân loại cấp hạng đường theo hướng dẫn AASHTO

- TCXD 104-07 : Phân loại đường đô thị

Trong phạm vi giáo trình này chỉ nghiên cứu đường ngoài đô thị, tiêu chuẩn áp dụng là TCVN 4054-05; TCVN 5729-97 và 22TCN 273-01 đồng thời cũng cập nhật các tiến bộ trong các tiêu chuẩn của Trung Quốc, CHLB Đức và Mỹ

1.6 MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ

Môn học thiết kế đường ô tô là môn KHKT nghiên cứu các nguyên lý và phương pháp thiết kế tuyến đường và các công trình trên đường (nền đường, mặt đường, cầu cống, các công trình phục vụ khai thác đường và tổ chức giao thông trên đường) để đảm bảo cho đường ô tô thực hiện được các vai trò của nó trong hệ thống giao thông vận tải

Nội dung chủ yếu của môn học gồm những phần sau: