Luận án thạc sĩ ngành xây dựng công trình giao thông Nghiên cứu lập bản hướng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại nút giao thông đô thị

Bộ giáo dục đào tạo Trờng Đại học giao thông vận tải luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Chuyên ng nh: Xây dựng Đờng ô tô v ®−êng th nh M sè: 60.58.30 Ng−êi h−íng dÉn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quang Toản Học viên: Chu Tiến Dũng Hà nội - năm 2007 Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị Mục Lục Lời cảm ơn Mở đầu: Đặt vấn đề nghiên cứu Đặt vấn đề 2 nội dung đề tài Phơng pháp nghiên cứu 4 ý nghĩa khoa học đề tài Bố cục đề tài Chơng Tổng quan biện pháp điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông 1.1 Khái niệm chung nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu 6 1.2 Lịch sử phát triển nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu 1.3 Mục tiêu điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông 10 1.4 Những nhợc điểm điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút 11 1.5 Các biện pháp điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông 12 1.5.1 Biện pháp điều khiển giao thông đèn tín hiệu độc lập 12 1.5.2 Biện pháp điều khiển giao thông đèn tín hiệu phối hợp 13 1.5.3 Biện pháp nên sử dụng đô thị lớn Việt Nam 19 1.6 Các thông số cần phải tính toán ĐIềU KHIểN GIAO THÔNG BằNG ĐèN TíN HIệU TạI NúT ĐộC LậP 19 1.6.1 Lu lợng xe v o nút v biểu đồ l−u l−ỵng 19 1.6.2 HƯ thèng pha, thêi gian chun pha v thêi gian chu kú 24 1.6.3 Quy luËt xe đến nút v rời nút 27 1.6.4 Khả thông xe 28 1.7 Các thiết bị đợc sử dụng điều khiển giao thông đèn tín hiệu 1.7.1 Trung tâm điều khiển giao thông v thiết bị trung tâm điều khiển 30 30 1.7.2 Tủ điều khiển 34 1.7.3 Đèn tín hiệu 38 1.7.4 Cáp tín hiệu, ống luồn cáp, hệ thống tiếp địa, hố ga đấu nối 42 cáp Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 Mục Lục Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị 1.7.5 Hệ thống vạch sơn 42 1.7.6 Hệ thống biển báo 49 1.8 Kết luận chơng 55 Chơng Hớng dẫn thiết kế Điều khiển giao thông 57 đèn tín hiệu nút giao thông 2.1 Các yêu cầu chung với nút giao thông điều khiển ®Ìn tÝn hiƯu 57 2.2 Mét sè vÊn ®Ị vỊ Thiết kế hình học nút giao thông có điều khiển đèn tín hiệu 57 2.2.1 Bán kính rẽ xe 58 2.2.2 Đảo nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu 59 2.2.3 Xén dải phân c¸ch – L n chê rÏ tr¸i 63 2.3 Tính toán, lựa chọn thông số điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút độc lập 67 2.3.1 Thêi gian ®Ìn v ng 67 2.3.2 Thêi gian ®Ìn ®á v xanh 68 2.3.3 Thêi gian chun pha 69 2.3.4 Thêi gian chu kú 70 2.3.5 Thêi gian chờ trung bình xe nút 74 2.3.6 Tính khả thông qua xe rẽ trái 76 2.3.7 Tính khả thông xe nút điều khiển đèn tín hiệu 77 2.4 Tính toán, thiết kế hệ thống đèn nút giao thông điều khiển ®Ìn tÝn hiƯu 78 2.4.1 ThiÕt kÕ vÞ trÝ cđa tủ điều khiển nút 78 2.4.2 Thiết kế vị trÝ v kÝch th−íc cđa hƯ thèng ®Ìn tÝn hiƯu 78 2.4.3 Thiết kế vị trí v kích thớc dải d nh cho ng−êi ®i bé qua ®−êng 82 2.5 Kết luận chơng 86 Chơng ví dụ áp dụng Thiết kế nút giao thông điều khiển 89 đèn tín hiệu hà nội - nút hoa l - đại cồ việt 3.1 Hiện trạng nút hoa l - đại cồ việt 89 3.2 Lu lợng Đại Cồ ViƯt – Hoa L− – T¹ Quang Bưu 90 3.3 Các phơng án cải tạo hình học nút Hoa L Đại Cồ Việt 92 3.3.1 Phơng án 1A 92 3.3.2 Phơng án 1B 93 3.3.3 Phơng án A 94 Häc viªn: Chu TiÕn Dịng – Líp cao häc công trình giao thông K11 Mục Lục Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị 3.3.4 Phơng án 2B 94 3.4 ThiÕt kÕ hƯ thèng pha nót Hoa L Đại Cồ Việt 95 3.5 Tính toán thời gian chun pha 96 3.6 TÝnh to¸n thêi gian chu kỳ đèn phân bổ thời gian xanh cho pha 98 3.7 Tính toán khả thông xe thời gian chờ trung bình phơng tiện nút 99 3.8 Hệ thống thiết bị sử dụng nút 102 3.8.1 Tđ ®iỊu khiĨn 102 3.8.2 HƯ thèng ®Ìn v cột đèn 102 3.8.3 Hệ thống cáp, ống luồn cáp, hệ thống tiếp địa v hố ga đấu nối 103 3.9 Thiết kế mặt đờng 104 3.10 Thiết kế hệ thống tổ chức giao thông 104 3.11 Khối lợng chủ yếu kinh phí xây dựng nút 106 3.11.1 Khối lợng chủ yếu 106 3.11.2 Kinh phí xây dựng nút 107 3.12 kết luận chơng Kết luận kiÕn nghÞ 107 109 KÕt luËn 109 KiÕn nghị 110 Định Hớng nghiên cứu tiếp tục luận án 110 Tài liệu tham khảo Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 112 Mục Lục Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị Lời cảm ơn Để hoàn thành đợc luận án này, tác giả đà nhận đợc nhiều giúp đỡ thày giáo hớng dẫn, nhà khoa học, bạn đồng nghiệp, quan liên quan Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu,, Phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học Trờng Đại học Giao thông Vận tải đà giúp đỡ trình học tập nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn Thầy cô, bạn đồng nghiệp Bộ môn Đờng Khoa Công trình Trờng Đại học Giao thông Vận tải đà đóng góp ý kiến thiết thực quý báu Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thày PGS.TS Nguyễn Quang Toản, PGS-TS Bùi Xuân Cậy, TS Trần Thị Kim Đăng - Bộ môn Đờng Trờng Đại học Giao thông Vận tải, đà tận tình giúp đỡ trình học tập nghiên cứu hoàn thành luận án Trong khuôn khổ luận án Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, chắn cha đáp ứng đợc cách đầy đủ vấn đề đà đặt ra, mặt khác trình độ thân nhiều hạn chế Tác giả xin chân thành cảm ơn tiếp thu nghiêm túc ý kiến đóng góp nhà khoa học bạn đồng nghiệp H nội, ng y 01 tháng 02 năm 2007 Tác giả Chu Tiến Dũng Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 -1- Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị Mở đầu Đặt vấn đề nghiên cứu Đặt vấn đề: ốc độ v an to n l mục tiêu tổ chức giao thông đô thị Giao thông đô thị nớc ta đ v phát triển nhanh chóng Để cải thiện giao thông nút giao thông, đảm bảo an to n cho ngời v phơng tiện giao thông, biện pháp điều khiển giao thông nút tín hiệu ánh sáng (đèn tín hiệu) đợc sử dụng rộng r i Các th nh lín ë n−íc ta nh− Th nh H néi, Th nh Hå ChÝ Minh, H¶i Phòng, H Tây, Nam Định, Đ Nẵng, có nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu Tuy nhiên, nớc ta cha có quy trình (tiêu chuẩn) thiết kế đèn tín hiệu Vì vậy, thiết kế nút giao thông điều khiển đèn tÝn hiƯu, c¸c kü s− thiÕt kÕ th−êng ¸p dơng quy trình, quy định khác nớc phát triển nh Anh, Pháp, Mỹ, Đức, Nga, Nhật Tuy giao thông v đờng sá nớc ta có đặc thù riêng nên số thiết kế có chất lợng cha tốt, không đạt mục tiêu đề m gây xúc cho x hội Một ví dụ nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu thuộc dự án tăng cờng lực giao thông H Nội v th nh phố Hồ Chí Minh công ty t vÊn n−íc ngo i thiÕt kÕ T Trong dù ¸n tăng cờng lực giao thông th nh phố H néi c«ng ty Tyco (Singapore) thiÕt kÕ, cã nút giao thông đờng Nguyễn Tr i, hầu hết nút đèn n y đợc thiết kế ba pha nên phơng tiện giao thông trục đờng Nguyễn Tr i phải nghiến chờ đèn đỏ nút giao thông lại trắng phơng tiện (hình 1.) Lý l trơc ®−êng Ngun Tr i cã mặt cắt ngang rộng (3 l n xe cho chiÒu, mét l n xe bus v mét l n xe đạp riêng), lu lợng xe lớn nhánh đờng giao có bề rộng mặt cắt ngang không lớn (7-8m), lu lợng xe nhỏ đặc biệt l nút giao trớc cổng trờng đại học Khoa học tự nhiên v nút giao trớc cổng trờng đại học Ngoại ngữ, lu lợng xe lớn v o định (giờ v o học v tan học sinh viên), l v o tháng nghỉ hè sinh viên Điều n y l m giảm hiệu hệ thống đèn tín hiệu, dễ đẩy ngời tham gia giao thông v o chỗ vi phạm luật giao thông không chịu đợc vô lý, tai nạn dễ xảy Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 -2- Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị Hình Các phơng tiện trục ®−êng Ngun Tr i ph¶i chê ®Ìn ®á nút giao trắng phơng tiện Trong dự án tăng cờng lực giao thông th nh phố Hồ Chí Minh, có nhiều nút có chu kỳ đèn không hợp lý nút Nguyễn Văn Thủ - Đinh Tiên Ho ng, thời gian đèn xanh d nh cho phơng tiện từ đờng Nguyễn Văn Thủ chạy thẳng rẽ trái có giây v thời gian chuyển pha Vì thế, nhiều phơng tiện lu thông bị kẹt dòng xe thẳng từ Đinh Tiên Ho ng xng Con ®−êng n y rÊt nhiỊu xe tải lu thông nên nguy hiểm cho xe nằm kẹt dòng xe n y Hình Kẹt dòng nút giao Nguyễn Văn Thủ - Đinh Tiên Ho ng thời gian đèn xanh ngắn v thời gian chuyển pha Vì cần phải có hớng dẫn thiết kế đèn tín hiệu giao thông để đảm bảo công trình l m viƯc cã hiƯu qu¶, l m gi¶m nhĐ khã khăn cho công tác thiết kế Trong luận án n y tập trung giải vấn đề chÝnh u cho mét b¶n h−íng dÉn nh− vËy dùa nghiên cứu lý thuyết v tổng Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 -3- Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị kết thực tiễn nút giao thông hoạt động địa b n th nh phố H Nội Luận án có tên: Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị nội dung đề tài: Để đạt đợc mục tiêu trên, đề t i tập trung nghiên cứu vấn đề sau: - Nghiên cứu biện pháp điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút, từ đề biện pháp điều khiển hợp lý, phù hợp với th nh phần dòng xe v mạng lới giao thông nớc ta - Nghiên cứu thông số phải tính toán thiết kế nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu - Nghiên cứu thiết bị nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu - Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế Điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông dựa nghiên cứu lý thut v tỉng kÕt thùc tiƠn c¸c nót giao thông hoạt động địa b n th nh H Néi - TÝnh to¸n, thiÕt kÕ cho mét nút giao thông cụ thể nhằm đánh giá kiểm chứng lại hớng dẫn Phơng pháp nghiên cứu: Kết hợp lý thuyết với tổng kết thực tiễn thiết kế nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu đ thiết kế H nội để h−íng dÉn thùc sù sư dơng cã hiƯu qu¶ ë nớc ta giai đoạn trớc mắt Sau n y điều kiện đờng v giao thông đại lên ®ã chóng ta ho n to n cã thĨ dùng tiêu chuẩn nớc ngo i, tiêu chuẩn ta tiệm cận với tiêu chuẩn nớc tiên tiến Tuy cần phải lu ý rằng, giải vấn đề trớc mắt, công trình lớn cần phải hớng đến giao thông đại sau n y, l khó khăn ngời nghiên cứu Giải có lẽ nên theo hớng phân biệt công trình l m (hớng đến giao thông đại) v công trình cải tạo (giải ùn tắc an to n giao thông trớc mắt) ý nghĩa khoa học đề tài: Nghiên cứu đề t i góp phần l m giảm nhẹ khó khăn cho công tác thiết kế, l m tăng hiệu công tác thiết kế nút giao thông điều khiển Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 -4- Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị Thời gian chuyÓn pha tõ pha B → C TZB −A = Lr + Lk L 53.83 + 14.88 + Tv + e = +3− ≈ 8.39(s) Vr Ve 8.33 8.33 A C BiĨn 304 di chun Vïng xung ®ét 2.76m Lr =5 Pha Lx =6 m Le =20.40m Biển 203C Biển 304 cần di chuyển Hình 3.6 Sơ ®å tÝnh thêi gian chuyÓn pha tõ pha C → A Thêi gian chuyÓn pha tõ pha C → A TZB −A = Lr + Lk L 52.76 + 20.40 + Tv + e = +3− ≈ 7.60(s) Vr Ve 8.33 8.33 VËy tỉng thêi gian chun pha n ∑ TZi = −1.56 + 8.39 + 7.60 = 14.43 ≈ 15(s) i =1 3.6 TÝnh to¸n thêi gian chu kỳ đèn phân bổ thời gian xanh cho pha Số liệu tính toán theo bảng 3.2 sau: Bảng 3.2 Số liệu tính toán Pha Hớng Tây thẳng Tây rẽ trái Nam thẳng, rẽ trái, rẽ phải Lu lợng tính toán Mi (xe/h) 718 205 315 Häc viªn: Chu TiÕn Dịng – Lớp cao học công trình giao thông K11 Lu lợng M yi = i dßng b o Si ho Si (xe/h) 1800 0.399 1800 0.114 1800 0.175 - 98 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị Nh− vËy Y = ∑ y i = 0.688 Thêi gian chu kú ®Ìn tèi −u: Top = 1.5 * ∑ t Zi + 1.5 * 15 + = = 88s 1− Y − 0.688 Chän chu kú ®Ìn thiÕt kÕ : TP = 90 s 2 Tỉng thêi gian ®Ìn xanh : ∑ TXi = TP − ∑ t Zi = 90 − 15 = 75s Giải hệ phơng trình: TX1 + TX2 + TX3 = 75 TX1 : TX2 : TX3 = 718 : 205 : 315 Ta đợc kết quả: TX1 = M ∑ TXi i =1 ∑ Mi = 718 75 = 44 (s) 1238 TX = M ∑ TXi i =1 ∑ Mi = 205 75 = 12 (s) 1238 = 315 75 = 19 (s) 1238 TX = M ∑ TXi i =1 ∑ Mi 3.7 Tính toán khả thông xe thời gian chờ trung bình phơng tiện nút = TX1 44 = = 0.49 TP 90 λ2 = TX 12 = = 0.13 TP 90 λ3 = TX 19 = = 0.21 TP 90 TiÕp theo ta tính thời gian chờ trung bình, v khả thông qua pha: ã Xét pha - Khả thông qua pha (có l n xe thẳng): C m1 = * * S = * 0.49 * 1800 = 3250 (xe/h) Häc viªn: Chu TiÕn Dịng – Líp cao học công trình giao thông K11 - 99 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị - Thêi gian chê trung b×nh cđa pha nh− sau:  Tp (1 − λ )  x1 t w = 0.9 *  +  (s) q (1 − x )   2(1 − y ) Trong ®ã: λ1 = 0.49 y1 = 0.399 q1 = M1 718 = = 0.199 3600 3600 x1 = M1 718 = = 0.816 λ * S 0.49 * 1800 Nh− vËy: t w1 0.816  90 * (1 − 0.49)  = 0.9 *  +  = 25.76 (s)  * (1 − 0.399) * 0.199 * (1 − 0.816)  • XÐt pha - Khả thông qua pha (có l n xe rÏ tr¸i): C m = λ * S + λ * S = * 0.13 * 1800 = 480 (xe/h) - Thêi gian chê trung b×nh cđa pha nh− sau:  Tp (1 − λ )  x2 t w = 0.9 *  +  (s) q (1 − x )   2(1 − y ) Trong ®ã λ2 = 0.13 y2 = 0.114 q2 = M2 205 = = 0.057 3600 3600 x2 = M2 205 = = 0.854 λ * S 0.13 * 1800 Nh− vËy: t w2 0.854  90 * (1 − 0.13)  = 0.9 *  +  = 73.87 (s)  * (1 − 0.114) * 0.057 * (1 0.854) ã Xét pha Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 100 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị - Khả thông qua pha (có l n xe hoạt động): C m = [λ * S + (C tr1 + C tr )]Nam + [λ * S + (C tr1 + C tr )]Bac (Hai số hạng đầu l khả thông qua l n xe hớng Nam (đờng Tạ Quang Bửu, hai số hạng l khả thông qua l n xe hớng Bắc (đờng Hoa L) Ctr2 hớng Nam v h−íng B¾c l b»ng v b»ng: C tr = 3600 3600 *2 = * = 80 (xe/h) TP 90 Ctr1 hớng Nam đợc tra bắc víi λ3 = 0.21, v l−u l−ỵng xe cđa h−íng Bắc thẳng l 102 xe/h, ta có: Ctr1 = 90 (xe/h) Ctr1 hớng Bắc đợc tra bắc với λ3 = 0.21, v l−u l−ỵng xe cđa h−íng Nam ®i th¼ng l 107 xe/h, ta cã: Ctr1 = 88 (xe/h) Nh− vËy: C m = [0.21 * 1800 + (80 + 90)]Nam + [0.21 * 1700 + (80 + 88)]Bac = 1098 (xe/h) - Thêi gian chê trung b×nh cđa pha nh− sau:  Tp (1 − λ )  x3 t w = 0.9 *  +  (s) 2(1 − y ) q (1 − x )   Trong ®ã λ3 = 0.21 y3 = 0.175 q3 = M3 315 = = 0.088 3600 3600 x3 = M3 205 = = 0.829 λ * S 0.13 * 1800 Nh− vËy: t w1 0.829  90 * (1 − 0.21)  = 0.9 *  +  = 51.21 (s)  * (1 − 0.175) * 0.088 * (1 − 0.829)  - Tổng khả thông qua lý thuyết nút: ngo i khả thông qua l n nh trên, cần phải xét thêm khả thông qua l n rẽ phải không phụ thuộc v o chu kỳ đèn Vấn đề n y phải xét đến ảnh hởng ngời đến khả thông xe l n rẽ phải không phụ thuộc chu kỳ đèn Khả Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 101 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị thông xe l n rẽ phải lấy 50% khả thông qua lớn cđa l n (dßng b o ho ) Nh− vËy, khả thông xe ba l n rẽ phải tù l Cmp = 3*0.5*1800 = 2700 xe/h C m = C m1 + C m + C m + C mp = 3250 + 480 + 1098 + 2700 = 7798 (xe/h) - Tổng khả th«ng qua thùc tÕ cđa nót l : Cmtt = 0.8 * Cm = 0.8 * 7798 = 6238 (xe/h) - Thời gian chờ trung bình phơng tiện phơng án n y l : TW = ( M i * t wi ) 718 * 25.76 + 205 * 73.87 + 315 * 52.21 = ∑ Mi 718 + 205 + 315 = 40.20s 3.8 Hệ thống thiết bị sử dụng nút 3.8.1 Tủ điều khiển Về loại tủ: Tủ điều khiển đợc dùng l loại tủ nhập ngoại Singapore sản xuất đ đợc dùng phổ biến dự án tăng cờng lực giao thông H nội, thn tiƯn viƯc cung cÊp thiÕt bÞ v kÕt nối trung tâm điều khiển Về vị trí tủ điều khiển: vị trí tủ đợc đặt góc vỉa hè phía Đông Bắc do: - Tại vị trí n y gần cột điện cấp nguồn (cách cột cấp nguồn 2.82m) - Vỉa hè rộng, đảm bảo không gây cản trở cho ngời v nh dân - Thuận tiện cho việc dẫn đờng cáp kết nối trung tâm điều khiển (đến nút Ô Cầu Dền) 3.8.2 HƯ thèng ®Ìn v cét ®Ìn Dïng hƯ thèng đèn v cột đèn công ty chiếu sáng v thiết bị đô thị (HAPULICO) sản xuất để giảm chi phí xây dựng nút Bóng đèn dùng bóng đèn LED để tiết kiệm lợng v kéo d i tuổi thọ bóng, tiết kiệm đợc chi phí khai thác (tiền điện, tiền thay bóng hỏng) Hệ thống đèn sử dụng bao gồm loại sau: - §Ìn tÝn hiƯu ba m u D3x300 - §Ìn tÝn hiệu mũi tên thẳng D3x300 Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 102 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị - Đèn tín hiệu mũi tên rẽ trái D3x300 - Đèn tín hiệu ba m u nhắc lại D3x100 - Đèn tín hiệu mũi tên rẽ phải D1x200 - Đèn tín hiệu chữ thập D1x300 - Đèn tín hiệu cho ngời D1x300 - Đèn tín hiệu đếm ngợc D1x300 Hệ thống cột đèn sử dụng gồm: - Cột đèn tín hiệu cao 6.3m, vơn 4m Loại cột n y đợc sử dụng đờng Đại Cồ Việt có lu lợng xe lớn, nên việc đặt đèn phải đảm bảo cho ngời tham gia giao thông nhận biết đợc tín hiệu đèn từ khoảng cách cho phép Ngo i ra, đờng Tạ Quang Bửu thiết kế cột đèn vơn đặc điểm chéo góc nhánh nút - Cột đèn tín hiệu cao 3.8m - Cét ®Ìn tÝn hiƯu d nh cho ng−êi cao 2.9m Tại cổng Bộ Giáo dục v ® o t¹o cịng thiÕt kÕ mét cét ®Ìn tÝn hiệu ba m u, hoạt động nh đèn đờng Tạ Quang Bửu 3.8.3 Hệ thống cáp, ống luồn cáp, hệ thống tiếp địa v hố ga đấu nối - HƯ thèng c¸p v èng ln c¸p HƯ thèng c¸p v ống luồn cáp dùng loại nớc sản xuất, bao gồm: - Cáp điều khiển 15x1.5mm2 kéo từ tủ điều khiển đến chân cột đèn - Cáp lên đèn 2x1.5mm2 kéo từ chân cột lên đèn - Cáp cấp ngn 2x10mm2 dïng cÊp ngn cho tđ ®iỊu khiĨn v hệ thống đèn - ống nhựa siêu bền D100 luồn cáp qua đờng - Ông nhựa xoắn D130/100 luồn cáp hè - Hệ thống tiếp địa Để đảm bảo cho nót vËn h nh an to n, ph¶i thiÕt kế hệ thống tiếp địa liên ho n gồm cọc tiếp địa L63x63x6mm d i 2400mm v hệ thống dây đồng trần M10 nối liên ho n với tủ điều khiển, với chân cột v cọc tiếp địa Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 103 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị - Hệ thống hố ga HƯ thèng hè ga dïng ®Ĩ ®Êu nèi v ln cáp ngầm, gồm: - Hố ga hai đan - Hố ga ba đan Các thiết bị sử dụng nút xin xem chi tiết phụ lục vẽ điển hình 3.9 Thiết kế mặt đờng Do phải phá bỏ giải phân cách v cho l n xe rẽ phải v o l n đờng vốn d nh cho xe thô sơ nên cần phải thiết kế kết cấu mặt đờng v tăng cờng mặt đờng l n đờng gi nh cho xe rẽ phải - Thiết kế áo đờng phần dải phân cách bỏ Theo đơn vị quản lý (Công Ty Cầu Đờng 3), kết cấu áo đờng phần đờng gi nh cho xe giới đờng Đại Cồ Việt nh sau: áo đờng gồm 25 cm đá hộc, 16cm đá dăm láng nhựa 5,5 kg/m2, l cm BTN hạt trung thi công từ năm 1992 áo đờng thiÕt kÕ d y 50cm bao gåm líp mãng d−íi 25 cm cấp phối đá dăm 2, móng 15cm cấp phối đá dăm 1, lớp mặt gồm cm BTN hạt trung v cm BTN hạt mịn Về cờng độ kết cấu n y cao mặt đờng cũ - Thiết kế áo đờng phần mặt đờng gi nh cho xe thô sơ: Kết cấu áo đờng gi nh cho xe thô sơ yếu áo đờng gi nh cho xe giới, áo đờng gồm 25 cm đá hộc, 12cm đá dăm láng nhựa 5,5 kg/m2, l cm BTN hạt trung thi công từ năm 1992 Nh cần phải rải tăng cờng thêm lớp BTN hạt mịn d y cm 3.10 ThiÕt kÕ hƯ thèng tỉ chøc giao thông Hệ thống tổ chức giao thông đợc thiết kế đầy đủ bao gồm hệ thống vạch sơn, biển báo đảm bảo tiêu chuẩn h nh, rõ r ng mạch lạc để kết hợp với hệ thống đèn tín hiệu nâng cao hiệu tổ chức giao thông đồng thời l m bớt hỗn loạn nút hƯ thèng ®Ìn tÝn hiƯu cã sù cè HƯ thèng vạch sơn gồm: - Vạch cho ngời sang ®−êng: dïng lo¹i v¹ch säc cã bỊ réng 40cm, bỊ rộng vạch vị trí qua đờng Đại Cồ Việt l 5m lợng ngời lớn, Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 104 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị vị trí lại thiết kế bề rộng 3m Tại vị trí vạch ngời có giao cắt với đảo giao thông, vỉa hè có thiết kế hạ vỉa cho ngời khuyết tật sang đờng cách an to n - Vạch dừng xe đợc thiết kế có bề rộng 20cm, cách vị trí d nh cho ngời 1m đồng thời đảm bảo khoảng cách từ vạch dừng tới đèn ngời tham gia giao thông nhìn thấy rõ dừng xe chờ đèn xanh - Các vạch phân l n chiều d i 20m tính từ vạch dừng đợc thiết kế l vạch liền để xe lấn l n chờ đèn đỏ, gây ách tắc giao thông - Ngo i ra, đầu đảo đợc thiết kế vạch nhập, tách l n v đợc sơn hai m u trắng đỏ, đảm bảo cho ngời tham gia giao thông không đâm v o đầu đảo HƯ thèng biĨn b¸o gåm: - BiĨn sè 123a "CÊm rẽ trái": đợc bố trí nhánh rẽ phải tự đờng Hoa L, tránh trờng hợp ngời tham gia giao thông v o sau rẽ trái l m ảnh hởng đến trình hoạt động bình thờng nút - Biển số 411 "Hớng l n đờng theo vạch kẻ đờng" Biển n y đợc thiết kế đờng Đại Cồ Việt để dẫn cho ngời lái xe biết số lợng l n đờng mặt đờng v hớng l n đờng theo vạch kẻ đờng - Biển số 423(a,b) "Đờng ngời sang ngang" Biển n y đợc đặt vị trí có thiết kế vạch sơn d nh cho ngời - Biển số 447 "Biển báo phần đờng cho ngời t n tật" Biển n y đợc đặt kết hợp với biển số 423 (a,b) để chỗ qua đờng cho ngời khut tËt Häc viªn: Chu TiÕn Dịng – Líp cao học công trình giao thông K11 - 105 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị 3.11 Khối lợng chủ yếu kinh phí xây dựng nút 3.11.1 Khèi l−ỵng chđ u: Khèi l−ỵng chđ u cđa nút đợc thể bảng 3.3 sau: Bảng 3.3- Khối lợng chủ yếu nút STT Hạng mục Đơn vị Khối lợng Cột THGT mạ kẽm 2.9m tròn côn 4.00 Cột THGT mạ kẽm 3.8m tròn côn 4.00 Cột THGT cao 6.3m x vơn 4m +1,2 m bé 2.00 Cét THGT cao 6,3m x v¬n 4m bé 1.00 Khung mãng cét THGT 2,9m + 3,8m bé 8.00 Khung mãng cét THGT cao 6,3m x v¬n( 4m +2*1,2 m v 4m) bé 3.00 §Ìn m u TH - 03 - 03 0300 LED 18.00 Đèn chữ thập TH - 03 - 01 0300 LED bé 2.00 §Ìn ngời TH-03-0300 LED 11.00 10 Đèn tín hiệu rẽ phải mũi tên xanh TH -02-01-200(1 m u) 3.00 11 Đèn tín hiệu nhắc lại TH-02-03 0100 LED 2.00 12 Đèn tín hiệu đếm ngợc TH - 03 - 01 0300 LED bé 8.00 13 Tñ ®iỊu khiĨn THGT (nhËp ngo¹i) Tđ 1.00 14 Mãng tđ điều khiển THGT 1.00 15 Bê tông M150 ( hè mãng cét ) m3 8.55 17 Hè ga ®an luån kÐo c¸p hè 14.00 18 Hè ga đan luồn kéo cáp hố 1.00 19 Cáp ngầm loại 15 x 1.5 mm m 643.63 20 Cáp ngầm đồng 2x10mm2 cấp nguồn m 30.00 21 Cáp điện thoại nối TTĐK m 407.65 22 Dây đồng trần M10 l m tiếp địa m 276.00 23 Dây lên đèn Cu/PVC/PVC 2x1,5 mm2 m 386.20 24 Cọc tiếp địa L63x63x6-2400mm cọc 12.00 25 Ông nhựa siêu bền luồn cáp qua đờng D100 m 163.89 26 Ông nhựa xoắn D130/100 luồn cáp hè m 212.45 27 Cát đen cho r nh cáp m3 19.67 28 Đầu cốt đồng M10 10.00 29 Ông nhựa xoắn D60 luồn cáp móng cột m 24.00 30 Biển báo phản quang tam giác D900 2.00 31 Biển báo phản quang tròn D900 2.00 32 Biển báo chữ nhật 20 Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 106 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị 33 Cột biến báo lắp 4.00 34 Di chuyÓn cét bÕn xe Bus +7 cột biển báo cáI 9.00 35 Diện tích đảo phá bỏ m2 1,165.40 36 Chu vi bó vỉa đảo phá bỏ m 663.00 37 Chu vi bó vỉa đảo l m m 103.26 38 Diện tích đảo l m míi m2 67.00 39 DiƯn tÝch ®êng l m míi m2 1,165.40 40 Diện tích đảo l m thêm m2 93.12 41 Bó vỉa đảo l m thêm m 46.56 42 Bó vỉa đảo l m lại m 40.60 43 Diện tích đờng gia cố thêm m2 4,115.83 44 Khối lợng bù vênh m2 500.00 45 Dọn đất thừa 100m3 10.58 46 Băng dính cách điện cuộn 8.00 47 Que h n D4 kg 8.00 48 Sơn dẻo nhiệt kẻ ®êng d y(2mm) m2 583.50 49 Ho n tr¶ hÌ đờng m2 106.23 50 Ho n trả mặt đờng nhựa Bêtông atphan + 8m2 đầu đảo m2 89.95 3.11.2 Kinh phÝ x©y dùng nót: Tỉng kinh phÝ x©y dùng nút l 2,441,126,893đ (Hai tỷ, bốn trăn bốn mơi mốt triệu, trăm hai mơi sáu nghìn, tám trăm chín ba đồng) Trong đó: Giá trị xây lắp: 1,772,163,128đ Chi phí khác: 447,043,138đ Dự phòng phí: 221,920,627đ 3.12 kết luận chơng Qua trình nghiên cứu, tác giả đ rót mét sè kÕt luËn nh− sau: Thø nhÊt: Tại nút Hoa L - Đại Cồ Việt, có cấu tạo hình học cha phù hợp nên ta thấy cần phải cải tạo hình học nút trớc thiết kế hệ thống đèn tín hiệu Với lu lợng giao thông tại, việc dỡ bỏ giải phân cách tạo thêm l n xe rẽ trái v rẽ phải (l n rẽ phải không phụ thuộc chu kỳ đèn) l hợp lý Nh vậy, l m tăng khả thông qua nút m giải phóng mặt cải tạo nút sở diện tích nút có Với phơng án chọn, l n xe gi nh riêng cho xe thô sơ không nhng vấn đề n y Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 107 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị khắc phục đợc tốc độ giao thông nút thấp nên nguy hiểm đáng kể Thứ hai: Việc lựa chọn phơng án điều khiển ba pha nút n y l hợp lý lợng rẽ trái đờng Đại Cồ Việt lớn, lu lợng dòng thẳng lớn nên điều khiển hai pha nguy hiểm xung đột hai dòng giao thông n y đồng thời gây ùn tắc giao thông Ngo i ra, nút Ô Cầu Dền điều khiển ba pha nên ta điều khiển phối hợp hai nút n y víi nh»m l m gi¶m thêi gian chê cđa phơng tiện nút Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 108 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị kết luận kiến nghị kết luận: Qua trình nghiên cứu, tác giả rút số kết luận sau: Thứ nhất: Điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông l biện pháp thờng sử dụng đô thị giới nh đô thị Việt Nam nâng cao đợc an to n xe chạy, tăng khả thông qua nút, góp phần l m giảm tợng ùn tắc giao thông, nâng cao văn minh điều khiển giao thông đô thị Chính vậy, việc nghiên cứu cách sâu sắc v to n diƯn vỊ tÝnh to¸n v thiÕt kÕ nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu l cần thiết l m tiền đề cho đời tiêu chuẩn riêng thiết kế nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu, tạo h nh lang pháp lý cần thiết trình thiết kế, trình duyệt, thẩm định v nâng cao đợc chất lợng, hiệu dự án thiết kế nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu Mặt khác, nghiªn cøu n y cịng l mét t i liƯu tham khảo tốt cho sinh viên trình học tập v nghiên cứu Thứ hai: Để điều khiển giao thông nút đèn tín hiệu, có nhiều biện pháp nhng tơng tai gần, đô thị lớn nớc ta bị hạn chế điều kiện đờng v có th nh phần giao thông phức tạp, chủ yếu l xe máy loại phơng tiện dễ gây tai nạn v hay vi phạm luật giao thông (ví dụ nh vợt đèn đỏ) Do đó, biện pháp điều khiển phù hợp cho v cho tơng lai gần l điều khiển đèn tín hiệu ®éc lËp Sau n y, ®iỊu kiƯn ®−êng ph¸t triển v điều kiện giao thông phát triển, sử dụng biện pháp điều khiển giao thông phối hợp, đồng thời tiêu chuẩn thiết kế dùng tiêu chuẩn nớc ngo i tiƯm cËn víi tiªu chn n−íc ngo i Thø ba:Tđ ®iỊu khiĨn l bé phËn quan träng v ®¾t tiỊn nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu, có ảnh hởng nhiều đến giá th nh xây dựng, khả vận h nh an to n v khai thác lâu d i nh ảnh hởng đến khả kết nối trung tâm cần thiết Vì chọn loại tủ điều khiển, phải v o khả vốn, yêu cầu kết nối trung tâm Tuy nhiên, nên chọn loại tủ có khả kết nối trung tâm để thuận tiện cho việc kết nối kể nút yêu cầu kết nối trung tâm Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 109 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị Thứ t: Khi tính toán thiết kế, sử dụng phơng pháp Đức để tính thời gian chu kú tèi −u, ph©n chia thêi gian xanh cho pha, tính khả thông qua nút Tuy nhiên, việc tính toán lựa chọn thời gian đèn v ng, thêi gian chu kú, sè pha ®iỊu khiĨn phải đợc cân nhắc kỹ cho bảo đảm an to n, khả thông qua, thời gian chờ phơng tiện không lớn Cũng cần phải khẳng định lại rằng, cần phải tính đến khả thay đổi mặt cấu tạo hình học nút cho phù hợp cho l m cho công tác điều khiển giao thông đèn tín hiệu đạt hiệu cao Vị trí thiết bị phải đảm bảo không gây ảnh hởng đến ngời v phơng tiện tham gia giao th«ng, thn tiƯn cho viƯc kÕt nèi, đảm bảo cho ngời tham gia giao thông nhìn thấy rõ đèn tín hiệu đến nút nh chờ nút Các loại vạch sơn biển báo phải đợc thiết kế phù hợp để l m tăng hiệu cho công tác điều khiển giao thông đèn tín hiệu, tránh sử dụng nhiều biển l m cho nút vốn nhiều thông tin lại thêm rắc rối kiến nghị: Qua trình nghiên cứu, tác giả thấy l vấn đề rộng, đ tham khảo lý thuyết tính toán v hồ sơ nút giao thông điều khiển ®Ìn tÝn hiƯu ® v ®ang thiÕt kÕ t¹i H nội nhng chắn nhiều vấn đề cha giải đợc cách thoả đáng Chẳng hạn nh với dòng xe tơng đối phức tạp nh nay, lợng xe máy chiếm tỷ lệ lớn, nên quy xe tính toán l xe m¸y (khi tû lƯ xe m¸y chiÕm mét tû lƯ n o đó, nh 85% trở lên) Hoặc nh vấn đề đèn đỏ đợc phép rẽ phải Đây l b i toán mâu thuẫn an to n cho ngời v khả thông xe nút Rõ r ng, với đô thị có quỹ đờng hạn chế nh nớc ta giải vấn đề ùn tắc sở quỹ đờng có l b i toán khó, nên việc xén hè tạo l n rẽ phải l m đảo l biện pháp tốt để tăng khả thông qua nút Vấn đề an to n lỗi l n rẽ phải không phụ thuộc chu kỳ đèn m l lỗi ngời tham gia giao thông Vì vậy, cần có nghiên cứu sâu sắc công tác điều khiển giao thông ®Ìn tÝn hiƯu ng y c ng hiƯu qu¶, gãp phần giải vấn đề an to n v ùn tắc giao thông cho đô thị nớc ta Định hớng nghiên cứu tiếp: Nghiên cứu thông số đầu v o nh lu lợng xe tính toán, suất dòng b o ho điều kiện th nh phần giao thông phức tạp m lợng xe máy Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 110 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị chiếm chủ yếu, từ ho n thiện phơng pháp tính toán Đức cho phù hợp với điều kiện giao thông đô thị lớn nớc ta Nghiên cứu điều khiển giao thông đèn tín hiệu phối hợp cho đô thị nớc ta Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 111 - Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông đô thị tài liệu tham khảo [1] PGS TS Nguyễn Xuân Vinh: Nút giao thông Nh xuất Giao thông vận tải 1999 [2] Đỗ Bá Chơng Nguyễn Quang Đạo Nút giao thông mức Nh xuất Giáo Dục 1999 [3] PGS TS Nguyễn Quang Toản Mai Hải Đăng - Đỗ Quốc Cờng: Nghiên cứu lựa chọn phơng pháp tính L n sóng xanh thủ đô H Nội- Đề t i nghiên cứu khoa học [4] Vũ Thị Vinh: Quy hoạch mạng lới giao thông đô thị, NXB Xây dựng, H nội 2001 [5] Đỗ Bá Chơng: Kỹ thuật giao thông, tủ sách sau đại học, Đại Học Xây Dựng H Nội 1996 [6] Hồ sơ thiết kế nút giao thông H Nội [7] Nguyễn Quang Đạo: Một số vấn đề giao thông đô thị, B i giảng cao học, H Nội 2002 [8] Bùi Xuân Cậy: Giao thông th nh phố v qui hoạch, B i giảng cao hoc, H Nội 2000 [9] Nguyễn Khải: Đờng v giao thông đô thị, Nh xuất Giao thông vận tải [10] Nguyễn Xuân Vinh: Thiết kế nút giao thông v tổ chức giao thông đô thị, Nh xuất Giao thông vận tải [11] Nguyễn Xuân Trục, Dơng Ngọc Hải, Vũ Đình Phụng: Sổ tay thiết kế đờng ô tô Nh xuất giáo dục, H Nội 2000 [12] Phan Cao Thọ, Nghiên cứu Khả thông h nh v vấn đề sử dụng nút giao thông điều khiển tín hiệu đèn đô thị Việt Nam, Luận án tiến sü kü tht, H Néi 2004 [13] Vị M¹nh Hïng, Nghiên cứu số yếu tố ảnh hởng đến khả thông xe nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu, Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuËt, H néi 2006 [14] Guidelines For Traffic Signals – English Version of Richtlinien für lichtsignalangen RiLSA [15] The Planning and Design of At - Grade Intersections, Japan Society of Traffic Engineers [16] Transportation Research Board – National Research Council: Highway capacity manual (HCM 2000), Washington DC 2000 [17] Nagui Rouphail, Andrzej Tarko, Jing Li: Trafic flow at signalized Øntersections, Civil engineering Department, North Carolina State University Häc viªn: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11 - 112 - ... Nghiên cứu thiết bị nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu - Nghiên cứu lập hớng dẫn thiết kế Điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông dựa nghiên cứu lý thuyết v tổng kết thực tiễn nút. .. hiệu nút giao thông đô thị Chơng Tổng quan biện pháp điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông 1.1 Khái niệm chung nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu Nút giao thông điều khiển đèn tín. .. nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu 1.3 Mục tiêu điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút giao thông 10 1.4 Những nhợc điểm điều khiển giao thông đèn tín hiệu nút 11 1.5 Các biện pháp điều khiển