thiết kế hình học đường ô tô đại học GTVT

Quan điểm hiện đại về sự hình thành tình trạng nguy hiểm dẫn đến tai nạn trong giao thông để áp dụng trong thiết kế đ ờng ô tô - Các loại đ ờng ô tô và tốc độ xe chạy - Dòng thông tin t

thiÕt kÕ h×nh häc

® êng « t« cÊp cao ưêng « t« cÊp cao

chuyªn ngµnh : th¹c sÜ ® êng « t« ưêng « t« cÊp cao

nguyÔn quang to¶n -2009

bµi gi¶ng

1 Quan điểm hiện đại về sự hình thành

tình trạng nguy hiểm dẫn đến tai nạn trong giao thông để áp dụng trong

thiết kế đ ờng ô tô

- Các loại đ ờng ô tô và tốc độ xe chạy

- Dòng thông tin từ đ ờng đến ng ời lái xe và các tình

huống nguy hiểm trên đ ờng

- Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe con ng ời – con người

xe và quan điểm

– con người

Nội dung môn học

2 Chu trình nguyên tắc không gian

chạy xe – con người – xe và quan điểm con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của

ng ời tham gia giao thông.

- Không gian chạy xe

- Con ng ời, xe và đ ờng là một hệ thống điều khiển

- Mối quan hệ nhân quả

- Tạo hình ảnh con đ ờng và tr ờng nhìn của ng ời lái xe

3 áp dụng các lý thuyết hiện đại vào

việc thết kế hình học đ ờng ô tô và nút giao thông

- Thiết kế hình học đ ờng ô tô

- Thiết kế nút giao thông đ ờng ô tô

- Thiết kế biển chỉ đ ờng

1.Quan điểm hiện đại về sự hình thành

tình trạng nguy hiểm trong gT

c) Thời điểm t+t1+t2: Ng ời lái

xe tăng c ờng chú ý do đó khả

năng tiếp nhận thông tin thích nghi đ ợc với tình huống

a) Thời điểm t1 : Chạy xe an toàn khi l ợng thông tin ít

d ) Phức tạp hay nguy hiểm

t+t 1

h( y )

b) Thời điểm t + t1: Tình huống trở nên phức tạp

h( y ) h( x )

b ) Thiếu chú ý

r h( x ) h(y )

c) Thời điểm t+t1+t2: Ng ời lái

xe tăng c ờng chú ý do đó khả

năng tiếp nhận thông tin thích nghi đ ợc với tình huống

a) Thời điểm t1 : Chạy xe an toàn khi l ợng thông tin ít

d ) Phức tạp hay nguy hiểm

t+t 1

h( y )

b) Thời điểm t + t1: Tình huống trở nên phức tạp

h( y ) h( x )

b ) Thiếu chú ý

r h( x ) h(y )

c) Thời điểm t+t1+t2: Ng ời lái

xe tăng c ờng chú ý do đó khả

năng tiếp nhận thông tin thích nghi đ ợc với tình huống

a) Thời điểm t1 : Chạy xe an toàn khi l ợng thông tin ít

d ) Phức tạp hay nguy hiểm

h( y )

b) Thời điểm t + t1: Tình huống trở nên phức tạp

h( y ) h( x )

b ) Thiếu chú ý

r h( x ) h(y )

tình trạng nguy hiểm trong gT

1.1.Dòng thông tin từ đ ờng đến ng ời lái xe và các tình huống nguy hiểm trên đ ờng

Mức độ phức tạp của các tình huống và sự thích ứng của lái xe là yếu tố quyết định độ an toàn của giao

thông Nếu chu trình nguyên tắc không bị phá vỡ thì thời gian thích nghi t2 không khi nào đ ợc phép lớn hơn thời gian hoàn thành tình huống phức tạp Ng ời lái xe không rơi vào tình trạng không kịp phản ứng hoặc phản ứng sai.

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Nh tất cả các ngành khoa học tự nhiên khác,

ba nhân tố không gian, thời gian, mối quan

hệ nhân quả đ ợc dùng để tính toán, bố trí cấu tạo các yếu tố hình học khi thiết kế đ

ờng ôtô Nh ng khác với các nhà khoa học

kỹ thuật khác, các mô hình không gian và mối quan hệ nhân quả đối với ng ời kỹ s đ ờng cần phải đ ợc mở rộng ra.

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Ng ời lái xe không gian ba chiều xung quanh

với đầy đủ màu sắc của nó, với cảnh vật

đa dạng, có đủ hình dáng, vị trí thì mỗi ng

ời quan sát sẽ mô tả một khác Không

gian chạy xe đến với Ng ời lái xe một cách

tự giác và luôn luôn biến đổi nh vậy ng ời

ta gọi là không gian chủ quan

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

- Không gian vật lý - không gian khách quan, và

không gian chủ quan tuy có mối quan hệ chặt chẽ với nhau nh ng không phải là phiên bản

của nhau.

-Sự khác biệt này có ý nghĩa rất quan trọng, cho

ng ời kỹ s thiết kế khả năng làm thích ứng con

đ ờng mình thiết kế với ph ơng thức chạy xe của

ng ời lái xe

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Lý thuyết không gian cổ điển của Newton trong khoa

học tự nhiên là không gian liên tục, đều đặn và vô h ớng.Trong thiết kế đ ờng không gian khách quan,

toán - lý này đ ợc biểu diễn trong hệ toạ độ cong, ví

dụ không gian Gauss- Krueger và định h ớng theo mặt n ớc biển Trong không gian này các tính toán

và hình vẽ đ ợc thể hiện trên ba mặt phẳng: mặt

bằng, mặt đứng (diễn biến của mặt cắt dọc) và mặt cắt ngang.

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Lý thuyết không gian tâm sinh lý dùng cho ng ời lái xe

là một bán không gian giới hạn bởi đ ờng chân trời, đ

ợc 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 ng ời lái xe và có xu h ớng là h ớng nhìn của lái xe Để có đ ợc những phản ứng chắc chắn an toàn, ng ời lái xe về nguyên tắc phải có đ ợc tâm lý

nhìn thấy rõ ràng chính xác

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Cả hai khái niệm không gian đã mô tả trên

luôn luôn tồn tại song song với quy luật riêng Đó vừa là nhiệm vụ vừa là các khó khăn của quy phạm thiết kế đ ờng, phải bao quát cả hai lĩnh vực vì sự chạy xe an toàn trên các con đ ờng t ơng lai

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Động lực học chạy xe chứng minh đ ợc bằng toán học tạo

nên những công trình mang tính lý trí và hợp lôgic

trong không gian vật lý, khách quan Nó không đủ

cho bất kif một quy định nào trong quy phạm, bởi vì muốn thoả mãn các yêu cầu của không gian tâm lý chủ quan cần có các điều kiện phụ thêm Những điều kiện này không thể đ a ra bằng tính toán, mà chủ yếu

đạt đ ợc bằng kinh nghiệm Kết luận này là sợi chỉ đỏ xuyên suốt các quy phạm thiết kế.

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Trong các mô hình đ ờng - xe chạy tr ớc đây của các quy phạm “đường - xe chạy” trước đây của các quy phạm ” trước đây của các quy phạm

thiết kế ng ời ta không kể đến ng ời lái xe và thiết kế từng

mặt cắt của đ ờng riêng rẽ, xem tia nhìn bất động h ớng tới cuối đ ờng, khi thấy có dấu hiệu ch ớng ngại vật đầu tiên trên

đ ờng là sử dụng phanh gấp Những tai nạn xảy ra trên các con đ ờng 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 đ a ra các tiêu chuẩn cho một con đ ờng an toàn

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Bên cạnh mô hình tác dụng lực mới giữa xe và đ

ờng để truyền một cách an toàn các lực phanh

và lực tr ợt, việc đề xuất mô hình dòng thông tin rất có ý nghĩa đối với công tác thiết kế đ

ờng

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

Cơ

thể

Phản ứng vô thức

Cơ quan não bộ

Hình 28a Dòng thông tin giữa lái xe,xe và đuờng

Hình 28b Lái xe, xe và đuờng trong chu trình điều khiển

Giao thông

Thể hiện

Đ ờng

và môi

tr ờng

11

10 bit/s

Thời tiết

xe

Nguời lái

Quên Vô thức

Tôi-lái xe

Nhận thức chậm Nhận thức tức thời

7

3.10 bit/s

16 bit/s

Tự giác Lái xe

C¬

thÓ

Ph¶n øng v« thøc

C¬ quan n·o bé

H×nh 28a Dßng th«ng tin gi÷a l¸i xe,xe vµ ®uêng

H×nh 28b L¸i xe, xe vµ ®uêng trong chu tr×nh ®iÒu khiÓn

tr êng

11

10 bit/s

Thêi tiÕt

xe

Nguêi l¸i

Quªn V« thøc

T«i-l¸i xe

NhËn thøc chËm NhËn thøc tøc thêi

7

3.10 bit/s

16 bit/s

Tù gi¸c L¸i xe

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Nếu ng ời tham gia giao thông không nhận đ ợc đầy đủ các thông tin về đ ờng cần thiết cho

ph ơng thức chạy xe của mình thông qua diễn biến quang học của đ ờng thì con đ ờng

đ ợc 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 đ ờng sẽ đến quá chậm vào thời điểm chạy xe, nếu nh ng ời lái xe đó nhìn mà đánh giá sai lệch tình huống đang xảy ra Nh vậy

thoả mãn động lực học chạy xe là cần thiết nh ng không đủ cho việc chạy xe an toàn, bởi vì ph ơng thức chạy xe thực tế đ ợc lựa chọn ban đầu tại mặt cắt ngang t ơng ứng

th ờng khác với ph ơng thức chạy xe tính toán Điều kiện cần và đủ ở đây là

tuyến đ ờng thiết kế sao cho ng ời lái xe nhìn và đánh giá đ ợc phải chọn

ph ơng thức chạy xe nh thế nào cho đúng với ph ơng thức chạy xe của

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

c.Mối quan hệ nhân quả

Từ chu trình điều khiển chúng ta thấy rằng mối

quan hệ ràng buộc có tính chất nhân quả giữa

đ ờng, con ng ời và xe hoàn toàn không đơn

giản, do đó phải cân nhắc thận trọng các văn bản h ớng dẫn thiết kế

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

c.Mối quan hệ nhân quả

Các mối liên quan của kết quả có thể đ ợc giải thích theo hai dạng khác

nhau về cơ bản Mối quan hệ nhân quả xuất phát từ một chuỗi t ơng ứng của nguyên nhân và kết quả Thuyết mục đích, ng ợc lại giải thích mối quan hệ xuất phát từ khuynh h ớng 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 đ ợc 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 đ ờng ở mục đích thứ hai ,

công tác bài trí con đ ờng giúp cho ng ời lái xe những hỗ trợ cần thiết

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

c.Mối quan hệ nhân quả

Để giải thích mối t ơng quan của hệ thống ng ời lái xe – con người xe- đ ờng

(hành động theo ph ơng thức nào trong rất nhiều ph ơng 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

nh vậy chúng ta loại bỏ đ ợc mâu thuẫn d ờng nh tồn tại giữa thuyết nhân quả và thuyết mục đích khi nghiên cứu về mối quan hệ ng ời lái xe – con người xe -đ ờng.

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

D.Tạo hình ảnh con đ ờng

Giải mặt đ ờng và không gian xung quanh

nó cho ng ời lái xe một chuỗi hình ảnh và

ấn t ợng Sự định h ớng của ng ời lái xe dựa trên chuỗi thông tin thu nhận từ không

gian đ ờng ấy

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

D Tạo hình ảnh con đ ờng

của tầm nhìn ng ời lái xe Sự thay đổi vị trí điểm h ớng dẫn cho ng ời lái xe biết sự chuyển động của xe và mặt

đ ờng (trọng điểm khách quan tự nhiên).

Khoảng cách của điểm nhìn tăng lên khi tốc độ tăng (trung tâm điểm của sự chú ý)

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con người – xe và quan điểm

theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

D Tạo hình ảnh con đ ờng

Sự bố trí không gian chạy xe (đ ờng cùng với không gian chung

quanh cho đến phạm vi ảnh h ởng tới tr ờng nhìn của lái xe) quyết định ph ơng thức chạy xe Hình ảnh của không gian đ ờng cần đ ợc thay đổi có mục tiêu.Trong tr ờng hợp này nên chú ý :

ởng tích cực đến ph ơng thức chạy xe

con ng ời – con người – xe và quan điểm xe và quan điểm thiết kế đ ờng theo sự nhìn nhận của ng ời tham gia giao

thông.

Đ ờng phải đảm bảo h ớng nhìn tốt nhằm tạo cho ng ời lái

xe phán đoán đúng tình huống và nhờ đó có ph ơng thức chạy xe an toàn Diễn biến của con đ ờng cần

phải đ ợc nhìn thấy rõ ràng, chính xác để những ng ời lái xe lạ không bị nhầm lẫn Để tạo đ ợc một con đ

ờng nhìn có thể hiểu đúng cần phải bố trí giải chạy

xe (thiết kế mặt bằng) và bố trí không gian chạy xe (thiết kế không gian) phù hợp với nhiệm vụ của nó