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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC THAY ĐỔI HƯỚNGĐI QUA NÚT GIAO THÔNG CÙNG MỨCỞ HÀ NỘI SINH VIÊN THỰC HIỆN :HOÀNG HUY TOÀN ĐỖĐÌNH MỪNG LỚP TĐHTKCĐ K50 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : LÊ QUỲNH MAI HÀ NỘI – THÁNG 4 NĂM 2012 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Mục lục 2 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Chương I:Đặt vấn đề Trong thời gian qua ở Hà Nội, rất nhiều nút giao cùng mức đã được tổ chức giao thông theo cách thay đổi hướng đi của một số hướng chỉnh qua nút, mà cách gọi đơn giản là bịt nút, nhằm tăng khả năng thông qua của nút. Sự thay đổi này đã phát huy hiệu quả ở một số nút nhưng cũng gây ra kết quả ngược lại ở một số vị trí. Chính sự khác biệt này đã khiến cho nhiều ý kiến khác nhau xuất hiện xung quanh vấn đề trên, và một điều đặc biệt là, hầu hết các ý kiến chưa đưa ra được kết quả tính toán cụ thể nào để chúng tỏ cho những luận điểm của mình. Có thể thấy rằng, việc tính toán khả năng thông hành của nút giao cùng mức không hề đơn giản, nhất là đối với dòng xe hỗn hợp. Giải pháp bịt nút đã chuyển từ một nút giao thông thường thành một hệ thống nhiều nút giao liên hệ chặt chẽ với nhau trong một phạm vi hẹp, nên sự tác động giữa các nút nhỏ được hình thành từ giải pháp bịt nút này tương tác lên nhau khiến cho việc tính toán theo cách thông thường rất khó thực hiện. Phương pháp mô phỏng được biết đến như một giải pháp hữu hiệu để giải quyết các bài toán mang tính cụ bộ nhưng có độ phức tạp cao.Đối chiếu với điều kiện thực tế tại nút trước và sau khi bịt lại, thì có thể thấy độ phức tạp ở đây đạt mức cao và chỉ có thể giải quyết được với mức độ chính xác chấp nhận được bằng phương pháp mô phỏng. Do dòng xe qua nút giao là một dòng gồm nhiều loại xe, do đó để đơn giản hóa quá trình tính toán, người ta thực hiện việc quy đổi xe. Trong trường hợp nghiên cứu này, do công cụ mô phỏng không cho phép biểu diễn xe máy nên phải quy đổi xe máy về xe con, còn các loại xe ô tô khác vẫn giữ nguyên đặc tính như khảo sát. Cấu tạo hình học của nút giao trên thực tế, sau một số lần cải tạo, có cấu tạo khá phức tạp, do đó bắt buộc phải thực hiện việc mô hình hóa lại nút giao theo mô hình mà công cụ mô phỏng có thể chấp nhận được. Một yếu tố đặc trưng cho giải pháp mô phỏng là tính cục bộ của nó, tức là nó chỉ phù hợp với từng trường hợp cụ thể, do đó việc nghiên cứu phải được tính hành đối với trường hợp cụ thể, trong đề tài này, đối tượng nghiên cứu được chọn là nút giao Nguyễn Chí Thanh – Đường Láng – Trần Duy Hưng. Để có thể triển khai nghiên cứu, bắt buộc phải tiến hành khảo sát thực tế, bao gồm đo vẽ cấu tạo hình học nút và thu thập số liệu về dòng xe qua nút theo tất cả các hướng. Từ dữ liệu này sẽ tiến hành mô phỏng để đánh giá hiệu quả của việc thay đổi cách tổ chức giao thông qua nút với 2 trường hợp mô phỏng là mô hình nút chưa bịt và mô hình nút đã bịt. 3 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Đối tượng nghiên cứu ở đây là phương pháp mô phỏng, dòng xe qua nút, khả năng thông hành của nút và nút giao Nguyễn Chí Thanh – Đường Láng – Trần Duy Hưng. Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài này là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và khảo sát thực tế. Mục tiêu nghiên cứu là đưa ra được số liệu tính toán cụ thể về khả năng thông qua của nút cũng như một số các số liệu khác tương ứng với 2 trường hợp là đã bịt và chưa bịt nút. 4 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Chương II :Tổng quan về cách xác định khả năng thông hành của nút cùng mức Khi xây dựng hoặc cải tạo nút giao thông, một trong những chỉ tiêu quan trọng và được người thiết kế quan tâm là xem xét khả năng thông hành của nút giao thông sẽ được xây dựng hoặc cải tạo. Khả năng thông hành là một chỉ tiêu khai thác để đánh giá phương án nút lựa chọn 1) Khái niệm khả năng thông hành của nút giao thông. Khả năng thông hành của một nút giao thông cùng mức là số lượng xe lớn nhất có thể thông qua nút của một làn xe hoặc một nhóm làn xe trong một đơn vị thời gian (giờ) dưới một chất lượng dòng xe nhất định. 2) Tính toán khả năng thông hành của nút giao thông. Tính toán khả năng thông hành của nút giao thông nhằm xác định năng lực làm của phương án nút được xây dựng mới hay cải tạo. Năng lực thông hành của nút là cơ sở để quyết định các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế nút như định kích thước hình học, số làn xe và bề rộng phần xe chạy trong nút… Nó là một chỉ tiêu khai thác quan trong để đánh giá hiệu quả phương án nút lựa chọn. Khi tính toán khả năng thông hành của nút cần phân biệt các trường hợp nút không có đèn điều khiển và có đèn điều khiển, loại giao thông cùng mức hay khác mức, loại vòng xuyến hay ngã ba, ngã tư… 3) Khả năng thông hành của một nút giao thông và công thức chung. Là số lượng xe lớn nhất có thể thông qua nút theo tất cả các hướng trong một đơn vị thời gianthông thường đơn vị thời gian thường được chọn là 1 giờ (giờ cao điểm). Khả năng thông xe của nút phụ thuộc vào nhiều nhân tố như: cấu tạo của nút, tốc độ xe chạy trong nút, giải pháp tổ chức giao thông; tình hình mặt đường, thành phần và lưu lượng xe chạy theo các hướng chính, phụ; tỉ lệ các dòng rẽ trái, rẽ phải. = Trong đó: – lưu lượng xe của đường phố thứ I vào nút. đ – số đường vào nút. 5 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 4) Các phương pháp tính toán khả năng thông hành của nút giao thông.  Phương pháp 1: Tính theo sơ đồ đơn giản của dòng xe được xếp đặt với các giả thuyết được chấp nhận. Phương pháp này chỉ đạt được kết quả gần đúng và không xét đến nhiều nhân tố ảnh hưởng điển hình như ảnh hưởng của dòng xe rẽ trái.  Phương pháp 2 Xét khả năng giao cắt theo dòng xe trên đường phụ vào đường chính.Phươngpháp này tính toán theo sơ đồ xe chạy với việc sử dụng quy luật hình thành dòng xe. Tính theo phương pháp này phụ thuộc vào thời gian gián cách giữa các ô tô đi trong dòng chính.  Phương pháp 3 Xách định khả năng thông xe bằng cách quan sát đếm xe trực tiếp chế độ xe ngay tại nút giao thông cần cải tạo.  Công thức tính toán khả năng thông hành của nút giao của 2 đường cùng cấp. Với phương pháp 1:  Khả năng thông xe của một đường có 2 làn xe vào nút: = Trong đó: – thời gian phản ứng tâm lý của lái xe. – thời gian lái xe gài số đầu. – thời gian lái xe cho tăng tốc độ ban đầu. – khoảng cách an toàn  Khả năng thông xe của cả nút giao nhau của 2 đường phố cùng cấp: = 2 = Với phương pháp 2: Với phương pháp này có thể kể đến những kết quả nghiên cứu và đề nghị của E.M Labalov (Nga) Kết quả nghiên cứu của đường ô tô Anh năm 1986: = 100( +F) 6 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Trong đó: – Khả năng thông xe của cả nút, xe/h. – Khả năng thông xe của tất cả các đường vào nút. F – Diện tích nút giao thông, Với phương pháp 3: Khả năng thông hành của mỗi đường là một hàm, hàm này lại phụ thuộc vào lượng giao thông các đường dẫn khác.Các ham số trong công thức dưới đây được kí hiệu trên sơ đồ hình bên. Khả năng thông hành được xác định theo công thức: C =1000 + 700 +200 – 100 – 300L + 200R - 300 L + 300 L - Tỷ lệ lưu lượng xe trên đường dẫn đang xét so với lưu lượng xe trong nút; = = – tỷ lệ lưu lượng xe trên đường dẫn đối diện. 7 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 = = – số lần xe trên đường dẫn đang xét; – số làn xe trên đường dẫn đối diện; L- tỷ lệ lưu lượng xe rẽ trái trên đường dẫn đối diện sơ với lưu lượng trên đường dẫn đối diện; R – tỷ lệ lưu lượng xe rẽ phải trên đường dẫn đối diện; L – tỷ lệ xe rẽ trái ở các đường dẫn xung đột; L – tỷ lệ xe rẽ phải ở các đường dẫn xung đột; 8 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Chương III: Xây dựng mô hình mô phỏng 1.Giới thiệu chung về mô phỏng Mô phỏng là việc mô tả lại một quá trình, hệ thống nào đó trong thực tế thông qua một quá trình hay hệ thống khác, có thể là với qui mô khác, có thể là ảo trên môi trường máy tính. Mô phỏng giao thông đã có từ rất sớm, vào những năm 1960 và 1970. Cho đến nay, các mô hình mô phỏng (hay các phần mềm mô phỏng) đã có những bước tiến vượt bậc và đang được áp dụng rộng rãi, nhất là ở các nước phát triển và đã thể hiện được vai trò nổi bật của mình trong các vấn đề về quản lý và quy hoạch giao thông. Các mô hình mô phỏng nhìn chung đi theo 2 hướng lớn: mô hình mô phỏng vĩ mô và mô hình mô phỏng vi mô. Mô hình mô phỏng vĩ mô: coi các phương tiện giao thông như là dòng, hoạt động có quy luật, cũng giống như phương pháp cổ điển, nhưng thêm vào đó là rất nhiều yếu tố có ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của dòng giao thông được biểu diễn thông qua các phương trình vi phân và được tính toán với sự trợ giúp của máy tính điện tử. Mô hình mô phỏng vĩ mô, một khi đã được hoàn thành có thể được áp dụng nhanh chóng trong thực tiễn, thích hợp cho mục đích quản lý toàn mạng lưới giao thông với yêu cầu về độ chính chính xác không quá khắt khe. Mô hình mô phỏng vi mô: các phương tiện giao thông được xem xét như là từng thực thể trong dòng giao thông, có tương tác với các đối tượng khác trong dòng giao thông và chịu sự chi phối của các điều kiện về chất lượng, yếu tố hình học,… của tuyến đường. Loại mô hình này có độ chính xác rất cao, có thể mô tả gần đúng với quá trình giao thông thực tế.Tuy nhiên, để xây dựng hoàn chỉnh mô hình này, cần tốn rất nhiều thời gian, nhân lực và đầu tư tài chính.Ngoài ra, cần phải có hệ thống máy tính đủ mạnh để thực hiện mô hình này. Tuy nhiên, xu thế hiện nay trên thế giới đang dần chuyển sang loại mô hình này, bởi ưu điểm về khả năng tính toán với độ chính xác cao, cũng như các kết quả xuất đa dạng, đáp ứng cho các nhu cầu nghiên cứu khác nhau. Bên cạnh đó, với sự phát triển của ngành công nghiệp phần cứng máy tính thì hạn chế về tốc độ tính toán là điều không đáng lo ngại. 9 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 2.Điều tra và nghiên cứu thực tế giao thông trong nút. • Nghiên cứu thực tế giao thông tại nút là nhằm thu thập những số liệu liên quan đến dòng xe thực tế cũng như rút ra các đặc điểm hoạt động cửa chúng trong nút. Đây là cơ sở cho việt thiết kế nút cũng như số liệu đầu vào cho các chương trình mô phỏng. • Nút được chọn để triểu khai nghiên cứu thực tế là nút giao Láng –Nguyễn Trí Thanh – Trần Duy Hưng.  Tại nút giao này đã có 2 phương án được đưa ra để điều khiển giao thông:  Điều khiển bằng đèn khi chưa bịt nút.  Như kết quả điều tra, vào giờ cao điểm, lượng xe lưu thông qua nút là rất lớn. Và có sự khác nhau giữa giờ cao điểm buổi sáng và giờ cao điểm buổi chiều. Một số hướng rẽ không đáp ứng được nhu cầu đi lại.  Thành phần dòng xe đa dạng, xe máy chiếm phần lớn.  Xảy ra xung đột tại nút vào giờ cao điểm do một lượng lớn các xe rẽ trái. Nó làm cản trỏ dòng đi thẳng của hướng đối diện.  Điều khiển giao thông bằng thay đổi hướng đi khi đã bịt nút  Các xe di chuyển trong nút độc lập.  Dòng xe không có sự xung đột.  Trong nút, các phương tiện lưu thông khá ổn định. • Dựa trên 2 phương án đã trình bày, chúng tôi đã xây dựng 2 mô hình mô phỏng giao thông trong nút sử dụng chương trình TrafficWare của Mỹ. 10 [...]... quá trình mô phỏng hoạt động giao thông của nút mà người sử dụng đã thiết lập Thao tác này sẽ tiến hành thực thi chương trình Sim Traffic Thiết lập các thông số của quá trình mô phỏng  Xuất giữ liệu đầu ra 19 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Vào file chọn Create report Chương IV: Đánh giá hiệu quả việc thay đổi hướng đi qua nút giao thông cùng mức ở Hà Nội 1 Hệ số quy đổi và kích thước xe theo tiêu... 2012 - - Nhập các thông số cần thiết cho đi u khiển quá trình giao thông: Control type: Loại nút giao thông bao gồm các loại nút chủ yếu sau: + Pretimed: Đi u khiển giao thông bằng đèn + Unsignalize: Nút giao thông không có đèn + Roundabout: Nút giao thông có vòng xuyến Để đi u khiển giao thông bằng đèn, chọn loại nút là Pretimed Turn Type: Cho phép thiết lập cách ứng xử của tùng hướng rẽ trái hoặc... thời gian xe qua nút chưa bịt lớn hơn 1.65 lần tổng thời gian xe qua nút đã bịt Và vận tốc trong nút đã bịt cũng cao hơn 1.7 lần nút chưa bịt Kết quả phân tích trên cho thấy phương án bịt nút giao Nguyễn Chí Thanh – Láng – Trần Duy Hưng cho hiệu quả cao hơn Đây cũng là một nút giao thông cùng mức đi n hình tại Hà Nội vì vậy phương án này cần được khảo sát và phân tích đối với nhiều nút giao thông trên... với trường hợp nút đã bịt ta tính được lưu lượng các hướng qua nút Kết quả thể hiện trong bảng sau: Lưu Nút 2 lượng Rẽ Trái Đi 1,87 Thẳng 1 Rẽ 905 818 Phải Nút 4 Nút 5 Nút 9 Nút 10 Nút 11 Nút 12 Nút 13 Nút 14 672 672 845 845 128 128 141 141 - - - 2,13 9 1,93 1 2,077 2,01 7 2,13 9 - 1,967 - - - - - - 84 4 955 1,931 2,077 - - Nút 15 Dưới đây là kết qua mô hình hóa 2 nút với hệ số quy đổi là 0.13 28 Báo... sinh viên 2012 4 Đánh giá hiệu quả sự thay đổi hướng đi qua nút Với hệ số quy đổi xe máy là 0.13 ta có tính được lưu lượng các hướng rẽ tại nút giao thông chưa bịt Ta có bảng kết quả như sau: HSQĐ 0.130 Hướng Trỏi 40 I Thẳn g 2034 Phả Trỏi i 207 81 II Thẳn g 616 Phải Trỏi 230 69 III Thẳn g 1905 Phải Trỏi 242 46 IV Thẳn g 774 Phải 175 Từ số liệu đi u tra thực tế ta tính được lưu lượng qua các vị trí khảo... %các Nút Nút Nút Nút Nút Nút Nút Nút Nút 2 Nút 15 huong 4 5 9 10 11 12 13 14 Trái - 0.11 0.11 0.13 0.02 0.02 0.02 Thẳn 0.3 g 3 0.36 0.34 0.33 0.34 0.33 0.35 0.36 0.33 0.1 0.1 Phải 4 4 0.14 0.16 (Vị trí các nút được đánh dấu như trong H.2) 26 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Từ bảng số liệu trên ta tăng lưu lượng xe ở nút đã bịt đến khi có một hướng trên nút đó bị tắc lại Ta có kết quả sau: Lưu Nút. .. số quy đổi mới của xe máy ra xe con quy đổi 3.1.Sử dụng mô hình hóa nút giao thông trong trường hợp chưa có giải phân cách ở giữa 24 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Từ số liệu là lượng xe đầu vào nút giao có giải phân cách quan đi u tra thực tế, chúng ta tính được lưu lượng xe qua nút chưa bịt , tỷ lệ phần trăm các loại xe và phần trăm các hướng rẽ đối với nút giao thông chưa bịt nút Kết quả được... 94 166 1147 127 299 456 133 Xe bus % trong hướng A 19.6 8.3 16.8 10.0 %hướ ng rẽ 16.67 70.83 12.50 25.00 50.00 25.00 0.00 100.00 0.00 31.25 46.88 21.88 Lưu lượng 4 17 3 2 4 2 0 8 0 10 15 7 Chú thích: I : Hướng đi Nguyễn Chí Thanh  Nút giao II : Hướng đi Cầu Giấy  Láng  Nút giao III : Hướng đi Trần Duy Hưng Nút giao IV : Hướng đi Ngã Tư Sở  Láng  Nút giao Với tổng lượng xe đầu vào là 30476 xe... hợp giữa việc mô hình hóa và thực tế lưu thông của các phương tiện qua nút ta cần sử dụng hệ số đi u chỉnh các hướng như sau: 25 % trong hướng A 0.3 0.1 0.1 0.4 Báo cáo đề tài NCKH sinh viên 2012 Hướng đi Hướng rẽ trái Hê số đi u chỉnh 0.3 Hướng đi thẳng 1 Hướng rẽ phải 1 Sử dụng hệ số xe con quy đổi từ xe máy là 0.11 và tỷ lệ phần trăm các hướng tính ở bảng trên ta tăng lưu lương xe các hướng đến... xe lưu thông qua nút chưa bịt không thể đạt giá trị này mà là một lưu lượng bằng 30476 * A% 3.1a Tính A% Để tính giá trị A% cần sử dụng biện pháp thử dần Tức là tăng lưu lượng xe con quy đổi qua nút trong hai trường hợp chưa bịt nút và bịt nút theo tỷ lệ phần trăm các hướng (sử dụng một hệ số quy đổi bất kỳ, chúng tôi lấy bằng 0.11) đến khi nào một hướng trong nút bị ùn lại *Nút giao chưa bịt nút Để . BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC THAY ĐỔI HƯỚNGĐI QUA NÚT GIAO THÔNG CÙNG MỨCỞ HÀ NỘI SINH VIÊN. nhiều nút giao cùng mức đã được tổ chức giao thông theo cách thay đổi hướng đi của một số hướng chỉnh qua nút, mà cách gọi đơn giản là bịt nút, nhằm tăng khả năng thông qua của nút. Sự thay đổi. sinh viên 2012 Vào file chọn Create report Chương IV: Đánh giá hiệu quả việc thay đổi hướng đi qua nút giao thông cùng mức ở Hà Nội 1 Hệ số quy đổi và kích thước xe theo tiêu chuẩn tiêu chuẩn 20