GIÁO TRÌNH QUY HOẠCH ĐÔ THỊ PHẦN 05: QUY HOẠCH NÚT GIAO THÔNG VÀ QUẢNG TRƯỜNG

Khaùi nieäm chungNuùt giao thoâng laø nôi giao nhau giöõa hai hay nhieàu tuyeán ñöôøng. Löu löôïng maät ñoä giao thoâng cao, trong noäi thaønh coøn coù löôïng khaùch boä haønh raát lôùn.Do nhöõng ñaëc ñieåm treân neân khaû naêng thoâng xe bò haï thaáp vaø khaû naêng an toaøn cuõng keùm. Öôùc tính gaàn phaân nöûa vuï tai naïn xaûy ra taïi ñaây, khaû naêng thoâng xe giaûm coøn 50 – 70 %.Vaán ñeà ñaët ra cho caùc nhaø thieát keá phaûi nghieân cöùu phöông aùn caûi taïo ñeå taêng khaû naêng thoâng xe. Giaûm tai naïn giao thoâng, ñaûm baûo toát veä sinh moâi tröôøng vaø caûnh quan ñoâ thò.Ñeå löïa choïn ñöôïc giaûi phaùp giao thoâng taïi nuùt hôïp lyù, ngöôøi thieát keá caàn phaûi thöïc hieän caùc coâng taùc sau :+ Xaùc ñònh loaïi hình giao nhau thoâng qua vieäc ñaùnh giaù möùc ñoä phöùc taïp, an toaøn cuûa nuùt : Tính toaùn maät ñoä doøng xe. Quy hoaïch maïng löôùi ñöôøng. Bieåu ñoà “ Loâbanoáp” E.M+ Toå chöùc caùc doøng xe : ñi thaúng, reõ phaûi, reõ traùi.+ Toå chöùc chieàu roäng phaàn ñöôøng xe chaïy.+ Vò trí vaø hình thöùc ñaûo giao thoâng.+ Caùc ñaëc ñieåm vaø caùc hình thöùc toå chöùc khoâng gian kieán truùc xung quanh nuùt.

CHƯƠNG 5

QUẢNG TRƯỜNG

5.1 QUY HOẠCH NÚT GIAO THÔNG CÙNG CỐT

5.1.1 Khái niệm chung

Nút giao thông là nơi giao nhau giữa hai hay nhiều tuyến đường Lưu lượng mật độ giao thông cao, trong nội thành còn có lượng khách bộ hành rất lớn

Do những đặc điểm trên nên khả năng thông xe bị hạ thấp và khả năng

an toàn cũng kém Ước tính gần phân nửa vụ tai nạn xảy ra tại đây, khả năng thông xe giảm còn 50 – 70 %

Vấn đề đặt ra cho các nhà thiết kế phải nghiên cứu phương án cải tạo để tăng khả năng thông xe Giảm tai nạn giao thông, đảm bảo tốt vệ sinh môi trường và cảnh quan đô thị

Để lựa chọn được giải pháp giao thông tại nút hợp lý, người thiết kế cần phải thực hiện các công tác sau :

+ Xác định loại hình giao nhau thông qua việc đánh giá mức độ phức tạp, an toàn của nút :

- Tính toán mật độ dòng xe

- Quy hoạch mạng lưới đường

- Biểu đồ “ Lôbanốp” E.M

+ Tổ chức các dòng xe : đi thẳng, rẽ phải, rẽ trái

+ Tổ chức chiều rộng phần đường xe chạy

+ Vị trí và hình thức đảo giao thông

+ Các đặc điểm và các hình thức tổ chức không gian kiến trúc xung quanh nút

5.1.2 Mức độ phức tạp tại nút giao thông

Khi xe lưu thông qua nút, để lại trên mặt đường một sơ đồ với các điểm: tách, nhập và điểm cắt Sơ đồ dưới đây nêu mức độ phức tạp của một

số nút giao thông Nút càng nhiều đường tập trung vào thì độ phức tạp càng cao

Hình 5 - 1 : Biểu đồ Lôbanốp E.M

1 Nút đơn giản 2 Nút có đảo trên đường phụ

3 Nút có dải phân cách trên đường chính 4 Nút giao khác mức

Khi mỗi dòng xe chạy qua nút sẽ xảy ra ba trường hợp :

Xe chạy thẳng, xe rẽ trái, xe rẽ phải

Với các hướng chạy trên, các dòng xe đã tạo ra :

- Điểm tách (khi xe phân luồng) :

- Điểm nhập (khi các luồng xe nhập thành 1 luồng) :

- Điểm cắt (khi các luồng xe cắt nhau) :

Hình 5 – 2 : Sơ đồ quỹ đạo xe chạy

Bảng 5 - 1

Không đèn tín hiệu Có đèn tín hiệu

Loại điểm xung đột

3 4 5 3 4 5

Theo điều tra thống kê, người ta xác nhận số tai nạn xảy ra nhiều nhất ở các điểm cắt Khi thiết kế, ta cần hạn chế bớt các điểm cắt, đồng thời tăng điểm nhập

Mức độ phức tạp tại nút xác định theo công thức do GS.TS Fisenxon – người Nga:

Trong đó :

M : Mức độ phức tạp

Nt : Số lượng điểm tách trên sơ đồ giao thông

Nn : Số lượng điểm nhập trên sơ đồ giao thông

Nc : Số lượng điểm cắt trên sơ đồ giao thông

Khi tính ra M rồi so sánh với mức quy định

M < 10 nút rất đơn giản, không cần cải tạo xử ly.ù

M = 10 – 25 nút đơn giản, không cần cải tạo xử lý

M = 25 – 55 nút khá phức tạp, cần phải cải tạo xử lý

M > 55 nút rất phức tạp, phải cải tạo xử lý kỹ

Ví dụ :

Tại ngã 3 : Nt = 3 ; Nn = 3 ; Nc = 3

M = 3 + 3x3 + 5x3 = 27 Tại ngã 4 : Nt = 8 ; Nn = 8 ; Nc = 16

M = 8 + 3x8 + 5x16 = 112 Tại ngã 5 : M = 310

5.1.3 Tầm nhìn, bán kính đường cong ở nút giao thông

a Tầm nhìn

Để đảm bảo an toàn giao thông và khả năng thông xe tốt tại các nút, người thiết kế phải thiết kế đủ tầm nhìn Từ đó cho người điều khiển giao thông có thể xử lý tốt tình huống phía trước; Trong đó ta chú ý đặc biệt đến tầm nhìn cho xe rẽ phải, rẽ trái tại nút Tầm nhìn cho xe rẽ là tầm nhìn một chiều S1 Trong phạm vi tầm nhìn không được phép xây dựng công trình hoặc cây cao,

to làm cản trở tầm nhìn của lái xe Phạm vi tầm nhìn xác định có dạng hình

tam giác được gọi là tam giác tầm nhìn Tầm nhìn một chiều S1 xác định theo

công thức:

l i

V k t V

S tk tk +

± +

×

=

) ( 254

6

, 3

2

1 ϕ (m) ( 5.2 )

Trong đó :

Vtk : vận tốc thiết kế tại nút Vtk = 0,7 V

V : Vận tốc thiết kế của tuyến đường tập trung vào nút : km/h Chọn vận tốc của tuyến giảm đi 30 %

t : Thời gian phản ứng của người lái xe 1 ~1,5s

k : Hệ số hãm xe (k = 1,0 - 1,5)

ϕ : Hệ số bám mặt đường (hệ số ma sát), trung bình chọn ϕ = 0,5

i : Độ dốc dọc của tuyến chạy vào nút ( % )

l : Chiều dài dự trữ (2 – 2,5 m)

Chú ý :

- S1 :Tính với từng loại đường, nhưng Smin > 35 m

- Trong tam giác tầm nhìn không được xây dựng công trình , cây xanh,

cột đèn, trụ điện thoại, biển quảng cáo…

- Vỉa hè phải bố trí đường cong ở góc rẽ

- Tham khảo số liệu tầm nhìn theo bảng sau :

Hình 5-5 : Sơ đồ tầm nhìn tam giác của nút giao

Hình 5 - 6 : Tam giác tầm nhìn ở nút chữ Y

Tập trung vào nút có 2 tuyến : Trường hợp nút có tuyến chính và tuyến phụ thì tuyến đường chính được ưu tiên

Hình 5 - 7 : Sơ đồ xác định tam giác cần đảm bảo tầm nhìn

ở nút giao thông “đường phụ – đường chính”

Gọi S1 tầm nhìn trên tuyến chính, S2 tầm nhìn trên tuyến phụ, ta có :

2

1 2 1

V

V S

S = (m) ( 5.3 ) Trong đó :

V1 : Tốc độ của tuyến đường chính ưu tiên : m/s ; giảm đi 30 %

V2 : Tốc độ xe trên tuyến phụ không ưu tiên : m/s ; giảm 30 %

b Bán kính đường cong tại nút giao thông

2

1

b R

( m ) ( 5.4 ) Trong đó :

R1: Bán kính cong bó vỉa hè (m)

R : Bán kính cong theo tim đường (m)

b : Bề rộng của làn xe rẽ phải (m)

)()(

127

2

m i

V R

i : Độ dốc ngang = 1,5 % :

- i mang dấu (+) khi mái dốc vào phía trong vỉa hè

- i mang dấu (-) khi mái dốc ra phía ngoài vỉa hè

Vtk : Vận tốc thiết kế tại nút đã giảm đi 30 % (km/h)

ϕ : Hệ số trượt ngang ; có thể chọn 0,15

Ngoài ra R có thể xác định theo công thức sau :

R = 0,026 V2tk ; V giảm đi 30 %

Có thể tham khảo bảng R1 theo tài liệu nước ngoài

Bảng 5 - 3

1 Đường cao tốc

2 Đường phố chính cấp 1

3 Đường phố chính cấp 2

4 Đường phố khu vực

5 Đường khu dân cư

6 Đường trong khu công nghiệp và kho tàng

7 Đường quảng trường

Hình 5 - 8 : Sơ đồ xác định bán kính bó vỉa

5.1.4 Các yêu cầu của nút giao thông và nguyên tắc thiết kế

a Các yêu cầu cơ bản của nút giao thông

ƒ Xe chạy an toàn, êm thuận, khả năng thông xe tốt nhất, tiết kiệm thời gian vận chuyển

ƒ Nút giao thông hiện đại, dễ sử dụng, đáp ứng được nhu cầu trong tương lai

b Nguyên tắc thiết kế :

1 Lựa chọn loại hình giao nhau cho phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn Người điều khiển giao thông dễ dàng nhận thấy khi lưu thông trên đường phố

2 Đảm bảo khả năng lưu thông nhanh chóng, an toàn

3 Đảm bảo hài hòa với các công trình kiến trúc xung quanh và hệ thống công trình ngầm dưới mặt đất

4 Đảm bảo tính hiện đại và thỏa mãn các chỉ tiêu kỹ thuật, chỉ tiêu

kinh tế, quản lý dễ dàng, thuận tiện

5.1.5 Các dạng nút giao thông cùng mức

Các dạng thông dụng thường gặp là dạng : chữ thập (+) ; dạng chữ X ; dạng chữ Y ; dạng chữ Z và các dạng phức tạp hơn: ngã 5, ngã 6

Hình 5 - 9 : Các dụng nút giao thông thường gặp

Tham khảo một số sơ đồ : (Các dạng nút giao thông thường gặp)

ƒ Dạng nút chữ thập (+) thông dụng nhất hiện nay Nhờ góc vuông của trục đường nên tổ chức giao thông, tổ chức xây dựng công trình kiến trúc, công trình kỹ thuật ngầm thuận tiện, dễ dàng

ƒ Dạng chữ X có góc nhọn, hẹp nên tạo ra nút dài, bất lợi cho xe rẽ trái, tại góc nhọn, xây dựng công trình kiến trúc không thuận lợi,

tốn đất xây dựng Vì vậy, phải tìm cách hạn chế góc nhọn (không nhỏ hơn 600)

ƒ Dạng chữ (T), (Y), (Z) thường sử dụng trong trường hợp đường chính rẽ vào các đường nhánh, đường cụt, đường chính sẽ bố trí chạy thẳng góc

ƒ Dạng nút giao nhau ở ngã 5,6 rất phức tạp, chiếm dụng nhiều đất xây dựng, tổ chức giao thông khó khăn, góc nhọn được giới hạn ≥ 600

5.1.6 Các giải pháp tổ chức các dòng xe và giải pháp nâng cao hiệu quả giao thông

a Tổ chức các dòng xe

- Xe thô sơ chạy chung với đường xe cơ giới nhưng được phân cách bằng sơn phân làn

- Xe thô sơ chạy tách khỏi đường xe cơ giới bằng dải phân cách

- Tổ chức vị trí cho làn xe rẽ phải, rẽ trái

Hình 5 - 10 : Bố trí các làn xe rẽ trái, rẽ phải, chạy thẳng riêng biệt

- Nếu số lượng xe chạy thẳng tương đối lớn, có thể bố trí hai làn xe chạy thẳng

Hình 5 - 11 : Khi số xe chạy thẳng tương đối lớn

- Nếu số xe rẽ trái nhiều, xe rẽ phải ít, có thể bố trí làn xe rẽ trái riêng, còn xe chạy thẳng và xe rẽ phải chung một làn xe

Hình 5 – 12 : Khi số xe rẽ trái tương đối lớn, xe rẽ phải

và chạy thẳng tương đối ít

b Tổ chức đèn tín hiệu

Vị trí đặt đèn: đặt ở góc nút giao thông, trước vạch dừng xe ; độ cao 2,5~3,5m hoặc treo ở độ cao 5~6 m giữa nút giao thông Ở bất kỳ vị trí nào thì người lái xe phải thấy được đủ các pha đèn báo để nhận biết tín hiệu; người

bộ hành thấy đèn báo để biết tín hiệu cho qua hay không

- Lưu ý : Không được đặt bất kỳ vật cản gì làm phân tán và khuất tầm

nhìn của người lái xe

- Nếu lưu lượng xe < 500 xe/h thì không cần đặt đèn tín hiệu

- Ngoài ra : tuyến nào cho rẽ phải, rẽ trái thì phải có mũi tên hướng dẫn cho rẽ

- Chu kỳ đèn: chu kỳ đèn thông dụng là: đèn xanh, đỏ, vàng Tín hiệu đèn điều khiển giao thông hoạt động theo 3 phương thức :

Hình 5 - 13 : Nút ngã tư cùng mức có bố trí đèn điều khiển

1 Đèn tín hiệu đặt ở các góc

2 Đèn tín hiệu đặt ở giữa

3 Đường dừng xe (STOP)

4 Lối đi bộ

5 Đảo an toàn

6 Hàng rào thấp

• Đèn tín hiệu do người điều khiển thay đổi theo chu kỳ, cho phù hợp với tình hình xe chạy thực tế

• Đèn tín hiệu tự động, chu kỳ đèn được thiết lập sẵn căn cứ vào lưu lượng xe khảo sát Có thể có 2 chế độ: giờ bình thường và giờ cao điểm

• Đèn tín hiệu tự động, thay đổi theo lưu lượng xe chạy thay đổi qua nút Loại này giảm được thời gian không cần thiết và nâng cao hiệu quả giao thông, đầu tư vốn cao

• Chu kỳ đèn được xác nhận là hợp lý nhất : 35~42 giây cho ngã

tư hẹp; 60~75s đối với ngã tư tương đối rộng; 90s cho ngã tư lớn, mật độ xe cao

• Ngoài ra nếu lưu lượng xe ít, nút nhỏ có thể dùng chu kỳ đèn : xanh - đỏ không cần chu kỳ đèn vàng

• Chu kỳ đèn vàng, t =2~3s dùng để quét hết xe trước khi chuyển sang đèn đỏ

• Thời gian đèn xanh tương đương với chu kỳ thời gian đèn đỏ (trường hợp 2 đèn) hoặc tương đương với thời gian đèn vàng + thời gian đèn đỏ (trong trường hợp 3 đèn)

c Mở rộng ngã giao nhau

Xe đến nút với vận tốc chậm nên mật độ tăng lên, khả năng thông xe

giảm Vì vậy cần phải mở rộng ngã giao để tăng thêm làn xe

Có thể mở rộng 1 bên hoặc hai bên, 1 làn hoặc nhiều làn, phụ thuộc

vào cường độ xe, cách tổ chức giao thông và khả năng thông xe của mỗi làn

Hình 5 - 14 : Sơ đồ tính chiều dài mở rộng đường

Kích thước mở rộng : Thông thường mở thêm 2 làn xe, mỗi làn rộng 3~3,5m;

y = 40~50m , ymax = 60~70m ; y’ = 20~40 m ; n = 10~13 xe

Đoạn giảm tốc

y = lk + n.ln (m) ( 5.5 )

Trong đó :

lk ≥ 12m : Chiều dài đoạn chuyển làn (để cho xe chạy vào phần mở rộng)

n : Số xe chạy thẳng xếp hàng trước vạch dừng xe

ln : chiều dài xe tính toán ln = 5m

Khoảng cách an toàn lấy 5~10m

d Dùng đảo giao thông trong các nút

d 1 Đảo tròn tự điều chỉnh

Một số dạng tương tự như dạng đảo tròn tự điều chỉnh là đảo vuông, chữ nhật, ô van Tùy điều kiện địa hình và tuyến giao thông vào nút mà ta chọn cho phù hợp Xong thông dụng vẫn là đảo tròn

Dạng đảo tròn tự điều chỉnh hạn chế các điểm cắt khi xe rẽ trái thành các điểm nhập và tách, nâng cao khả năng thông xe và an toàn tại nút

Hình 5 - 15 : Các dạng đảo ở nút giao thông hình xuyến

a Đảo tròn; b Đảo vuông (nút dạng xoáy)

c Đảo vuông hoặc chữ nhật góc tròn

d Đảo bầu dục

Hình thức cân đối, có mảng cỏ, cây xanh rộng giảm bớt cảm giác căng thẳng của người lái xe Thuận tiện cho việc tổ chức các công trình kiến trúc xung quanh Nhập vào nút được nhiều đường

Bên cạnh đó loại nút này còn 1 số hạn chế: hành trình xe rẽ trái, đi thẳng dài hơn, cần nhiều diện tích để xây dựng

Hình 5 - 16 : Các đường giao thông

a Đảo dẫn hướng và đảo phân cách; b Đảo trung tâm; c Đảo tròn tự điều chỉnh

Bán kính của đảo ảnh hưởng đến tốc độ xe chạy, diện tích xây dựng, nên khi thiết kế cần xác định bán kính cần thiết của đảo Bán kính tối thiểu:

2)(

127

2 min

B i

V R

Vtk : Vận tốc thiết kế lấy giảm đi 30% Vtk của tuyến

μ : Hệ số trượt ngang của mặt đường , có giá trị = 0,10 – 1,15 ( 0,10 xe chạy êm hơn )

i : Độ dốc ngang của mặt đường, chọn i = 1,5 – 2,0 %

i : Mang dấu (+) khi mái dốc vào phía trong đảo

i : Mang dấu (-) khi mái dốc ra phía ngoài đảo

B : Chiều rộng lòng đường xe chạy quanh đảo, Giai đoạn vào nút và ra khỏi nút xe phải chuyển làn, sự chuyển làn của các dòng xe tạo ra 1 đoạn giao trộn – vị trí và chiều dài đoạn giao trộn được

Hình 5 - 17 : Vị trí chiều dài đoạn giao trộn

Để chuyển làn thuận lợi, đoạn giao trộn cần phải có chiều dài tối thiểu lmin

Bảng 5 - 4

Theo kinh nghiệm của nước ngoài, bán kính của đảo trung tâm trong đô

thị, khoảng 20 – 40m, cá biệt có thể dùng trị số lớn hơn, căn cứ theo bảng 5.5

Trị số bán kính đảo theo số đường phố giao nhau :

Bán kính nhỏ nhất (m)

- Không thiết kế siêu cao

- Thiết kế siêu cao (isc =0,06)

Bán kính của đảo phụ thuộc vào số lượng xe rẽ trái và chiều dài xe tính toán Giả thiết xe rẽ trái cần một chiều dài lớn nhất bằng 1/3 chu vi của đảo trên Công thức bán kính được tính như sau :

n.lrx23

3 n l

Hình 5 – 18 : Sơ đồ đảo tròn ở giữa ngã giao nhau

Hình 5 – 18a : Sơ đồ đảo tròn ở giữa ngã giao nhau

Các giải pháp tiểu đảo tự điều chỉnh:

π

l n

r = 2. . ( 5.7 )

Hình 5 - 19 : Sơ đồ giao nhau có 4 tiểu đảo tròn

π3

.

r = 2. .

Trong đó :

n : Số lượng xe rẽ trái đỗ lại quanh đảo của 1 lần đèn đỏ (khoảng 10~12xe)

l : Chiều dài của xe tính toán ( l = 5m)

d 2 Đảo dài tự điều chỉnh

Đảo dài tự điều chỉnh áp dụng cho nút ngã ba, ngã tư, đảo dài đặt dọc theo tuyến đường cấp cao hơn), tuyến cấp thấp không có thiết kế xe điện

Hình 5 - 20 : Đảo dài tự điều chỉnh

L

a Tại ngã ba b Tại ngã tư

Thiết kế đảo dạng này thì tất cả các làn xe rẽ trái và chạy thẳng chạy liên tục Đảo có dạng kéo dài nên có thể kết hợp chung với dải phân cách Dạng này yêu cầu đường phố chính phải rất rộng, đường phụ mật độ xe thấp

Yêu cầu kỹ thuật :

Có thể chọn thông số: b ~20 m ; B = 40~50 m (chiều rộng đường chính)

2(

(m) ( 5.8 )

Trong đóù:

B : Chiều rộng đường phụ ( m ).ï

R = 8~12 m bán kính đảo dài

n = nchính + nphuï : số làn xe chạy thẳng cùng chiều của đường phố chính tại ngã giao

Lk : Chiều dài chuyển làn, thường lấy lk =25~30 m Ngoài ra ta có thể tham khảo số liệu của Mỹ :

Chiều rộng đảo b = 16~20m Chiều dài L = 140~160m

d 3 Đảo tự điều chỉnh kết hợp với đèn tín hiệu

Sơ đồ này áp dụng cho đường chính giao nhau với đường phụ Các dòng xe của đướng chính chạy thẳng, xe rẽ trái của tuyến chính chạy vòng, xe của tuyến phụ cũng chạy vòng qua đảo và kết hợp với đèn điều khiển

Hình 5 - 21 : Nút giao thông cùng mức có đảo tự điều chỉnh

kết hợp đèn điều khiển

5.2 QUY HOẠCH NÚT GIAO THÔNG KHÁC CỐT

5.2.1 Khái niệm chung

Những nút giao thông lớn trong mạng lưới có mật độ giao thông cao, dùng biện pháp đèn tín hiệu, đảo điều chỉnh vẫn không giải quyết được khả năng thông xe nhanh, vẫn không hạn chế được tai nạn Ta phải dùng đến giải pháp giao thông khác cốt Ngoài ra các tuyến đường sắt cắt các tuyến giao thông lớn cũng phải dùng tới giao thông khác cốt Dùng nút giao thông khác

cốt đòi hỏi chi phí lớn, tốn diện tích xây dựng và phải có địa hình thích hợp Trước khi chọn phương án này cần xem xét kỹ các điều kiện sau đây :

• Điều kiện kinh tế

- Đầu tư xây dựng phải đạt hiệu quả trong một thời gian nhất định.Đánh giá về mặt kinh tế ta có thể dựa vào 1 số yếu tố :

- Kinh phí đầu tư bình quân mỗi năm phải nhỏ hơn tổn thất kinh tế hàng năm so với nút cùng mức Tổn thất kinh tế hàng năm khi dùng nút cùng mức có thể được thể hiện ở nhiều mặt, trong đó tổn thất về thời gian qua nút của mỗi xe (xe/h) là đáng kể hơn cả Mật độ xe càng lớn thì tổn thất càng nhiều

Ta có thể dựa vào công thức sau để quyết định:

m

P n

( 5.9 ) (đồng/năm)

Trong đó :

K : Tổn thất kinh tế hàng năm khi dùng nút cùng mức (đồng/năm)

R : Kinh phí đầu tư xây dựng nút khác mức (đồng)

n : Thời gian sử dụng công trình (năm) – niên hạn sử dụng

P : Chi phí đầu tư (bình quân) hàng năm nút khác cốt (theo tỉ lệ % kinh phí xây dựng nút khác cốt)

m : Chi phí quản lý hàng năm của nút khác cốt (đồng VN)

Gồm chi phí bảo dưỡng, sửa chữa nhỏ, sửa hàng năm

Giá trị :

P : Chi phí đại tu bình quân hàng năm

n : Thời hạn sử dụng căn cứ vào số liệu điều tra thống kê Nếu không có, ta có thể tham khảo số liệu của Trung Quốc