Bài giảng Quy hoạch giao thông vận tải và mạng lưới đường ôtô

 Xác định nhu cầu vận chuyển hàng hóa, hành khách và quan hệ vận tải giữa các điểm lập hàng trong năm đầu và năm tính toán tương lai.. Nội dung: Điều tra phân tích các số liệu sau đây:

Chương I: ĐIỀU TRA QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG

1.1 Khái niệm chung

1.1.1 Khái niệm chung

Quy hoạch GTVT là quá trình chuẩn bị và nghiên cứu để ra quyết định về sự thay đổi địa điểm, con người, hàng hóa, thông tin, năng lượng… thông qua tác động của việc thực hiện các giải pháp về xây dựng, quản lý và các giải pháp khác

1.1.2 Điều tra kinh tế phục vụ thiết kế mạng lưới đường

1.1.2.1 Điều tra tổng hợp

a Mục đích:Thu thập tài liệu làm cơ sở cho việc thiết kế mạng lưới đường

b Nội dung:

 Nghiên cứu sự phân bố các điểm kinh tế, chính trị, văn hóa

 Điều tra mạng lưới ô tô hiện có, sự liên hệ giữa đưòng ô tô với các đường giao thông khác (đường sắt, đường thủy, đường hàng không)

 Xác định nhu cầu vận chuyển hàng hóa, hành khách và quan hệ vận tải giữa các điểm lập hàng trong năm đầu và năm tính toán tương lai

 Điều tra về phương tiện vận tải : tỷ lệ các loại phương tiện và tính năng của các loại phương tiện vận tải hiện tại và trong tương lai

 Điều tra điều kiện thiên nhiên vùng thiết kế (khí hậu, thủy vãn, địa hình, địa chất, sông ngòi, vật liệu xây dựng, danh lam thắng cảnh, khu di tích lịch sử v.v )

Trên cơ sở những tài liệu điều tra được, xác định lưu lượng xe chạy và định cấp hạng

kỹ thuật từng con đường trong mạng lưới tương ứng với chức năng, ý nghĩa kinh tế và lưu lượng xe chạy trên đường, đồng thời đánh giá mạng lưới đưòng hiện có để kiến nghị các con đường cần xây dựng mới hoặc cần cải tạo nâng cấp

1.1.2.2 Điều tra riêng lẻ:

a Mục đích: phục vụ cho việc thiết kế một con đường cụ thể, mà điểm đầu và điểm cuối

tuyến đã được xác định

b Nội dung: Điều tra phân tích các số liệu sau đây:

 Quan hệ vận tải giữa các điểm lập hàng thuộc khu vực hấp dẫn của đường

 Khối lượng vận chuyển trong năm đầu và năm tính toán tương lai theo từng loại đường

Phương tiện vận tải hiện sử dụng và trong tương lai, tính năng của chúng

Mạng lưới đường hiện có

 Với những số liệu điều tra được, cần tiến hành:

− Luận chứng kinh tế- kỹ thuật vẻ hướng tuyến và các điểm khống chế.

− Chọn cấp hạng kỹ thuật của đường và những tiêu chuẩn hình học chủ yếu của đường

− Định trình tự xây dựng hay cải tạo từng đoạn đường

− Phân tích hiệu quả kinh tế và tài chính việc xây dựng mới hay cải tạo nâng cấp đường

c Các giai đoạn điều tra: thường gồm 3 giai đoạn.

 Giai đoạn công tác chuẩn bị:

− Nghiên cứu nhiệm vụ khảo sát

− Sơ bộ nghiên cứu các tài liệu về kinh tế, nhân lực, điều kiện tự nhiên, giao thông vận tải, v.v đã có

− Sơ bộ xác định phạm vi điểu tra trên bản đồ, vạch các phương án có thể, xác định khối lượng công tác và lập kế hoạch thực hiện

 Giai đoạn công tác thực địa:

− Hiệu chỉnh, xác minh lại các số liệu đã thu thập được ở giai đoạn trước, xác định nội dung khảo sát thực địa

− Nghiên cứu điều kiện địa lý thiên nhiên, vật liệu xây dựng

− Nghiên cứu các quan hệ vận tải, khối lượng vận tải, quy hoạch phát triển kinh tế trong tương lai, các tài liệu để tính lưu lượng xe chạy và để tính hiệu quả kinh tế xây dựng đường mới hay cải tạo nâng cấp đường cũ

− Xác định các điểm dân cư, các điểm lập hàng, vẽ các phương án đường trên bản đồ

− Cùng với các cơ quan địa phương và cơ quan trung ương xác minh lại các tài liệu điều tra được và thống nhất ý kiến về các phương án thiết kế

 Giai đoạn công tác chỉnh lý số liệu

− Xác định chính xác lại khu vực hấp dẫn của đường

− Phân tích các số liệu về vận tải, xác định khả năng thay thế lượng hàng vận chuyển trên đường sắt, đường thủy bằng đường bộ ; lập quan hệ vận tải trong khu vực hấp dẫn, xác định khối lượng vận chuyển, lập sơ đồ vận chuyển hàng hóa và hành khách trên đường, xác định cường độ vận chuyển, lưu lượng xe hiện tại và tương lai

− Xác định cấp hạng kỹ thuật của đường, loại kết cấu mặt đường, giá thành xây dựng mới hoặc cải tạo nâng cấp đường

− Lập thuyết minh, các bản vẽ, đồ thị, bản đồ, phụ lục tính toán

1.2 Xác định mục tiêu quy hoạch GTVT

Mục tiêu quy hoạch GTVT là để xây dựng và phát triển GTVT có tính hệ thống, đồng

bộ và liên hoàn

1.2.1 Tính hệ thống

Mạng lưới GTVT phải đảm bảo tính hệ thống vì:

− Nhu cầu vận tải rất đa dạng và phong phú nên một loại phương tiện giao thông không thể thõa mãn một cách hợp lý các nhu cầu đặt ra về GTVT, cho nên cần phải phát triển nhiều loại giao thông, loại phương tiện vận tải khác nhau và chúng tạo thành một hệ thống gồm nhiều loại phương tiện vận tải

− Mỗi loại phương tiện vận tải (ôtô, tàu điện đường ray, tàu điện ngầm…) phù hợp với một loại công trình đường giao thông với các tiêu chuẩn kỹ thuật riêng Chúng

sẽ tạo thành một hệ thống mạng lưới đường giao thông

1.2.2 Tính đồng bộ

Mạng lưới GTVT phải đảm bảo tính đồng bộ vì:

− Việc phát triển GTVT phải tiến hành đồng bộ các mạng lưới, các hạng mục công trình để có thể hoạt động đồng bộ ngay và để phát huy tối đa hiệu quả của cả hệ thống GTVT

− Đảm bảo tính đồng bộ về các chính sách có liên quan tới GTVT (chính sách đầu tư,

cơ chế quản lý, luật lệ giao thông,…)

1.2.3 Tính liên hoàn:

Mạng lưới GTVT phải đảm bảo tính liên hoàn nghĩa là tính liên tục và thông suốt vì

có như vậy mới có thể khai thác tối đa hiệu quả của hệ thống GTVT, đảm bảo tiện lợi, nhanh chóng và an toàn giao thông Yêu cầu này phải được quán triệt ngay từ khi lựa chọn

và xây dựng mạng lưới GTVT, quy hoạch hệ thống các tuyến đường giao thông, các công trình phụ trợ, xác định công suất của các công trình…Yêu cầu này còn đòi hỏi trong việc

tổ chức và điều khiển giao thông, điều hành vận chuyển hàng hóa và hành khách

Nhà nước: Sự quản lý, tập trung và thống nhất của Nhà nước phải được quán triệt

trong xây dựng các quy hoạch tổng thể của tỉnh, thành phố, hoặc của từng ngành từ khâu xác định chủ trương xây dựng, duyệt quy hoạch, tổ chức thực hiện quy hoạch

và trong điều hành các hoạt động GTVT nói riêng và các ngành có liên quan đến GTVT

đại hóa: Việc xây dựng và phát triển GTVT phải được thực hiện dựa trên mạng

lưới giao thông hiện có, tận dụng tối đa các công trình hiện đang sử dụng Tuy nhiên cần phải loại bỏ những đoạn đường, những công trình bất hợp lý, hoặc không phù hợp với yêu cầu về vận tải trong tương lai và quy hoạch hiện đại hóa công tác GTVT

− Xây dựng và phát triển GTVT đô thị phải đảm bảo tính khả thi và hiệu quả kinh tế

-xã hội cao.

1.3 Xác định khối lượng vận chuyển hàng hóa và hành khách

1.3.1 Khối lượng vận chuyển hàng hóa

Khối lượng vận chuyển hàng hóa là lượng hàng hóa cần phải vận chuyển trong một đơn vị thời gian (ngày, tháng hay năm) tính bằng tấn trên tuyến đường thiết kế Nó bao gồm lượng hàng vận chuyển nội bộ, vận chuyển đối ngoại và vận chuyển quá cảnh

+ Hàng hóa vận chuyển nội bộ: là hàng hóa chỉ đi lại trong phạm vi nội bộ của một

khu dân cư, xí nghiệp, công trường, nông trường, v.v khối lượng hàng hóa và hành khách vận nội bộ thường được xác định bằng các phiếu điều tra tại các xí nghiệp, các cơ quan, các hộ gia đình

+ Hàng hóa vận chuyển đối ngoại: là hàng từ các xí nghiệp, công trường, nông

trường, các điểm dân cư, v.v vận chuyển đi các nơi khác hoặc từ các nơi khác nhập vào Hàng vận chuyển đối ngoại là lượng hàng chính được sử dụng để thiết kế mạng lưới đường của một vùng kinh tế Nó thường được xác định dựa vào tài liệu điều tra về nhu cầu vận chuyển giữa các điểm lập hàng

+ Hàng vận chuyển quá cảnh: là hàng hóa và hành khách có nhu cầu sử dụng tuyến

đường thiết kế nhưng điểm xuất phát và điểm cuối hành trình nằm ngoài phạm vi vùng thiết kế Lượng hàng vận chuyển, lưu lượng xe quá cảnh thường được xác định bằng cách tổ chức các trạm đếm xe bố trí ở các nơi bắt đầu vào và ra của phạm

vi mạng lưới đường thiết kế hoặc qua các phiếu điều tra trực tiếp lái xe trong một

số năm để dự báo lưu lượng xe tương lai qua hệ số tăng trưởng xe hàng năm

1.3.1.1 Xác định khối lượng vận chuyển hàng hóa đối ngoại

Để tiện cho việc thiết kế lưới đường, thường xác định lượng vận chuyển hàng hóa theo trình tự sau đây :

Bước 1: Lập bảng điều tra lượng hàng vận chuyển các điểm lập hàng theo mẫu bảng 1.1

Bảng 1.1.Điều tra về lượng vận chuyển của các điểm lập hàng hóa

Số

thứ

tự

Điểm

lập

hàng

hóa

Loại hàng

Số lượng (t)

đâu đến

qua đâu

loại hàng

Số lượng (t)

từ đâu đến

qua đâu năm

đầu

năm tương lai

năm đầu

Năm tương lai

Ghi chú: Thường phân chia hàng theo các loại (nhóm) sau đây:

Nhóm I : Hàng công nghiệp

Nhóm II: Hàng nông nghiệp

Nhóm III: Hàng lâm nghiệp

Nhóm IV: Hàng xây dựng

Nhóm V: Hàng tiêu dùng

Nhóm VI: Hàng khác (thường không quá 15% lượng vận chuyển hàng hóa chung)

Bước 2: Trên cơ sở chỉnh lý, phân tích số liệu của bảng 1.1 lập bảng quan hệ vận tải giữa

các điểm lập hàng cho năm đầu và năm tính toán tương lai (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Quan hệ vận tải giữa các điểm lập hàng hóa cho năm đầu và năm tương lai

Số

thứ

tự

Điểm

lập

hàng

hóa

Thuộc khu vực nào

Lượng hàng hóa (t)

Điểm đối ứng

công

đi đến đi đến đi đến đi đến đi đến

Bước 3: Tổng hợp các quan hệ vận tải giữa các điểm lập hàng thành bảng quan hệ vận tải

tổng hợp (Bảng 1.3) và biểu đồ quan hệ vận tải tổng hợp (hình 1.1)

Bảng 1.3 Ví dụ lập bảng quan hệ tổng hợp

Điểm xuất phát Lượng hàng hóa (nghìn tấn) đến các điểm sau Tổng cộng hàng đi

Tổng cộng hàng đến 670 320 300 1.400 90 500 3.280

Trên biểu đồ quan hệ vận tải (hình

1.1) người ta ghi lượng vận chuyển

chiều đi và chiều đến giữa các điểm lập

hàng Để dễ nhận biết mức đô cường độ

vận chuyển giữa các điểm người ta biểu

thị lượng vận chuyển bằng các chiểu

dày nét vẽ tỷ lệ thuận với cường độ vận

chuyển

Hình 1.1.Sơ đồ quan hệ vận tải

Bảng 1.1 cho thấy lượng vận chuyển đi và đến giữa các điểm lập hàng theo quy tắc đọc từ hàng qua cột trong bảng Ví dụ từ B đi F có 10 nghìn tấn và chiều ngược lại từ F đi

B có 190 nghìn tấn Tổng cộng lượng hàng xuất phát (đi) từ tất cả các điểm bằng' tổng cộng lượng hàng đến tất cả các điểm theo ví dụ ở bảng 1.3 là 3.280 nghìn tấn)

Bảng quan hệ vận tải tổng hợp cũng có thể lập theo tổng lượng hàng hóa cả 2 chiều và xếp theo dạng ma trận (bảng 1.4)

Bảng 1.4 Ma trận quan hệ tổng hợp (Lượng vận chuyển cả hai chiều, nghìn tấn)

Bước 4: Dựa vào ma trận và biểu đồ quan hệ vận tải tổng hợp người ta thiết kế mạng lưới

đường lý thuyết Nếu bố cục lưới đường được xác định (hoặc là lưới đường đã có sẵn, hoặc là đã được thiết kế) thì căn cứ vào biểu đồ này có thể xác định lượng vận chuyển cho từng đoạn đường của mạng lưới

1.3.1.2 Xác định lượng vận chuyển hành khách

Nội dung và trình tự các bước xác định lượng vận chuyển hành khách cũng được tiến hành tương tự như khi xác định lượng vận chuyển hàng hóa đã trình bày ở trên

1.3.2 Xác định lưu lượng xe chạy theo lượng hàng hóa

1.3.2.1.Xác định lưu lượng xe chay trung bình trong một ngày đêm của một loại xe

Lưu lượng xe chạy trung bình trong một ngày đêm của một loại xe nào đó có thể xác định theo công thức:

N a g Q T

i

i

= (xe/ngđ) (1.1)

Tổng lưu lượng xe trên đường: N = ΣNi

Trong đó:

ai: Tỷ lệ hàng hóa mà loại xe i cần đảm nhiệm;

n n

i i i

P g P

g P g

P g a

+ + +

=

2 2 1 1

(1.2)

gi: Trọng tải của loại xe đang xét “i”

Pi: Tỷ lệ xe “i” trong tổng số xe chạy trên đương, %

Q: Lượng hàng hóa vận chuyển trong năm, tấn

γ: Hệ số lợi dụng trọng tải, tùy theo loại hàng chuyên chở lấy như sau:

Cát, đất, đá : 0,921,0 Cây, rơm rạ, bông : 0,650,75

Đồ cồng kềnh : 0,45 0,55

: Hệ số lợi dụng hành trình:

Nếu cả hai chiều đi và về đều có hàng thì  =1 Nếu chỉ 1 chiều có hàng thì = 0,5

Trong tính toán thường lấy  =0,650,8 T: Số ngày xe chạy trong một năm

Hoặc tổng lưu lượng xe trên đường có thể được tính theo công thức:

( 100 )

2 2 1

1P g P g n P n g

T

Q N

+ + +

=

γ β (1-3)

1.3.2.2.Phương pháp xác định lưu lượng xe năm thứ t:

a.Dựa vào hệ số tăng trưởng xe hàng năm:

Công thức tính lưu lượng xe năm tương lai thứ t có dạng :

Theo quy luật hàm số mũ :

Theo quy luật hàm tuyến tính:

Trong đó :

Nt - lưu lượng xe năm tương lai thứ t kể từ năm gốc, xe/ngđ ;

N0 - lưu lượng xe năm gốc, xe/ngđ ;

, A hệ số tăng trưởng xe hàng năm, xác định dựa vào tài liệu quan trắc lưu lượng

xe chạy trên đường cũ hoặc dựa vào mức tăng trưởng GDP để dự báo cho các năm tương lai (mô hình hệ số đàn hồi)

b Mô hình hệ số đàn hồi:

Nguyên tắc của phương pháp này là xây dựng quan hệ giữa tỷ lệ tăng trưởng của một biến số này với tỷ lệ tăng trưởng của một biến số khác đã được biết (hoặc đã dự báo được với độ tin cậy tương đối) Đối với giao thông vận tải hệ số đàn hồi s ; của năm t nào đó có dạng :

Q

GDP t

∆

∆

=

ε (1.6)

∆GDP - mức tăng trưởng tổng sản phẩm quốc nội GDP ;

∆Q - mức tăng trưởng của nhu cầu vận chuyển hàng hóa hàng năm, xác định theo hệ

số t.

Một dạng khác của mô hình đàn hồi dùng để tính toán như cầu vận tải hàng hóa ở năm

t có dạng sau :

Qt =CXtt (1.7)

Qt - nhu cầu vận tải hàng hóa năm t;

C - hằng số ;

Xt - các nhân tố ảnh hưởng năm t;

t - hệ số đàn hồi năm t

Phương pháp này cho phép xét nhiều nhân tố ảnh hưởng với các hệ số đàn hồi khác nhau của mỗi nhân tố ảnh hưởng

1.3.3 Xác định lưu lượng xe chạy theo lượng vận chuyển hành khách:

Hiện nay có nhiều mô hình được áp dụng để tính nhu cầu vận tải hành khách Sau đây giới thiệu một số mô hình

1.3.3.1 Mô hình hệ số đi lại

Trong đó:

Kt - hệ số đi lại năm t;

pt - dân số dự báo năm t;

QKt - nhu cầu vận tải khách năm t

Hệ số đi lại Kt là hàm số của nhiều biến số : mức thu nhập của các tầng lớp dân cư, điều kiện về cơ sở hạ tầng, chất lượng phục vụ của các phương thức vận tải, phong tục tập quán và thị hiếu của hành khách

1.3.3.2 Mô hình hệ số đi lại cải biên

Mô hình này kết hợp mô hình hệ số đi lại với mô hình hệ số đàn hồi :

QKt=K0etPt (1.9) Trong đó:

K0 - hê số đi lai năm gốc ;

t - hê số đàn hồi năm t;

k t

Q

GDP

∆

∆

=

ε

∆Qk - mức tăng trưởng nhu cầu đi lại ;

Pt - dân số dự báo năm t

1.3.3.3 Mô hình theo nhóm dân cư và hệ số đi lại

QK=Pi(Kini)yi (1.10) Trong đó:

Pi - dân số nhóm dân cư i;

Ki - hệ số đi lại của nhóm dân cư i ;

ni - tỷ lệ nhóm dân cư i trong tổng số dân cư ;

yi – hệ số ảnh hưởng phụ đến nhu cầu vận tải

1.3.3.4 Mô hình theo nhu cầu vận tải hành khách

Mô hình kết hợp giữa hệ số đi lại và các nhân tố ảnh hưởng :

Trong đó:

P - dân số ;

K - hệ số đi lại;

r- hệ số tăng thu nhập quốc dân ;

BE - tỷ lệ giữa tăng nhu cầu vận tải và tăng thu nhập quốc dân

Để xác định lưu lượng giao thông đô thị người ta thường sử dụng phương pháp phân tích các phiếu điều tra hay mô hình hấp dẫn

1.4 Điều tra – Khảo sát hiện trạng và Dự báo trong quy hoạch GTVT

1.4.1.Tổng quan chung

1.4.1.1.Khái niệm, ý nghĩa, nội dung của điều tra- khảo sát hệ thống GTVT

a Khái niệm:

Điều tra- khảo sát GTVT là việc tiến hành thu thập số liệu và thông tin phản ánh hiện trạng của cơ sở hạ tầng, dịch vụ GTVT, hoạt động tham gia giao thông của con người, phương tiện và những mong muốn của các bên liên quan về năng lực cung ứng và hoạt động GTVT

b Ý nghĩa:

Thông tin từ điều tra khảo sát là cơ sở chủ yếu để đánh giá hiện trạng hệ thống GTVT, dự báo nhu cầu, năng lực cung ứng cần thiết và hoạt động tham gia giao thông của con người cũng như phương tiện trong tương lai

c Nội dung điều tra- khảo sát hệ thống GTVT

Trong quá trình quy hoạch GTVT, công tác điều tra- khảo sát bao gồm 3 nhiệm vụ chủ yếu:

• Điều tra và khảo sát môi trường hạ tầng

• Khảo sát cơ sở hạ tầng GTVT

• Điều tra và khảo sát hoạt động GTVT

1.4.1.2.Khái niệm, chức năng, nội dung của dự báo GTVT

a Khái niệm: Dự báo GTVT là việc ứng dụng các công cụ khoa học để mô tả trạng thái

của hệ thống GTVT trong tương lai

b Chức năng:

• Để dự tính nhu cầu về cơ sở hạ tầng và dịch vụ GTVT trong tương lai trên cơ sở yêu cầu từ các yếu tố môi trường và những đòi hỏi nội tại của hệ thống GTVT

• Để dự tính các tác động của những phương án quy hoạch tới các yếu tố môi trường của hệ thống GTVT trong không gian quy hoạch cũng như tới bản thân

hệ thống GTVT đó

c Nội dung dự báo giao thông vận tải:

• Dự tính nhu cầu tham gia giao thông (tối đa, tối thiểu, tối ưu)

• Dự tính năng lực cung ứng của cơ sở hạ tầng, vận tải và dịch vụ quản lý (cần thiết, tối thiểu, tối đa, tối ưu)

• Dự báo tác động của môi trường đến hệ thống GTVT

• Dự báo tác động của GTVT đến môi trường

1.4.2 Khảo sát cơ sở hạ tầng GTVT

1.4.2.1.Nhiệm vụ khảo sát cơ sở hạ tầng GTVT

• Khảo sát điều kiện hình học cơ sở hạ tầng như kích thước, cao độ, hướng…

• Khảo sát trạng thái hoạt động kỹ thuật của cơ sở hạ tầng (mức độ phục vụ của

cơ sở hạ tầng)

1.4.2.2 Các phương pháp khảo sát cơ sở hạ tầng GTVT

Sử dụng 2 phương pháp cơ bản:

• Khảo sát hiện trường:

o Quan sát (bằng mắt, camera, vệ tinh…)

o Trắc đạc (bằng thước, máy kinh vĩ, camera và công cụ xử lý ảnh…)

• Phân tích dữ liệu sẵn có dựa vào Báo cáo khảo sát thường kỳ hoặc đột xuất, báo cáo đánh giá cơ sở hạ tầng sẵn có…

1.4.2.3 Các nội dung khảo sát cơ sở hạ tầng GTVT phục vụ quy hoạch GTVT

• Khảo sát đường:

o Điều kiện hình học (Chiều dài, chiều rộng, đường cong)

o Loại đường, chức năng, năng lực phục vụ, sử dụng đất hai bên

o Điều khiển giao thông

o Kết cấu mặt đường, áo đường

• Khảo sát nút giao:

o Điều kiện hình học