CHƯƠNG 1 – NĂNG LỰC PHỤC VỤ VÀ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC PHỤC VỤ CỦA ĐƯỜNG Ô TÔ CHƯƠNG 2 – TAI NẠN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ
Trang 1Chương 1 – Năng lực phục vụ và đánh giá năng lực phục vụ của đường ô
tô
1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM KHI NGHIÊN CỨU NĂNG LỰC PHỤC VỤ
CỦA ĐƯỜNG Ô TÔ
1.1.1 Năng lực thông hành (xe/h, xe/nđ):
Năng lực thông hành (khả năng thông xe) là số lượng xe lớn nhất đi qua một
mặt cắt nào đó của tuyến đường trong một đơn vị thời gian với một điều kiện
đường và điều kiện giao thông nhất định (giả thiết theo mô hỡnh tớnh hoặc
thực tế)
Năng lực thông hành lý thuyết (xe/h):
Năng lực thông hành lý thuyết là số lượng xe thông qua một làn xe trong một
đơn vị thời gian (giờ) ở điều kiện đường lý tưởng xác định theo mô hỡnh tớnh
toỏn nhất định
Năng lực thông hành lý thuyết khụng xét đến chất lượng giao thông Năng lực
thông hành lý thuyết của mỗi làn xe của đường ô tô cao tốc 4 làn xe thường
bằng 1500 – 2000 xe/h
Năng lực thông hành thực tế:
Năng lực thông hành thực tế là số xe lớn nhất có thể thông qua một mặt cắt
ngang đường trong một đơn vị thời gian ở điều kiện thời tiết thuận lợi, có xem
xét đến điều kiện thực tế về điều kiện đường, về chất lượng giao thông (tốc độ
xe, thời gian chờ, tỡnh trạng dũng xe)
Năng lực thông hành thiết kế:
Năng lực thông hành thiết kế là năng lực thông hành tương ứng với mức phục
vụ mà thực tế chấp nhận được
1.1.2 Mật độ xe (xe/km):
Mật độ xe: Là số lượng phương tiện đang chạy trên một đơn vị chiều dài
quóng đường tại một thời điểm nhất định (một mặt cắt thời gian), đơn vị tính
là phương tiện/km, được xác định trên toàn bộ phần xe chạy hoặc trên mỗi làn
đường
L
M
D ( xe/km) (1.1) Trong đó:
D : mật độ dũng xe (xe/km)
M : là số lượng xe (xe)
L : chiều dài dũng xe (km)
1.1.3 Quan hệ giữa vận tốc (V), lưu lượng (N) và mật độ (D):
Trang 2Ở đây ta xem xét mối quan hệ giữa các đặc tính cơ bản của dũng xe là lưu
lượng, mật độ và vận tốc Trong đó, lưu lượng nói lên nhu cầu chuyển dịch
của phương tiện, mật độ đại diện cho tính tập trung của dũng xe, và vận tốc
núi lờn trỡnh độ tiện nghi hay chất lượng của dũng
- Quan hệ giữa mật độ và vận tốc xe chạy trên đường
Khi D 0xe có thể chạy với vận tốc tối đa theo đặc tính động lực V m V f
Với Vf là vận tốc xe chạy được theo đặc tính động lực và điều kiện trên
đường
Khi mật độ D tăng thỡ vận tốc giảm
Mật độ đạt được giá trị tối đa nếu các xe đứng yờn, cú nghĩa là: Vm 0,
max
D
Hỡnh 1.1 Quan hệ giữa vận tốc và mật độ xe trên đường
- Quan hệ giữa mật độ và lưu lượng xe
Trên biểu đồ hỡnh 1.2a) thể hiện quan hệ giữa N ~ D, ta thấy rừ lưu lượng xe
tăng lên (khả năng thông qua tăng) khi mật độ tăng, tại điểm cực đại có Nmax
và DN-max, nhưng khi D tiếp tục tăng thỡ N giảm xuống
Trên biểu đồ hỡnh 1.2b) thể hiện quan hệ giữa N ~ V và có 5 khu vực tương
ứng với 5 mức độ phục vụ khác nhau từ A-F
Trang 3Mật độ D
N (xe/h)
Vận tốc V
N (xe/h)
N max
N i
D N-max
D i D j
N max
V N-max
Hỡnh 1.2 Biểu đồ quan hệ lưu lượng xe và mật độ xe
1.1.4 Mức phục vụ - LOS
Mức phục vụ (LOS-Level of Service) là thước đo chất lượng mụ tả cỏc điều
kiện vận hành trong một dũng giao thụng và được chấp nhận bởi người tham
gia giao thụng
Mức phục vụ hay mức độ giao thụng thuận tiện được đặc trưng bằng 3 chỉ
tiờu dưới đõy :
1) Hệ số sử dụng năng lực thụng hành Z
- Khi đỏnh giỏ một dự ỏn thiết kế đường hoặc khi chọn mức độ phục vụ TK :
max
tk
N
N
Z hoặc
c
v
Trong đú : Ntk – lưu lượng xe thiết kế ; Nmax – năng lực thụng hành thực tế lớn
nhất trong điều kiện chuẩn; (v – volume; c – capacity)
Khi Z lớn thỡ mật độ xe chạy trờn đường (số xe/1km đường) sẽ càng lớn
(đường càng đầy xe), sự cản trở lẫn nhau khi chạy xe sẽ càng lớn và mức độ
giao thụng thuận tiện sẽ giảm đi và ngược lại, khi Z nhỏ thỡ giao thụng càng
thuận tiện
2) Tốc độ hành trỡnh trung bỡnh V tb hoặc hệ số tốc độ v
0
tb
V
V
v Vtb V0 N (1.3)
Trong đú :
Vtb : Tốc độ trung bỡnh của dũng xe (km/h)
V0 : Tốc độ một ụ tụ đơn chiếc chạy tự do trờn đường (km/h)
N : Lưu lượng xe chạy thực tế theo hai hướng (xe/giờ)
ỏ : Hệ số giảm tốc độ tuỳ theo cơ cấu dũng xe (0,008-0,016)
Trang 43) Tỷ lệ thời gian xe chạy bị cản trở (Percent Time Delay)
- Là t? l? ph?n tram trung bỡnh th?i gian c?a t?t c? cỏc xe b? c?n tr? trong
khi ch?y trong nhúm do khụng cú kh? nang vu?t nhau
- Ch? tiờu này th?c t? r?t khú xỏc d?nh, th?c t? ngu?i ta dựng 2 ch? tiờu Z
và Vtb d? dỏnh giỏ m?c d? giao thụng thu?n ti?n
- D?a vào cỏc ch? tiờu núi trờn AASHTO dó dỏnh giỏ ch?t lu?ng m?c d?
ph?c v? và hi?u qu? khai thỏc du?ng v? m?t kinh t? theo 6 m?c khỏc nhau
-
-
-
-
-
- Hình 1.3 Các mức độ phục vụ khai thác đường ô tô
-
- - M?c A : là m?c cú ch?t lu?ng ph?c v? cao nh?t, lỏi xe cú th? di?u khi?n
xe ch?y v?i t?c d? mong mu?n và v?i tõm lý tho?i mỏi Xe ch?y t? do, yờu
c?u vu?t xe th?p hon kh? nang cho vu?t r?t nhi?u Kinh t? du?ng khụng
hi?u qu? (d?u tu t?n kộm nhung ớt xe ch?y)
- - M?c B : Trờn du?ng cú s? hỡnh thành 3 – 4 nhúm xe Yờu c?u vu?t xe
tuong duong v?i kh? nang cho vu?t; xe ch?y cú ph?n b? gũ bú Kinh t?
du?ng ớt hi?u qu? Túm l?i dũng xe v?n cũn t? do nhung t?c d? b?t d?u cú
ph?n h?n ch?
- - M?c C : Trờn du?ng xu?t hi?n cỏc nhúm xe n?i duụi nhau Kh? nang
vu?t xe b? gi?m dỏng k? Tõm lý lỏi xe cang th?ng và b? h?n ch? trong
vi?c l?a ch?n t?c d? riờng cho mỡnh Dũng xe ?n d?nh, kinh t? du?ng cú
hi?u qu?
- - M?c D : Hỡnh thành cỏc nhúm xe v?i quy mụ trung bỡnh 5 – 10 xe
Vi?c vu?t xe tr? nờn vụ cựng khú khan Dũng xe ti?p c?n tr?ng thỏi khụng
?n d?nh Lỏi xe ớt cú kh? nang t? do v?n hành, tõm lý cang th?ng, kinh t?
du?ng cũn hi?u qu?
- - M?c E : Hỡnh thành cỏc nhúm xe kộo dài Th?c s? khụng có khả năng
vượt, lưu lượng xe đạt tới trị số năng lực thông hành thực tế lớn nhất
Dũng xe khụng ổn định (có thể bị dừng xe trong thời gian ngắn) Chi phí
vận doanh lớn, kinh tế đường không hiệu quả
- Mức F : Dũng xe bóo hoà, lưu lượng xe chạy vượt quá năng lực cho phép
Dũng xe cưỡng bức dễ bị ùn tắc Kinh tế đường không hiệu quả
Trang 5Do vậy, đối với các đường thiết kế mới, nâng cấp cải tạo thỡ cần đảm bảo ở
cuối thời kỳ tính toán, chỉ được ở mức C hoặc mức D
Bảng 1.1 Mức phục vụ thiết kế theo hướng dẫn của AASHTO
Loại vùng và mức phục vụ thích hợp Đường ngoài đô thị
Loại đường
Đồng
Đô thị và Ngoại ô
Đường địa phương
1.2 XÁC ĐỊNH NĂNG LỰC THÔNG HÀNH CỦA ĐƯỜNG
Những khái niệm về năng lực thông hành và mức phục vụ của đường đó được
trỡnh bày ở trờn, ở đây chúng ta nghiên cứu các mô hỡnh và phương pháp
tính năng lực thông hành phổ biến hiện nay
1.2.1 Mụ hỡnh động lực học đơn giản
Mụ hỡnh động lực học đơn giản thường dùng để tính năng lực thông hành lý
thuyết của một làn xe Theo phương pháp này, người ta quan niệm trên một
làn xe, dũng xe chỉ cú một loại (xe con) chạy cựng một tốc độ v (m/s) cách
nhau một cự ly an toàn tối thiểu d (m) để đảm bảo an toàn
Công thức xác định năng lực thông hành:
lth
3600v 1000V
Trong đó: Nlth – khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe, xe/h;
V – tốc độ xe chạy cho cả dũng xe, km/h;
d - khoảng cỏch tối thiểu giữa hai xe, cũn gọi là khổ động học của
dũng xe
Giá trị của khổ động học d cũn rất phõn tỏn, cụ thể:
- Nhúm thứ nhất: của cỏc tỏc giả Greenshields, Svante, Đađenkốp quan
niệm d gồm có chiều dài xe lx, chiều dài xe chạy trong lỳc kịp phản ứng
tõm lý lpư và một đoạn dự trữ l0
Trang 6- Nhúm thứ hai : của cỏc tỏc giả Berman, Saar, Birulia, Alison với d cũn
bao gồm thờm một chiều dài hóm xe Sh (xem hỡnh 1.4)
v
d
Hỡnh 1.4 Khổ động học của xe theo Berman, Saar, Birulia, Alison
Trong đó:
lpu – chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý, lpu = V/3,6 (m);
Sh – chiều dài đường mà xe đi được trong quá trỡnh hóm phanh,
i 254
V K S
2
h
l0 – cự ly an toàn, 5 – 10m;
lx – chiều dài xe, m;
Do đó:
h / xe , l l i 254
V K 6 , 3 V
V 1000 N
x 0
2 lth
- Nhúm thứ ba : của cỏc tỏc giả Phixenson, Elide với d cũn bao gồm
thờm vào một đoạn bằng hiệu chiều dài hóm xe giữa hai xe Sh2-Sh1
- Nhóm thứ tư : chủ trương xác định d bằng thực nghiệm
Vỡ d là hàm bậc 2 của V nờn khi lập quan hệ giữa V và N ta thấy ứng với một
tốc độ nào đó thỡ sẽ cho khả năng thông xe là lớn nhất, khi tốc độ xe chạy
tăng lên hoặc giảm xuống đều làm cho khả năng thông xe giảm theo khoảng
tốc độ ứng với năng lực thông xe lớn nhất vào khoảng 40-60 km/h
Cực trị của N theo nhóm 1 là không tồn tại, đây là một điều không hợp lý,
theo nhúm 2, cực trị là 2700 xe/h, nhúm 3 là 1060 xe/h và nhúm 4 là 1600
xe/h [15]
1.2.2 Quan điểm của Nga:
Trường phái Nga tính toán năng lực thông hành thực tế bằng cách đưa vào các
hệ số chiết giảm tùy thuộc vào các điều kiện thực tế
15
1 max N
i i
Trang 7Với Nmax khả năng thông xe thực tế lớn nhất được đề nghị Nmax=2000xe/h/làn
với 15 hệ số chiết giảm K phụ thuộc vào điều kiện thực tế như sau:
Bảng 1.2 Hệ số K 1 kể tới chiều rộng phần xe chạy
Trị số K 1 khi phần xe chạy cú Chiều rộng làn xe,
< 3
3,5
≥ 3,75
0,90 0,96 1,00
0,85 0,80 1,00
Bảng 1.3 Hệ số K 2 kể tới chiều rộng lề đường Chiều rộng lề,
(m)
(m)
Trị số K 2
3,75
3,00
2,50
1,00 0,97 0,92
2,00 1,50
0,80 0,70
Bảng 1.4 Hệ số K 3 kể tới độ thoáng ngang
Hệ số K 3 khi chiều rộng làn xe (m)
Cự ly từ mép
phần xe chạy
tới chướng
ngại vật ở trên
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
1,00 0,99 0,97 0,95 0,92 0,85
1,00 0,99 0,95 0,90 0,83 0,78
0,98 0,95 0,94 0,87 0,80 0,75
1,00 0,98 0,96 0,91 0,88 0,82
0,98 0,97 0,93 0,88 0,78 0,73
0,96 0,93 0,91 0,85 0,75 0,70
Bảng 1.5 Hệ số K 4 kể tới ảnh hưởng của xe tải và xe kéo moóc
Hệ số K 4 khi tỷ lệ xe tải nhẹ và xe tải trung (%)
Tỷ lệ số xe cú
kộo moúc
1
5
10
15
20
25
30
0,99 0,97 0,95 0,92 0,90 0,87 0,84
0,98 0,96 0,93 0,90 0,87 0,84 0,81
0,94 0,91 0,88 0,85 0,82 0,79 0,76
0,90 0,88 0,85 0,82 0,79 0,76 0,72
0,86 0,84 0,81 0,78 0,76 0,73 0,70
Bảng 1.6 Hệ số K 5 kể tới ảnh hưởng của dốc dọc
Trang 8Hệ số K 5 khi số xe kộo moúc trong dũng xe (%) Dốc dọc
(%)
Chiều dài dốc (m)
2
200
500
800
0,98 0,97 0,96
0,97 0,94 0,92
0,94 0,92 0,90
0,89 0,87 0,84
3
200
500
800
0,96 0,95 0,93
0,95 0,93 0,90
0,93 0,91 0,88
0,86 0,83 0,80
4
200
500
800
0,93 0,91 0,88
0,90 0,88 0,85
0,86 0,83 0,80
0,80 0,76 0,72
5
200
500
800
0,90 0,86 0,82
0,85 0,80 0,76
0,80 0,75 0,71
0,74 0,70 0,64
6
200
500
800
0,83 0,77 0,70
0,77 0,71 0,63
0,70 0,64 0,53
0,63 0,55 0,47
300
0,75 0,63
0,68 0,55
0,60 0,48
0,55 0,41
Chiều dài tầm
nhỡn (m)
nhỡn (m)
Trị số K 6
< 50
50-100
100-150
0,69 0,73 0,84
150-200 250-350
> 350
0,90 0,98 1,00
Bảng 1.8 Hệ số K 7 kể tới bán kính đường cong nằm Bán kính đường
cong nằm (m)
cong nằm (m)
Trị số K 7
< 100
100-250
250-450
0,85 0,90 0,96
450-600
> 600
0,99 1,00
Bảng 1.9 Hệ số K 8 kể tới sự hạn chế tốc độ Tốc độ hạn chế
(km/h)
(km/h)
Trị số K 8
10
20
30
0,44 0,76 0,88
40
50
60
0,96 0,98 1,00
Bảng 1.10 Hệ số K 9 kể tới ảnh hưởng của nút giao thông
Lượng xe rẽ
Trang 97,00 7,50 10,50 7,00 7,50 10,50
Nút đơn giản
0
20
40
60
80
0,97 0,85 0,73 0,60 0,45
0,98 0,87 0,75 0,62 0,47
1,00 0,92 0,83 0,75 0,72
0,94 0,82 0,70 0,57 0,41
0,95 0,83 0,71 0,58 0,41
0,98 0,91 0,82 0,73 0,70
Có phân luồng từng bộ phận bằng đảo an toàn, không có đường cong chuyển tiếp
0
20
40
60
80
1,00 0,97 0,93 0,87 0,87
1,00 0,98 0,94 0,88 0,88
1,00 1,00 0,97 0,93 0,92
0,98 0,97 0,91 0,84 0,84
0,99 0,98 0,92 0,85 0,85
1,00 0,99 0,97 0,93 0,92 Phõn luồng hoàn toàn,
0-60
80
1,00 0,97
1,00 0,98
1,00 0,99
1,00 0,95
1,00 0,97
1,00 0,98
Bảng 1.11 Hệ số K 10 kể tới tỡnh trạng của lề đường Loại hỡnh gia cố và tỡnh
trạng của lề đường
Hệ số K 10 Loại hỡnh gia cố và tỡnh
trạng của lề đường
Hệ số K 10
Mặt đường cấp cao
Gia cố đá dăm
Thềm cỏ
1,00 0,99 0,95
Khụng gia cố, khụ rỏo
Ẩm và bẩn
0,90 0,45
Bảng 1.12 Hệ số K 11 kể tới loại mặt đường
Bờ tụng nhựa nhỏm
Bờ tụng nhựa nhẵn
Bê tông xi măng lắp ghép
1,00 0,91 0,86
Lát đá Mặt đường đất cứng Mặt đường đất mềm
0,42 0,90 0,1-0,3
Bảng 1.13 Hệ số K 12 kể tới vị trớ cỏc cụng trỡnh trên đường
Hoàn toàn cách ly, có đường rẽ riêng
Hoàn toàn cách ly, có đường nối mở rộng
Hoàn toàn cỏch ly, khụng cú làn xe nối
Khụng cỏch ly
1,00 0,98 0,80 0,64
Bảng 1.14 Hệ số K 13 kể tới sự phõn làn xe trờn phần xe chạy
Trang 10Vạch tim đường
Vạch tim đường và vạch định hướng
Vạch kép ở tim đường
Có biển báo hạn chế tốc độ
Cú biển chỉ làn xe
1,02 1,05 1,12
K 13 =K 8 1,10
Bảng 1.15 Hệ số K 14 kể tới sự hiện diện của đường cong chuyển tiếp rẽ xe
Hệ số K 14 cho làn xe Loại đường cong chuyển
tiếp chuyển tốc
Cường độ xe trên đường
rẽ so với cường độ xe
Làn xe chuyển tiếp tỏch
khỏi phần xe chạy chớnh
10-15 25-40
0,95 0,90
1,00 0,95
25-40
0,88 0,83
0,95 0,90 Không có đường cong
chuyển tiếp
10-25 25-40
0,80 0,75
0,90 0,80
Bảng 1.16 Hệ số K 15 kể tới thành phần dũng xe
Hệ số K 15 khi số xe con chiếm (%)
Tỷ lệ số xe
bus (%)
1
5
10
15
20
30
0,82 0,80 0,77 0,75 0,73 0,70
0,76 0,75 0,73 0,71 0,69 0,66
0,74 0,72 0,71 0,69 0,68 0,64
0,72 0,71 0,69 0,67 0,66 0,63
0,70 0,69 0,67 0,66 0,64 0,61
0,68 0,66 0,65 0,64 0,62 0,60
1.2.3 Quan điểm của HCM [17,15]:
Theo quan điểm của HCM (nhóm tỏc giả Highway Capacity Manual) năng
lực thông hành là số xe hợp lý thông qua được một mặt cắt, một đoạn tuyến
trong điều kiện phổ biến về đường và về dũng xe trong cựng một đơn vị thời
gian
1 Năng lực thông hành của đường 2 làn xe:
Năng lực thông hành của đường 2 làn xe (đường ngoài đô thị, xét ở những
đoạn có mặt cắt ngang nền đường ổn định, có hai chiều xe chạy, mỗi chiều có
1 làn xe, không bao gồm những đoạn có nút giao thông hay các giao cắt cùng
mức) là 1700 xcqđ/h cho mỗi chiều xe chạy Khả năng thông xe hầu như
không phụ thuộc vào sự phân bố xe trên đường, ngoại trừ những đoạn đường
Trang 112 làn xe kéo dài sẽ không vượt quá 3200 xcqđ/h cho cả hai nhiều xe chạy Với
đoạn đường có hai làn xe chiều dài nhỏ, (ví dụ trên cầu, đoạn đường hầm) thỡ
khả năng thông xe có thể đạt được là 3200 - 3400 xcqđ/h
A
B C D E
VËn tèc xe ch¹y trung b×nh (km/h)
Hỡnh 1.5 Biểu đồ tiêu chuẩn mức phục vụ của đường 2 làn xe
Bảng 1.17 Tiêu chuẩn mức phục vụ của đường 2 làn xe cấp I
LOS Phần trăm thời gian bị cản
trở (%)
Vận tốc xe chạy trung bỡnh
(km/h)
Chỳ ý: Mức phục vụ F sử dụng khi suất dũng vượt quá khả năng thông xe của
đoạn đường phân tích
Bảng 1.18 Tiêu chuẩn mức phục vụ của đường 2 làn xe cấp II
LOS Phần trăm thời gian bị cản trở (%)
Chỳ ý: Mức phục vụ F sử dụng khi suất dũng vượt quá khả năng thông xe của
đoạn đường phân tích