Nghiên cứu dòng bão hòa trong điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại các ngã tư chính ở thành phố hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BAÙCH KHOA - - NGHIÊN CỨU DÒNG BÃO HÒA TRONG ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG BẰNG ĐÈN TÍN HIỆU TẠI CÁC NGÃ TƯ CHÍNH Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN NGÀNH: MÃ SỐ NGÀNH: CẦU, TUYNEL VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT 2.15.10 ĐOÀN THANH SANG Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2004 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Phó Giáo sư – Tiến só Nguyễn Xuân Vinh Cán chấm nhận xét 1: ……………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: ……………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ……… tháng ……… năm 2004 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2004 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Đoàn Thanh Sang Phaùi : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 17/03/1975 Nơi sinh : Bình Thuận Chuyên ngành : Cầu, tuynel công trình xây dựng khác đường ôtô đường sắt TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU DÒNG BÃO HÒA TRONG ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG BẰNG ĐÈN TÍN HIỆU TẠI CÁC NGÃ TƯ CHÍNH Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : 1- Nghiên cứu quãng cách thời gian t xe dòng xe nút giao thông có đèn tín hiệu giao thông 2- Nghiên cứu dòng bão hòa nút giao thông có đèn tín hiệu 3- Phân tích, tính toán xác định hệ số qui đổi phù hợp với đặc trưng giao thông Việt Nam 4- Ứng dụng kết nghiên cứu vào việc xác lập công thức xác định khả thông hành ngã tư có đèn tín hiệu giao thông, ứng dụng kết nghiên cứu vào công tác phân luồng giao thông thành phố III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS-TS NGUYỄN XUÂN VINH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2004 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Qua thực tế khai thác hệ thống sở hạ tầng cho thấy có nhiều vấn đề tình trạng kẹt xe ngày gia tăng, thời gian hành trình tăng lên, vận tốc xe chạy thấp, v.v… Để giải vấn đề ùn tắc giao thông cần có sở khoa học thiết kế bề rộng phần xe chạy, số xe, vạch sơn, phân luồng giao thông tính toán thiết kế sóng xanh để tiến tới xây dựng hệ thống giao thông thông minh, v.v… Luận văn “Nghiên cứu dòng bão hòa điều khiển giao thông đèn tín hiệu ngã tư thành phố Hồ Chí Minh” hy vọng đưa số liệu ban đầu khả thông hành quãng cách thời gian xe dòng, để sử dụng qúa trình thiết kế tổ chức phân luồng giao thông khu vực thành phố Hồ Chí Minh Có kết luận văn này, nhận giúp đỡ tận tình q thầy giáo hướng dẫn, đồng nghiệp quan hữu quan Tôi xin chân thành cảm ơn giáo viên Bộ môn Đường bộ, Khoa Xây dựng Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Phòng cảnh sát giao thông Đường TP Hồ Chí Minh, Khu quản lý giao thông đô thị, Sở Giao thông Công chánh, Công ty Ove Arup quan hữu quan giúp đỡ trình điều tra thu thập số liệu Xin chân thành cảm ơn PGS_TS Nguyễn Xuân Vinh nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ tôi, cho ý kiến q báu việc hoàn thành luận văn Trong khuôn khổ nội dung luận văn, chắn chưa đáp ứng cách đầy đủ vấn đề đặt ra, thêm vào đó, trình độ thân điều kiện thực nghiệm hạn chế, xin thành thật biết ơn xin tiếp thu ý kiến đóng góp nhà khoa học bạn CHƯƠNG MỞ ĐẦU I SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: Thành phố Hồ Chí Minh có 1440 nút giao thông, có 744 ngã ba, 480 ngã tư, 15 ngã năm, ngã sáu ngã bảy, công trường, tất nút giao thông khu vực nội thành nút giao đồng mức, với 380 nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu giao thông Khả thông hành tiêu khai thác tiêu chuẩn kỹ thuật định dùng để thiết kế đường mới, cải tạo tổ chức phân luồng giao thông Khả thông hành dòng bão hòa có quan hệ mật thiết với nhau, việc nghiên cứu dòng bão hòa giúp hiểu rõ khả thông hành đường Ở nước ta nhà khoa học sớm quan tâm đến giao thông đô thị, phức tạp giao thông đô thị nên nhiều vấn đề tồn như: dùng kết nghiên cứu thực nghiệm nước có điều kiện giao thông khác nước ta để áp dụng cho điều kiện Việt Nam, dùng tiêu chuẩn nước (Pháp, Mỹ, Liên Xô Cũ) sửa đổi thành tiêu chuẩn Việt Nam Trong thực tế thiết kế mới, cải tạo hay tổ chức phân luồng giao thông gặp không khó khăn phải dùng đến kết nghiên cứu chưa thống Các nghiên cứu thực nghiệm dòng xe không tiến hành thường xuyên nên qui định dễ bị lạc hậu, đặc trưng dòng xe giá trị lực thông xe thay đổi theo thời gian, hệ thống đường giao thông ngày tốt hơn, xe ngày đại chạy nhanh hơn, đặc biệt người lái xe ngày có kinh nghiệm điều kiện đường sá ngày đông đúc Hiện để quy đổi lưu lượng dòng xe hỗn hợp dòng xe xe tiêu chuẩn (PCU – Passenger Car Unit) dùng chung cho tất trường hợp tính toán, hệ số qui đổi riêng cho mô hình giao thông khác như: giao thông đường quốc lộ, giao thông nút giao thông đèn tín hiệu giao thông, vòng xoay nút giao thông có đèn tín hiệu, đặc điểm dòng xe loại nút giao thông không giống tốc độ mật độ Do hệ số qui đổi Việt Nam nước có số khác biệt khác về: điều kiện đường sá, thành phần xe tham gia lưu thông, đặc trưng phương tiện tham gia giao thông, hành vi lái xe,… nên áp dụng phần mềm thiết kế nước vào điều kiện gặp nhiều trở ngại đa số phương tiện giao thông đường xe bánh (chiếm 80%), dẫn đến kết tính toán phần mềm nước không phù hợp với thực tế Việt Nam Hệ số qui đổi yếu tố quan trọng việc tối ưu chu kỳ đèn tín hiệu giao thông ứng dụng việc thiết kế sóng xanh cho mạng lưới đường Quy phạm kỹ thuật thiết kế 20 TCN-104-83 (Bộ Xây dựng) ban hành từ năm 1983 có quy định hệ số qui đổi xe ban hành cách lâu, khoảng thời gian 20 năm qua nhiều yếu tố thay đổi như: - Lượng xe tăng lên, bình quân hàng năm Mật độ giao thông tăng dần lên ảnh hưởng đến lực xe - Chất lượng đường cải thiện (mặt đường, vạch sơn, biển báo,…) - Tỷ lệ loại xe thay đổi so với trước (do gia tăng đột biến lượng xe gắn máy hai năm vừa qua) - Xe gắn máy có công suất lớn trước nhiều (bình quân 100 phân khối so với trước có 50 phân khối), xe gắn máy dễ dàng tăng tốc trước - Hành vi người lái xe nhiều có thay đổi, người lái xe phần thích nghi với việc lái xe điều kiện đường sá đông đúc nay, mức độ tập trung lái xe tăng lên tức thời gian phản ứng tâm lý ngày giảm nên khoảng cách an toàn xe giảm dần… Do cần phải có nghiên cứu để đưa hệ số qui đổi phù hợp với tình hình giao thông nay, đặc biệt nút giao thông có đèn tín hiệu giao thông – nơi có lưu lượng xe lớn thường xuyên xảy ùn tắc giao thông Đề tài “Nghiên cứu dòng bão hòa điều khiển giao thông đèn tín hiệu ngã tư Thành Phố Hồ Chí Minh” thông qua phương pháp nghiên cứu thực nghiệm với mục tiêu: 1- Nghiên cứu quãng cách thời gian t xe dòng xe nút giao thông có đèn tín hiệu giao thông 2- Nghiên cứu dòng bão hòa nút giao thông có đèn tín hiệu 3- Phân tích, tính toán xác định hệ số qui đổi phù hợp với đặc trưng giao thông Việt Nam 4- Ứng dụng kết nghiên cứu vào việc xác lập công thức xác định khả thông hành ngã tư có đèn tín hiệu giao thông, ứng dụng kết nghiên cứu vào công tác phân luồng giao thông thành phố Thành phố Hồ Chí Minh đô thị khác Việt Nam có chung đặc điểm giao thông đô thị loại hỗn hợp với lượng xe máy chiếm tỷ trọng lớn, nội dung luận văn mong muốn có đóng góp phần nhỏ vào việc nghiên cứu giao thông đô thị Trong khuôn khổ nội dung luận văn, khả thông hành thực tế hệ số qui đổi xe nghiên cứu khu vực nội đô TP HCM Tuy nhiên kết nghiên cứu mang tính tổng quát, áp dụng kết nghiên cứu cho đô thị khác Việt Nam thiết kế, cải tạo hoăïc tổ chức giao thông II MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU: Mục đích luận văn xác định dòng bão hòa, khả thông thông hành đường phố vào nút giao, nghiên cứu quãng cách thời gian xe hệ số qui đổi loại xe khác xe tiêu chuẩn Kết luận văn đưa liệu góp phần giải vấn đề đặt công tác tổ chức phân luồng giao thông quy hoạch giao thông như: xác định số xe, xác định bề rộng đường, tổ chức giao thông, đánh giá tình trạng giao thông, xác định chu kỳ đèn, tính toán sóng xanh… Thành phố có lượng xe bánh nhiều chiếm tỉ lệ cao lại thay đổi liên tục theo không gian thời gian, kết nghiên cứu khả thông hành hệ số qui đổi xe bánh sang xe tiêu chuẩn vị trí vào nút giao thông có ý nghóa khoa học thực tiễn III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Được thực khảo sát thực nghiệm kết hợp với lý thuyết + Để đạt mục tiêu nghiên cứu nói tác giả tự thực công việc khảo sát thực nghiệm dòng bão hòa thực tế nút giao thông thành phố Hồ Chí Minh, xử lý số liệu toán học để tìm khả thông hành đường hệ số qui đổi loại xe khác xe tiêu chuẩn + Các lý thuyết áp dụng để tính toán, xử lý số liệu bao gồm: - Lý thuyết dòng xe thiết kế đường ôtô - Lý thuyết xác xuất thống kê IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: (1) Nghiên cứu thời gian quãng cách xe dòng xe số nút giao thông Thành phố Hồ Chí Minh có đèn tín hiệu giao thông (2) Nghiên cứu dòng bão hòa dòng xe hỗn hợp nút giao thông có đèn tín hiệu (3) Phân tích, tính toán xác định hệ số qui đổi phù hợp với đặc trưng giao thông Việt Nam (4) Ứng dụng kết nghiên cứu vào công tác phân luồng giao thông thành phố CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH CHUNG VỀ VIỆC NGHIÊN CỨU DÒNG XE Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC, CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DÒNG BÃO HÒA I/ CÁC CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ DÒNG XE TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC: Để xác định khả thông hành lý thuyết, tác giả mô hình hóa dòng xe dựa vào lý thuyết động lực học, lý thuyết xe bám xe, lý thuyết thủy động học vv để xác định khả thông hành 1.1.Các mô hình động lực học đơn giản: theo [6] Với giả thiết dòng xe nhất, xe chạy đường có kích thước, tốc độ v, bám đuôi cách đoạn S khả thông hành xe tính : P 1000.v d (xe/giờ) ;(1.1) Trong đó: P: Khả thông hành xe v: Vận tốc chuyển động trung bình dòng xe (km/h) d: Khổ động học, hay quãng xe chạy nối tiếp (m) Căn vào giả thiết ban đầu chiều dài d, phân số nhóm sau: * Nhóm 1: Không kể đến chiều dài hãm xe Các tác giả theo hướng nghiên cứu gồm: B Greenshields, V.Svanter, Yu.M.Dadencôv,… Khoảng cách an toàn tối thiểu xe (khổ động học xe) tính theo công thức: d = lx + lf + lo Trong đó: lx – chiều dài xe, m lo – cự ly dự trữ an toàn, m lf – quãng đường xe chạy thời gian phản ứng tâm lý, m lf = v.t/3.6 Phương trình tính lực thông hành: 1000.v P= - (xe/giờ) ;(1.2) lx + lf + l0 Công thức tính toán nhóm cho kết khác chọn chiều dài xe lx thời gian phản ứng tâm lý khác (lf khác nhau) Thiếu sót nhóm tác giả không xét đến chất lượng phận hãm xe điều kiện bám bánh xe với mặt đường * Nhóm 2: Bao gồm tác giả A.K Birulia, G.Berman, Iu.S.Crưlôv, R.Saar,… Nhóm xét đến chiều dài hãm xe xe trước đột ngột dừng lại, khoảng cách tối thiểu xe tính theo công thức: d = lx + lh + lf + lo ; (m) Trong đó: lh : chiều dài hãm xe cuûa xe sau; (m) lh = k.v2/[254.( +f i)] k: hệ số sử dụng phanh : hệ số bám bánh xe với mặt đường f : hệ số sức cản lăn i : độ dốc dọc (lên dốc mang dấu (+), xuống dốc (-)) lf : Quãng đường xe sau chạy thời gian phản ứng tâm lý người lái (m) lx: Chiều dài xe (m) lo: Đoạn dự trữ (quãng cách xe lúc dừng - m) v: Tốc độ xe chạy (m/s) lf : Quãng đường xe chạy thời gian phản ứng tâm lý, m Cách xác định khoảng cách động học nhóm thứ hai xét đến tình xe trước ngừng lại, so với nhóm thứ mô hình sát với thực tế Năng lực thông hành: P lf 1000 v lh lx (xe/giờ) lo ;(1.3) PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Võ Thị Sáu – Bà Huyện Thanh Quan: Hình ảnh giao lộ Võ Thị Sáu – Nguyễn Thông: PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Nguyễn Đình Chiểu – Hai Bà Trưng: Hình ảnh giao lộ Nguyễn Đình Chiểu – Pastuer: PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Nguyễn Đình Chiểu – Nam Kỳ Khởi Nghóa: Hình ảnh giao lộ Nguyễn Đình Chiểu – Trần Quốc Thảo: 10 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Nguyễn Đình Chiểu – Trần Quốc Thảo: Hình ảnh giao lộ Nguyễn Đình Chiểu – Trương Định: 11 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Xa lộ Hà Nội (Điện Biên Phủ) - D1 Hình ảnh giao lộ Xa lộ Hà Nội (Điện Biên Phủ) - D1 Hình ảnh giao lộ Xa lộ Hà Nội (Điện Biên Phủ) - D1 12 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Xa lộ Hà Nội (Điện Biên Phủ) - D1 Hình ảnh giao lộ Xa lộ Hà Nội (Điện Biên Phủ) - D1 13 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Xa lộ Hà Nội (Điện Biên Phủ) - D1 14 PHỤ LỤC 6- HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Phạm Ngọc Thạch: (1.1) Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Phạm Ngọc Thạch: (1.2) 164 PHỤ LỤC 6- HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Phạm Ngọc Thạch: (2.1) Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Phạm Ngọc Thạch: (2.2) 165 PHỤ LỤC 6- HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Phạm Ngọc Thạch: (3.1) Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Phạm Ngọc Thạch: (3.2) 166 PHỤ LỤC 6- HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Phạm Ngọc Thạch: (3.3) Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Phạm Ngọc Thạch (3.4): 167 PHỤ LỤC 6- HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Trương Định: Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Trần Quốc Thảo: 168 PHỤ LỤC 6- HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Nam Kỳ Khởi Nghóa: Hình ảnh giao lộ Điện Biên Phủ – Pastuer: 169 PHỤ LỤC 6- HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Nguyễn Đình Chiểu – Hai Bà Trưng: Hình ảnh giao lộ Nguyễn Đình Chiểu – Pastuer: 170 PHỤ LỤC 6- HÌNH ẢNH CÁC GIAO LỘ Hình ảnh giao lộ Xa lộ Hà Nội (Điện Biên Phủ) - D1 Hình ảnh giao lộ Xa lộ Hà Nội (Điện Biên Phủ) - D1 171 ... TÀI : NGHIÊN CỨU DÒNG BÃO HÒA TRONG ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG BẰNG ĐÈN TÍN HIỆU TẠI CÁC NGÃ TƯ CHÍNH Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : 1- Nghiên cứu quãng cách thời gian t xe dòng. .. quãng cách xe dòng xe số nút giao thông Thành phố Hồ Chí Minh có đèn tín hiệu giao thông (2) Nghiên cứu dòng bão hòa dòng xe hỗn hợp nút giao thông có đèn tín hiệu (3) Phân tích, tính toán xác... hiệu ngã tư Thành Phố Hồ Chí Minh? ?? thông qua phương pháp nghiên cứu thực nghiệm với mục tiêu: 1- Nghiên cứu quãng cách thời gian t xe dòng xe nút giao thông có đèn tín hiệu giao thông 2- Nghiên cứu