Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Kỹ thuật giao thông: Phần 2 gồm có 2 chương, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khả năng thông qua và mức phục vụ của đường và nút giao thông cùng mức; Thiết kế và tổ chức đỗ xe. Mời các bạn cùng tham khảo!
Chƣơng KHẢ NĂNG THÔNG QUA VÀ MỨC PHỤC VỤ CỦA ĐƯỜNG VÀ NÚT GIAO THÔNG CÙNG MỨC 3.1 KHẢ NĂNG THÔNG QUA VÀ MỨC ĐỘ PHỤC VỤ CỦA ĐƢỜNG 3.1.1 Khái niệm chung Lƣu lƣợng xe lớn thông qua mặt cắt ngang đƣờng đƣợc gọi khả thông qua hay lực đƣờng Việc tính tốn khả thơng qua lƣu lƣợng xe cho phép qua mặt cắt ngang đƣờng để: Đánh giá chất lƣợng giao thông đoạn đƣờng có; Thiết kế xây dựng đƣờng (xác định kích thƣớc mặt cắt ngang) Khi tính tốn khả thơng qua phải đảm bảo dịng giao thơng qua mặt cắt ngang dòng xe Tùy theo điều kiện đƣờng giao thông đƣờng mà phân thành đoạn đƣờng có đặc điểm, sau ngƣời ta xác định khả thông qua đoạn Để xác định thông số phục vụ cho việc tính tốn khả thơng qua đƣờng phải thực đo lƣờng thơng số dịng giao thơng Các giá trị đo (ví dụ lƣu lƣợng giao thông, quãng cách thời gian xe, khoảng cách xe, tốc độ xe) phải đƣợc thực dƣới điều kiện chạy xe an tồn dịng xe khảo sát Vì phần mặt đƣờng dành cho xe giới bao gồm nhiều xe, nên khả thông qua mặt cắt ngang phải đƣợc xác định theo số lƣợng xe Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả thơng qua đƣợc xắp xếp thành nhóm sau: Điều kiện đƣờng Bề rộng làn, số lƣợng làn, thiết kế mặt cắt ngang (dải phân cách, dừng xe), bó vỉa mép mặt đƣờng, tình trạng mặt đƣờng, tầm nhìn, độ dốc dọc, bán kính đƣờng cong Điều kiện giao thơng Giao thông hỗn hợp, chất lƣợng xe, loại xe, hành vi chạy xe Các điều kiện khác Luật (tốc độ giới hạn), thời tiết, thời gian ngày, ngày tuần, mùa Mỗi thơng số có ảnh hƣởng khác đến khả thông qua mặt cắt ngang đƣờng Chúng yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến kết tính tốn khả thơng qua Phiên tính tốn khả thơng qua đƣờng đƣợc in “Highway Capacity Manual” xuất năm 1950 (TRB, 1950) (trong chuyên ngành kĩ thuật giao thông phần lớn gọi tắt HCM 1950) Dƣới điều kiện đƣờng KTGT.DBO * 79 giao thông cho khả thơng qua đƣợc định nghĩa lƣu lƣợng xe lớn thơng qua mặt cắt ngang Thêm vào đó, thuật ngữ khả thơng qua sở đƣợc hiểu khả thông qua điều kiện tối ƣu (lý tƣởng) Do điều kiện đạt đƣợc thực tế, phƣơng pháp tính ngƣời ta phải điều chỉnh khả thông qua sở Trong phiên HCM năm 1965 (TRB, 1965) cịn có khái niệm mức phục vụ LOS (Level of Service) Với hệ thống mức phục hầu hết nƣớc giới thừa nhận đƣờng, tùy theo ý nghĩa chức đƣợc phân loại mức độ phục vụ Định nghĩa mức độ phục vụ đƣợc biên soạn HCM phiên 1985 (TRB, 1985) Mức phục vụ phiên đƣợc mơ tả mức chất lƣợng dịng giao thơng đƣợc thể thơng qua yếu tố nhƣ tốc độ, thời gian hành trình, mức độ tự chạy xe, mức độ phá vỡ dòng giao thông, mức độ thuận tiện chạy xe an tồn giao thơng Một nhìn tổng quan mức phục vụ đƣờng đƣợc thể hình 3.1 Hình 3.1 Quan hệ chất lượng dịng xe, mức độ sử dụng đường lưu lượng xe Hình 3.2 Mơ tả mức phục vụ (LOS) theo vận tốc dịng xe độ bão hịa Vì mức chất lƣợng giao thơng vùng ổn định trƣớc đƣờng đạt đến mức khả thông qua, ngƣời ta chia thành mức độ phục vụ từ A đến D Mức độ phục vụ E tƣơng ứng với vùng khả thông qua, vùng khơng ổn định mà mức chất lƣợng khơng thỏa mãn mức tối thiểu nhận mức phục vụ F Về bản, mức độ sử dụng cở sở hạ tầng cao thƣờng 80 * KTGT.DBO không đạt đƣợc chất lƣợng giao thông tốt (hình 3.1), vấn đề đƣợc thể mối quan hệ lƣu lƣợng giao thông, mật độ giao thơng tốc độ dịng giao thơng Vì ranh giới mức phục vụ khơng đƣợc xác định cách rõ ràng việc mơ tả mức phục vụ HCM 1965 đƣợc thể hình 3.2 Cơ sở cho việc xác định mức phục vụ không xuất phát từ mối quan hệ trực tiếp lƣu lƣợng xe vận tốc, thay vào sử dụng mối quan hệ độ bão hòa vận tốc Độ bão hòa g tỉ lệ lƣu lƣợng xe M khả thông qua C: g= Lƣu lƣợng xe M Khả thông qua C Công thức cho biết phần lực thông thành đƣợc sử dụng Cơ sở đảm bảo dịng giao thơng hoạt động mức phục vụ xác định là: Tốc độ xe trung bình lớn giá trị biên cố định mức phục vụ và; Độ bão hịa khơng vƣợt độ bão hòa lớn mức phục vụ Bảng 3.1 Bảng dẫn khả thông qua đường với phương pháp khác Nguồn/Năm Khả thông qua điều kiện lý tƣởng [xe/h] Đƣờng xe tính cho hƣớng HCM 1950 KORTE 1960 HCM 1965 TGL 11684/01 RAS-Q 1982 HCM 1985 BRILON 1992 HCM – thiết kế 1992 HCM 1994 HCM 2000 HCM 2010 2000 Giống HCM 1950 2000 2000 2200 2800 25003) Lớn 2800 Lớn 3200 Lớn 3200 xe đƣờng nhiều làn1) 2000 Giống HCM 1950 2000 1800 (1500) 2) 1500 2000 1850 2150 Lớn 23004) Lớn 24004) Lớn 24004) 1) Khả thông qua xe đƣờng cao tốc Giá trị ngoặc đơn khả thông qua xe đƣờng nhiều mà khơng có dải phân cách giữa; 2) Lƣu lƣợng giao thông lớn với V = 70 km/h; 3) Lƣu lƣợng giao thông lớn với V = 40 km/h; 4) Tỉ lệ dòng lớn khoảng thời gian 15 phút (dự đoán cho 1h) KTGT.DBO * 81 Chú ý dẫn khả thông hành đƣờng (bảng 3.1) phải đƣợc hiệu chỉnh cập nhật theo năm ngày có nhiều kết luận đáng tin cậy giá trị khả thông hành so với vài chục năm trƣớc, thời mà thiết bị đo hạn chế thƣờng xuyên phải dùng phép ngoại suy Cho đến nay, phƣơng pháp HCM 2010 đƣợc coi phiên việc đánh giá mức phục vụ đƣờng TRB 3.1.2 Phƣơng pháp HCM 2010 cho đƣờng cao tốc 3.1.2.1 Giới thiệu chung Phần trình bày phƣơng pháp tính tốn cho đoạn đƣờng cao tốc có hƣớng xe Phần tính tốn chƣa xem xét vấn đề sau: Làn đặc biệt dành riêng cho loại xe (làn riêng cho xe tải, leo dốc,…) Điều khiển tổ chức giao thông theo (để hạn chế việc chuyển làn); Đoạn đƣờng cầu hầm; Đoạn gần khu vực trạm thu phí; Những đoạn có tốc độ dịng tự nhỏ 55 mi/h lớn 75 mi/h (1 mi = 1.609 km); Ảnh hƣởng hàng xe bị dồn ứ đoạn nghiên cứu; Hạn chế tốc độ cƣỡng chế tốc độ; Giao thông thông minh (ITS) ảnh hƣởng đến xe hƣớng dẫn ngƣời lái xe; Ảnh hƣởng việc nâng cao lực đƣờng nhánh nối; Ảnh hƣởng điều kiện khai thác với dòng xe bão hòa; Ảnh hƣởng điều kiện khai thác q trình thi cơng; Những yếu tố đƣợc tham khảo chƣơng 10 chƣơng 35 HCM 2010 3.1.2.2 Mức phục vụ tiêu đánh giá mức phục vụ Trong HCM 2010, mức phục vụ đƣợc chia thành mức từ A đến F nhƣ sau: Mức phục vụ A (LOS A): mô tả dịng giao thơng chạy với tốc độ dịng tự (Free–Flow Speed), xe hầu nhƣ không cản trở lẫn chạy đƣờng Ảnh hƣởng cố giao thông đƣờng đƣợc kiểm sốt dễ dàng Mức phục vụ B (LOS B): mơ tả tốc độ dịng giao thơng tự cịn đƣợc trì đƣờng Khả chạy xe bị hạn chế, ngƣời lái xe có mức độ thuận lợi cao hành trình chạy xe Ảnh hƣởng cố nhỏ giao thông cịn đƣợc kiểm sốt Mức phục vụ C (LOS C): mơ tả tốc độ dịng giao thơng gần tốc độ dòng tự Mức độ tự chạy xe bị hạn chế đáng kể, lái xe phải cẩn thận ý chuyển Những cố giao thơng đƣờng đƣợc kiểm sốt, nhƣng có suy giảm đáng kể chất lƣợng giao thơng vị trí cục Hàng chờ xe đƣợc hình thành có cản trở giao thơng 82 * KTGT.DBO Mức phục vụ D (LOS D): mức mà tốc độ bắt đầu giảm lƣu lƣợng giao thơng tăng theo mật độ giao thông tăng nhanh Mức độ tự chạy xe bị hạn chế nhiều, ngƣời lái xe có kinh nghiệm bị giảm mức độ thuận lợi chạy xe Thậm chí, cố nhỏ giao thơng gây hàng chờ xe dịng giao thơng có khoảng trống để xử lý chia cắt dòng Mức phục vụ E (LOS E): mức mà đƣờng đạt đến khả thơng qua Dịng giao thơng vận hành khơng ổn định khơng cịn khoảng trống dịng xe để xử lý tình giao thơng Bất kì cố giao thơng nhỏ nhƣ việc xe tiếp cận vào đƣờng cao tốc từ đƣờng nhánh xe chuyển làm chia cắt dịng giao thơng ảnh hƣởng lan truyền đến tồn dịng giao thơng Mức phục vụ F (LOS F): mức mà dịng giao thơng phị phá vỡ không ổn định Những điều kiện giao thông thƣờng hình thành sau vị trí nút thắt cổ chai đƣờng Trong tất trƣờng hợp phá vỡ dịng giao thơng xảy tỉ lệ lƣu lƣợng xe khả thông qua lớn 1.00 Những hình ảnh trực quan dƣới thể mức phục vụ từ A đến F: Hình 3.3 Hình ảnh mơ tả mức phục vụ theo HCM 2010 KTGT.DBO * 83 Về mặt định lƣợng, mức phục vụ đƣợc thể qua tiêu: (i) mật độ xe (xe/mi/làn), (ii) tốc độ trung bình đoạn đƣờng (mi/h), (iii) tỉ lệ lƣu lƣợng khả thơng qua (v/c) Vì tốc độ thƣờng không đổi khoảng dao động lớn lƣu lƣợng xe, ngƣời tham gia giao thông không nhận thức đƣợc trực tiếp tỉ lệ v/c (trừ trƣờng hợp đạt khả thông qua) nên tiêu đo lƣờng mức phục vụ thƣờng dùng mật độ xe Bảng dƣới thể khoảng giá trị tiêu này: Bảng 3.2 Chỉ tiêu đánh giá mức phục vụ Mức phục vụ Mật độ (xe/mi/làn) A ≤ 11 B >11÷18 C >18÷26 D >26÷35 E >35÷45 F >45 (lƣu lƣợng vƣợt khả thông qua) Hình 3.4 dƣới mơ tả mức phục vụ (LOS) dựa đƣờng cong vận tốc dịng Ở đó, mật độ dịng đƣợc thể đƣờng thẳng có độ dốc không đổi bắt nguồn từ gốc tọa độ Hình thể đƣờng ranh giới mức phục vụ Hình 3.4 Đồ thị mơ tả mức phục vụ đường 84 * KTGT.DBO Các giá trị biên lƣu lƣợng xe cho phép ứng với mức phục vụ hình (hình 3.4) đƣợc thể bảng sau: Bảng 3.3 Lưu lượng xe cho phép ứng với mức phục vụ Tốc độ (mi/h) Lƣu lƣợng xe cho phép (xcqđ/h) A B C D E 75 820 1310 1750 2110 2400 70 770 1250 1690 2080 2400 65 710 1170 1630 2030 2350 60 660 1080 1560 2010 2300 55 600 990 1430 1900 2250 Chú ý: nội suy làm tròn đến 10 xe/h/làn 3.1.2.3 Điều kiện sở (lý tưởng) Điều kiện sở điều kiện mà đoạn đƣờng đạt khả thơng qua lớn nhất, tức điều kiện thời tiết tốt, tầm nhìn tốt, khơng có tai nạn cố giao thơng, khơng có khu vực thi cơng đoạn đƣờng, điều kiện mặt đƣờng tốt Ngoài ra, điều kiện sở phải thỏa mãn: - Bề rộng xe tối thiểu 12 ft (3,65m) bề rộng hành lang an toàn hai bên đƣờng tối thiểu ft (1,83m); - Dòng xe dòng gồm xe con; - Phần lớn ngƣời tham gia giao thông thông thuộc với đƣờng Trong thực tế, điều kiện khơng thỏa mãn phải dùng hệ số điều chỉnh điều kiện sở Tốc độ dòng điều kiện sở đƣợc thể hình 3.5 Có đƣờng cong tốc độ dòng tự (FFS) ứng với mức tốc độ 75 mi/h, 70 mi/h, 65 mi/h, 60 mi/h, 55 mi/h Ở đƣờng cong, tốc độ dòng đƣợc giữ ổn định khoảng dao động lƣu lƣợng xe nhƣ sau: - Tốc độ dòng 75 mi/h: ÷ 1000 xe/h/làn; - Tốc độ dòng 70 mi/h: ÷ 1200 xe/h/làn; - Tốc độ dòng 65 mi/h: ÷ 1400 xe/h/làn; - Tốc độ dòng 60 mi/h: ÷ 1600 xe/h/làn; - Tốc độ dòng 55 mi/h: ÷ 1800 xe/h/làn Với đƣờng cong, lƣu lƣợng xe vƣợt q giới hạn tốc độ dịng bị giảm mạnh đến đạt đƣợc khả thông qua Công thức thể đƣờng cong tốc độ dịng đƣợc cho bảng 3.4 KTGT.DBO * 85 Hình 3.5 Đường cong tốc độ dòng theo lưu lượng Bảng 3.4 Cơng thức mơ tả đường cong tốc độ dịng Tốc độ dòng tự (FFS) (mi/h) Khoảng lƣu lƣợng xe Giới hạn lƣu lƣợng (xe/h/làn) 75 1000 75 75 – 0,00001107 (vp – 1000)2 70 1200 70 70 – 0,00001160 (vp – 1200)2 65 1400 65 65 – 0,00001418 (vp – 1400)2 60 1600 60 60 – 0,00001816 (vp – 1600)2 55 1800 55 55 – 0,00002469 (vp – 1800)2 ≤ điểm giới hạn > điểm giới hạn ≤ khả thông qua vp = lƣu lƣợng xe qui đổi (xe/h/làn); khả thông qua: 2,400 xe/h/làn với tốc độ dòng 70 75 mi/h; 2350 xe/h/làn với tốc độ dòng 65 mi/h; 2300 xe/h/làn với tốc độ dòng 60 mi/h; 2250 xe/h/làn với tốc độ dịng 55 mi/h Khả thơng qua điều kiện sở thay đổi tùy thuộc vào tốc độ dịng Với tốc độ dịng từ 70 ÷ 75 mi/h khả thơng qua 2400 xe/h/làn Với tốc độ dịng nhỏ khả thơng qua giảm chút ít, ví dụ với tốc độ dịng 65 mi/h, khả thông qua 2350 xe/h/làn; với tốc độ dịng 60 mi/h 55 mi/h khả thơng qua tƣơng ứng 2300 xe/h/làn 2250 xe/h/làn 86 * KTGT.DBO 3.1.2.4 Các bước tính tốn a) Mức phục vụ đoạn đƣờng Phƣơng pháp tính tốn phân tích cho đoạn đƣờng đƣợc mơ tả bƣớc hình sau: Bƣớc 1: Số liệu đầu vào Số liệu hình học đƣờng Số liệu lƣu lƣợng xe Tốc độ dịng đo lƣờng (nếu có) Khơng có tốc độ dịng đo lƣờng Bƣớc 2: Tính tốn tốc độ dòng Điều chỉnh bề rộng Điều chỉnh hành lang đƣờng Có tốc độ dịng đo lƣờng Bƣớc 3: Lựa chọn đƣờng cong tốc độ dòng Bƣớc 4: Điều chỉnh lƣu lƣợng Hệ số cao điểm Số lƣợng (một hƣớng) Hiệu chỉnh xe nặng Điều chỉnh nhóm ngƣời tham gia giao thơng So sánh lƣu lƣợng xe điều chỉnh với khả thông qua sở Lƣu lƣợng > Khả thông qua LOS = F Điều chỉnh bề rộng Điều chỉnh hành lang đƣờng Lƣu lƣợng ≤ Khả thông qua Bƣớc 5: Dự báo tốc độ mật độ Bƣớc 6: Xác định LOS (A-E) Hình 3.6 Các bước phân tích LOS đoạn đường cao tốc KTGT.DBO * 87 Bƣớc 1: Số liệu đầu vào Lƣu lƣợng xe; số lƣợng bề rộng xe; bề rộng hành lang an toàn bên đƣờng; mật độ đƣờng nhánh; thành phần xe nặng; hệ số cao điểm; địa hình; yếu tố ngƣời tham gia giao thơng Bƣớc 2: Tính tốn tốc độ dịng tự (FFS) Tốc độ dịng tự (FFS) đƣợc tính toán đo lƣờng trực tiếp đƣờng nhƣ sau: Đo lường FFS đường: FFS tốc độ dịng trung bình xe đƣợc đo lƣờng khoảng thời gian có lƣu lƣợng thấp (đến 1000 xe/h/làn) Nhƣ phân tích, tốc độ trung bình rõ ràng khơng đổi khoảng lƣu lƣợng xe Việc nghiên cứu đo lƣờng tốc độ đƣợc thực mặt cắt ngang đại diện cho đoạn đƣờng khoảng thời gian mà lƣu lƣợng xe < 1000 xe/h/làn Nên đo tốc độ tất loại xe qua mặt cắt ngang đo theo mẫu số liệu (ví dụ đo 10 xe làn) Phải thực tổ hợp gồm 100 số liệu tốc độ xe Tính tốn FFS: đƣờng chƣa xây dựng (đang đƣợc thiết kế), trƣờng hợp khơng thể đo lƣờng đƣợc tốc độ dịng tự đƣợc xác định cơng thức sau: FFS 75, f LW f LC 3, 22.TRD0.84 (3.1) Trong đó: FFS = tốc độ dòng tự đoạn đƣờng [mi/h]; fLW = tốc độ điều chỉnh bề rộng [mi/h] (bảng 3.5); fLC = tốc độ điều chỉnh bề rộng hành lang an toàn hai bên đƣờng [mi/h] (bảng 3.6); TRD = tổng mật độ đƣờng nhánh kết nối vào đƣờng cao tốc [đƣờng nhánh/dặm] Bảng 3.5 Tốc độ điều chỉnh bề rộng Bề rộng trung bình (ft) Mức chiết giảm tốc độ dòng tự fLW (mi/h) 12 0,0 11 ÷ 12 1,9 10 ÷ 11 6,6 Tổng mật độ đƣờng nhánh TRD đƣợc định nghĩa số lƣợng đƣờng nhánh (vào đƣờng cao tốc hƣớng) khoảng mi phía mi phía dƣới tính từ điểm đoạn nghiên cứu chia cho 88 * KTGT.DBO ... 1,5 1,5 1,5 1 ,2 1 ,2 1 ,2 0,0 0-0 ,25 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 > 0 ,25 -0 ,50 2, 5 2, 5 2, 0 2, 0 2, 0 2, 0 1,5 1,5 1,5 > 0,50 3,0 2, 5 2, 5 2, 5 2, 0 2, 0 2, 0 1,5 1,5 0,0 0-0 ,25 2, 5 2, 0 2, 0 2, 0 1,5 1,5... 1,5 2, 0 2, 0 1,5 1,5 1,5 1,5 2, 5 2, 5 2, 0 2, 0 2, 0 2, 0 2, 5 2, 5 2, 0 2, 0 2, 0 2, 0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2, 0 2, 0 2, 0 2, 0 1,5 1,5 2, 0 2, 0 2, 0 2, 0 2, 0 2, 0 2, 5 2, 5 2, 5 2, 5 2, 0 2, 0 3,0 3,0 3,0 3,0 2, 5 2, 5... Chiều dài ? ?2 > 2- 3 > 3-4 > 4-5 >5 Thành phần xe du lịch (RVs) 2% 4% 5% 6% 8% 10% 15% 20 % 25 % Bất kỳ 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 0,0 0-0 ,50 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 1 ,2 > 0,50 3,0