Phương phỏp tỉ số R mới tớnh đến độ rọi trung bỡnh trờn mặt đường, chưa xột đến độ chúi từng điểm trong tầm nhỡn của người lỏi xe. Độ chúi này phải thoả món tiờu chuẩn về độ đồng đều chung và độ đồng đều dọc trục đường. Do vậy phương phỏp tỉ số R chủ yếu để dựng thiết kế sơ bộ nhằm bố trớ đốn ban đầu.
Để khắc phục nhược điểm, đồng thời kiểm tra giải phỏp thiết kế thực hiện theo phương phỏp tỉ số R người ta phải sử dụng đến phương phỏp độ chúi điểm và phải cú sự trợ giỳp của mỏy tớnh vỡ khối lượng tớnh toỏn lớn.
h α2 α1
V
l
Hỡnh 2. 11: Xỏc định độ chúi 1 điểm trờn mặt đường do 1 đốn gõy ra
2.3.1. Độ chúi của một điểm trờn mặt đường
Lớp phủ mặt đường núi chung khụng cú tớnh chất phản xạ khuyếch tỏn đều (tuõn theo định luật Lambert) mà cú tớnh chất phản xạ hỗn hợp, tức là độ chúi nhỡn theo cỏc hướng khỏc nhau thỡ khỏc nhau.
Xột điểm P trờn mặt đường trong tầm quan sỏt của người lỏi xe được chiếu sỏng bởi 1 đốn như trờn hỡnh 2.10. Hệ số phản xạ tại điểm này phụ thuộc cỏc yếu tố sau đõy :
- Gúc nhỡn của người lỏi xe α. - Gúc lệch khi quan sỏt β.
- Gúc tia sỏng tới điểm P là γ (tức là gúc kinh tuyến của bộ đốn).
Cụng thức định luật Lambert cho phản xạ khuyếch tỏn đều là L = ρ π E
nhưng mặt đường khụng tuõn theo định luật này nờn mối quan hệ giữa độ chúi L và độ rọi E phải là L = qE, trong đú q = q(α, β, γ )
0,50, do đú cú thể coi tầm quan sỏt trung bỡnh α ≈10 = const, như vậy q = q(β, γ). Theo định luật tỉ lệ nghịch bỡnh phương ta cú độ rọi tại điểm P là
E = I2 d cosγ = 2 os I h c γ ữ cosγ = I2 h cos3γ
Do đú độ chúi tại điểm P do 1 đốn gõy ra là : L = q(β, γ).E = q(β, γ). 2
I
h cos3γ = R(β, γ) 2
I h
Hệ số R(β, γ) = q(β, γ)cos3γ gọi là hệ số độ chúi quy dổi được xỏc định bằng thực nghiệm. Giỏ trị này phụ thuộc vào tớnh chất của mặt đường và được lập thành bảng để sử dụng. Sau đõy ta xem xột tớnh chất quang học của cỏc lớp phủ mặt đường khỏc nhau.
2.3.2. Phõn loại cỏc lớp phủ mặt đường
Tớnh chất phản xạ ỏnh sỏng của mặt đường phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như:
- Chất kết dớnh (nhựa đường, bờtụng, bờtụng atphal,…) - Cấp phối mặt đường (tỷ lệ vật liệu cấu thành)
- Kớch thước hạt và màu của cỏc loại vật liệu
- Cụng nghệ thi cụng lớp phủ (thủ cụng, trải thảm, …) - Sự mài mũn của xe cộ đi trờn đường, bụi phủ mặt đường.
- Cỏc điều kiện khớ hậu (nhiệt độ, độ ẩm khụng khớ trờn mặt đường,…) Từ những liệt kờ trờn ta thấy nếu xột về mặt quang học, mặt đường phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố cú tớnh dao động lớn, điều đú núi lờn mức độ phức tạp khi cần tớnh toỏn chớnh xỏc độ chúi mặt đường. Do đú CIE thống nhất đưa ra 4 loại lớp phủ mặt đường tiờu chuẩn ký hiệu R1ữR4 dựa trờn hai chỉ tiờu là độ nhỡn rừ Q0 và cỏc hệ số sử dụng S1, S2. Dưới đõy trỡnh bày về cỏc hệ số này để tham khảo cũn giỏ trị của R1ữR4 đó được lập thành bảng nờn khi thiết kế ta chỉ việc tra bảng để sử dụng
Q0 là giỏ trị trung bỡnh của hệ số độ chúi: Q0 = . d q dΩ Ω ∫
∫ Lấy tớch phõn bỏn cầu trờn với mỗi điểm tớnh toỏn trờn
toàn bộ ụ lưới.
Q0 đặc trưng cho khả năng phản xạ trung bỡnh của mặt đường, cú gớa trị từ 0,05 (mặt đường tối) đến 0,11 (mặt đường sỏng).
b. Cỏc hệ số sử dụng S1, S2:
S1 là tỷ số giữa hệ số độ chúi R tại điểm cỏch hỡnh chiếu của đốn bằng 2 lần chiều cao và tại điểm cỏch hỡnh chiếu của đốn bằng 2 lần chiều cao và tại điểm hỡnh chiếu của đốn: S1 = RR(0, 2)(0, 0). Như vậy S1 càng lớn thỡ mặt đường càng sỏng.
S1 = 0
(0, 0)
Q
R chỉ là hệ số trung gian để xỏc định giỏ trị S1
R(0,0) ứng với điểm P là hỡnh chiếu của đốn.
R(0,2) ứng với điểm P nằm trờn đường vuụng gúc với trục đường, đi qua trụ đốn và cỏch hỡnh chiếu đốn 2 lần chiều cao.
Trong cả 2 trường hợp trờn, hướng quan sỏt nằm trờn phương độ vươn cần đốn
c. Cỏc lớp phủ mặt đưũng
Căn cứ trờn cỏc chỉ tiờu Q0, S1, S2, bằng thực nghiệm CIE phõn cấp cỏc lớp phủ mặt đường như sau :
Bảng 2.7: Phõn cấp cỏc lớp phủ mặt đường Cấp S1 S1 điển hỡnh Q0 điển hỡnh R1 R2 R3 R4 < 0,45 0,45 – 0,85 0,85 – 1,35 > 1,35 0,25 0,58 1,11 1,55 0,10 0,07 0,07 0,08 Mụ tả cấu tạo cỏc lớp phủ mặt đường :
- R1 :
+ Đường cú bitum < 15% vật liệu nhõn tạo màu sỏng hoặc 30% đỏ rất sỏng.
+ Cỏc viờn sỏi đa số màu trắng hoặc 100% đỏ mà rất sỏng + Đường bờtụng ximăng
- R2:
+ Đường cú bitum từ 10 - 15% mà trắng nhõn tạo, nhiều hạt kớch thước < 10mm.
+ Nhựa đường đang ở trạng thỏi cũn mới sau khi thi cụng. - R3 : Bitum nguội cú hạt < 10mm với kết cấu chắc
- R4 : Đường nhựa sau nhiều thỏng sử dụng
2.3.3. Tớnh toỏn độ chúi và độ rọi điểm
- Mạng lưới tớnh toỏn: là một lưới hỡnh chữ nhật nằm giữa hai cột liền kề dọc theo trục đường, cạnh đầu tiờn của hỡnh chữ nhật nằm ngang hàng với cột đốn thứ nhất (hỡnh 2.12).
Nếu bố trớ hai bờn so le thỡ hai cột liền kề cú tớnh cả cỏc cột ở hai bờn. Mắt lưới được xỏc định như sau : theo phương trục đường, bắt đầu từ cột gần với vị trớ quan sỏt nhất (trờn hỡnh 2.12 là cột đốn số 3) lấy bề rộng ụ lưới khoảng 3 - 5m, theo phương ngang đường lấy bề rộng ụ lưới bằng 1/3 bề rộng của mỗi làn đường.
Trong TCXDVN259: 2001 cú hướng dẫn cỏch chia mạng lưới theo chiều dọc như sau :
+ Khi e ≤ 18m thỡ lấy 3 điểm với khoảng cỏch lưới ≤ e/3. + Khi 18 < e ≤ 36m thỡ lấy 6 điểm với khoảng cỏch lưới ≤ e/6. + Khi 36 < e ≤ 54m thỡ lấy 6 điểm với khoảng cỏch lưới ≤ e/9.
Quy định này xỏc định độ rộng tối đa của ụ lưới, do đú muốn chớnh xỏc hơn ta cần chia ụ lưới càng nhỏ càng tốt. Mỗi mạng lưới tớnh toỏn cú thể cú 1 cột đốn nằm trong mạng lưới nếu phộp chia e cho bề rộng ụ lưới khụng phải là
số nguyờn (vớ dụ 31m/5m = 6 điểm cũn dư 1) hoặc 2 cột đốn nếu chia e cho bề rộng ụ lưới là số nguyờn (vớ dụ 35m/5m = 7 điểm)
- Vị trớ quan sỏt: theo phương trục đường vị trớ quan sỏt cỏch cột đốn đầu tiờn 60m (trong tầm nhỡn của lỏi xe), theo phương ngang đường vị trớ quan sỏt cỏch mộp đường 1/4 bề rộng toàn bộ lũng đường (cú thể nằm phớa bờn trỏi hoặc bờn phải đường). Tại vị trớ quan sỏt người lỏi xe nhỡn toàn bộ cỏc điểm trong mạng lưới.
Độ rọi tại diểm P do 3 đốn gõy ra xỏc định theo cụng thức: E3 = 3
2
I
h cos3γ
Độ rọi tại diểm P do 3 đốn gõy ra xỏc định theo cụng thức: L3 = R(β, γ) 3( ) 2 , I h ϕ γ
Trong đú R được tra theo bảng tuỳ vào loại đường, h là độ cao treo đốn đó biết. Riờng giỏ trị I3 do nhà chế tạo cung cấp dưới dạng bảng tra hoặc tớnh từ đường cong trắc quang. Giỏ trị của I3 là hàm số hai biến số I3(ϕ, γ), trong đú γ là gúc kinh tuyến cũn ϕ là gúc vĩ tuyến
Hỡnh 2.12: ễ lưới tớnh toỏn độ chúi và vị rớ quan sỏt
Độ rọi (hoặc độ chúi) tớnh toỏn tại bất kỳ điểm nào thuộc mắt lưới bằng tổng độ rọi (hoặc độ chúi) do tất cả cỏc đốn nằm trong mạng lưới rọi đến cộng với tổng độ rọi (hoặc độ chúi) của tất cả cỏc đốn ở trước và sau mạng lưới cú ảnh hưởng đến điểm này (lưu ý nếu bố trớ đốn hai bờn đường thỡ phải xột cả hai hàng đốn). Để xem xột đốn nào nằm bờn ngoài mạng lưới ảnh hưởng đến điểm đang tớnh toỏn ta phải xỏc định độ rọi (hoặc độ chúi) do đốn đú chiếu đến, nếu giỏ trị này rất bộ khụng ảnh hưởng đến kết quả tớnh toỏn thỡ ta khụng xột ảnh hưởng của nú.
Vớ dụ trờn hỡnh 2.12 ta xột điểm 8 cú đốn 3 nằm trong mạng lưới, giả thiết cỏc đốn 1, 2, 4 cú ảnh hưởng đến điểm 8, ngoài ra cỏc đốn cũn lại khụng ảnh hưởng. Như vậy ta cú độ chúi tổng là:
L8 = L8 (đốn1) + L8 (đốn2) + L8 (đốn3) + L8 (đốn4) và độ rọi tổng là:
E8 = E8 (đốn1) + E8 (đốn2) + E8 (đốn3) + E8 (đốn4).
Qua vớ dụ trờn ta thấy khối lượng tớnh toỏn độ chúi và độ rọi tại tất cả cỏc điểm của ụ lưới là khỏ lớn, nếu tớnh bằng tay mất rất nhiều thời gian và cụng sức nhưng nhờ sự trợ giỳp của mỏy tớnh nờn trở ngại này khụng cần quan tõm.
Chương III
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CẦU BÍNH – HẢI PHềNG
* Hệ số suy giảm quang thụng của búng đốn sau 1 năm sử dụng:
V = V1.V2
Trong đú:
+ V1 : Sự già hoỏ của bộ đốn theo thời gian sử dụng. Hệ số này cú thể do nhà chế tạo cung cấp. Tuy nhiờn ta cú thể xỏc định theo bảng sau:
Bảng 3.1: Sự già húa của bộ đốn theo thời gian sử dụng Thời gian sử dụng thực tế Hệ số V1 Sodium cao ỏp Đốn ống huỳnh quang Búng huỳnh quang Sodium thấp ỏp 3000h 0,95 0,90 0,85 0,85 6000h 0,90 0,85 0,80 0,80 9000h 0,85 0,80 0,75
Thời gian sử dụng thực tế của đốn là: 10.365 = 3650 h. Với đốn sodium cao ỏp thỡ V1 = 0,95
+ V2 : Sự bỏm bẩn của hạt bụi trong khụng khớ. Được xỏc định theo điều kiện mụi trường nơi lắp đặt đốn như bảng sau:
Bảng 3.2: Hệ số V2 của của búng đốn
Kiểu bộ đốn Hệ số V2
Khụng cú chụp Cú chụp
Bị ụ nhiễm 0,65 0,70
Khụng ụ nhiễm 0,90 0,95
Với bộ đốn cú chụp và mụi trường khụng bị ụ nhiễm nờn ta cú V2 = 0,95 Như vậy ta tớnh được hệ số suy giảm quang thụng V sau một năm sử dụng: V = V1.V2 = 0,95.0,95 = 0,9
3.1. THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐẩN TRấN GIẢI PHÂN CÁCH TRUNG TÂM (PHƯƠNG ÁN 1) TÂM (PHƯƠNG ÁN 1)
* Cỏc thụng số hỡnh học của mặt bằng thiết kế
- Chiều rộng lũng đường: l = 23,5m - Chiều dài thõn cầu: 1300m
- Chiều dài mặt đường hai bờn chõn cầu: + Bờn Hải Phũng: 700m
+ Bờn Thuỷ Nguyờn: 600m - Lớp phủ mặt đường nhựa: Trung bỡnh - Cấp chiếu sỏng: A
- Tớnh toỏn thiết kế đốn chõn cầu bờn Hải Phũng :
- Ta chọn độ vươn cần đốn: S = 1,2 m
- Xỏc định thụng số hỡnh học bố trớ theo tiờu chuẩn xõy dựng Việt Nam (TCXDVN)259: 2001.
- Tra bảng độ chúi yờu cầu của TCXDVN 259: 2001 với đường cấp A, lưu lượng xe từ 1000 ữ 3000(xe/ h) thỡ : Ltb =1,2 (cd / m2)
e
h ≤ 3,5 : Điều kiện độ cao treo đốn cực đại 150
l ≤ h : Điều kiện đảm bảo độ đồng đều (l: bề rụng dải phõn cỏch) - Do đường đỏi hỏi mĩ quan nờn độ cao treo đốn tối thiểu: h = 10 m - Do tớnh chất đối xứng ta chỉ xột một bờn phải, kết quả tớnh được ỏp dụng cho bờn trỏi.
- Xỏc định thụng số hỡnh học bố trớ theo TCXDVN 259: 2001, theo độ cao treo đốn cực đại ta cú: emax = 3,5.h = 3,5.10 = 35 (m)
- Số cột đốn cần lắp là: 700 35 + 1 = 21 (cột). + Tớnh toỏn hệ số sử dụng : Hỡnh 3.2: Bố trớ đốn trờn giải phõn cỏch A B K1B K’2A K1B K’’2A 11,25m 1m 11,25m 1,2m
- Vỡ đề bài khụng cho đường cong hệ số sử dụng để tra hệ số KA và KB
nờn ta tớnh gần đỳng theo cụng thức trong TCXDVN259 : 2001 như sau : - Với cỏch bố trớ đốn như trờn ta cú :
K = KB+ KA = (K1B + K2B) + (K’2A - K’’2A)
- Với đốn A chỉ cú nhỏnh K2 ảnh hưởng đến tuyến đường bờn phải L’2A = 11,25 + 1,2 – 0,5 = 11,95 (m) => l'2A h = 11,95 10 = 1,195 L’’2A = 1,2 + 0,5 = 1,7 (m) => l''2A h = 1,7 10 = 0,17
- Ta chọn đốn sodium ỏp suất cao vỏ thuỷ tinh mờ, độ nghiờng 150. Theo TCXDVN 259: 2001 với l h = 0,5 thỡ K = 0,2 l h = 0,1 thỡ K = 0,25 Bằng cỏch nội suy ta cú : K’2A = f (l'2A h ) = 0,2 + (0,25 - 0.2)(1,195 0,5)(1 0,5)−− = 0,27 K’’2A = f (l''2A h ) = 0,2 + (0,25 - 0.2)(0,17 0,5)(1 0,5)−− = 0,167
- Đốn B cú cả nhỏnh K1 và K2 đều ảnh hưởng đến tuyến đường bờn phải. L1B = 11,25 – (1,2 – 0,5) = 10,55 (m) => l1B h = 10,55 10 = 1,055 L2B = 1,2 – 0,5 = 0,7 (m) => l2B h = 0,7 10 = 0,07 Bằng phương phỏp nội suy ta cú :
K1B = f (l1B h ) = 0,2 + (0,25 - 0.2)(1, 055 0,5)(1 0,5)− − = 0,2555 K2B = f (l2B h ) = 0,2 + (0,25 - 0.2)(0,07 0,5)(1 0,5)−− = 0,157 Như vậy ta cú : K = (K1B + K2B) + (K’2A - K’’2A) = (0,2555 + 0,157) + (0,27 - 0,167) = 0,5155 Chọn đốn:
Tra bảng với mặt đường nhựa trung bỡnh, đốn bỏn rộng cú R = 14 Quang thụng của đốn là: Ф = l e L R. . tb
VK [ ]3
Ф = 11, 25.35.1, 2.140,9.0,5155 = 14258 lm
Tra phụ lục ta chọn đốn cao ỏp bầu dục hỡnh trụ cú cụng suất: 150W – 14000 lm. Quang thụng tớnh toỏn lớn hơn quang thụng của đốn khụng đỏng kể nờn ta cú thể bỏ qua.
Số lượng cột trờn 1 km là : p = 1000/35 + 1 = 30 Kiểm tra tỷ số tiện nghi G :
G = SIL + 0,97lgLtb + 4,41lgh’ – 1,46lgp = 3,3 + 0,97lg1,2 + 4,41lg(10 – 1,5) – 1,46lg30 = 5,32 Tớnh độ rọi trung bỡnh Etb = .V.K . l e Φ = 14000.0,9.0,515511, 25.35 = 16,5 lx
Cụng suất trờn đoạn chõn cầu phớa bờn Hải Phũng: Cụng suất mỗi bộ đốn 160W (gồm đốn sodium cao ỏp 150W, chấn lưu 10 W)
=> P11 = 21.2.160 = 6720 W
Với cỏch bố trớ đốn trờn dải phõn cỏch trung tõm đối với cầu và chõn cầu phớa bờn Thuỷ Nguyờn ta cú cỏc thụng số lắp đặt đốn như sau :
- Lắp đặt đốn trờn cầu Bớnh:
+ Sử dụng đốn cao ỏp sodium bầu dục hỡnh trụ cú cụng suất 150w – 14000 lm. Chiều cao treo đốn 10 (m).
+ Số lượng cột đốn cần lắp đặt là: 1300
35 + 1 = 38 (cột) + Cụng suất: P12 = 38.2.160 = 12160 W
- Lắp đặt đốn chõn cầu bờn Thuỷ Nguyờn:
+ Sử dụng đốn cao ỏp sodium bầu dục hỡnh trụ cú cụng suất 150w – 14000 lm. Chiều cao treo đốn 10 (m).
+ Số lượng cột đốn cần lắp đặt là: 600 35 + 1 = 18 (cột) + Cụng suất : P13 = 18.2.160 = 5760 W => Tổng cụng suất: 1 P ∑ = P11 + P12 + P13 = 6720 + 12160 +5760 = 24640 W = 24,64 KW
3.2. THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐẩN HAI BấN ĐƯỜNG ĐỐI DIỆN (PHƯƠNG ÁN 2) (PHƯƠNG ÁN 2)
Cỏc thụng số mặt bằng thiết kế tương tự như phần trờn
- Tớnh toỏn thiết kế đốn chõn cầu bờn Hải Phũng:
- Ta chọn độ vươn cần đốn S = 2,4 m
- Xỏc định thụng số hỡnh học bố trớ theo tiờu chuẩn xõy dựng Việt Nam (TCXDVN)259: 2001.
- Tra bảng độ chúi yờu cầu của TCXDVN 259: 2001 với đường cấp A, lưu lượng xe từ 1000 ữ 3000(xe/ h) thỡ : Ltb =1,2 (cd / m2)
+ e
h = 3,5 : Điều kiện độ cao treo đốn cực đại + l >1,5h : Điều kiện đảm bảo độ đồng đều Với điều kiện đảm bảo độ đồng đều:
Ta chọn h = 15 m để phự hợp với loại hiện cú trờn thị trường. Do đú emax = 3,5h = 3,5. 15 = 52,5 (m). Ta chọn e = 50 (m)
Số cột đốn cần lắp đặt là: 700
50 + 1= 15 đốn + Tớnh toỏn hệ số sử dụng:
Để nõng cao hệ số sử dụng của bộ đốn, bố trớ cột đốn nằm trờn vỉa hố cỏch mộp đường 0,3m. Như vậy, do S > 0,3m nờn hỡnh chiếu của đốn nằm trờn mặt đường như hỡnh vẽ:
Vỡ hai đốn là đối xứng nờn: K = 2KA = 2(K1A + K2A)
Hỡnh chiếu của đốn nằm trờn mặt đường nờn cả nhỏnh K1A và K2A đều ảnh hưởng xuống nền đường
l1A = 23,5 – (2,4 – 0,3) = 21,4 (m) => l1A h = 21, 4 15 = 1,4 l2A = 2,4 – 0,3 = 2,1 (m)