Đề xuất phương án tổ chức giao thông tại nút kim mã - Ngọc khánh

im Mã– Kim Mã Pha 2: Ngọc Khánh- Vạn Bảo Hình 2.21: Sơ đồ phân pha đèn tín hiệu tại nút 2.5. Đánh giá tình hình tổ chức giao thông tại nút Kim Mã– Ngọc Khánh. Như vậy thông qua bảng khảo sát thực tế lưu lượng phương tiện vận tải thông qua nút Kim Mã– Ngọc Khánh hiện tại chúng ta thấy được rằng ở nút có sự chênh lệch khá lớn về sự đi lại thông qua các mặt cắt, cụ thể là: 2 hướng A2 và B2 rất lớn ngược lại hướng C2 và D2 nhỏ. Trong đó xe máy chiếm tỷ lệ cao tới 82%. Trong giờ cao điểm hệ thống đèn tín hiệu không có vai trò gì trong việc điều khiển dòng giao thông tại nút. Dù có lực lượng cảnh sát giao thông đứng điều khiển giao thông nhưng việc này chỉ mang tính chất tạm thời, không thể lâu dài. Còn vào những giờ bình thường hay thấp điểm thì các phương tiện qua nút một cách rất tùy tiện, không theo quy củ nào nên rất lộn xộn và mất an toàn. - Hệ thống các vạch sơn kẻ đường hoạt động không hiệu quả càng làm cho tình hình giao thông tại nút thêm lộn xộn và phức tạp. -Do tình hình tổ chức giao thông còn yếu kém chưa tổ chức để được ưu tiên, nên dễ gây xung đột với dòng rẽ trái ngược chiều, làm giảm khả năng thông hành của nút. - Mặt bằng của nút và mặt cắt khi qua nút vẫn còn rất nhỏ hẹp, dẫn đến tình trạng ách tắc tại nút vào giờ cao điểm là khó tránh khỏi. -Sự phân luồng riêng rẽ cho các loại phương tiện là hoàn toàn chưa rõ ràng mà chỉ có tính chất tương đối và đây là đặc điểm chỉ có ở Việt Nam. Vấn đề cần giải quyết để đảm bảo sao cho người đi bộ được đi lại qua nút trong thời gian đèn xành được an toàn trong khi lưu lượng rất lớn. Đây thật sự là một sự khó khăn cho quá trình tổ chức giao thông tại nút giao thông này. c) Kết luận Qua nghiên cứu khảo sát và đưa ra hiện trạng hiện tại của nút Kim Mã– Ngọc Khánh ta có thể thấy được nút nằm ở vị trí khá quan trọng có vai trò đáng kể trong việc tạo sự lưu thông quan trọng giữa các tuyến đường trục chính trong thành phố Hà Nội. Tuy nhiên hiện nay để có thể đáp ứng được yêu cầu về lưu lượng thông qua nút và đặc điểm dòng xe tại nút thì còn gặp phải một số khó khăn cần giải quyết hay nói một cách khác là tại nút vẫn còn tồn tại một số vấn đề sau: - Bề rộng của nút hiện tại chưa đảm bảo được sự thông qua của lưu lượng phương tiện lớn đặc biệt là trong giờ cao điểm. - Cấu trúc hình học của nút chưa đảm bảo được cho dòng xe lưu thông an toàn, đồng thời lưu lượng đi thẳng hướng đối diện lớn trên 1100xcqđ/h. Do đó với những tồn tại trên một mặt nó cản trở tầm nhìn tại nút, mặt khác chiều rộng mặt cắt nhỏ tạo ra nguy cơ xung đột cho xe rẽ trái đây chính là nguyên nhân tiềm ẩn gây tai nạn và giảm khả năng thông qua của nút. - Trên hướng Kim Mã chu kỳ đèn không phù hợp gây khó khăn cho người đi bộ vì lượng phương tiện đi thẳng này là rất lớn. ð Chính vì vậy phải tiến hành tổ chức giao thông lại cho nút Kim Mã– Ngọc Khánh để giảm thiểu ách tắc trên tuyến đường này, đảm bảo lưu thông thông suốt, phục vụ nhu cầu đi lại của người dân. Việc tổ chức cải tạo lại nút và tính toán điều khiển sẽ được trình bày cụ thể trong chương 3 của đồ án. Chương 3- TỔ CHỨC GIAO THÔNG TẠI NÚT KIM MÃ- NGỌC KHÁNH 3.1. Dự báo nhu cầu vận tải tại nút trong tương lai 3.1.1. Lựa chọn phương pháp dự báo Để dự báo lưu lượng vận tải có rất nhiều phương pháp khác nhau và tùy thuộc vào mục tiêu cụ thể của từng đề tài và lĩnh vực nghiên cứu mà lựa chọn phương pháp nào cho hợp lý. Người ta có thể sử dụng các phương pháp dự báo sau để dự báo nhu cầu về phương tiện vận tải trong tương lai: Phương pháp kịch bản: Qua các số liệu thu thập được ở hiện tại người ta lập hàm dự báo lưu lượng phương tiện của năm tương lai.. Mô hình ngoại suy theo thời gian ra lưu lượng xe của năm tương lai(Đỗ Bá Chương, 2004 ). Mô hình ngoại suy có hai loại: - Mô hình tuyến tính Nt = N0* ( 1 + q ) - Mô hình theo hàm mũ Nt = N0* ( 1 + q )t – 1 Trong đó: Nt: Cường độ xe chạy TB ngày đêm, hoặc giờ cao điểm năm tương lai thứ t. N0: Cường độ xe chạy TB ngày đêm, hoặc giờ cao điểm của năm xuất phát. t: Thời gian dự báo của năm tương lai thứ t. q : Hệ số công bội (hệ số kinh nghiệm); hệ số này phụ thuộc vào các nhân tố về sự phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt là tốc độ tăng trưởng GDP hàng năm. Trong đề tài này có thể lựa chọn phương pháp 2 để dự báo lưu lượng phương tiện quy đổi ra xe con cho năm tương lai của từng loại phương tiện. Đó cũng là phương pháp dễ tính toán và phù hợp với điều kiện thực hiện đề tài. Hơn nữa, phương tiện qua nút Kim Mã– Ngọc Khánh là hỗn hợp các loại giao thông cục bộ và giao thông nội đô. Dòng phương tiện qua nút chiếm đại đa số là xe máy với tỉ lệ chiếm trên 82%. Tốc độ tăng tưởng của phương tiện ở Hà Nội là rất cao, cao hơn cả tốc độ tăng trưởng GDP của Thủ đô. Do vậy, theo kinh nghiệm của các chuyên gia, ta có thể sử dụng mô hình hàm mũ để dự báo lưu lượng qua nút cho năm tương lai, với hệ số công bội theo kinh nghiêm áp dụng cho Hà Nội q = 10% = 0,1 thời gian dự báo t = 5 năm. Khi đó ta có hàm dự báo là: Nt = N0* ( 1 + 0,1)5 - 1 = 1,46* N0 Trong đồ án này do phạm vi của đồ án chỉ trên khu vực của nút giao thông trong đô thị và hạn chế về mặt thời gian và số liệu nên phương pháp được dùng trong dự báo là phương pháp kịch bản. Bản chất của phương pháp này là dựa vào kịch bản phát triển kinh tế xã hội của thành phố Hà nội trong tương lai từ đó xác định được sự phát triển của đối tượng nghiên cứu trong năm tương lai. 3.1.2. Phương pháp tiến hành Để tính toán dự báo lưu lượng thông qua tại nút Kim Mã– Ngọc Khánh theo phương pháp kịch bản ta cần xác định kịch bản phát triển mạng lưới giao thông và các phương tiện giao thông trong tương lai của thành phố Hà Nội. Qua đó, ta xác định được tỷ lệ tăng của từng loại phương tiện trong các thời kỳ dự báo. Kết hợp với những định hướng phát triển các tuyến đường có liên quan cho ta tỷ lệ tăng từng thời kỳ của từng loại phương tiện thông qua nút trong tương lai. 3.1.3. Dự báo lưu lượng thông qua tại nút Kim Mã– Ngọc Khánh trong tương lai a. Khái quát chung về sự gia tăng phương tiện của Hà Nội Hà Nội là đô thị đang phát triển với tốc độ đô thị hóa nhanh. Cùng với sự phát triển lớn mạnh về mọi mặt kinh tế, chính trị, xã hội thì diện mạo thủ đô ngày càng phát triển. Đời sống kinh tế ngày một nâng cao nhu cầu đi lại của con người vì các mục đích cũng ngày càng gia tăng chính vì thế kéo theo sự gia tăng của phương tiện vận tải và các loại hình dịch vụ vận tải. Để có thể dự báo được nhu cầu đi lại, số lượng các loại phương tiện trong tương lai thì em có sử dụng các tài liệu cơ bản sau: Các tài liệu sẵn có từ các báo cáo về phương tiện vận tải hiện tại và trong tương lại. Các số liệu thu thập được thực tế hiện tại của nút Số liệu sẵn có của một số năm trong quá khứ Khuyến nghị và dự báo của Tổng công ty tư vấn thiết kế giao thông vận tải TEDI cho năm tương lại 2010, 2015, 2020. Số liệu dự báo các loại phương tiện và lưu lưu lượng các chuyến đi trên các trục chính của thành phố Hà Nội. Nút giao thông này là giao cắt giữa hai tuyến đường đô thị Ngọc Khánh- Vạn Bảo và Kim Mã trong đó Kim Mã còn là tuyến đường trọng yếu của thành phố Hà Nội. Do dó các tuyến đường này có những cải tạo nhất định trong tương lai để đảm bảo được sự phát triển của thành phố. Việc dự báo lưu lượng thông qua các tuyến đường trên là hết sức khó khăn vì vậy đồ án đã sử dụng kết quả dự báo lưu lượng thông qua trên các tuyến đường của TEDI. Bảng 3.1: Bảng lưu lượng các chuyến đi trên các trục chính của Hà Nội. Năm Tên trục chính 2010 2015 PCU/ngđ Người/ngđ PCU/ngđ Người/ngđ Vành đai I 34161 214984 43821 296409 Kim Mã 54267 242210 83119 628355 Ô Chợ Dừa - Tôn Đức Thắng 44730 235845 81479 558904 Láng Hạ - Giảng Võ 63426 292116 42424 294495 (Nguồn: Công ty tư vấn giao thông vận tải TEDI) b. Dự báo lưu lượng giao thông qua nút Kim Mã– Ngọc Khánh cho năm tương lai. Căn cứ vào tình hình thực tế của nút, dự báo lưu lượng vận tải của TEDI em đưa ra tỷ lệ về sự gia tăng lưu lượng phương tiện thông qua nút trong năm tương lai như trong (bảng 2.11). Bài toán dự báo và phân bổ lưu lượng giao thông tại nút Kim Mã– Ngọc Khánh được tính toán như sau: Từ cơ cấu các loại phương tiện trong hiện tại và tương lai của thành phố Hà Nội ta tính toán được tỷ lệ tăng từng thời kỳ trong tương lai của từng loại phương tiện, kết hợp với lưu lượng giao thông trên các tuyến đường có liên quan được định hướng trong quy hoạch của thành phố thì ta có được tỷ lệ tăng các loại phương tiện trong tương lai. Từ đó dự báo được lưu lượng thông qua nút trong các giai đoạn dự báo. Trong phạm vi đồ án chỉ xét tới lưu lượng giao thông giờ cao điểm tại nút. Bảng 3.2: Dự báo tỷ lệ tăng trưởng các loại phương tiện thông qua nút Năm 2010 2014 Xe đạp 1.02 1 Xe máy 1.3 1.15 Ô tô 1.2 1.8 Xe tải 0.3 0.3 Xe buýt + Khách 1.4 1.3 (Nguồn: Công ty tư vấn giao thông vận tải TEDI) 3.2. Xây dựng các giải pháp tổ chức giao thông cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh Căn cứ vào các cơ sở nêu trên ta thấy nút giao thông Kim Mã - Ngọc Khánh cần thiết phải tổ chức giao thông lại cả cho phương tiện cơ giới và người đi bộ. Để đảm bảo dòng phương tiện qua nút được an toàn và hiệu quả. Qua nghiên cứu chúng ta đề xuất các giải pháp sau: 3.2.1. Cơ sở xây dựng giải pháp tổ chức giao thông tại nút Kim Mã- Ngọc Khánh Cơ sở xây dựng giải pháp TCGT cho nút Kim Mã - Ngọc Khánh bao gồm cơ sở lý thuyết và thực tiễn như sau: Cơ sở lý thuyết. Các khái niệm và kiến thức chung về tổ chức giao thông bằng đảo giao thông, bằng đèn tín hiệu và các phương pháp đơn giản khác. Sử dụng các đồ thị lưu lượng của các chuyên gia để làm cơ sở lựa chọn giải pháp dựa theo biểu đồ của được trình bày ở chương 1 Cơ sở thực tiễn. Để tổ chức giao thông cho nút Kim Mã - Ngọc Khánh thì cần phải căn cứ vào: Lưu lượng giao thông quy đổi ra xe con qua nút của năm tương lai. Đặc điểm hình học (bề rộng làn đường, số làn đường tại mặt cắt qua nút, cách bố trí giải phân cách, sơn kẻ vạch phân luồng giao thông…). Tình hình quy hoạch các NGT. Tính chất của các tuyến đường hình thành nút giao. Hiện trạng các trục giao thông và hiện trạng các nút. Cơ cấu phương tiện, trình độ dân trí, mức độ phát triển đô thị và quy luật đi lại của các phương tiện, các giao cắt nguy hiểm mà nút hay xảy ra. Tình hình ùn tắc giao thông, các xung đột tại nút. Tiêu chuẩn đặt đèn tín hiệu điều khiển giao thông tại nút. Ta sử dụng một trong hai đồ thị như đã nêu. Vậy nếu nút giao thông có lưu lượng xe trên đường ưu tiên đạt lớn hơn 600- 1600 xe/giờ. Thông thường ở Việt Nam sử dụng đồ thị của A.A Ruzkov và kinh nghiệm khi tổ chức giao thông bằng đèn tín hiệu là: Khi lưu lượng ở ngã tư không quá 500 xe/giờ thì không dùng đèn tín hiệu. Khi lưu lượng lớn hơn 500 xe/giờ thì phải dùng đèn tín hiệu. Ngoài tiêu chuẩn trên thì theo tiêu chuẩn của Cộng hoà Liên bang Đức khi thiết kế đèn tín hiệu cho nút giao thông trên đường thành phố nếu lưu lượng qua nút quy đổi theo hướng vào nút lớn hơn 750 xe/giờ (TS. Vũ Thị Vinh, 2001). 3.2.2. Xây dựng các giải pháp tổ chức giao thông cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh Căn cứ vào các cơ sở nêu trên ta thấy nút giao thông Kim Mã- Ngọc Khánh cần thiết phải tổ chức giao thông lại cả cho phương tiện cơ giới và người đi bộ. Để đảm bảo dòng phương tiện qua nút được an toàn và hiệu quả. Qua nghiên cứu chúng ta xây dựng hai giải pháp sau: A) Tổ chức giao thông cho nút bằng đảo và phân luồng. Dựa vào mặt bằng và đặc điểm hình học của nút ta đề xuất các giải pháp TCGT bằng các đảo như sau: Ta sử dụng các đảo tam giác và phân luồng xe chạy qua nút. Đồng thời tại các dải phân cách bố trí làn chuyển tốc, vào và ra nút Ngọc Khánh bố trí các đảo tam giác. Tất cả các sự bố trí được thể hiện ở hình (3.5): Hình 3.1: Sơ đồ tổ chức bằng các đảo và phân khu vực nút sau khi thiết kế Các đảo tam giác được thiết kế với kích thước cụ thể như thể hiện ở hình 3.7 Hình 3.2: Kích thước thiết kế các đảo tam giác của nút Bằng cách bố trí các đảo như hình trên ta đã làm giảm bớt các điểm giao cắt tại nút chính nên giảm bớt lưu lượng thông qua nút chính. Dòng phương tiện sẽ được phân luồng rõ ràng và sẽ giảm được những xung đột khi qua nút. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là sẽ làm tăng diện tích của nút và dòng phương tiện qua nút phải tốn thời gian. Việc thiết kế các đảo tam giác và phân luồng có làn chuyển tốc được tính toán như sau: Đảo tam giác nếu có đá vỉa bao quanh thì phải được lùi vào so với mép đường đi là 0,5- 1,0 (m), bán kính mũi đảo 0,5m nếu đảo nhỏ và 1,5m nếu đảo lớn. Chiều dài mỗi cạnh đảo 5m nếu đảo nhỏ và hơn 10m nếu đảo lớn. Đối với các đảo có dải chuyển tốc phần giảm tốc dài từ 60- 80m và đoạn chuyển tiếp dài 10m. Độ cao của đá vỉa phải cao hơn mặt đường chính là từ 15- 20cm (PGS.TS. Nguyễn Xuân Vinh, 2006). Mép đường chính 0,5 - 1,0m R = 0,5 - 1,5m R =0,5m Lùi vào 1 - 2m Đoạn chuyển tiếp 10 m Dải dành cho xe chờ rẽ trái 15m - 60m b) a) Hướng đường rẽ Hình 3.3: Cấu tạo đảo tam giác và dải chuyển tốc B) Tổ chức giao thông bằng đèn tín hiệu. a) Trình tự thiết kế tổ chức giao thông bằng đèn tín hiệu. Bao gồm các bước sau đây: Bước 1: Xác định lưu lượng xe chạy (hiện tại và tính toán cho tương lai) của các đường dẫn vào nút. Bước 2: Theo điều kiện địa hình thực tế bố trí mặt bằng điều khiển giao thông. Trên cơ sở nghiên cứu mặt bằng có thể có những ý kiến sửa chữa đơn giản để thỏa mãn mọi vấn đề và vị trí đặt các cột đèn, vị trí và kích thước của làn xe ra vào nút. Bước 3: Dựa vào lưu lượng xe chạy của các luồng, tỷ lệ của các luồng xe rẽ để quyết định số pha điều khiển trong 1 chu kỳ đèn và phương pháp điều khiển chu kỳ đèn cố định (cứng) hay chu kỳ thay đổi (mềm) theo ngày hoặc theo vị trí của nút giao thông. Các phương án cắt sớm hay mở muộn đối với chu kỳ đèn hai pha cũng được nghiên cứu ở bước này. Bước 4: Tính lưu lượng xe bão hòa Si của dòng xe theo vị trí của các làn. Bước 5: Xác định hệ số lưu lượng yi của các luồng xe và chọn hệ số lưu lượng lớn nhất cho mỗi pha ( với i: số thứ tự của pha, i= I, II, III). Tiếp theo tính tổng của các hệ số lưu lượng lớn nhất của các luồng xe đại diện của các pha (Y=, với n: số pha điều khiển trong 1 chu kỳ đèn). Bước 6: Tính thời gian tổn thất cho từng pha (lj) và tổng thời gian tổn thất L của 1 chu kỳ đèn (L=). Bước 7: Tính toán thời gian cho 1 chu kỳ đèn tối thiểu (Cmin), tối ưu (Co) Bước 8: Tính toán phân bổ thời gian đèn xanh cho các luồng xe, trước hết là cho các luồng xe đại diện của mỗi pha.Sau đó phân bổ thời gian đèn xanh cho các luồng còn lại. Bước 9: Tính dự trữ năng lực thông hành của nút giao thông theo thời gian chu kỳ đèn đã chọn (và dự trữ khả năng thông hành tối đa ứng với thời gian chu kỳ đèn bằng 120s). Bước 10: Xác định thời gian chậm xe trung bình của 1 xe và chiều dài dòng xe (số xe) xếp hàng chờ đèn xanh nhằm xác định chiều dài chờ xe trước khi vào nút. Bước 11: Kiểm tra lại các chỉ tiêu năng lực thông hành và thời gian chờ trung bình từ đó lựa chọn phương án tốt nhất. b) Tổ chức bố trí lại luồng giao thông tại nút: Ta có thể thấy rất rõ lưu lượng rẽ trái từ đường Kim Mã vào các hướng là tương đối lớn do vậy cách bố trí tại nút đã không còn phù hợp với hiện trạng của nút hiện nay. Vì thế cần bố trí lại cho hợp lý. Tuyến đường Kim Mã vào nút phải thêm dải chờ cho xe rẽ trái ở cả 2 hướng gồm 1 làn rộng 3,5m. Bề rộng vạch cho người đi bộ rộng 3m. Sau khi tổ chức bố trí lại luồng giao thông tại nút, ta có làn xe tại các hướng như sau: - Hướng Kim Mã– Kim Mã: vào nút có 4 làn xe chạy, mỗi làn rộng 3,5m, gồm 2 làn dành cho xe đi thẳng 1 làn cho rẽ phải và 1 làn cho rẽ trái. - Hướng Ngọc Khánh vào nút có 1 làn xe hỗn hợp rộng 5,25m. - Hướng Vạn Bảo vào nút có 1 làn xe hỗn hợp chạy rộng 4,5m. c) Thiết kế pha đèn cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh Tại giờ cao điểm lưu lượng xe rẽ trái từ đường Kim Mã vào các hướng Ngọc Khánh, Vạn Bảo lớn và lưu lượng xe đi thẳng của hướng Kim Mã (hướng đối diện) cũng rất nhiều, vì thế nếu bố trí pha riêng cho rẽ trái, để giảm xunh đột của các phương tiện qua nút, thậm chí gây ách tắc tại nút vào những giờ cao điểm. Vì thế ta lập 3 pha điều khiển cho nút. Tuy nhiên nếu bố trí 3 pha như thế thì thời gian chờ các xe trên tuyến đường Kim Mã là nhiều do lưu lượng trên hướng này là rất lớn. Vì thế ta sẽ sử dụng giải pháp bố trí phân luồng cho các xe trên tuyến Kim Mã sẽ giảm được ách tắc. Khi các pha đèn hoạt động thì các luồng rẽ phải luôn được phép hoạt động. Ta tính toán với giờ cao điểm và giờ bình thường, vì lưu lượng qua nút vào những thời điểm này chênh lệch nhau khá lớn. d) Lưu lượng bão hoà (S) Khi đèn xanh bật, các xe cần có một thời gian để khởi động và tăng tốc để đạt đến tốc độ bình thường. Sau một thời gian ngắn vài giây các xe nối đuôi nhau lưu thông với tốc độ gần như không đổi, khoảng cách giữa hai phương tiện liền kề nhau trên cùng một làn là (Lo) và thời gian để xe sau đi được đoạn Lo kí hiệu là (H). Lúc này lưu lượng xe bão hoà Như vậy, Lưu lượng bão hoà (S) là số phương tiện theo xcqđ lớn nhất đi qua vạch dừng xe của một tuyến đường dẫn vào nút khi các xe xếp hàng nối đuôi nhau liên tục trong khoảng thời gian đèn xanh, thường tính LLBH cho một làn. (TS. Nguyễn Xuân Vinh, 2003) Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054- 98 thì lấy LLBH lý tưởng S= 1800 xcqđ/h.làn và theo tiêu chuẩn của Đức hoặc của Nhật thì S= 2000 xcqđ/h.làn.. Như vậy, cần thiết phải xác định lại LLBH qua nút. Như ta đã biết dòng bão hoà S có thể xác định theo công thức sau: S = (xcqđ/h.làn ) Trong đó: Giãn cách thời gian bão hoà H= ( s ) Với Lo là khoảng cách động của hai xe chạy liên tiếp trên một làn (m); v là vận tốc dòng xe khi bão hoà (m/s). Như vậy có thể tính lại như sau: S = (xcqđ/ h.làn) Hình 3.4: Sơ đồ minh hoạ tính khoảng cách Lo Xét hai xe chuyển động cùng trên một làn qua nút. Để đảm bảo an toàn cho hai xe khi chuyển động thì chúng phải cách nhau một đoạn bằng Lo như hình 3.4 Khoảng cách này bao gồm đoạn nhận thức phản ứng của lái xe 2, quãng đường hãm xe của cả hai xe và khoảng cách dự trữ an toàn cho cả hai xe. Như vậy, khoảng cách Lo được xác định theo công thức sau: Lo = v*tpư + ( lh2 – lh1 ) + lx + lo Xe 2 Xe 1 Lo v*tpư lh2 - lh1 lo lx v: Tốc độ dòng xe (m/s). tpư: Thời gian phản ứng của lái xe, lấy 1s. lo: Khoảng cách an toàn, theo tiêu chuẩn kỹ thuật lấy từ 0,5– 1m. lx: Chiều dài của một xe con, thường lấy từ 3– 5m. lh1: Chiều dài hãm xe đi trước. Nếu trên đường bằng phẳng và bỏ qua lực cản không khí thì xác định bằng: lh1 = (m) lh2: Chiều dài hãm xe đi sau, do không phải hãm khẩn cấp nên thường sử dụng một phanh sau. Và xác định theo công thức: lh2 = (m) Từ đó ta có hiệu số sau: lh2 - lh1 = (m) Trong đó: g: Gia tốc trọng trường, lấy g= 9,81m/s2. : Hệ số lực bám xe với mặt đường. Tùy theo trạng thái mặt đường lấy từ 0,2- 0,7. Được cho dưới bảng 1.3 Bảng 3.3: Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường. Tình trạng mặt đường Điều kiện chạy xe Hệ số Khô sạch Rất thuận lợi 0,7 Khô sạch Bình thường 0,5- 0,6 Ẩm và bẩn Không thuận lợi 0,2- 0,3 (Nguồn: Thiết kế đường ôtô Tập 1, 1999) f: Hệ số lực cản lăn, lấy từ 0,01- 0,06. Phụ thuộc vào chất lượng mặt đường. : Là tỉ số giữa trọng lượng trục xe với trọng lượng xe, theo TCVN 4054– 98 thường lấy bằng 0,75. Ngoài cách tính LLBH theo dãn cách thời gian bão hòa của hai xe chạy liên tiếp nhau trên một làn thì LLBH còn phụ thuộc vào những yếu tố khác sau đây: Số lượng làn xe của mặt cắt vào tuyến đường. Bề rộng của làn xe. Bề rộng của nút (Cụ thể là khoảng cách giữa hai vạch dừng). Độ dốc của nút, vị trí của làn xe trong nút. Số lượng phương tiện tham gia giao thông qua nút. Trong đó: W: Bề rộng của làn xe (m). Căn cứ vào hiện trạng của nút thì có thể tính toán lưu lượng dòng bão cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh như sau: Vận tốc vào nút theo khảo sát trung bình là v= 35km/h = 9,72m/s; lx= 3m; lo= 0,5m; chọn hệ số bám = 0,6 (xét cho trường hợp đường khô sạch và điều kiện chạy xe bình thường); f= 0,04 thì ta tính được Lo= 15,53m; Từ đó ta tính được dòng bão hoà S= = 2253 xcqđ/h.làn. Giãn cách thời gian bão hoà H = =1,6(s) Theo giáo trình “Thiết kế đường ôtô và điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu” của TS. Nguyễn Xuân Vinh viết và công trình nghiên cứu của Chu Công Minh và Ka Zu Shi Sa To là nếu ta xét LLBH của làn xe trong trường hợp dật giá trị tối đa nhất thì đối với các xe đi thẳng thuộc làn không sát lề LLBH được tính theo công thức: S = 2080 + 100( W - 3,25) Với chiều rộng của làn thiết kế là W = 3.5m thì S = 2105(xcqđ/h) Đối với làn chỉ rẽ phải hoặc rẽ trái Sr = trong đó r là bán kính rẽ của phương tiện. Nhận xét: Như vậy theo cả 2 cách tính toán thì lưu lượng bão hòa tuy có sự chênh lệch nhưng không nhiều. Theo sự nghiên cứu của Tiến sỹ Khuất Việt Hùng(Viện quy hoạch và quản lý giao thông vận tải-ĐHGTVT) thì đô thị Hà nội là đô thị phụ thuộc vào xe máy, theo nghiên cứu của Chu Công Minh và Ka Zu Shi SA TO về dòng phương tiện của Hà Nội và Băng Cốc và những quan trắc đã nghiên cứu được thì dòng phương tiện hai thành phố này là dòng hỗn hợp lưu lượng cao và nhiều xe máy (chiếm gần 82%) với tốc độ gần 35km/h; khả năng thông qua của loại phương tiện này rất cơ động nên vượt nút rất nhanh, không giống như ở các nước như Nhật hay ở Mỹ và các nước tiên tiến khác là dòng xe ôtô. Vì vậy, theo nghiên cứu này thì dòng bão hòa (S) của Hà Nội và Băng Cốc rất lớn lên tới gần 2255 xcqđ/h.làn. Xe máy với kích thước bản than tạo ra sự tương đối dễ dàng cho việc lưu thông nên tăng khả năng lưu thông trên đường vì vậy ta có thể lựa chọn lưu lượng dòng bão hòa ở nút Kim Mã- Ngọc Khánh là 2253 xcqđ/h làm cơ sở cho việc tính toán thời gian chu kì đèn tín hiệu cho nút. Thời gian chuyển pha (tcp) Thời gian chuyển pha: Là khoảng thời gian tính từ lúc kết thúc đèn xanh của pha trước đến bắt đầu thời gian đèn xanh của pha sau. Khoảng thời gian này nhằm đảm bảo cho các xe qua nút được an toàn và không va chạm nhau trong vùng xung đột. Thời gian chuyển pha còn được gọi là thời gian xen kẽ giữa hai xanh (intergreen time) hay là thời gian dọn sạch nút. Olsen– Rotherry đã thiết lập được công thức tính thời gian chuyển pha như sau: Tcp = tpư + (s) (3.7) Trong đó: tpư : Thời gian phản ứng của lái xe, lấy bằng 1s. v : Vận tốc của xe chạy qua nút (m/s). a : Gia tốc hãm xe thường lấy từ 2,5 - 3m/s2 . B : Bề rộng của vùng thường gây ra xung đột (m). Lx : Chiều dài xe. Thường lấy từ 3- 5m. Quá trình khảo sát ở nút đo được v= 35km/h (tức v= 9,72m/s); lấy lx= 3m; a= 2,5m/s2. Áp dụng công thức (3.7) ta có thời gian chuyển pha của nút Kim Mã- Ngọc Khánh là: Với pha I: B= 12m Tcp1 = = 4,49s 5s Với pha II: B= 14m Tcp2 = = 4,69s 5s Với pha III: B= 17m Tcp3 = 5s Như vậy thời gian chuyển pha là: Tcp= 5(s). Thời gian thoát nút được tính thêm 1s để đề phòng hiện tượng qua nút theo cặp hoặc các phương tiện rẽ trái nối đuôi nhau vì vậy Tcp=5+1=6s. Tính thời gian đèn vàng: Điều kiện để quyết định hãm phanh là đúng đắn tại thời điểm t = t* là: (3.6) Trong đó: S(t*) – là khoảng cách từ phương tiện đến vạch dừng đỗ tại thời điểm t* (m) SH: là quãng đường dừng xe (m) V: là vận tốc phương tiện (km/h) TRe: là thời gian phản ứng (giây) (Lấy bằng 1s). Φ: là hệ số bám (ma sát) i: là độ dốc dọc của đường Điều kiện để một quyết định chạy vượt nút là đúng đắn tại thời điểm t = t* là: S (t*) ≤ SF = v⋅ tV (3.7) Áp dụng với nút Kim Mã- Ngọc Khánh ta có: Vận tốc phương tiện chạy qua nút là V=35km/h. Hệ số bám = 0,5. Độ dốc i chọn bằng 0 Thay vào công thức trên ta được: SH= 19,52 (m). Khi đó ta có ≤ Tv, Vậy ta chọn Tv= 4s. Tính toán thời gian Vàng– Đỏ: Để nhắc nhở cho người tham gia về sự biến đổi đèn tín hiệu đèn từ đỏ sang xanh người ta sử dụng tín hiệu vàng– đỏ Dựa vào kết quả nghiên cứu của ANDROSCH (1974) có thể khuyến cáo giá trị thời gian vàng đỏ cho dòng xe là tVĐ= 1,0s. Giá trị này là một sự thỏa hiệp giữa việc đảm bảo giảm thời gian xuất phát và sự an toàn đối với những trường hợp xuất phát sớm.(Bài giảng: Tổ chức giao thông đô thị- Vũ Anh Tuấn). Tính toán thời gian tổn thất Thời gian tổn thất trong một pha bao gồm: - Thời gian mất do khởi động: là khoảng thời gian được tính từ khi PT đầu tiên phản ứng vời đèn tín hiệu và tăng tốc cho đến khi vựợt qua vạch dừng xe. Qua các nghiên cứu thì người ta nhận thấy rằng ngay từ khi đèn vàng các phương tiện đã chuẩn bị sẵn để đi do đó khoảng thời gian này thường chỉ là 2s. - Thời gian mất do giải toả là khoảng thời gian kể từ lúc phương tiện cuối cùng rời nút và bắt đầu đèn xanh của pha tiếp theo. Như vậy thời gian mất do giải toả là: TL= l1 + l2 l1 – tổn thất thời gian bắt đầu (khởi động) = 1 s. l2 – là tổn thất thời gian ở cuối mỗi tín hiệu xanh. Tổn thất này xuất hiện do các xe phải dừng lại khi kết thúc thời gian xanh. Thời gian này còn được gọi là thời gian dọn sạch nút và. l2 là khoảng thời gian tính từ khi phương tiện cuối cùng đi qua vạch dừng đỗ đến thời điểm bắt đầu tín hiệu xanh của pha kế tiếp. l2 = Tcp – Tv = 6- 4 = 2 s. Vậy ta có tL= 1+ 2 = 3s. Tính toán lưu lượng tới hạn và hệ số lưu lượng Đối với từng pha đèn trên 1 hướng chuyển động sẽ có lưu lượng giao thông tối đa trên 1 làn và lưu lượng này được gọi là lưu lượng tới hạn. Bảng 3.4: Hệ số chuyển đổi lưu lượng Hệ số chuyển đổi lưu lượng rẽ trái Hệ số chuyển đổi lưu lượng rẽ phải Lưu lượng hướng đối diện Số làn hướng đối diện, No Vo  (vph) 1 2 3 Số người đi bộ (người/h) Hệ số 0 200 400 600 800 1000 >1200 1.1 2.5 5.0 10.0 13.0 15.0 15.0 1.1 2.0 3.0 5.0 8.0 13.0 15.0 1.1 1.8 2.5 4.0 6.0 10.0 15.0 0 50 200 400 800 1.18 1.21 1.32 1.52 2.13 (Bài giảng lý thuyết dòng xe_ĐH GTVT) 3.2.3. Tính toán chu kỳ đèn cho nút. Do lưu lượng cao điểm chiều va lưu lượng cao điểm sáng chênh lệch nhau không nhiều. Với việc phân làn và tính chu kì đèn là hoàn toàn hợp lý đảm bảo cho nút hoạt động bình thường thì sẽ đúng cho giờ cao điểm sáng trong ngày. Như vậy ta tính chu kì đèn cho giờ cao điểm chiều và giờ bình thường. Bảng 3.5: Lưu lượng giờ cao điểm tới hạn Hướng Lưu lượng thực tế (pcu/h) Hệ số quy đổi Lưu lượng quy đổi (pcu/h) CĐ sáng CĐ trưa CĐ chiều CĐ sáng CĐ trưa CĐ chiều CĐ sáng CĐ trưa CĐ chiều A1 350 384 396 1,32 1,32 1,32 462 507 523 A2 2484 1853 2265 1 1 1 2484 1853 2265 A3 401 281 461 1 1 1 401 281 461 B1 208 149 228 1,32 1,32 1,32 275 197 301 B2 1762 1620 2675 1 1 1 1762 1620 2675 B3 429 403 491 1 1 1 429 403 491 C1 209 187 211 1,32 1,32 1,32 276 247 279 C2 83 85 74 1 1 1 83 85 74 C3 252 207 218 1,98 1,82 1,86 499 377 405 D1 365 256 278 1,32 1,32 1,32 482 338 367 D2 80 80 116 1 1 1 80 80 116 D3 261 213 264 2 1,85 2 522 394 528 (Đơn vị: pcu/h) Hình 3.5: Lưu lượng giờ cao điểm theo các hướng - Hệ số lưu lượng của 1 pha (yi) là tỷ số giữa lưu lượng tới hạn (Vci) và lưu lượng bão hoà (Si) của luồng xe. yi = Vci/Si Hệ số lưu lượng dùng để thể hiện mức độ chi phối của luồng xe khi tính toán thời gian cho đèn tín hiệu giao thông. Tập hợp tất các các hệ số lưu lượng của chu kì đèn là v/c.(trong đó không có dòng xe nào có thời gian xanh trùng lên nhau) Thường v/c = 0.85÷0.95. Nếu v/c > 1 thì không đáp ứng được Hệ số giờ cao điểm Là tỉ số giữa lưu lượng giờ và cường độ tối đa trong một giờ PHF có giá trị từ 0.25 cho đến 1. Ta lấy PHF=0.97 *) Xét giờ cao điểm sáng 401 2484 462 (D) NGỌC KHÁNH 522 80 482 (C) VẠN BẢO KIM MÃ KIM MÃ (B) (A) 276 83 499 Pha 1 Pha 2 275 1762 429 Pha 3 Hình 3.6: Sơ đồ các pha đèn cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh Các làn cho các luồng xe đi thẳng và rẽ trái của các pha như hình vẽ trên. Từ đó ta có bảng tính toán như sau: Vc= 982 + 429 + 562= 1973 xcqd/h Bảng 3.6: Lưu lượng tính toán thời gian các pha đèn của cao điểm sáng Pha Số làn xe chạy Lưu lượng xe tính toán Mi (xcqd/h.làn) LLBH Si(xcqđ/ h.làn) Tỉ số yi = Mi/Si I 3 (2484+462)/3= 982 2253 0,4 II 1 429 2253 0,2 III 1 562 2253 0,2 v/c = 0,4 + 0,2 + 0,2 = 0,8 < 1 chấp nhận được. a) Tính toán chu kỳ đèn tối ưu( Cycle length Calculation): Áp dụng công thức của Webster có CK đèn tối ưu: Trong đó : N – số pha trong một chu kỳ tL – tổng thời gian mất trong mỗi chu kỳ Vc –Tổng lưu lượng tới hạn PHF – hệ số lưu lượng giờ cao điểm. h – thời gian bão hòa; Với tL= 3; N= 3 (pha); Vc= 1973xcqd/h; PHF= 0,97; h= 1,6s; chọn VC= 1 Cdes= = 93,76 (s), ta lấy C0= 94 (s) - Ta có thời gian đèn thực tế là: Ctt= = = 81s b) Tính toán thời gian xanh hữu hiệu Trong đó: txhi: Thời gian xanh hữu dụng L: Tổng thời gian mất. L= N.tl Thời gian xanh hữu dụng pha I là: = 42,3= 42s Thời gian xanh hữu dụng pha II là: = 18,48= 19s Thời gian xanh hữu dụng pha II là: = 24,2= 24s c) Tính toán thời gian xanh thực tế Trong đó: Yi: thời gian vàng Thời gian xanh thực tế pha I là: = 42 + 3 – 4 = 41s Thời gian xanh thực tế pha II là: = 19 + 3 – 4 = 18s Thời gian xanh thực tế pha III là: = 24 + 3 – 4 = 23s d) Vẽ biểu đò phân pha: e) Tính toán công suất của một làn Công suất của một làn trong 1 giờ của pha I là: = 1005(xcqd/h) Công suất của một làn trong 1 giờ của pha II là: = 455(xcqd/h) Công suất của một làn trong 1 giờ của pha III là: = 575(xcqd/h) Sau khi cải tạo, bề rộng của các làn xe trên các đường nhánh không thay đổi nên lưu lượng bão hòa trên mỗi đường nhánh cũng không thay đổi so với trước khi cải tạo. Theo kết quả tính toán trên ta khả năng thông hành trên mỗi đường nhánh được thể hiện trong bảng: Bảng 3.7: Kết quả tính toán khả năng thông hành của từng đường nhánh sau khi cải tạo nút Kim Mã- Ngọc Khánh Hướng txh(giây) C(giây) S(xcqđ/h) c(xcqđ/h) A 42 94 6759 3015 19 94 2253 455 B 42 94 6759 3015 19 94 2253 455 C 24 94 2253 575 D 24 94 2253 575 f) Tính toán thời gian chờ trung bình của phương tiện. Thời gian chờ của phương tiện là thời gian 1 xe phải dừng trước vạch dừng khi gặp đèn đỏ. Thời gian này bắt đầu từ lúc xe đầu tiên gặp phải đèn đỏ và giảm dần tới 0 khi xe thấy tín hiệu đèn xanh. Nếu tính thời gian này trung bình cho các phương tiện thì có: ( 1. 15 ) Trong đó: Ttb: Thời gian chờ trung bình củ một phương tiện (s) : Là tỉ số giữa thời gian xanh của các pha với thời gian chu kỳ đèn; = Tx/ Tp pha I = 42/94= 0,45; pha II = 19/94= 0,2; pha III = 24/94= 0,26 y = M/ S : Là tỉ số giữa LL thực tế với LLBH. y pha I= 0,4; y pha II = 0,2; y pha III = 0,2 q= M/ 3600: Là lưu lượng xe chạy trong 1 giây. Ta lấy lưu lượng xe trung bình chạy trong nút là: q= 750 xcqd/s/làn Mức độ bão hòa của dòng xe: x = y/ xphaI= 0,4/ 0,45= 0,89; xphaII= 0,2/ 0,2= 1; xphaIII= 0,2/ 0,26= 0,77 Thời gian chờ trung bình của pha I là: = 21,3s Thời gian chờ trung bình của pha II là: = 33,8s Thời gian chờ trung bình của pha III là: = 28,9s g) Tính thời gian cho đèn xanh bộ hành. Qua quá trình khảo sát ta thấy lưu lượng đi bộ qua nút các hướng vào giờ cao điểm không lớn. Đây là đặc điểm dòng giao thông ở các đô thị của Việt Nam. Người Việt có thói quen là nếu phải đi xa khoảng trên 600m là sử dụng phương tiện cơ giới. Đối với người Việt tốc độ đi bộ Vb là: 1,2- 1,5(m/s); khoảng cách giữa các Đối với nút ta lấy B1= 40m; B2= 15m, suy ra thời gian dành cho người đi bộ qua nút là: (s) (s) Người đi bộ sẽ được đảm bảo an toàn khi: Thời gian xanh +Xen kẽ 2 xanh Thời gian thoát nút và thời gian vượt nút. Ta thấy thời gian xanh của các pha I,II,III lần lượt. Ta lấy là tdb1= 38s và tdb2= 17s.Hoàn toàn có thể chấp nhận được với biểu thức trên h)Xác định năng lực dự trữ thông hành của nút: R.C = Nhận xét: do điều khiển giao thông theo chu kỳ tối ưu có trị số lớn hơn chu kỳ thực tế tính toán ( = 94s – 81s = 13s) nên năng lực thông hành của nút giao còn dự trữ 1,7%. Điều này cho thấy nút giao ở thời điểm hiện tại đã tới ngưỡng giới hạn, phải tổ chức cải tạo và thiết kế lại nút cũng như tuyến đường vào nút để tăng khả năng thông qua của nút giao. *) Xét giờ cao điểm trưa. 281 1853 507 (D) NGỌC KHÁNH 394 80 338 (C) VẠN BẢO KIM MÃ KIM MÃ (B) (A) 247 85 377 Pha 1 Pha 2 197 1620 403 Pha 3 Hình 3.7: Sơ đồ các pha đèn cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh Các làn cho các luồng xe đi thẳng và rẽ trái của các pha như hình vẽ trên. Từ đó ta có bảng tính toán như sau: Vc= 787 + 403 + 418= 1608 xcqd/h Bảng 3.8: Lưu lượng tính toán thời gian các pha đèn của cao điểm sáng Pha Số làn xe chạy Lưu lượng xe tính toán Mi (xcqd/h.làn) LLBH Si(xcqđ/ h.làn) Tỉ số yi = Mi/Si I 3 (1853+507)/3= 787 2253 0,349 II 1 403 2253 0,179 III 1 418 2253 0,186 v/c = 0,349 + 0,179 + 0,186 = 0,714 < 1 chấp nhận được. a) Tính toán chu kỳ đèn tối ưu( Cycle length Calculation): Áp dụng công thức của Webster có CK đèn tối ưu: Trong đó : N – số pha trong một chu kỳ tL – tổng thời gian mất trong mỗi chu kỳ Vc –Tổng lưu lượng tới hạn PHF – hệ số lưu lượng giờ cao điểm. h – thời gian bão hòa; Với tL= 3; N= 3 (pha); Vc= 1973xcqd/h; PHF= 0,97; h= 1,6s; chọn VC= 0,85 Cdes= = 67,56 s, ta lấy C0= 68 (s) - Ta có thời gian đèn thực tế là: Ctt= = = 43,5s ta lấy Ctt= 45 (s) b) Tính toán thời gian xanh hữu hiệu Trong đó: txhi: Thời gian xanh hữu dụng L: Tổng thời gian mất. L= N.tl Thời gian xanh hữu dụng pha I là: = 28,87= 29s Thời gian xanh hữu dụng pha II là: = 14,78= 15s Thời gian xanh hữu dụng pha II là: = 15,34= 15s c) Tính toán thời gian xanh thực tế Trong đó: Yi: thời gian vàng và tất cả thời gian đỏ Thời gian xanh thực tế pha I là: = 29 + 3 – 4 = 28s Thời gian xanh thực tế pha II là: = 15 + 3 – 4 = 14s Thời gian xanh thực tế pha III là: = 15 + 3 – 4 = 14s d) Vẽ biểu đò phân pha: e) Tính toán công suất của một làn Công suất của một làn trong 1 giờ của pha I là: = 960 (xcqd/h) Công suất của một làn trong 1 giờ của pha II là: = 496 (xcqd/h) Công suất của một làn trong 1 giờ của pha III là: = 496 (xcqd/h) Sau khi cải tạo, bề rộng của các làn xe trên các đường nhánh không thay đổi nên lưu lượng bão hòa trên mỗi đường nhánh cũng không thay đổi so với trước khi cải tạo. Theo kết quả tính toán trên ta khả năng thông hành trên mỗi đường nhánh được thể hiện trong bảng: Bảng 3.9: Kết quả tính toán khả năng thông hành của từng đường nhánh sau khi cải tạo nút Kim Mã- Ngọc Khánh Hướng txh (giây) C (giây) S (xcqđ/h) C (xcqđ/h) A 29 68 6759 2880 15 68 2253 496 B 29 68 6759 2880 15 68 2253 496 C 15 68 2253 496 D 15 68 2253 496 f) Tính toán thời gian chờ trung bình của phương tiện. Thời gian chờ của phương tiện là thời gian 1 xe phải dừng trước vạch dừng khi gặp đèn đỏ. Thời gian này bắt đầu từ lúc xe đầu tiên gặp phải đèn đỏ và giảm dần tới 0 khi xe thấy tín hiệu đèn xanh. Nếu tính thời gian này trung bình cho các phương tiện thì có: ( 1. 15 ) Trong đó: Ttb: Thời gian chờ trung bình củ một phương tiện (s) : Là tỉ số giữa thời gian xanh của các pha với thời gian chu kỳ đèn; = Tx/ Tp pha I = 29/68= 0,43; pha II = 15/68= 0,22; pha III = 15/68= 0,22 y = M/ S : Là tỉ số giữa LL thực tế với LLBH. y pha I= 0,349; y pha II = 0,179; y pha III = 0,186 q= M/ 3600: Là lưu lượng xe chạy trong 1 giây. Ta lấy lưu lượng xe trung bình chạy trong nút là: q= 750 xcqd/s/làn Mức độ bão hòa của dòng xe: x = y/ xphaI= 0,349/ 0,43= 0,81; xphaII= 0,179/ 0,22= 0,81; xphaIII= 0,186/ 0,22= 0,85 Thời gian chờ trung bình của pha I là: = 15,3s Thời gian chờ trung bình của pha II là: = 22,7s Thời gian chờ trung bình của pha III là: = 22,9s g) Tính thời gian cho đèn xanh bộ hành. Qua quá trình khảo sát ta thấy lưu lượng đi bộ qua nút các hướng vào giờ cao điểm không lớn. Đây là đặc điểm dòng giao thông ở các đô thị của Việt Nam. Người Việt có thói quen là nếu phải đi xa khoảng trên 600m là sử dụng phương tiện cơ giới. Đối với người Việt tốc độ đi bộ Vb là: 1,2- 1,5(m/s); khoảng cách giữa các Đối với nút ta lấy B1= 40m; B2= 15m, suy ra thời gian dành cho người đi bộ qua nút là: (s) (s) Người đi bộ sẽ được đảm bảo an toàn khi: Thời gian xanh +Xen kẽ 2 xanh Thời gian thoát nút và thời gian vượt nút. Ta thấy thời gian xanh của các pha I,II,III lần lượt. Ta lấy là tdb1= 38s và tdb2= 17s.Hoàn toàn có thể chấp nhận được với biểu thức trên h)Xác định năng lực dự trữ thông hành của nút: R.C = *) Xét giờ cao điểm chiều 461 2265 523 (D) NGỌC KHÁNH 526 116 367 (C) VẠN BẢO KIM MÃ KIM MÃ (B) (A) 279 74 405 Pha 1 Pha 2 301 2675 491 Pha 3 Hình 3.8: Sơ đồ các pha đèn cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh Các làn cho các luồng xe đi thẳng và rẽ trái của các pha như hình vẽ trên. Từ đó ta có bảng tính toán như sau: Vc= 992 + 491 + 526= 2009 xcqd/h Bảng 3.10: Lưu lượng tính toán thời gian các pha đèn của cao điểm sáng Pha Số làn xe chạy Lưu lượng xe tính toán Mi (xcqd/h.làn) LLBH Si(xcqđ/ h.làn) Tỉ số yi = Mi/Si I 3 (2675+301)/3=992 2253 0,4 II 1 491 2253 0,218 III 1 526 2253 0,2 v/c = 0,4 + 0,218 + 0,2 = 0,818 < 1 chấp nhận được. a) Tính toán chu kỳ đèn tối ưu( Cycle length Calculation): Áp dụng công thức của Webster có CK đèn tối ưu: Trong đó : N – số pha trong một chu kỳ tL – tổng thời gian mất trong mỗi chu kỳ Vc –Tổng lưu lượng tới hạn PHF – hệ số lưu lượng giờ cao điểm. h – thời gian bão hòa; Với tL= 3; N= 3 (pha); Vc= 2009xcqd/h; PHF= 0,97; h= 1,6s; chọn VC= 1 Cdes= = 113,2 (s), ta lấy C0= 114 (s) - Ta có thời gian đèn thực tế là: Ctt= = = 98,8s ta lấy Ctt= 100 (s) b) Tính toán thời gian xanh hữu hiệu Trong đó: txhi: Thời gian xanh hữu dụng L: Tổng thời gian mất. L= N.tl Thời gian xanh hữu dụng pha I là: = 51,85= 52s Thời gian xanh hữu dụng pha II là: = 25,66= 26s Thời gian xanh hữu dụng pha II là: = 27,49= 27s c) Tính toán thời gian xanh thực tế Trong đó: Yi: thời gian vàng và tất cả thời gian đỏ Thời gian xanh thực tế pha I là: = 52 + 3 – 4 = 51s Thời gian xanh thực tế pha II là: = 26 + 3 – 4 = 25s Thời gian xanh thực tế pha III là: = 28 + 3 – 4 = 26s d) Vẽ biểu đò phân pha: e) Tính toán công suất của một làn Công suất của một làn trong 1 giờ của pha I là: = 1026(xcqd/h) Công suất của một làn trong 1 giờ của pha II là: = 513(xcqd/h) Công suất của một làn trong 1 giờ của pha III là: = 533(xcqd/h) Sau khi cải tạo, bề rộng của các làn xe trên các đường nhánh không thay đổi nên lưu lượng bão hòa trên mỗi đường nhánh cũng không thay đổi so với trước khi cải tạo. Theo kết quả tính toán trên ta khả năng thông hành trên mỗi đường nhánh được thể hiện trong bảng: Bảng 3.11: Kết quả tính toán khả năng thông hành của từng đường nhánh sau khi cải tạo nút Kim Mã- Ngọc Khánh Hướng txh (giây) C (giây) S (xcqđ/h) C (xcqđ/h) A 52 114 6759 3083 26 114 2253 513 B 52 114 6759 3083 26 114 2253 513 C 28 114 2253 533 D 28 114 2253 533 f) Tính toán thời gian chờ trung bình của phương tiện. Thời gian chờ của phương tiện là thời gian 1 xe phải dừng trước vạch dừng khi gặp đèn đỏ. Thời gian này bắt đầu từ lúc xe đầu tiên gặp phải đèn đỏ và giảm dần tới 0 khi xe thấy tín hiệu đèn xanh. Nếu tính thời gian này trung bình cho các phương tiện thì có: ( 1. 15 ) Trong đó: Ttb: Thời gian chờ trung bình củ một phương tiện (s) : Là tỉ số giữa thời gian xanh của các pha với thời gian chu kỳ đèn; = Tx/ Tp pha I = 52/114= 0,46; pha II = 26/114= 0,23; pha III = 27/114= 0,24 y = M/ S : Là tỉ số giữa LL thực tế với LLBH. y pha I= 0,4; y pha II = 0,218; y pha III = 0,2 q= M/ 3600: Là lưu lượng xe chạy trong 1 giây. Ta lấy lưu lượng xe trung bình chạy trong nút là: q= 750 xcqd/s/làn Mức độ bão hòa của dòng xe: x = y/ xphaI= 0,4/ 0,46= 0,97; xphaII=0,218/ 0,23= 0,95; xphaIII= 0,2/ 0,24= 0,83 Thời gian chờ trung bình của pha I là: = 24,9s Thời gian chờ trung bình của pha II là: = 39s Thời gian chờ trung bình của pha III là: = 37s g) Tính thời gian cho đèn xanh bộ hành. Qua quá trình khảo sát ta thấy lưu lượng đi bộ qua nút các hướng vào giờ cao điểm không lớn. Đây là đặc điểm dòng giao thông ở các đô thị của Việt Nam. Người Việt có thói quen là nếu phải đi xa khoảng trên 600m là sử dụng phương tiện cơ giới. Đối với người Việt tốc độ đi bộ Vb là: 1,2- 1,5(m/s); khoảng cách giữa các Đối với nút ta lấy B1= 40m; B2= 15m, suy ra thời gian dành cho người đi bộ qua nút là: (s) (s) Người đi bộ sẽ được đảm bảo an toàn khi: Thời gian xanh +Xen kẽ 2 xanh Thời gian thoát nút và thời gian vượt nút. Ta thấy thời gian xanh của các pha I,II,III lần lượt. Ta lấy là tdb1= 38s và tdb2= 17s.Hoàn toàn có thể chấp nhận được với biểu thức trên h)Xác định năng lực dự trữ thông hành của nút: R.C = Nhận xét: do điều khiển giao thông theo chu kỳ tối ưu có trị số lớn hơn chu kỳ thực tế tính toán ( = 114s – 100s = 14s) nên năng lực thông hành của nút giao còn dự trữ 1,34%. Điều này cho thấy nút giao ở thời điểm hiện tại đã tới ngưỡng giới hạn, phải tổ chức cải tạo và thiết kế lại nút cũng như tuyến đường vào nút để tăng khả năng thông qua của nút giao. 3.3. Đánh giá và lựa chọn giải pháp tổ chức giao thông cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh 3.3.1. Đánh giá các giải pháp tổ chức giao thông a) Các chỉ tiêu đánh giá điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu. Theo “Bài giảng quy hoạch nút giao thông bằng đèn tín hiệu” của TS.Khuất Việt Hùng, năm 2007 thì bao gồm các chỉ tiêu sau: An toàn giao thông: gồm tần suất và mức độ nguy hiểm khi qua nút; tầm nhìn của các hướng vào nút; mức đảm bảo an toàn cho giao thông phi cơ giới. Chất lượng dòng giao thông: gồm lưu lượng các luồng xe; dẫn hướng dòng xe đi qua nút; khả năng thông hành của nút và mức độ giảm ùn tắc giao thông; khả năng đáp ứng cho dòng xe ưu tiên và VTHHCC. Bảo vệ môi trường: tiếng ồn; khí thải. Lợi ích kinh tế: thời gian chờ bình quân của phương tiện; thời gian giao thông; hao mòn phương tiện; tiêu thụ nhiên liệu. Lợi ích kỹ thuật: tính khả thi của phương án; điều kiện đáp ứng của nút cho việc TCGT bằng đèn tín hiệu. b) Đánh giá các phương án đã xây dựng. Đối với phương án TCGT bằng đảo giao thông và phân luồng. Sử dụng các đảo và kẻ vạch sơn phân luồng (đảo phân luồng): Đây là giải pháp có tác dụng cho luồng xe rẽ phải ở 2 hướng Kim Mã, Ngọc Khánh không cần phải qua nút để tránh lưu lượng qua nút lớn và tạo giao cắt qua nút chính nhưng sẽ làm tăng diện tích của nút và dòng phương tiện qua nút phải tốn thời gian. Giải pháp này cũng không áp dụng được cho nút. Đối với phương án TCGT bằng đèn tín hiệu. Căn cứ vào những chỉ tiêu nêu trên và kết quả tính toán, phương án này có những ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: Giao thông tại nút giảm được các giao cắt tạo xung đột nguy hiểm làm cho một ngã tư phức tạp trở thành ngã tư đơn giản. Thời gian đèn xanh ở các pha đèn được bố trí hợp lý hơn nên khả năng thông qua lớn và giúp giải phóng được lưu lượng giao thông ở các hướng vào các cao điểm tránh được ùn tắc so với hiện tại. Do bố trí phân luồng giao thông bằng các đảo dẫn hướng và sơn kẻ vạch nên dòng giao thông sẽ rõ ràng cho từng pha. Các phương tiện cơ giới và người đi bộ sẽ không xảy ra các xung đột mất an toàn cho người đi bộ. Sự kết hợp đèn tín hiệu và phân luồng giao thông rõ ràng cũng sẽ tạo thói quen cho dân đô thị đi lại có tính kỷ luật (đi đúng làn đường dành riêng cho xe của mình) và nâng cao ý thức ATGT. Vì trong điều kiện dòng giao thông hỗn hợp, và CSHT giao thông của đô thị Hà Nội còn thiếu đồng bộ nên chưa thể bố trí cho phương tiện VTHHCC có làn riêng và hướng ưu tiên khi qua nút. Nhược điểm: Tầm nhìn ở hướng Kim Mã vào Ngọc Khánh và từ Ngọc Khánh ra chưa đảm bảo vì mặt bằng có nhiều nhà dân. Vẫn còn các giao cắt giữa các luồng rẽ trái và luồng đi thẳng đối diện khi qua nút, do lưu lượng qua nút lớn. Thời gian chờ trung bình của một phương tiện khi qua nút vẫn còn cao. 3.3.2. Lựa chọn giải pháp TCGT cho nút Kim Mã- Ngọc Khánh Từ đánh giá các phương án nêu trên ta thấy nút Kim Mã- Ngọc Khánh chỉ có thể lựa chọn loại hình tổ chức giao thông bằng đèn tín hiệu. Hình thức tổ chức. Kết hợp TCGT bằng đèn tín hiệu với việc phân luồng rẽ phải, rẽ trái và sơn kẻ vạch phân luồng, các biển báo, biển chỉ dẫn giao thông. Bố trí nhân lực (CSGT) để tăng cường kiểm tra giám sát ATGT cho người tham gia giao thông khi qua nút. Cách bố trí cột đèn. Mỗi mặt cắt vào ta bố trí một cột đèn treo cao 5m, cột làm bằng thép chống rỉ, cột gồm cụm đèn có một bộ đèn xanh - vàng - đỏ, như vậy sẽ có 4 cột đèn chính. Mỗi hướng cho người đi bộ tại phần mép đảo tam giác trong vạch đi bộ bố trí 1 cột đèn đi bộ cao 3m, mỗi cột có một bộ đèn xanh - đỏ, vậy sẽ có 4 cột đèn điều khiển đi bộ Cột đèn tín hiệu (hình 3.9) được đặt trên vỉa hè và sát mép đường, ngay vạch STOP của mỗi đường dẫn. Riêng với hướng Kim Mã do lưu lượng phương tiện giao thông lớn nên ta sẽ bố trí thêm cột đèn (hình 3.9 b) ở vạch STOP của đường dẫn vào nút đối diện. Hình 3.9: Các chỉ số khi lắp đặt đèn tín hiệu Chu kỳ đèn tín hiệu Đã được tính toán cụ thể như mục 3.2.2, ta tóm tắt lại như sau: Cao điểm sáng Chu kỳ đèn C0 = 94s; đèn vàng các pha Tv= 4s; Thời gian đèn xanh bộ hành Tb1= 36s, Tb2= 17s. Pha 1: Đèn xanh Tx1 = 41s; đèn đỏ Tđ1 = 49s. Pha 2: Đèn xanh T x2 = 18s; đèn đỏ Tđ2 = 72s. Pha 3: Đèn xanh T x2 = 23s; đèn đỏ Tđ2 = 67s. Cao điểm trưa Chu kỳ đèn Tp = 68s; đèn vàng các pha Tv = 4s; Thời gian đèn xanh bộ hành Tb1= 36s, Tb2= 17s. Pha 1: Đèn xanh Tx1 = 28s; đèn đỏ Tđ1 = 36s. Pha 2: Đèn xanh Tx2 = 14s; đèn đỏ Tđ2 = 50s. Pha 3: Đèn xanh T x2 = 14s; đèn đỏ Tđ2 = 50s. Cao điểm chiều Chu kỳ đèn Tp= 114s; đèn vàng các pha Tv= 4s; Thời gian đèn xanh bộ hành Tb1= 36s, Tb2= 17s. Pha 1: Đèn xanh Tx1 = 51s; đèn đỏ Tđ1 = 59s. Pha 2: Đèn xanh Tx2 = 25s; đèn đỏ Tđ2 = 85s. Pha 3: Đèn xanh T x2 = 26s; đèn đỏ Tđ2 = 84s. Phương án thiết kế cải tạo lại nút Kim Mã- Ngọc Khánh. Như đã trình bày ở phần trên, cơ sở hạ tầng của nút giao thông này không thể đáp ứng cho lưu lượng, tình trạng ách tắc trong tương lai là không tránh khỏi. Vì vậy ở phần này ta lập phương án thiết kế cải tạo lại nút để đáp ứng được lưu lượng ở thời điểm đó. Hình 3.10: Sơ đồ thiết kế cải tạo nút Kim Mã- Ngọc Khánh trong tương lai KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua nghiên cứu đề tài “ Tổ chức giao thông tại nút Kim Mã- Ngọc Khánh ” đã giải quyết được những vấn đề sau: - Chương 1: Đã nêu lên được những lý luận, những kiến thức chung về nút giao thông đồng mức và tổ chức giao thông tại nút đồng mức, làm cơ sở khoa học để thực hiện đề tài. - Chương 2: Nêu lên được hiện trạng tổ chức giao thông đô thị của Hà Nội cũng như hiện trạng tổ chức giao thông nút Kim Mã- Ngọc Khánh qua đó đánh giá được hiện trạng của nút Kim Mã- Ngọc Khánh là cần phải tổ chức lại giao thông. - Chương 3: Dự báo được lưu lượng qua nút của năm tương lai, đưa các giải pháp tổ chức giao thông tại nút. Điều này sẽ làm tăng khả năng thông qua của nút nếu đề tài này ứng dụng vào thực tiễn. Tuy nhiên, đề tài còn nhiều hạn chế và thiếu sót: - Do kiến thức hạn chế nên còn thừa nhận nhiều kết quả nghiên cứu khác của các tác giả mà chưa có điều kiện tìm hiểu kỹ về cách thức tìm ra nó. - Vì thời gian thực hiện đề tài ngắn, trong qua trình làm đồ án thì số liệu quan sát chưa đủ nhiều và phương tiện quan trắc còn hạn chế nên quá trình phân tích các số liệu không tránh khỏi sai sót về mặt cơ học, dẫn đến độ tin cậy có khả năng chưa cao. Do đó các giải pháp đưa ra theo lý luận của đồ án và các số liệu đã có là hợp lý, tuy nhiên khi áp dụng vào thực tiễn có thể xuất hiện những bất cập - Thông qua những nghiên cứu khá chi tiết đã được trình bày ở trên thì đã tạm thời giải quyết được phần nào sự ùn tắc của nút trong thời gian tới. Tuy nhiên do một số hạn chế của đề tài không thể giải quyết hết được những bất cập ở nút mà quan trọng là giải quyết được lưu lượng quá lớn của nút (so với năng lực thông hành). Qua đây Em cũng xin được có đôi lời kiến nghị: - Mở rộng nút, cải tạo vỉa hè nhằm đảm bảo tầm nhìn cho phương tiện và tạo mỹ quan cho nút - Sử dụng vạch sơn và biển báo rõ ràng, hợp lý để hướng dẫn người điều khiển phương tiện giao thông. - Ngay từ bây giờ các nhà chức năng phải tiến hành công tác quy hoạch cải tạo lại nút để giải quyết những bất cập trên do lưu lượng của nút trong tương lai sẽ còn tăng đáng kể. Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án ngoài sự lỗ lực của bản thân thì em còn nhận được sự giúp đỡ rất tận tình của các thầy cô trong bộ môn và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Trường đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô! Sinh viên: Vũ Đức Thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Giao thông Vận tải (2005), Đường ôtô tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054 – 05 ( bản dự thảo), Hà Nội. Nguyễn Xuân Vinh, Thiết kế nút giao thông và điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu, NXB Xây dựng (2006). Tiến sỹ Phan Cao Thọ, Giao thông đô thị và chuyên đề đường, Đại học bách khoa Đà Nẵng, khoa xây dựng cầu đường. Vũ Anh Tuấn (2008), Bài giảng Tổ chức giao thông đô thị, Viện quy hoạch và quản lý giao thông vận tải, ĐH GTVT Hà Nội. Bùi Xuân cậy, Nguyễn Quang Đạo (2005), Đường thành phố và quy hoạch giao thông đô thị, NXB Đại học giao thông vận tải, Hà Nội. Đỗ Bá chương (2004), Thiết kế đường ôtô - Tập 1, NXB Giáo dục, Hà Nội. Đỗ Bá Chương, Nguyễn Quang Đạo (2000), Nút giao thông trên đường ôtô, NXB Giáo dục, Hà Nội. Trương Đình Giai, Đinh Việt Hồng (2002), Thiết kế tuyến đường ôtô cao tốc, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội. KS. Doãn Hoa (2004), Quản lý khai thác đường ôtô, NXB Xây dựng, Hà Nội. TS. Khuất Việt Hùng (2007), Bài giảng quy hoạch nút giao thông bằng đèn tín hiệu, Hà Nội. Nguyễn Xuân Trục (2003), Quy hoạch GTVT và thiết kế công trình đô thị, NXB Giáo dục, Hà Nội. Trường Đại học GTVT- Bộ môn quy hoạch và quản lý GTVT (2006), Lý thuyết dòng xe và ứng dụng, NXB Đại học GTVT, Hà Nội. Vũ Hồng Trường (2001), Bài giảng quy hoạch giao thông vận tải đô thị, NXB Đại học GTVT, Hà Nội. Nguyễn Xuân Vinh (1999), Nút giao thông, NXB giao thông vận tải, Hà Nội. Vũ Thị Vinh (2001), Quy hoạch mạng lưới giao thông đô thị, NXB Xây dựng, Hà Nội. PHỤ LỤC a) Đường cấm b) Cấm đi ngược chiều c) giao nhau ngã d) giao với đường ưu tiên Hình i: Minh họa một số loại biển báo a) hướng đi cho phép; b) đường cho người đi bộ c) đường ưu tiên; d) hết đường ưu tiên Hình iii: Minh họa một số loại biển báo, hiệu lệnh Hình iii: Một số phương án bố trí cột đèn tín hiệu tại nút.