Vấn đề xây dựng giao thông đường bộ

LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 8 Chương 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 MD  ( 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): LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 9 Ở 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 0D  xe có thể chạy với vận tốc tối đa theo đặc tính động lực fm VV  . Với fV 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: 0Vm  , maxDD  . 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. LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 10 MËt ®é D N (xe/h) VËn tèc V N (xe/h) Nmax Ni DN-maxDi Dj Nmax VN-max a) b) 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 mô tả các điều kiện vận hành trong một dũng giao thụng và được chấp nhận bởi người tham gia giao thông. Mức phục vụ hay mức độ giao thông thuận tiện được đặc trưng bằng 3 chỉ tiêu dưới đây : 1) Hệ số sử dụng năng lực thông hành Z - Khi đánh giá một dự án thiết kế đường hoặc khi chọn mức độ phục vụ TK : max tk N N Z  hoặc c vZ  (1.2) Trong đó : Ntk – lưu lượng xe thiết kế ; Nmax – năng lực thông hành thực tế lớn nhất trong điều kiện chuẩn; (v – volume; c – capacity) Khi Z lớn thỡ mật độ xe chạy trên 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 thông thuận tiện sẽ giảm đi và ngược lại, khi Z nhỏ thỡ giao thụng càng thuận tiện. 2) Tốc độ hành trỡnh trung bỡnh Vtb hoặc hệ số tốc độ v 0 tb V V v  N.VV 0tb  (1.3) Trong đó : Vtb : Tốc độ trung bỡnh của dũng xe (km/h) V0 : Tốc độ một ô tô đơn chiếc chạy tự do trên 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) LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 11 3) 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. LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 12 Do 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 bằng Đồi Núi Đô thị và Ngoại ô Cao tốc (Freeway) B B C C Đường chính (Arterial) B B C C Đường gom (Collector) C C D C Đường địa phương (Local) D D D D 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 1000VN , xe / h d d   (1.4) 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 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 13 - 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) d = lpư +Sh +lo +lx (1.5) v d lpu Sh l0 lx 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,  i254 V.KS 2 h   l0 – cự ly an toàn, 5 – 10m; lx – chiều dài xe, m; Do đó:   h/xe, ll i254 V.K 6,3 V V1000N x0 2lth     (1.6) - 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 maxN i itt KN (xe/h) (1.7) LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 14 Với 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 K1 kể tới chiều rộng phần xe chạy Trị số K1 khi phần xe chạy cú Chiều rộng làn xe, (m) Nhiều làn xe 2 làn xe < 3 3,5 ≥ 3,75 0,90 0,96 1,00 0,85 0,80 1,00 Bảng 1.3 Hệ số K2 kể tới chiều rộng lề đường Chiều rộng lề, (m) Trị số K2 Chiều rộng lề, (m) Trị số K2 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 K3 kể tới độ thoáng ngang Nhiễu có ở một bên đường Nhiễu ở cả hai bên đường Hệ số K3 khi chiều rộng làn xe (m) Cự ly từ mép phần xe chạy tới chướng ngại vật ở trên lề đường (m) 3,75 3,50 3,00 3,75 3,50 3,00 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 K4 kể tới ảnh hưởng của xe tải và xe kéo moóc Hệ số K4 khi tỷ lệ xe tải nhẹ và xe tải trung (%) Tỷ lệ số xe cú kộo moúc (%) 10 20 50 60 70 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 K5 kể tới ảnh hưởng của dốc dọc LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 15 Hệ số K5 khi số xe kộo moúc trong dũng xe (%) Dốc dọc (%) Chiều dài dốc (m) 2 5 10 15 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 7 200 300 0,75 0,63 0,68 0,55 0,60 0,48 0,55 0,41 Bảng 1.7 Hệ số K6 kể tới ảnh hưởng của tầm nhỡn Chiều dài tầm nhỡn (m) Trị số K6 Chiều dài tầm nhỡn (m) Trị số K6 < 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 K7 kể tới bán kính đường cong nằm Bán kính đường cong nằm (m) Trị số K7 Bán kính đường cong nằm (m) Trị số K7 < 100 100-250 250-450 0,85 0,90 0,96 450-600 > 600 0,99 1,00 Bảng 1.9 Hệ số K8 kể tới sự hạn chế tốc độ Tốc độ hạn chế (km/h) Trị số K8 Tốc độ hạn chế (km/h) Trị số K8 10 20 30 0,44 0,76 0,88 40 50 60 0,96 0,98 1,00 Bảng 1.10 Hệ số K9 kể tới ảnh hưởng của nút giao thông Đường nối vào Giao cắt Lượng xe rẽ trái (%) Hệ số K9 khi chiều rộng phần xe chạy trên đường chính (m) LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 16 7,00 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 K10 kể tới tỡnh trạng của lề đường Loại hỡnh gia cố và tỡnh trạng của lề đường Hệ số K10 Loại hỡnh gia cố và tỡnh trạng của lề đường Hệ số K10 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 K11 kể tới loại mặt đường Loại lớp mặt Hệ số K11 Loại lớp mặt Hệ số K11 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 K12 kể tới vị trớ cỏc cụng trỡnh trên đường Vị trí chỗ nghỉ, trạm xăng, chỗ đỗ xe so với phần xe chạy Hệ số K12 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 K13 kể tới sự phõn làn xe trờn phần xe chạy Phương pháp tổ chức giao thông Hệ số K13 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 17 Vạch 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 K13=K8 1,10 Bảng 1.15 Hệ số K14 kể tới sự hiện diện của đường cong chuyển tiếp rẽ xe Hệ số K14 cho làn xe Loại đường cong chuyển tiếp chuyển tốc Cường độ xe trên đường rẽ so với cường độ xe trên đường trục (%) Bờn phải Bờn trỏi Làn xe chuyển tiếp tỏch khỏi phần xe chạy chớnh 10-15 25-40 0,95 0,90 1,00 0,95 Loại thông thường 10-15 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 K15 kể tới thành phần dũng xe Hệ số K15 khi số xe con chiếm (%) Tỷ lệ số xe bus (%) 70 50 40 30 20 10 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 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 18 2 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) PhÇn tr¨m thêi gi an bÞ c¶n trë (%) 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) A ≤ 35 > 90 B > 35 - 50 > 80 - 90 C > 50 – 65 > 70 – 80 D > 65 - 80 > 60 - 70 E > 80 ≤ 60 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 (%) A ≤ 40 B > 40 - 55 C > 55 – 70 D > 70 - 85 E > 85 Chỳ ý: Mức phục vụ F sử dụng khi suất dũng vượt quá khả năng thông xe của đoạn đường phân tích LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 19 2. Năng lực thông hành của đường nhiều làn xe: Cú thể sử dụng bảng 1.19 để xác định khả năng thông xe cũng như mức phục vụ: Bảng 1.19 Tiờu chuẩn mức phục vụ cho đường nhiều làn xe Mức phục vụ (LOS) FFS (vận tốc xe chạy tự do) Tiờu chuẩn A B C D E Mật độ xe lớn nhất (xe/km/làn) 7 11 16 22 25 Tốc độ trung bỡnh (km/h) 100.0 100.0 98.4 91.5 88.0 Tỷ số v/c lớn nhất 0.32 0.50 0.72 0.92 1.00 100 km/h Suất dũng phục vụ lớn nhất (xe/giờ/làn) 700 1100 1575 2015 2200 Mật độ xe lớn nhất (xe/km/làn) 7 11 16 22 26 Tốc độ trung bỡnh (km/h) 90.0 90.0 89.8 84.7 80.8 Tỷ số v/c lớn nhất 0.30 0.47 0.68 0.89 1.00 90 km/h Suất dũng phục vụ lớn nhất (xe/giờ/làn) 630 990 1435 1860 2100 Mật độ xe lớn nhất (xe/km/làn) 7 11 16 22 27 Tốc độ trung bỡnh (km/h) 80 80 80 77.6 74.1 Tỷ số v/c lớn nhất 0.28 0.44 0.64 0.85 1.00 80 km/h Suất dũng phục vụ lớn nhất (xe/giờ/làn) 560 880 1280 1705 2000 Mật độ xe lớn nhất (xe/km/làn) 7 11 16 22 28 Tốc độ trung bỡnh (km/h) 70 70 70 69.6 67.9 Tỷ số v/c lớn nhất 0.26 0.41 0.59 0.81 1.00 70 km/h Suất dũng phục vụ lớn nhất (xe/giờ/làn) 490 770 1120 1530 1900 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 20 1.2.4 Phương pháp mô phỏng xác định năng lực thông hành Mụ phỏng là việc mụ tả lại một quỏ trỡnh, một hệ thống nào đó trong thực tế thông qua một quá trỡnh hay một hệ thống khỏc, cú thể là với qui mụ khỏc và cũng cú thể trờn mỏy tớnh. Mụ phỏng giao thụng đó cú từ rất sớm, vào những năm 1960 và 1970. Cho đến nay, các mô hỡnh mụ phỏng (hay cỏc chương trỡnh mụ phỏng) đó cú những bước tiến vượt bậc và đang được áp dụng rộng rói, nhất là ở cỏc nước phát triển và đó thể hiện được vai trũ nổi bật của mỡnh trong các vấn đề về quản lý và quy hoạch giao thụng. Cỏc mụ hỡnh mụ phỏng nhỡn chung đi theo 2 hướng lớn: mô hỡnh mụ phỏng vĩ mụ và mụ hỡnh mụ phỏng vi mụ. 1. Mụ hỡnh mụ phỏng vĩ mụ Mụ hỡnh mụ phỏng vĩ mụ là mụ hỡnh nghiờn cứu dựa trờn cỏc quan hệ toỏn học đó được xác định, đúc kết từ các kết quả nghiên cứu, khảo sát trực tiếp trên những đoạn đường hay tại các vị trí nút giao thông của một mạng lưới đường bộ hay giao thông của một khu vực. Trong các mô hỡnh mụ phỏng vĩ mụ, dũng xe được đơn giản hoá và được mô hỡnh hoỏ dựa trờn mụ hỡnh dũng chất lỏng hay dũng chất khớ. Dựa trờn cỏc hệ phương trỡnh toỏn học của cỏc mụ hỡnh dũng này (Navier-Stokes, Boltzmann) người ta xây dựng các quan hệ toán học cho dũng giao thụng với cỏc thụng số tương đương nhưng mang ý nghĩa đặc trưng cho dũng giao thụng, chỳng được xác dịnh trên cơ sở thực nghiệm. Trong thực tế mô hỡnh hoỏ dũng giao thụng dựa trờn mụ hỡnh dũng chất lỏng được sử dụng nhiều nhất. Các thông số cơ bản của hệ phương trỡnh Navier-Stokes được xem xét đối với dũng giao thông là mật độ, vận tốc và lưu lượng. Mụ hỡnh mụ phỏng vĩ mụ rất giống với cỏc phương pháp nghiên cứu về dũng giao thụng cổ điển. Quỏ trỡnh giao thụng trong một vựng hiện hành được quan sát dưới góc độ vĩ mô, tức là xem xét dũng giao thụng một cỏch tổng thể. Tớnh chất của quỏ trỡnh giao thụng là tớnh chất của chung của tất cả cỏc phương tiện - tính chất của dũng xe. Tuỳ theo từng giả thiết mà các tính chất này được thể hiện trong mô hỡnh dưới dạng các phương trỡnh toỏn học, cỏc tham số…, nhưng điều quan trọng nhất là chúng phải đảm bảo phương trỡnh liờn tục của mụ hỡnh mụ phỏng vĩ mụ. Tuy nhiờn, do chỉ xột quỏ trỡnh giao thụng ở mức độ vĩ mô nên các yếu tố mang tính chất chi tiết có ảnh hưởng đến quá trỡnh giao thụng như hành vi của mỗi cá nhân điều khiển phương tiện, tính chất của từng loại xe… đó khụng được xét đến. Do vậy, cỏc mụ hỡnh mụ phỏng vĩ mụ thường không thích hợp khi nghiên cứu về các quá trỡnh giao thụng tại những nơi giao nhau hay tại các đoạn đường giao thông trong đô thị, nơi mà tính chất của từng đối tượng tham gia giao thông có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của quá trỡnh giao thụng. LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 21 Điểm quan trọng trong khi xây dựng mô hỡnh vĩ mụ là việc ỏp dụng cỏc phương trỡnh toỏn học sao cho phự hợp nhất với điều kiện giao thông thực tế. Chớnh vỡ vậy mà đó cú rất nhiều mụ hỡnh mụ phỏng vĩ mụ được áp dụng hiện nay, chẳng hạn như mô hỡnh mụ phỏng vĩ mụ sử dụng trong HCM, mụ hỡnh động học, mô hỡnh khớ động học,.. mỗi tác giả, tương ứng với điều kiện nghiên cứu thực tiễn lại dựa trên các mô hỡnh cơ bản để xõy dựng nờn cỏc mụ hỡnh mới phự hợp hơn. 2. Mụ hỡnh mụ phỏng vi mụ Về cơ bản, mô hỡnh mụ phỏng vi mụ, như tên gọi của nó, mô tả lại hoạt động của quá trỡnh giao thụng với mức độ chi tiết cao. Những mô hỡnh thuộc kiểu mụ phỏng vi mụ được đặc trưng với việc mô tả từng phương tiện giao thông đồng thời với sự tương tác giữa các đối tượng của hệ thống giao thông bao gồm các đối tượng đơn lẻ đó. Phương tiện giao thông và người điều khiển phương tiện giao thông được thống nhất với nhau trong một đối tượng, và được gọi là đối tượng giao thông. Đối tượng này có những đặc tính của phương tiện giao thông và đồng thời cũng có những đặc tính của người điều khiển phương tiện giao thông đó; ví dụ như có phương tiện là xe ô tô con tham gia giao thông, người điều khiển là người trung niên thỡ đối tượng sẽ có các thuộc tính như kích thước là kích thước của xe ô tô con, tốc độ lớn nhất là 40 km/h (tuỳ thuộc vào người điều khiển phương tiện, mặc dù phương tiện tham gia giao thông có khả năng đáp ứng cao hơn). Quá trỡnh mụ phỏng được tiến hành bằng cách “thả” các đối tượng giao thông vào trong môi trường ảo do máy tính tạo ra (là khu vực cần nghiên cứu được tái hiện lại trong máy tính). Với những thuộc tính của đối tượng và những quy tắc đó được xác định trước, các đối tượng giao thông đó sẽ hoạt động theo một quá trỡnh nào đó, và do vậy sẽ tạo nên hoạt động giao thông của khu vực cần mô phỏng. Ưu điểm nổi bật của các mô hỡnh mụ phỏng vi mụ so với cỏc mụ hỡnh mụ phỏng vĩ mụ là mức độ chính xác cao. Do xét đến từng đối tượng đơn lẻ nên khả năng tích hợp thuộc tính của từng loại đối tượng được hổ trợ tối đa bên trong mô hỡnh. Đó cú những chương trỡnh hỗ trợ chi tiết đến mức, đặc tính của từng loại xe con khác nhau cũng được xét đến. Ngoài ra, dựa vào kết quả của quá trỡnh mụ phỏng vi mô, người ta cũn cú thể dẫn xuất ra hàng loạt những yếu tố khỏc nhau cú liờn quan đến quá trỡnh giao thụng (điều mà các mô hỡnh mụ phỏng vĩ mụ khụng thể làm được) như: mức độ phục vụ LOS; mức độ ô nhiễm về tiếng ồn, khí thải; tiêu hao về nhiên liệu của phương tiện;… trên đoạn đường hay cả khu vực giao thông nghiên cứu. Bảng 1.20 Một số phần mềm mụ phỏng giao thụng. STT Tờn phần mềm Loại Cơ quan xây dựng phần mềm Nước 01 VISSIM vi mụ PTV System Đức 02 SimTraffic vi mụ Trafficware Mỹ LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt NguyÔn H÷u Néi Tr­êng §¹i häc GTVT hµ néi 22 03 DYNASIM vi mụ Dynalogic Phỏp 04 PARAMICS vi mụ Quadstone Anh 05 FREQ vĩ mụ California Department of Transportation Mỹ 1.3 XÁC ĐỊNH NĂNG LỰC THÔNG HÀNH CỦA MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG HUYỆN SÓC SƠN Trên cơ sở các phương pháp xác định năng lực thông hành đã phân tích ở trên có thể kiến nghị phương pháp xác định năng lực thông hành của hệ thống đường Sóc Sơn như sau: 1. Phương pháp sử dụng mô hình động học đơn giản có thể áp dụng đối với những tuyến đường mới, lưu lượng xe còn ít 2. Phương pháp sử dụng các hệ số chiết giảm có thể sử dụng đối với các tuyến đường nói chung, nhất là các tuyến đường có các yếu tố hình học thay đổi tương đối nhiều dọc theo tuyến đường. 3. Phương pháp HCM có thể sử dụng cho các tuyến đường cấp cao, đường Quốc lộ hoặc đường Tỉnh lộ qua địa bàn huyện.