thiết kế bình đồ đường ô tô cao tốc theo quan điểm an toàn giao thông và mỹ học công trình

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
90
THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ ĐƯỜNG Ô TÔ CAO TỐC THEO QUAN ĐIỂM
AN TOÀN GIAO THÔNG VÀ MỸ HỌC CÔNG TRÌNH
EXPRESSWAY PLANNING ON THE PRINCIPLE OF CLOTHOID ROAD AND
SAFETY OF TRAFFIC CRITERA


Phan Cao Thọ
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
Ngô Đức Thịnh
Học viên cao học khoá 2008-2010


TÓM TẮT
Bài báo trình bày phương pháp thiết kế bình đồ tuyến đường ô tô cao tốc theo đường
cong Clothoid, đồng thời đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng bình đồ tuyến
thiết kế trên quan điểm an toàn giao thông và thẩm mỹ của tuyến đường. Một phần mềm thiết
kế kỹ thuật tuyến Clothoid được xây dựng giúp cho các Kỹ sư thiết kế có được nhiều phương
án lựa chọn thông qua nhóm các chỉ tiêu đảm bảo an toàn giao thông và mỹ học. Kết quả
nghiên cứu với mong muốn áp dụng hiệu quả cho đường ôtô cao tốc, đường cấp cao nói chung
ở nước ta hiện nay.
ABSTRACT
This article presents a method for designing the plan of an expressway with Clothoid
curve and deals with the technological parameters for assessing the quality of designed road
plan based on traffic safety and highway aesthetics. A software is made to design Clothoid’s
technologies, which helps designing engineers to select a variety of plans through a number of
targets on ensuring the road’s traffic safety and aesthetics. It is hoped that this research can be
effectively applied to expressway and high-level street planning in our country nowadays.

1. Đặt vấn đề

Phát triển hệ thống đường bộ cao tốc đồng nghĩa với đòi hỏi phải thiết kế và xây
dựng một tuyến đường ôtô đạt chất lượng cao, thể hiện qua tính tiện nghi, thuận lợi, xe
chạy an toàn, tốc độ cao, đồng thời tuyến đường thoả mãn tốt nhất sự hài hoà với địa
hình tự nhiên hay nói khác là phải có tính thẩm mỹ cao tương ứng với đồng tiền mà
chúng ta phải bỏ ra để xây dựng đường. Bước thiết kế bình đồ có ý nghĩa khai sinh ra
tuyến đường, góp phần quan trọng đối với chất lượng của đường khi đưa vào khai thác sử
dụng. Nếu vẫn thiết kế bình đồ tuyến theo những nguyên tắc thông thường như từ trước
đến nay, sẽ không đáp ứng được đầy đủ đòi hỏi trên. Việc xem xét, nghiên cứu phương
pháp thiết kế bình đồ tuyến sao cho thoả mãn được các yêu cầu, đồng thời đánh giá được
chất lượng của tuyến thiết kế là hết sức cần thiết đối với công tác thiết kế đường ôtô cấp
cao nói chung và với đường ô tô cao tốc nói riêng. Với những lí do đó, bài viết trình bày
các kết quả nghiên cứu bước đầu về phương pháp thiết kế bình đồ tuyến Clothoid và đánh
giá chất lượng tuyến thiết kế từ quan điểm đảm bảo an toàn giao thông cũng như tính
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
91
thẩm mỹ của công trình, xây dựng phần mềm thiết kế với mong muốn đưa kết quả vào áp
dụng cho đường ôtô cao tốc, đường ôtô cấp cao ở nước ta hiện nay”.
2. Các kết quả nghiên cứu
2.1. Cơ sở lý thuyết:
Thiết kế bình đồ tuyến theo TCVN 4054-05 hay TCVN 5729-97 là nguyên tắc
thiết kế tuyến thông thường vẫn được các kỹ sư ở các đơn vị Tư vấn thiết kế nước ta
nhập tâm và thực hiện từ trước đến nay. Tuyến trên bình đồ được tạo thành bởi 3 yếu tố
hình học là đường thẳng, đường cong tròn và đường cong chuyển tiếp, trong đó đoạn
chuyển tiếp thường sử dụng đường cong Clothoid. Với nguyên tắc đó, đoạn chuyển tiếp
Clothoid chỉ là yếu tố phụ chiếm một chiều dài ngắn, vì chỉ xem là một yếu tố phụ nên
người thiết kế chỉ việc áp dụng đường cong này làm đường cong chuyển tiếp trong
phạm vi các bán kính giới hạn theo đúng quy trình quy phạm, hoàn toàn không cần quan
tâm đến các vấn đề khác. Thực tế trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu thực nghiệm về
quá trình cảm thụ thị giác của lái xe khi xe đang chạy trên đường, người ta đã dựng hình
phối cảnh của từng đoạn tuyến và xây dựng phương pháp thiết kế không gian cho

đường ôtô. Kết quả cho thấy rằng, tuyến được cấu tạo bởi các đường cong Clothoid liên
kết với nhau và liên kết với các đường cong tròn sẽ tạo thành một tuyến đường trong
không gian thoả mãn tốt nhất về độ bằng phẳng quang học, êm thuận về mặt thị giác, lái
xe có thể yên tâm cho xe chạy an toàn với tốc độ cao, tuyến đường uốn lượn một cách
hài hoà theo địa hình không phá vỡ cảnh quan, đi qua được những vị trí mong muốn, và
từ chỗ được một tuyến “cứng” nay trở thành một tuyến “mềm” lượn theo địa hình 1[1]:
2
1
2
1
3
3
3
3

“Tuyến cứng” “Tuyến mềm”
Hình 1. Sử dụng các đường cong trong thiết kế bình đồ
Xây dựng thành công một tuyến đường ôtô cao tốc cũng đồng nghĩa với nâng
cao tính an toàn giao thông (ATGT) cũng như đạt được tính thẩm mỹ của con đường.
Hiện nay ở nước ta vấn đề ATGT đang là một vấn đề được cả xã hội đặc biệt quan tâm,
để nâng cao tính ATGT của một tuyến đường người ta chỉ chú trọng vào việc cải tạo
hoặc nghiên cứu giải pháp tổ chức giao thông trên tuyến đường đó, mà chưa hề quan
tâm, xem xét kỹ ở ngay bước thiết kế bình đồ tuyến. Việc thẩm định hồ sơ thiết kế của
Chủ đầu tư ở Bộ, Sở cũng chưa xét tới chất lượng của đồ án thiết kế tuyến đảm bảo tính
ATGT, dẫn đến người thiết kế chỉ việc lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật một cách máy móc
theo những quy định và chỉ dẫn của tiêu chuẩn, quy phạm. Trong khi đó, các chỉ tiêu kỹ
thuật thiết kế bình đồ tuyến có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn xe chạy, đặc biệt là việc
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
92
lựa chọn bán kính đường cong nằm, chiều dài, góc ngoặt, mức độ thay đổi độ ngoặt,

quan hệ giữa các bán kính cong kề liền, vị trí và tần suất bố trí các đường cong trên bình
đồ, bố trí siêu cao trên đường cong,…Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu và khảo sát
thực nghiệm ở các nước khác nhau như Đức, Mỹ, Canada, Nga, Anh, Pháp [1,6,7] về
ảnh hưởng của các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế bình đồ đến ATGT như hệ số thay đổi độ
ngoặt đường cong, quan hệ giữa từng đường cong riêng biệt với thay đổi độ cong toàn
tuyến, vấn đề bảo đảm ổn định động lực cho xe chạy an toàn trên đường cong thông qua
sự chênh lệch hệ số lực ngang xuất hiện khi xe chạy trên đường cong có bố trí siêu cao
so với hệ số lực ngang thiết kế.
2.2. Kết quả nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp thiết kế
bình đồ tuyến Clothoid
2.2.1.1. Đặc điểm đường cong Clothoid trong thiết kế bình đồ tuyến:
(i) Có dạng phương trình toán học thoả mãn tốt nhất vai trò đường cong chuyển tiếp:
R

=

∞
R

=

R
1
3
2
L
V
t
V

R
1
1
2
C
3
1
2
1
3
C
4
4


Hình 2. Sự thay đổi của lực ly tâm khi xe vào
đường cong, khi có và không có đường cong
chuyển tiếp.

L
B
α
1
α
2
α
α
R

Hình 3. Mô phỏng điều kiện xe chạy trên đường

cong chuyển tiếp. Thiết lập được phương trình
dạng toạ độ cực:
ρ
C
S =
, S=L,
ρ=R →
R
C
L =
→
C = R×L (1)
0
4
5
0
x
3
1
2
y

Hình 4. Các dạng đường cong toán học có thể
thoả mãn được nhiều hay ít phương trình (1):
1-Đường xoắn ốc bức xạ Clothoid;
2-Đường Parabol bậc ba;
3-Đường hoa thị Lemniscat Becnulli.

R

=

∞
4
5
0
x
R

=

0
+

L
-

L
y

Hình 5: Đường cong Clothoid có phương trình
dạng toạ độ cực:
S
2
A
=
ρ

Đặt: A
2

= C = R×L → LRCA .== (2)
Phương trình (2) hoàn toàn phù hợp với (1).

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
93
o
C
l
o
t
h
o
i
d
D
u
o
n
g

c
o
n
g
Duong thang
p
R
R
T
M

y
0
L
x
0
T
a
t
β

β


Hình 8. Sơ đồ các yếu tố của Clothoid
(ii) Có hình dạng toán học (Hình 5) thể hiện đặc tính ưu việt trong thiết kế
tuyến:
- Bán kính cong thay đổi dần từ
ρ=∞ đến ρ=R, tạo cho đường cong Clothoid có
dạng như một đường cong thẳng. Bố trí siêu cao sẽ tạo nên sự cân bằng giữa các thành
phần lực ly tâm và trọng lượng thành phần của ôtô, giúp lái xe giữ được quỹ đạo mong
muốn.
- Độ cong thay đổi liên tục, tạo cho đường cong Clothoid khả năng theo bám địa
hình.
Có thể tránh được những vị trí đào sâu, đắp cao, những nơi địa chất không tốt, đi
qua được các điểm mong muốn, cho phép triển khai tuyến theo địa hình “rất tự nhiên”.
- Các bán kính cong lớn và thay đổi, tạo cho đường cong Clothoid khả năng uốn
lượn liên tục một cách mềm mại.
Cải thiện tầm nhìn của lái xe nhất là xe chạy ngược
chiều, lái xe yên tâm điều khiển xe chạy với tốc độ lớn nhất và nâng cao an toàn xe chạy.
2.2.1.2.Phạm vi sử dụng đường cong Clothoid trong thiết kế bình đồ tuyến:

R
=
∞
L
3
L
2
L
1
R
1
R
2
R
3
β
3
β
2
β
1
A
1
< A
2
< A
3

Hình 6. Các đường cong Clothoid có chiều dài L,
thông số A khác nhau, nhưng đồng dạng về mặt hình

học và L thay đổi tỷ lệ thuận với A, cho phép xác lập
các điểm đặc trưng Clothoid.
8
7
6
5
4
3
2
1
0
,
5
0
,
7
1
r

=

1
0
,
0
8
,
0
5
,

0
4
,
0
3
,
0
2
,
0
1
,
5
1
,
0
β

=

0
,
5
r
a
d
∞

Hình 7. Các điểm đặc trưng của Clothoid.
Chỉ sử dụng đường cong Clothoid với độ

cong phù hợp trong đoạn từ điểm đặc trưng
1 đến 4 (β = 0,5).
2.2.1.3. Nguyên tắc thiết kế tuyến Clothoid: Thay thế các đường thẳng bằng đường cong
tròn bán kính lớn kết hợp với các đường cong Clothoid. Sử dụng đường cong Clothoid
có chiều dài lớn hơn nhiều so với tiêu chuẩn đường cong chuyển tiếp, đường cong
Clothoid bây giờ được xác định không chỉ xuất phát từ điều kiện cho phép về độ tăng hệ
số gia tốc ly tâm, mà còn thêm yêu cầu của tuyến trong không gian, đảm bảo xe chạ
y an
toàn, tốc độ cao.
Khi đó ta không thể áp dụng bảng
cắm cong thông thường như để cắm đường
cong chuyển tiếp Clothoid. Để vạch được
một đường cong Clothoid có chiều dài chọn
tuỳ ý và xác định được các thông số
Clothoid, ta cần lập bảng tính chi tiết đối
với đường tròn đơn vị R = 1, từ bảng tra
xác định các thông số Clothoid khi biết bán
kính R và chiều dài L theo sơ đồ Hình 8.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
94
2.2.1.4. Phương pháp thiết kế tuyến Clothoid: Thực hiện trên bình đồ tỷ lệ 1/1000
(TL1/2000), với các bước như nguyên tắc thiết kế bình đồ tuyến thông thường. Trong
đó, ta cần kết hợp các đường cong Clothoid với nhau và nối chúng với các đường cong
tròn cùng chiều hay ngược chiều sao cho bình đồ tuyến thay đổi một cách đều đặn. Một
số dạng kết hợp cơ bản như sau:
(i) Kết hợp trực tiếp dạng không đối xứng:
T
d
2
T

2
Z
2
A
B
T
M
2
T
M
1
β
1
β
2

γ
T
1
T
d
1
Z
1
C
R
m
i
n

Hình 9. Các yếu tố của Clothoi dạng nối tiếp không đối
xứng (L
1
≠ L
2
, A
1
≠ A
2
; T
1
≠ T
2
)
0
2
2
2
1
65,28×
+
=
γ
AA
R

T
1

= x
01
- y
01
cotgβ
1
+
γ
ββ
β
sin
sinsin
2
02
1
01
2
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
YY
Sin

T

2
= x
02
- y
02
cotgβ
2
+
γ
ββ
β
sin
sinsin
2
02
1
01
2
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
YY
Sin

(ii) Kết hợp trực tiếp dạng đối xứng:
Đ
u
o
n
g

t
a
n
g

c
h
u
n
g




k

=

0

k

=
1
/
R
m
i
n




k
i

=

1
/
R
i

=

L
i
/
A

2
L
i
R
i
R
min
C
γ
2
y
0
z
x
0
T
γ
γ

Hình 10. Các yếu tố của Clothoi và đường biểu diễn độ
cong của tổ hợp 2 Clothoid nối tiếp đối xứng.


Tại điểm tiếp xúc 2 đường cong
Clothoid có cùng bán kính cong
R
1
= R
2
= R

min
và có chung
đường tang. Với γ là góc ngoặt
thì chiều dài đường tang:
T = x
0
+ y
0
tg
2
γ
.
(iii) Kết hợp hai đường cong Clothoid có đoạn chêm tròn ở giữa:
Thường áp dụng 2 đường cong
Clothoid có chiều dài và thông số khác nhau
(L
1
≠L
2
, A
1
≠A
2
).
Các điểm trung gian của
phần cong tròn chêm giữa này
được chia thành các đoạn l có
khoảng cách tuỳ thuộc vào bán
kính R: R < 100m
→ l = 5m; R

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
95
Y'
X'
Y
X
γ
R
R
B
A
T
k
T
β

t
x
0
y
0
R
1
R
1
p
o
(
γ
2

β
)


Hình 11. Nối 2 Clothoid có đoạn chêm tròn ở giữa
T
1
= (R + p
1
)tg
2
γ
+
γ
sin
12
pp −
+ t
1 ;
T
2
= (R + p
1
)tg
2
γ
– (p
2
– p
1

) cotgγ + t
2
α = γ - (β
1
+ β
2
) →
0
0
180

απ
R
K =
.
= 100 – 500m
→ l =10m; R >
500m
→ l = 20m. Toạ độ của
các điểm trung gian (x’
i
, y’
i
) của
đường cong tròn này được xác
định trên hệ toạ độ X’OY’ như
sau:
+ Góc chắn cung có chiều dài l
bằng:
R

l
i
=
α
.
+ Tại điểm thứ n có chiều dài là n×l
(n = 1, 2, 3…) và có toạ độ:
[]
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
−=
=
)cos(1(
)sin(
'
'
ii
ii
nRy
nRx
α
α

Để xác định các yếu tố của đường cong Clothoid ta có thể sử dụng bảng tra hoặc
tính toán từ sơ đồ hình học phẳng. Để tiện lợi cho việc cắm đường cong Clothoid ta
chuyển phương trình từ toạ độ cực sang toạ độ Descarte như sau [2,3]:

599040345640
12
13
8
9
2
5
+−+−=
A
S
A
S
A
S
Sx
;

9676800422403366
14
15
10
11
6
7
2
3
+−+−=
A
S
A

S
A
S
A
S
y

(Các chuỗi x và y hội tụ rất nhanh nên khi cắm cong chỉ cần tính đến hai số hạng
đầu là đủ).
2.2.2. Đánh giá chất lượng đồ án thiết kế tuyến theo các tiêu chuẩn ATGT:
2.2.2.1.
Đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế bình đồ theo tiêu chuẩn ATGT:
(i) Hệ số thay đổi độ ngoặt của đường cong CCR (Curvature Change Rate). Tại
mỗi một đường cong hệ số thay đổi độ ngoặt CCR
S
được xác định theo công thức
[5,7,8]:
CCR
S
=
L
63700×
γ
, gon/km (1gon = 0,9
o
và 63,7gon =
π2
400
o
).

Trường hợp đường cong tròn đơn:

Trường hợp 3 đường cong bất kỳ kết hợp
liên tiếp nhau (
ϕ
1
, ϕ
2
, ϕ
3
):

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
96
→
7,63×=
R
K
γ
(gon); L = K (m)
→
321
ϕϕϕγ
++=
; L = L
1
+ L
2
+ L
3

Trường hợp đường cong tròn R
phối hợp với 2 đường cong Clothoid có
A
1


≠ A
2
:

→
R
L
R
K
R
L
22
21
++=
γ
; L = L
1
+ K + L
2

Trường hợp đường cong phối hợp ba
bán kính (R
1

, R
2
, R
3
):


→
R2
K
R
K
R2
K
3
21
++=γ
;
L = K
1
+ K
2
+ K
3


Trường hợp 2 đường cong tròn (R
1
> R
2

) phối hợp nằm giữa 2 đường cong
Clothoid ở hai đầu và 1 đường Clothoid
chêm ở giữa:


→
2
2
2
2
2
1
2
E
2
2
2
E
1
1
1
1
R2
L
R
K
R2
A
R2
A

R
K
R2
L
++−++=γ
L = L
1
+ K
1
+ L
E
+ K
2
+ L
2

(A
1
, A
2
, A
E
- Thông số của đường cong
Clothoid ở hai đầu và ở giữa; L
1
, L
2
, L
E
-

Chiều dài tương ứng của đường cong
Clothoid ở hai đầu và ở giữa, m).
Trường hợp trên các đoạn thẳng:
Do R = ∞ nên CCR
S
= 0 (gon/km).
(ii) Tốc độ khai thác với suất bảo đảm 85% (V
85
): Để đánh giá ATGT ta sử dụng
tốc độ tính toán là tốc độ bảo đảm yêu cầu của 85% (không phải là tốc độ thiết kế).
Kết quả quan trắc thống kê
dòng xe cho thấy đường tần suất phân
bố tốc độ trong dòng xe có dạng không
đối xứng, chứng tỏ phần lớn người lái
đã cho xe chạy với tốc độ điển hình
nhất đối với đoạ
n đường đang xét hoặc
chênh lệch với tốc độ đó là không đáng
kể (Hình 12).
Hình 12. Tần suất xuất hiện
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
97
Biểu đồ ở Hình 12 cho thấy số xe đi với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quy định có dạng
hình chữ S, chổ bắt đầu uốn dốc phổ biến thường đúng ngay giá trị 85%, cho nên đoạn
uốn dốc ở phần trên của đường cong có ý nghĩa tách riêng phần ô tô còn lại của dòng xe
không tuân theo quy luật chung. Vì vậy, trị số tốc độ 85% này phải là số liệu xuất phát
để
vẽ biểu đồ xe chạy trên đường và để thiết kế các yếu tố hình học của đường và các ô
tô đi với tốc độ nhanh hơn sẽ buộc phải tuân theo kỷ luật chung của dòng xe [3,4]
Với cơ sở lý luận đó, nhiều nước

trên thế giới đã xây dựng các công thức
thực nghiệm xác định V
85
từ các chỉ tiêu
CCR
S
có thể tham khảo như sau:
+ Đức: V
85
=
S
CCR×+ 01,88270
10
6

+ Mỹ: V
85
= 93,85 – 0,05 × CCR
s

+ Úc: V
85
= 101,2 – 0,043 × CCR
s
+ Pháp: V
85
=
5,1
)
7,63

(3461
102
S
CCR
×+

+ Canada: V
85
=
)10.27,5561,4(
3
s
CCR
e
−
−


Hình 12. Tần suất tích luỹ
(iii) Hệ số lực ngang thiết kế: f
RA
=
SC
d
i
R
V
−
×127
2

,

(V
d
– là tốc độ thiết kế, km/h) và
hệ số lực ngang yêu cầu: f
RD
=
SC
i
R
V
−
×
127
2
85
, (f
RD
là hệ số lực ngang cần thiết tương ứng
với V
85
).
2.2.2.2 Đề xuất khung tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng bình đồ tuyến đảm bảo
ATGT:
Kết luận về chất lượng đồ án thiết kế Các chỉ tiêu
để đánh giá
TỐT CHẤP NHẬN ĐƯỢC XẤU, KÉM
Theo tiêu chuẩn an toàn thứ nhất
di

VV −
85

≤ 10
10 <
di
VV −
85
≤ 20
> 20
ssi
CCRCCR −

≤ 180
180 <
ssi
CCRCCR −
≤ 360
> 360
Theo tiêu chuẩn an toàn thứ hai
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
98
18585 +
−
ii
VV

≤ 10
10 <
18585 +

−
ii
VV
≤ 20
> 20
1+
−
sisi
CCRCCR

≤ 180
180 <
1+
−
sisi
CCRCCR
≤360
> 360
Theo tiêu chuẩn an toàn thứ ba
CCRsi ≤ 180 180 < CCRsi ≤360 > 360
RDiRAii
fff −=∆

≥ 0,01
-0,04 ≤
i
f
∆
< 0,01
< -0,04

2.2.3.
Xây dựng phần mềm phục vụ công tác thiết kế tuyến Clothoid:
- Nếu thiết kế tuyến Clothoid chỉ với sự hỗ trợ của ACAD, Nova-TND thì rất
khó khăn. Với mong muốn góp phần cùng các kỹ sư thiết kế tiếp cận với phương pháp
tuyến Clothoid áp dụng cho các loại đường ôtô cao tốc, đường ôtô cấp cao ở nước ta
hiện nay, các tác giả đã xây dựng một phần mềm tiện ích
để thiết kế bình đồ tuyến
Clothoid, đánh giá chất lượng tuyến thiết kế trên quan điểm an toàn giao thông và mỹ
học công trình.
- Sơ đồ khối tổng quát thiết kế phần mềm:



















-

Đ
ẠT
KH
Ô
NG Đ
ẠT
Nhập các thông số thiết kế
tuyến Clothoid.
Tính toán thông số 3
tiêu chuẩn về ATGT.
Đánh giá
theo 3 tiêu
chu
ẩnvề
Tính toán các thông
số, vẽ tuyến

- Xuất file bản vẽ BD tuyến.
- Xuất bảng toạ độ cắm cong.
- Xuất file *.ntd
Liên
k
ết sử d
ụ
n
g
phần mềm Nova
–
TD

N

Vẽ Trắc dọc tự nhiên.
T
hiết kế TD, TN, tính khối lượn
g
…bằn
g
Nova-
T
DN .
Kết thúc.
Nhập số liệu địa hình.
Đọc file *ntd.
Dựng phối cảnh tuyến Clothoid thiết kế bằng Nova-
TDN
Bắt đầu.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
99
- Một số hình ảnh ứng dụng phần mềm để thiết kế bình đồ tuyến Clothoid:

Nhập số liệu thiết kế → Kết quả tính tọa độ nhánh, tọa độ tuyến → Kết quả tính các thông số
đường cong


→ Đánh giá chất lượng tuyến thiết kế → Tự động vẽ BĐ tuyến trên nền CAD → Xuất dữ liệu
sang Nova

- Ứng dụng thiết kế bình đồ đường ô tô cao tốc đoạn Giẽ - Ninh Bình [6]: Theo
Hồ sơ thiết kế do TEDI thực hiện thì phân đoạn Km22-Km26 được thiết kế chuyển

hướng tại hai đỉnh với hai đường cong tròn bán kính R1=1000m và R2=2000m. Dùng
phần mềm thiết kế lại tại mỗi đỉnh bằng hai đường cong Clothoid nối tiếp đối xứng
cũng với R1=1000m và R2=2000m. Kết quả bình đồ tuyến Clothoid phân đ
oạn KM22-
KM26 như hình bên, đồng thời đánh giá các chỉ tiêu thiết kế tuyến thoả mãn tốt nhất các
tiêu chí ATGT.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010
100
3. Kết luận
1. Thiết kế tuyến Clothoid trong đó đường cong Clothoid trở thành một yếu tố
thiết kế độc lập, có vai trò như đối với yếu tố đường thẳng, đường cong tròn, thì lúc này
ngoài vai trò là đường cong “chuyển tiếp” mà ta vẫn thường dùng, nó còn thêm “nhiệm
vụ” làm cho tuyến đường trở nên mềm mại, lái xe và hành khách khi sử dụng đường sẽ
có tâm trạng thoải mái, dễ chịu không mệt mỏi, nâng cao tính tiện nghi của đường, thỏa
mãn đượ
c đòi hỏi cao về mặt kỹ thuật cũng như mỹ thuật của các loại đường cấp cao và
đường ôtô cao tốc.
2. Cần thiết phải có những khảo sát và nghiên cứu thực nghiệm về các tiêu chí
đánh giá ATGT đối với thiết kế bình đồ tuyến trong điều kiện dòng xe và giao thông ở
nước ta. Việc áp dụng ba tiêu chuẩn về an toàn giao thông để đánh giá chất lượng đồ án
thiết kế bình đồ
chỉ mang tính chất tham khảo. Trong đó, tiêu chuẩn thứ nhất thỏa mãn
sẽ bảo đảm cho đồ án thiết kế tuyến đạt chất lượng tốt, tiêu chuẩn thứ hai bảo đảm đạt
được tốc độ khai thác mong muốn với suất bảo đảm 85% và tiêu chuẩn thứ ba để bảo
đảm an toàn về mặt ổn định động học của ô tô khi xe chạy vào đường cong nhằm nâng
cao an toàn xe chạy.
3. Xây dự
ng phần mềm thiết kế kỹ thuật tuyến Clothoid dựa trên quan điểm
ATGT, phần mềm có khả năng kết xuất trực tiếp với phần mềm Nova-TDN của Công ty
Hài Hoà để thiết kế các công đoạn còn lại (trắc dọc, trắc ngang tuyến Clothoid), với

mong muốn đưa vào áp dụng cho công tác tư vấn thiết kế công trình đường ôtô cao tốc
ở nước ta hiện nay.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Đỗ Bá Chương, Đào Xuân Lâm (2003), Mỹ học Cầu Đường, NXB GTVT, Hà Nội.
[2]
Trương Đình Giai, hiệu đính: Nguyễn Quang Chiêu (2002), Thiết kế tuyến đường ô
tô cao tốc, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội.
[3]
Dương Học Hải (2001), Thiết kế đường cao tốc, NXB Khoa học Kỹ thuật.
[4]
Phan Cao Thọ (2007), Bài giảng thiết kế cảnh quan đường ô tô, ĐHBK ĐH
Đà Nẵng.
[5]
Nguyễn Xuân Vinh (2007), Thiết kế và khai thác Đường ô tô - Đường thành phố
theo quan điểm an toàn giao thông, Phương pháp thiết kế tuyến Clothoid cho
đường ô tô cao tốc, NXB Xây dựng, Hà Nội.
[6]
TEDI 2007, Dự án cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình.
[7]
F.BABKOV, Người dịch: Nguyễn Xuân Vinh, Hiệu đính: Dương Học Hải (1984),
Điều kiện đường và an toàn giao thông, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
[8]
AASHTO 1994, A Policy on Geometric Design of Highways and Streets.