Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô part 3 ppsx

52
Có V dựa vào biểu đồ nhân tố động lực suy ra D, căn cứ vào loại mặt đường có f
⇒ i
max
=D-f.
Trường hợp này thường được áp dụng cho việc thiết kế đường mới.
Trong quy phạm thiết kế đường, tương ứng với vận tốc thiết kế độ đốc dọc lớn
nhất được quy định tương ứng với từng cấp hạng kỹ thuật của đường.
Cũng theo phương pháp này có thể xác định khả năng khởi động ở chân dốc.
Muốn khởi động xe phải bắt đầu ở chuyển số I, lúc đó có D
max
và tính được gia
tốc
[]
δ
g
ifD .)(
max
dt
dv
±−=
gia tốc đủ để khởi động được không nhỏ hơn
1,5m/s
2
.
3. Xác định chiều dài cần thiết của đoạn tăng tốc, giảm tốc
Xe đang chạy với tốc độ cân bằng v
1
ứng với điều kiện đường D
1

=f
1
±i
1
chuyển
sang một tốc độ cân bằng mới v
2
có gia tốc dv/dt khi có điều kiện mới D
2
=f
2
±i
2

[]
∑
+
−
−
+
=
∫
−
∫
δ
==⇒
−
δ
==⇒
δ

−=
δ
±−=
)
1i
D
i
D(254
2
i
V
2
1i
V
2
v
1
v
)
2
D
1
D(
dv.v
2
v
1
v
g
ds

g,t
S
g)
2
D
1
D(
dv.v
dt.vds
g
).
2
D
1
D(
g
.)if(D
dt
dv
(2.13)
Viết theo biểu thức cuối có nghĩa là ta phân sự chênh lệch tốc độ ra nhiều phân tố
rồi tổng hợp dần lại
Từ đó có thể vẽ được biểu đồ vận tốc trên trắc dọc.

2.3 LỰC BÁM CỦA BÁNH XE VỚI MẶT ĐƯỜNG
Khi ô tô đang chuyển động thì có các lực tác dụng lên bánh xe chủ động và bị
động.
Tại bánh xe chủ động mô men M
k
tác dụng lên mặt đường lực kéo P

k
và theo
định luật III Newton mặt đường tác dụng trở lại bánh xe một lực T theo phương
ngang cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn với P
k
. Nhờ có T mà điển tiếp
xúc giữa bánh xe và mặt đường trở thành tâm quay tức thời của bánh xe, giúp
cho xe chuyển động được, ta gọi T là lực bám của bánh xe và mặt đường.

53
Ngoài ra bánh chủ động còn chịu trọng lượng G
k
theo phương thẳng đứng đè lên
mặt đường, và mặt đường cũng tác dụng lại bánh xe một lực R theo phương
thẳng đứng nhưng lệch tâm một đoạn là a (do quá trình chuyển động bánh xe bị
biến dạng và xô về phía trước). (a/r
k
=f)
r
P
k
BT T A
r
k
G
t
V P
R
a
R

M
k
29M1 - 1369
a
r
k
r
V
G
k

Lực tác dụng lên bánh chủ động Lực tác dụng lên bánh xe bị động
Hình 2.10 Các lực tác dụng lên bánh xe
Về bản chất: T là lực ma sát trượt giữa bánh xe và mặt đường, nó phụ thuộc vào:
+ áp suất hơi của bánh xe, tính chất bề mặt tiếp xúc của bánh xe.
+ Tính chất bề mặt tiếp xúc của mặt đường (ráp hay nhẵn, trơn)
+ Tình trạng mặt đường (khô, sạch hay ẩm, bẩn)
Do đó lực bám T là một lự
c bị động, khi P
k
xuất hiện thì T mới xuất hiện, và P
k
càng lớn thì T cũng càng lớn, nhưng T chỉ tăng được đến một giá trị T
max
nào đó
mà thôi (gọi là lực bám lớn nhất), lúc đó cứ tăng P
k
lên thì điểm tiếp xúc không
còn là tâm quay tức thời nũa, bánh xe sẽ bị quay tại chỗ hoặc trượt theo quán
tính và xe không thể chuyển động được.

Đối với bánh xe bị động, lực P đặt tại tâm bánh xe, phản lực tiếp tuyến trên
đường là T nhưng ngược chiều chuyển động, như vậy ta có R=G
t
và P=T.
a.R = P.r
k
==> P = (a/r
k
)G
t
= f.G
t

Trong đó G
t
là thành phần trọng lực tác dụng lên trục bị động
Như vậy điều kiện chuyển động bình thường của xe về lực bám là P
k
≤ T
max

Bằng thực nhiệm người ta tính được lực bám lớn nhất giữa bánh xe với mặt
đường theo công thức sau :
T
max
=ϕ.G
k
(kG). (2.14)
G
k

: là thành phần trọng lực tác dụng lên trục chủ động
Xe con : G
k
=(0,5
÷
0,55)G

54
Xe tải : G
k
=(0,65
÷
0,7)G
ϕ: là hệ số bám của bánh xe đối với mặt đường.
ý nghĩa của hệ số bám ϕ.
- Hệ số bám ϕ phụ thuộc vào độ mài mòn của lốp xe và đặc biệt là phụ thuộc
vào tình trạng mặt đường và độ nhám của lớp mặt.
- Khuyến khích sử dụng loại mặt đường có độ bằng phẳng cao, vật liệu lớp mặt
cứ
ng, đồng đều, ít mòn để tăng độ bám của mặt đường.
- Tình trạng của mặt đường phải tốt, nếu mặt đường bẩn và ẩm ướt thì lực bám
giảm đi rất nhiều, bánh xe dễ bị trơn trượt, làm mất an toàn khi chạy xe.
- Trong điều kiện lốp xe trung bình, vận tốc chạy xe trung bình thì có thể tham
khảo các giá trị của ϕ như sau:
Bảng 2.2 Các giá tr
ị hệ số bám dọc φ
Tình trạng mặt đường Điều kiện xe chạy Hệ số bám
Khô sạch
Khô sạch
ẩm và bẩn

Rất thuận lợi
Bình thường
Không thuận lợi
0,7
0,5
0,3
Theo điều kiện lực bám, để xe chuyển động được thì:
P
k
≤ T
max
=ϕ.G
k
. (2.15)
Mà
G
PG
DPGDP
G
PP
D
wk
wk
wk
−
≤⇒+=⇒
−
=
.
.

ϕ
(2.16)
Kết hợp với điều kiện chuyển động được của ô tô về mặt lực kéo ta có
G
PG
D
dtg
dv
if
wk
−
≤≤±±
.
.
ϕ
δ
điều kiện chuyển động chung của xe (2.17)
Biểu thức
G
PG
wk
−.
ϕ
là đặc tính động lực tính theo lực bám và ký hiệu là D
b
ta
có:
dt
dv
if

G
PG
D
wk
b
δ
ϕ
±±=
−
=
.
(2.18)
Khi xác định độ dốc i
b
theo lực bám cũng tính cho trường hợp xe lên dốc và
chuyển động đều, như vậy ta có:
D
b
= f + i
b
; i
b
= D
b
– f (2.19)
Vậy khi xe vượt được dốc phải đảm bảo điều kiện i
b
≥ i
k

55
Theo định luật bảo toàn chuyển động của khối tâm của cơ hệ có thể phân tích quá trình
chuyển động của ô tô như sau:
Khi khởi động, áp lực của hơi nước hoặc của khí nén bên trong động cơ là lực trong, tự
nó không thể làm cho khối tâm của hệ di chuyển. Chuyển động có thể thực hiện được là
nhờ động cơ đã truyền mô men quay Mk cho các bánh chủ động. Khi tiếp đi
ểm B của
bánh chủ động có khuynh hướng trượt về phía sau (sang trái) thì lực bám T sinh ra sẽ
hướng về phía trước (sang phải). Nhờ có lực ngoài này mà trọng tâm của ô tô chuyển
động được sang phải. Còn ở bánh bị động (bánh dẫn) tác dụng vào bánh bị động không
phải là mô men quay Mk mà là lực P đặt vào trục của bánh. Dưới tác dụng của lực P,
cả bánh và điểm A tiếp xúc với mặt đường bị trượt về phía trước. Khi
đó lực ma sát
hướng về phía sau tác dụng vào bánh xe là lực ngoài cản lại chuyển động. Nếu không
có lực bám T hoặc lực đó không đủ lớn để thắng sức cản của các bánh bị động, thì ô tô
không thể di chuyển về phía trước được. Lúc đó các bánh chủ động sẽ quay tại chỗ (sa
lầy)

2.4 SỰ HÃM XE VÀ CỰ LY HÃM XE
Khi xử lý các tình huống giao thông trên đường thì người lái xe thường phải căn
cứ vào khoảng cách tới các chướng ngại vật để ước tính cường độ hãm phanh sao
cho xe vừa kịp dừng lại trước chúng. Khi thiết kế đường phải đảm bảo khoảng
cách này cho người lái xe trong mọi trường hợp. Do đó, khi xét điều kiện an toàn
chạy xe, chiều dài hãm xe có một ý nghĩa rất quan trọng.
Khi hãm phanh trên các bánh xe, má phanh tác dụng vào vành xe sinh ra mô men
hãm M
h
và mô men này sinh ra lực hãm phanh P
h

.
T
B
P
h
29K1 - 0026
M
h
r
A
V
r
G
t
G
k
r
k
r
k
P
h
T
M
h
Hình 2.11 Sơ đồ phát sinh lực hãm xe
Lực hãm phanh P
h
chỉ có tác dụng khi có đủ sức bám giữa lốp xe với mặt đường,
nếu không thì xe vẫn trượt trên mặt đường mặc dù bánh xe không quay nữa. Vì

vậy lực hãm có ích lớn nhất chỉ có thể bằng lực bám lớn nhất, nghĩa là:
P
h
= T
max
= ϕ G
h
(2.20)
Trong đó: ϕ - hệ số bám

56
G
h
– trọng lượng hãm, vì tất cả các bánh xe đều bố trí bộ phận hãm
phanh nên trọng lượng hãm cũng bằng trọng lượng toàn bộ G của xe.
Ngoài lực hãm phanh P
h
, khi hãm xe các lực cản khác cũng tham gia vào quá
trình hãm, nhưng vì khi hãm xe, xe chạy chậm nên lực cản do không khí P
w
là
không đáng kể, còn lực cản lăn P
f
và lực quán tính P
j
được bỏ qua để tăng an
toàn. Do vậy tổng lực hãm lúc này chỉ gồm lực hãm phanh P
h
và lực cản do dốc
P

i
, nghĩa là:
∑P
hãm
= P
h
+ P
i
= ϕG ± iG = G(ϕ ± i) (2.21)
trong đó: i – độ dốc dọc của đường.
Gọi v
1
và v
2
(m/s) là tốc độ của ô tô trước và sau khi hãm phanh. Theo nguyên lý
bảo toàn năng lượng thì công của tổng lực hãm A sinh ra trên chiều dài hãm xe
S
h
phải bằng động năng W tiêu hao do tốc độ ô tô giảm từ v
1
xuống v
2
, tức là:
G(ϕ ± i)S
h
=
22
2
2
2

1
2
2
2
1
vv
g
G
vv
m
−
=
−

Do đó có thể tính được chiều dài hãm xe:
()
ig
vv
S
h
±
−
=
ϕ
2
2
2
2
1
(2.22)

Trong thực tế cự ly hãm lý thuyết S
h
không thực hiện được, vì khi hãm xe với
cường độ cao, bánh xe có thể ngừng quay và bắt đầu trượt, đặc biệt là trên đường
ẩm ướt. Ngoài ra nếu bánh xe bị hãm hoàn toàn thì bánh trước sẽ không lái được
và bánh sau sẽ bị trượt ngang rất nguy hiểm. Do đó chiều dài hãm xe ngoài thực
tế sẽ lớn hơn so với lý thuyết và người ta phải đưa vào công thức trên hệ số sử
dụng phanh k. Theo thực nghiệm nên lấy k = 1,2 với ô tô con và k = 1,3 – 1,4 với
ô tô tải và ô tô buýt. Do đó ta có:
()
ig
vv
kS
h
±
−
=
ϕ
2
.
2
2
2
1
(2.23)
Nếu tốc độ xe tính bằng km/h thì:
()
i254
VV
.kS

2
2
2
1
h
±ϕ
−
=
, m (2.24)
Khi hãm xe, nếu xe dừng lại hẳn thì V
2
= 0, do đó:
()
i254
k.V
S
2
h
±
=
ϕ
, m (2.25)
Theo định luật bảo toàn chuyển động của khối tâm của cơ hệ có thể phân tích quá trình
hãm phanh của ô tô như sau:

57
Để hãm phanh, người lái phanh cho má phanh áp chặt vào tang quay gắn liền với bánh
xe, lực ma sát giữa má phanh và tang quay sinh ra mơ men hãm Mh

. Lực ma sát giữa

má phanh và tang quay là lực trong, tự nó khơng làm thay đổi được chuyển động của
khối tâm tức là khơng hãm được xe đang chạy. Nhưng ma sát giữa má phanh và tang
quay sẽ làm cho bánh xe quay chậm lại và làm cho ma sát giữa bánh xe với mặt đường
tăng lên. Lực bám khi hãm là lực ngồi, có chiều ngược với chiều chuyển động, nó làm
cho khối tâm của xe phải chuyển động chậm dần nghĩa là bị hãm lại.
2.5. TẦM NHÌN XE CHẠY.
Để đảm bảo xe chạy an tồn, người lái xe ln ln cần phải nhìn thấy rõ một
đoạn đường ở phía trước để kịp xử lý mọi tình huống giao thơng như tránh các
chỗ hư hỏng, các chướng ngại vật, vượt xe,… Chiều dài đoạn đường tối thiếu cần
nhìn thấy ở phía trước đó gọi là tầm nhìn chạy xe. Khi thiết kế đường cần phải
đảm b
ảo được tầm nhìn này.
Trở ngại đối với tầm nhìn có thể xảy ra ở chỗ đường vòng trên bình đồ hoặc cũng
có thể xảy ra ở những chỗ đỉnh dốc lồi trên trắc dọc (Hình 2.12).
Vùng cản trở tầm nhìn
Tim đường
Qũy đạo xe chạy
Vùng cản trở tầm nhìn
a)
b)

Hình 2.12 Khái niệm về tầm nhìn
a) Trên bình đồ; b) Trên trắc dọc
Cần phải xác định chiều dài tầm nhìn tối thiểu S này tùy thuộc vào một số tình
huống giao thơng trên đường theo các sơ đồ sau đây:
2.5.1 Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1:
S
1
l
p

u
S
h
l
0

Hình 2.13 Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1

58
Ô tô gặp chướng ngại vật trên làn xe đang chạy, người lái xe cần phải nhìn thấy
chướng ngại vật và kịp dừng xe trước nó (Hình 2.13).
Theo hình vẽ ta có:
S
1
= l
pu
+ S
h
+ l
0
(2.26)
Trong đó:
L
pu
– chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý,
là thời gian từ lúc lái xe nhận ra chướng ngại vật đến khi tác động hãm xe
phát huy hiệu quả hãm hoàn toàn, trong thiết kế đường quy định thời gian
này là 1s, do đó: l
pu
= v.t = v (m).

v – tốc độ ô tô trước khi hãm phanh, m/s;
S
h
– Chiều dài xe chạy được trong quá trình hãm xe,
()
i2g
v
k.S
2
h
±
=
ϕ
, m (2.27)
l
0
– Cự ly an toàn, thường lấy từ 5 – 10m;
Do đó:
()
0
2
1
l
i2g
v
k.vS +
±
+=
ϕ
, m (2.28)

Nếu vận tốc V tính bằng km/h thì:
()
0
2
1
l
i254
V
k.
3,6
V
S +
±
+=
ϕ
, m (2.29)
2.5.2 Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2:
Theo sơ đồ này, hai xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe và kịp dừng
lại trước nhau một cách an toàn (Hình 2.14).
S2
lpu1
Sh1
l0
Sh2
lpu2
1
1
22

Hình 2.14 Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2

Theo hình vẽ ta có:
S
2
= l
pu1
+ S
h1
+ l
0
+ S
h2
+ l
pu2
(m) (2.30)
Trong đó:

59
l
pu1
, l
pu2
- chiều dài xe 1 và xe 2 chạy được trong thời gian người lái xe
phản ứng tâm lý, lập luận tương tự như trên ta có:
l
1
= v
1
l
2
= v

2
, (m)
v
1
, v
2
– vận tốc của xe 1 và xe 2, m/s;
S
h1
, S
h2
- chiều dài xe 1 và xe 2 chạy được trong suốt quá trình hãm phanh.
()
i2g
v
k.S
2
1
h1
+
=
ϕ
, m
()
i2g
v
k.S
2
2
h2

−
=
ϕ
, m
(giả thiết xe 1 lên dốc và xe 2 xuống dốc)
l
0
– Cự ly an toàn, thường lấy từ 5 – 10m;
Do đó:
() ()
0
2
2
2
1
212
l
i2g
v
k
i2g
v
k.vvS +
−
+
+
++=
ϕϕ
, m
Nếu 2 xe chạy cùng tốc độ là V

1
= V
2
= V, vận tốc V tính bằng km/h thì:
()
0
22
2
2
l
127
V
k
1,8
V
S +
−
+=
i
ϕ
ϕ
, m (2.31)
2.5.3 Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 3:
Theo sơ đồ này, hai xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe, xe chạy trái
làn phải kịp lái về làn xe của mình để tránh xe kia một cách an toàn và không
giảm tốc độ (Hình 2.15).
1
1
22
l

1
l
2
r
a
l
2
/2
a/2
r
S
3
l
o
l
3
l'
1

Hình 2.15 Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 3
Theo hình vẽ ta có: S
3
= l
1
+ l
2
+ l
0
+ l
3

+ l’
1
(m) (2.32)
Trong đó:

60
l
1
và l’
1
- chiều dài xe 1 và xe 2 chạy được trong thời gian người lái xe
phản ứng tâm lý, lập luận tương tự như trên ta có: l
1
= v
1
, l’
1
=v
2
(m)
v
1
và v
2
– vận tốc của xe 1 và xe 2, m/s;
l
2
- chiều dài xe 1 chạy được trong thời gian lái tránh xe 2, theo hình vẽ
2.15, xét tam giác vuông nội tiếp trong nửa vòng tròn bán kính r, ta có:
ar

4
a
ar
2
a
2r
2
a
2
l
2
2
2
≈−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

trong đó:
a – khoảng cách giữa trục các làn xe, m;

r – bán kính tối thiểu xe có thể lái ngoặt được tính theo điều kiện ổn định
chống trượt ngang, m;

)(127
r
2
nn
i
V
−
=
ϕ

với φ
n
là hệ số bám ngang φ
n
=0,6φ (thường lấy φ
n
=0,3-0,35) và i
n
là độ
dốc ngang mặt đường (i
n
=2-4%)
từ đó ta có:
ar2l
2
= , m
l

3
– đoạn đường xe 2 đi được trong thời gian xe 1 lái tránh, ta có:
2
3
1
2
v
l
v
l
t ==

ar
v
v
2l
v
v
l
1
2
2
1
2
3
==⇒
, m
Do đó:
0
1

2
213
ar
v
v
2ar2vS lv ++++=
, m
Nếu 2 xe chạy cùng tốc độ V
1
= V
2
= V, km/h thì:
ml ,ar4
1,8
V
S
03
++= (2.33)
2.5.4 Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 4:
Hai xe cùng chiều có thể vượt nhau, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm
với khoảng cách an toàn S
h1
-S
h2
và khi quan sát làn xe trái chiều, xe 1 vượt xe 2
và quay về làn của mình an toàn (Hình 2.16). Vận tốc các xe là v
1
, v
2
và v

3

(v
1
>v
2
) thường lấy v
2
=v
3
=v
tk
và xe 1 chạy nhanh hơn xe 2 là 15km/h

61
Xe 1 chạy đến mặt cắt 0-0 thì bắt kịp xe 2 và quay về làn của mình cách xe 2 một
khoảng cách an toàn S
h2
+l
0

Toàn bộ quá trình vượt xe không thay đổi tốc độ
1
1
33
1
222
S
4
l

1
l
2
l'
l
3
0
0
S
h1
-S
h2
Sh2+l0

Hình 2.16 Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 4
Ta có: S
4
= l
1
+ l
2
+l’
2
+ l
3
, m (2.34)
Trong đó: l
1
- chiều dài xe 1 chạy được trong thời gian người lái xe phản
ứng tâm lý, lập luận tương tự như trên ta có: l

1
= v
1
, m
* Tính l
1
+l
2
:
Thời gian xe 1 chạy đến mặt cắt 0-0 bằng thời gian xe 2 chạy đến mặt cắt 0-0
21
12211
2
2
212
1
21
)()(
v
l
vv
lvSSv
l
v
SSl
l
hhhh
−
+
−

=⇒
−−
=
+

Thay l
1
=v
1
, khai triển S
h1
và S
h2
; rút l
1
+l
2
ta có
)(2
)(
211
21
2
1
21
ig
vvkv
vv
v
ll

±
+
+
−
=+
ϕ
(2.35)
* Tính l’
2
:
Thời gian mà xe 1 đi từ mặt cắt 0-0 về làn xe thuận cũng bằng thời gian xe 2 đi
từ mặt cắt 0-0 đến cách xe 1 một khoảng cách S
h2
+l
0

⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
±−
=
−
+
=⇒
−
+

=
+−
=
0
2
2
21
1
21
02
1
'
2
21
02
2
02
'
2
1
'
2
)(2
.
)(
l
ig
kv
vv
v

vv
lS
vl
vv
lS
v
lSl
v
l
hhh
ϕ
(2.36)
* Tính l
3
:
Trong thời gian xe 1 chạy được quãng đường l
1
+l
2
+l’
2
thì xe 3 chạy được quãng
đường l
3
. Như vậy ta có:
)(
'
221
1
3

3
1
'
221
3
3
lll
v
v
l
v
lll
v
l
++=⇒
++
= (2.37)
Thay (2.35), (2.36), (2.37) vào (2.34) ta có

62
)1).((
1
3
'
2214
v
v
lllS +++=
(2.38)
Thay (2.35)+(2.36) vào (2.38) và viết gọn lại ta có

)1.(
)(2)(2
)(
1
3
0
2
2
21
1211
21
2
1
4
v
v
l
ig
kv
vv
v
ig
vvkv
vv
v
S +
⎪
⎭
⎪
⎬

⎫
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
±−
+
±
+
+
−
=
ϕϕ
(2.39)
Công thức trên có thể tính đơn giản hơn, nếu như người ta dùng thời gian vượt xe
thống kê được trên đường. Trị số này trong trường hợp bình thường, khoảng 10s,
và trong trường hợp cưỡng bức, khi xe đông, khoảng 7s. Lúc đó chiều dài tầm
nhìn theo sơ đồ 4 có 2 trường hợp
- Bình thường S
4
=6.V (2.40)
- Cưỡng bức S

4
=4.V

VẬN DỤNG CÁC SƠ ĐỒ TẦM NHÌN :
1. Sơ đồ 1: Là sơ đồ cơ bản nhất cần phải kiểm tra trong bất kỳ tình huống
nào của đường. Quy trình Việt Nam quy định Các tầm nhìn được tính từ
mắt người lái xe có vị trí: chiều cao 1,00 m bên trên phần xe chạy, xe
ngược chiều có chiều cao 1,20 m, chướng ngại vật trên mặt đường có
chiều cao 0,10 m.
2. Sơ đồ 2 : Thường áp d
ụng cho các đường không có dải phân cách trung
tâm và dùng để tính toán bán kính đường cong đứng.
3. Sơ đồ 3 : Không phải là sơ đồ cơ bản, ít được sử dụng trong các quy trình
nhiều nước
4. Sơ đồ 4 : Là trường hợp nguy hiểm, phổ biến xảy ra trên đường có 2 làn
xe. Khi đường có dải phân cách giữa, trường hợp này không thể xảy ra.
Tuy vậy, trên đường cấp cao, tầm nhìn này vẫn phải kiểm tra nhưng với ý
nghĩa là b
ảo đảm một chiều dài nhìn được cho lái xe an tâm chạy với tốc
độ cao.
Bảng 2.3 [1]
Các giá trị tầm nhìn tối thiểu khi xe chạy trên đường
Cấp đường I II III IV V VI
Tốc độ thiết kế
(km/h)
120 100 80 60 60 40 40 30 30 20
Tầm nhìn hãm xe S
1

(m)

210 150 100 75 75 40 40 30 30 20
Tầm nhìn trước xe
ngược chiều S
2
(m)
- - 200 150 150 80 80 60 60 40
Tầm nhìn vượt xe
S
VX
(m)
- - 550 350 350 200 200 150 150 100

63
2.6 SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐOÀN XE KÉO MOÓC
Trong khi tính toán sức kéo của ô tô, chúng ta thấy trên phần lớn chiều dài đường
không sử dụng hết lực kéo của ô tô, nhất là ở vùng đồng bằng. Vì vậy, sử dụng
moóc kéo sau xe là một biện pháp hữu hiệu để nâng cao năng suất đoàn xe và tận
dụng lực kéo, tiết kiệm nhiên liệu chuyên chở. TCVN 4054-05 quy định xe dài
nhất là xe moóc tỳ, chiều rộng phủ bì 2,50 m, cao 4,00 m và toàn chiều dài là
16,5m. Khi trong đoàn xe có xe l
ớn hơn lưu thông, có thể tham khảo tiêu chuẩn
các nước khác. Theo tiêu chuẩn Mỹ, đoàn xe kéo moóc không rộng quá 2,6m,
không cao quá 4,0m và đoàn xe dài nhất (mang ký hiệu WB-114) không dài quá
35m
Về sự chuyển động của đoàn xe kéo moóc có những chú ý sau đây:
- Về yêu cầu an toàn, tất cả các moóc hiện đại đều có bố trí phanh hãm trên
các trục của moóc
- Lực cản lăn và lực cản lên dốc cũng như chiếc xe đơn nhưng phải tính với
trọng lượng của toàn đoàn xe
- Hệ số lực cản không khí lớn hơn nhiều so với xe đơn chiếc nhưng vì tốc

độ đoàn xe chạy chậm nên trị số tuyệt đối không tăng đáng kể
- Trong lực cản quán tính chú ý tới quán tính quay của các bộ phận của
moóc
Ta có phương trình chuyển động của đoàn xe kéo moóc
dt
dv
nQG
g
kFV
ifnQGP
mmk
)(
13
))((
2
+++±+=
β
(2.41)
Trong đó
n - số moóc
Q
m
- Trọng lượng của mỗi moóc
β - Hệ số kể đến quán tính quay của các moóc
Trường hợp vận tốc của đoàn xe thấp, lực cản không khí coi như không đáng kể,
nếu chuyển động đều thì dv/dt=0 và ta có phương trình
P
k
=(G+nQ
m

).(f±i) (2.42)
Căn cứ phương trình trên, khi biết điều kiện đường f và i, sẽ xác định được số
hàng kéo theo moóc hoặc khi yêu cầu về moóc đã xác định thì sẽ tính được độ
dốc dọc tối đa có thể khắc phục được Thường đoàn xe kéo moóc phải có một
dự trữ nhất định về lực kéo : ở chuyển số trực tiếp nhất phải khắc phục được d
ốc
từ 1-1,5%, ở chuyển số II phải khắc phục được độ dốc tối đa của đường

64
Khi xe kéo moóc, lực kéo của động cơ vẫn là P
k
nhưng trọng lượng phải kéo
khác đi, nhân tố động lực mới sẽ nhỏ đi nhiều
G
nQG
DD
nQG
G
DD
nQG
G
G
PP
nQG
PP
D
m
mm
wk
m

wk
)(
)(
.
)(
.
)(
'
''
+
=⇒
+
=→⇒
+
−
=
+
−
=
(2.43)
Như vậy, các trị số nhân tố động lực phải được tính lại khi có kéo moóc theo các
quan hệ trên.

2.7. TÍNH HAO TỔN NHIÊN LIỆU VÀ HAO MÒN LỐP TRÊN ĐƯỜNG
2.7.1 Tính hao tổn nhiên liệu:
Lượng tiêu hao nhiên liệu là một chỉ tiêu quan trọng vì nó ảnh hưởng đến giá
thành vận tải, là chỉ tiêu để tính toán kinh tế - kỹ thuật chon phương án tuyến.
Nhiên liệu tiêu hao để sản ra công vận chuyển nên lượng tiêu hao phụ thuộc vào
điều kiện đường sá.
Về lý thuyết, lượng tiêu hao nhiên liệu cho một xe chạy trên 100km đường được

tính theo công thức:
lít/100km,
10.V.γ
.Nq
1000.V.γ
.N.100q
Q
ee
100
== (2.44)
trong đó:
q
e
– tỉ suất tiêu hao nhiên liệu, tức là số nhiên liệu cần tiêu hao để sinh ra 1
mã lực trong 1 giờ (g/mã lực giờ), q
e
phụ thuộc vào số vòng quay của
động cơ, tỷ số chuyền động và độ mở bướm xăng. Trong tính toán thường
giả thiết bướm xăng mở hoàn toàn và thường lấy q
e
= 250 - 300 g/mã lực
giờ;
γ – dung trọng của nhiên liệu, g/lít.
N – công suất hiệu dụng do động cơ ô tô sản sinh ra để khắc phục các lực
cản của đường, mã lực.
V – tốc độ xe chạy, km/h;
3,6.75.η
.P
N
k

V
=
(2.45)
trong đó:
P
k
- lực kéo sản sinh để cân bằng với các lực cản
η - hệ số hiệu dụng của động cơ ô tô;

65
V – tốc độ xe chạy, km/h;
Khi xe chạy cân bằng ta có P
k
=ΣPcản
ΣPcản – tổng lực cản khi xe chạy với tốc độ đều,
()
∑
±+= ifG
13
KFv
P
2
caûn
(2.46)
η - hệ số hiệu dụng của động cơ ô tô;
Các số 3,6 và 75 – quy đổi đơn vị công suất ra mã lực;
Do đó ta có công thức tính lượng tiêu hao nhiên liệu:
()
kmlít 100/,ifG
13

KFv
.2700.η
q
Q
2
e
100
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
±+=
γ
(2.47)
Từ công thức trên ta thấy tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc vào điều kiện đường cụ
thể là chất lượng mặt đường và độ dốc dọc của đường (f và i).

Hình 2.17 Sự phụ thuộc hao tổn nhiên liệu Q vào tốc độ V
ở chuyển số trực tiếp, mặt đường cấp cao chủ yếu
Khi xe chạy trong thành phố, do giao thông thì người lái xe phải tăng tốc, giảm
tốc (điều kiện), dừng xe trước các đèn tín hiệu làm cho tiêu hao nhiên liệu tăng
lên.
Thực nghiệm đã chứng minh tiêu hao nhiên liệu tối ưu khi xe chạy với vận tốc từ
50÷100 Km/h. Tiêu hao nhiên li
ệu còn phụ thuộc vào loại xe, chất lượng xe.
Thường lượng tiêu hao nhiên liệu trung bình với các xe con từ 10-17 lít/100km ;
xe tải từ 23-34 lít/100km, xe càng hiện đại càng tiết kiệm nhiên liệu.

66
Khi thiết kế đường cần có các biện pháp hạ thấp sự tiêu hao nhiên liệu bằng cách
hạn chế sự thay đổi lực cản trên đường trong một phạm vi nhỏ, phối hợp các
đoạn dốc để sử dụng động năng tích lũy của ô tô vượt dốc,
2.7.2 Hao mòn săm lốp:
Mức độ hao mòn lốp cũng là một thành phần đáng kể khi tính toán giá thành vận
doanh, sự hao mòn lốp phụ thu
ộc vào tốc độ xe chạy. Khi tốc độ xe chạy lớn, lốp
bị nóng lên do lực xung kích lớn nên hao mòn lốp nhiều hơn khi xe chạy chậm
Sự hao mòn lốp cũng phụ thuộc vào loại và chất lượng mặt đường, mặt đường
càng cứng và bằng phẳng thì tuổi thọ của lốp càng cao và ngược lại.
Khi xe chạy trong đường cong, do lực đẩy ngang làm biến dạng lốp xe, tăng lực
cản lên l
ốp xe cũng chóng hao mòn hơn và nhiên liệu cũng tiêu hao nhiều hơn
0
20
40
60
80
100
48 64 80 96 112
Tốc độ xe chạy (km/h)
Hao mòn lốp xe

Hình 2.18 Sự hao mòn lốp phụ thuộc vào tốc độ V

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2
1. Các lực tác dụng khi xe chạy, phân tích quá trình sinh ra sức kéo của ô tô.
2. Phương trình chuyển động của ô tô, biểu đồ nhân tố động lực và các ứng
dụng của nó trong thiết kế yếu tố hình học đường ô tô.

3. Lực bám của bánh xe với mặt đường. Hệ số bám ϕ và vai trò của nó trong
thiết kế các y
ếu tố hình học đường ô tô.
4. Điều kiện chuyển động chung của ô tô về lực kéo và lực bám.
5. Hãm xe và cự ly hãm xe an toàn.
6. Khái niệm về tầm nhìn xe chạy, các sơ đồ tầm nhìn tính toán, các ứng dụng
của chiều dài tầm nhìn trong thiết kế yếu tố hình học đường ô tô.
7. Hao tổn nhiên liệu và hao mòn săm lốp.

67
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN

3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VÀ NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN
3.1.1 Khái niệm :
Bình đồ tuyến là hình chiếu bằng của tuyến đường và địa hình dọc theo tuyến
đường. Bình đồ tuyến gồm 3 yếu tố tuyến chính là: đoạn thẳng, đoạn đường cong
tròn và đoạn đường cong có bán kính thay đổi (gọi là đường cong chuyển tiếp)
Đoạn tuyến thẳng có hai thuộc tính đó là phương hướng và chiều dài cánh tuyến.
Đ
oạn tuyến cong tròn cũng có hai thuộc tính cơ bản, là góc chuyển hướng và bán
kính đường cong tròn, hai thuộc tính này sẽ quyết định đến thuộc tính thứ ba của
đường cong tròn là chiều dài đoạn cong. Trong khi đó đối với đường cong
chuyển tiếp đó là hình dạng của đường cong và chiều dài của đường cong chuyển
tiếp …
3.1.2 Phương hướng cánh tuyến :
Việc chọn phương hướng cánh tuyến phụ thuộc vào các điề
u kiện kinh tế kỹ
thuật, tuy nhiên trong điều kiện cho phép nên chọn tuyến càng bám sát với đường
chim bay càng tốt… Để chọn một cánh tuyến đảm bảo tính tiện nghi và an toàn

nên cân nhắc hai tình trường hợp sau :
Phương hướng của tuyến có thể gây chói mắt cho người lái xe (trên hành trình
vào thời gian ban ngày) bởi ánh sáng mặt trời. Ví dụ như cánh tuyến theo hướng
Đông–Tây là hướng mặt trời mọc và lặn, đặt tuyến theo hướng này gây bất lợ
i
cho người lái xe suốt thời gian ban ngày và trong tất cả các mùa trong năm, đặc
biệt là vào mùa hè ở nước ta. Trong trường hợp bất khả kháng phải chọn hướng
tuyến theo hướng này cần có biển cảnh báo cho người lái xe.
Hướng tuyến vuông góc với hướng gió thịnh hành cũng tác động không tốt đến
các xe tải thùng kín (chạy không tải) và các loại xe khách lớn. Đối với những
tuyến đường có lưu lượng xe các loại trên lớn, không nên chọn tuy
ến theo hướng
này. Trong trường hợp bất khả kháng, cố gắng đặt tuyến ở những sườn đồi núp
gió.
3.1.3 Những yêu cầu chung đối với tuyến trên bình đồ :
1. Đảm bảo các yếu tố của tuyến như bán kính tối thiểu đường cong nằm, chiều
dài đường cong chuyển tiếp, độ dốc dọc lớn nhất khi triển tuyến, không vi
phạm những quy định về trị s
ố giới hạn đối với cấp đường thiết kế.
2. Đảm bảo tuyến đường ôm theo hình dạng địa hình để khối lượng đào đắp nhỏ
nhất, bảo vệ cảnh quan thiên nhiên

68
3. Xét yếu tố tâm lý người lái xe và hành khách đi trên đường, không nên thiết
kế đường có những đoạn đường thẳng quá dài (lớn hơn 4km) gây tâm lý mất
cảnh giác và gây buồn ngủ đối với lái xe, ban đêm đèn pha ô tô làm chói mắt
xe ngược chiều.
4. Cố gắng sử dụng các tiêu chuẩn hình học cao như bán kính đường cong, đoạn
chêm giữa các đường cong, chiều dài đường cong chuyển tiếp trong điều kiện
đị

a hình cho phép
5. Đảm bảo tuyến là một đường không gian đều đặn, êm thuận, trên hình phối
cảnh tuyến không bị bóp méo hay gãy khúc. Muốn vậy phải phối hợp hài hoà
giữa các yếu tố tuyến trên bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, giữa tuyến và công
trình và giữa các yếu tố đó với địa hình, cảnh quan môi trường xung quanh
3.1.4 Những nguyên tắc cơ bản khi vạch tuyến, định tuyến
1. Định tuyến phải bám sát
đường chim bay giữa 2 điểm khống chế .
2. Thiết kế nền đường phải đảm bảo cho giao thông thuận lợi, đồng thời phải
tuân theo mọi quy định về tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến.
3. Khi định tuyến nên tránh đi qua những vị trí bất lợi về thổ nhưỡng, thuỷ văn,
địa chất (như đầm lầy, khe xói, sụt lở, đá lăn, kast, )
để đảm bảo cho nền
đường được vững chắc .
4. Không nên định tuyến qua khu đất đai đặc biệt quí, đất đai của vùng kinh tế
đặc biệt, cố gắng ít làm ảnh hưởng đến quyền lợi của những người sử dụng
đất .
5. Khi tuyến giao nhau với đường sắt hoặc đi song song với đường sắt cần phải
tuân theo quy trình của Bộ GTVT về quan h
ệ giữa đường ôtô và đường sắt
(vị trí giao phải ở ngoài phạm vi ga, đường dồn tàu, cửa hầm đường sắt, ghi
cổ họng, các cột tín hiệu vào ga, góc giao ≥ 45
0
) .
6. Khi chọn tuyến qua thành phố, thị trấn thì cần chú ý đến quy mô và đặc tính
của giao thông trên đường, lưu lượng xe khu vực hay xe quá cảnh chiếm ưu
thế, số dân và ý nghĩa về chính trị, kinh tế, văn hoá, xã hội của đường để
quyết định hướng tuyến hợp lý nhất.
7. Khi qua vùng đồng bằng cần vạch tuyến thẳng, ngắn nhất, tuy nhiên tránh
những đoạn thẳng quá dài (

≥3-4km) có thể thay bằng các đường cong có bán
kính R≥1000m, tránh dùng góc chuyển hướng nhỏ.
8. Khi đường qua vùng đồi nên dùng các đường cong có bán kính lớn uốn theo
địa hình tự nhiên. Bỏ qua những uốn lượn nhỏ và tránh tuyến bị gãy khúc về
bình đồ và trắc dọc.
9. Qua vùng địa hình đồi nhấp nhô nối tiếp nhau, tốt nhất nên chọn tuyến là
những đường cong nối tiếp hài hoà với nhau, không nên có những đoạn thẳng

69
chêm ngắn giữa những đường cong cùng chiều, các bán kính của các đường
cong tiếp giáp nhau không được vượt quá các giá trị cho phép.
10. Khi tuyến đi theo đường phân thuỷ, điều cần chú ý trước tiên là quan sát
hướng của đường phân thuỷ chính và tìm cách nắn thẳng tuyến trên từng
đoạn, chọn những sườn đồi ổn định và thuận lợi cho việc đặt tuyến, tránh
những mỏm cao và tìm những đèo thấp để vượt
11. Khi tuyến đi trên sườn núi, mà độ dốc và mức độ ổn định của sườn núi có ảnh
hưởng đến vị trí đặt tuyến thì cần nghiên cứu tổng hợp các điều kiện địa hình,
địa chất và thuỷ văn để chọn tuyến thích hợp. Nếu tồn tại những đoạn sườn
dốc bất lợi về địa chất, thuỷ văn nh
ư sụt lở, trượt, nước ngầm, cần cho
tuyến đi tránh hoặc cắt qua phía trên
12. Khi triển tuyến qua đèo thông thường chọn vị trí đèo thấp nhất, đồng thời
phải dựa vào hướng chung của tuyến và đặc điểm của sườn núi để triển tuyến
từ đỉnh đèo xuống hai phía.
Đối với những đường cấp cao nếu triển tuyến qua đ
èo gặp bất lợi như sườn
núi không ổn định hoặc các tiêu chuẩn kỹ thuật về bình đồ, trắc dọc quá hạn
chế không thoả mãn thì có thể xem xét phương án hầm. Tuyến hầm phải chọn
sao cho có chiều dài ngắn nhất và nằm trong vùng ổn định về địa chất, thuỷ
văn.

13. Khi tuyến đi vào thung lũng các sông suối, nên :
- Chọn một trong hai bờ thuận với h
ướng chung của tuyến, có sườn thoải ổn
định, khối lượng công tác đào đắp ít
- Chọn tuyến đi trên mực nước lũ điều tra
- Chọn vị trí thuận lợi khi giao cắt các nhánh sông suối: nếu là thung lũng
hẹp tuyến có thể đi một bên hoặc cả hai bên với một hoặc nhiều lần cắt
qua khe suối. Lý do cắt qua nhiều lần một dòng suối thườ
ng là khi gặp
sườn dốc nặng, vách đá cao, địa chất không ổn định (sụt, trượt, )
14. Vị trí tuyến cắt qua sông suối cần chọn những đoạn suối thẳng có bờ và dòng
ổn định, điều kiện địa chất thuận lợi
15. Trường hợp làm đường cấp cao đi qua đầm hồ hoặc vịnh cần nghiên cứu
phương án cắt thẳng b
ằng cách làm cầu hay kết hợp giữa cầu và nền đắp
nhằm rút ngắn chiều dài tuyến.






70
3.2 THIẾT KẾ CÁC ĐOẠN TUYẾN NẰM TRÊN ĐƯỜNG THẲNG
Tuyến thẳng thường được thiết kế trong các trường hợp qua vùng đồng bằng,
vùng thung lũng rộng, đoạn qua cầu lớn, cầu vượt và hầm. Đường thẳng có ưu
điểm là hướng tuyến rõ ràng, tuyến ngắn, đo đạc đơn giản, Nhưng đường thẳng
quá dài, cảnh quan đơn điệu, thường làm cho lái xe mệ
t mỏi, dễ vượt tốc độ quy
định, dễ chủ quan ước lượng cự ly thường sai, đồng thời gây lóa về ban đêm do

đèn pha của xe đi ngược chiều. Đường thẳng dài cũng khó thích hợp với địa hình
thay đổi, làm mất sự hài hòa tuyến với môi trường. Tất cả những bất lợi trên làm
cho đoạn tuyến thẳng quá dài trở thành đoạn tuyến không an toàn cho xe chạy
với tố
c độ cao. Theo các nghiên cứu thực nghiệm ở nước ngoài cho thấy đoạn
tuyến thẳng càng dài, tai nạn càng nhiều, hơn nữa tốc độ xe chạy đến cuối đoạn
càng cao.
Do vậy, các quy trình thiết kế đường Việt Nam quy định nên tránh thiết kế đoạn
tuyến thẳng dài quá 4 km đối với đường cao tốc, trong các trường hợp này nên
thay bằng các đường cong góc chuyển hướng nhỏ và bán kính lớn (R từ 5.000
đế
n 15.000m)
CHLB Đức [24] và Nhật Bản cũng quy định : chiều dài (tính bằng m) tối đa đoạn
thẳng thích hợp lấy bằng 20 lần tốc độ xe chạy (tính bằng km/h). Quy định này
dựa vào thời gian xe chạy theo tốc độ vào khoảng 72s.
B¸n kÝnh ®uêng cong R (m)
ChiÒu dµi tuyÕn th¼ng L (m)
200 400 600 800 1000
200
400
600
800
1000
0
1
2
3
4
1 - Ph¹m vi phèi hîp rÊt tèt
2 - Ph¹m vi phèi hîp tèt

3 - Cã thÓ dïng ®−îc
4 - Ph¹m vi nªn tr¸nh dïng

Hình 3.1. Quan hệ phối hợp giữa chiều dài đoạn thẳng và bán kính đường cong
Tuyến thẳng quá ngắn cũng không cho phép vì làm điều kiện chạy xe thay đổi
nhiều và không có đủ chỗ bố trí cấu tạo đoạn chêm nối tiếp giữa các đường cong.
Theo kinh nghiệm thì chiều dài tối thiểu các đoạn thẳng giữa hai đường cong
cùng chiều là 6V và giữa hai đường cong ngược chiều là 2V. Trong đường cong
tròn cùng chiều do phải liên tục lái vòng cùng chiều, người lái xe khó nắm được

71
tác dụng của lực quán tính, lực ly tâm tăng lên liên tục nên quy định chiều dài
đoạn thẳng phải dài hơn so với đoạn thẳng giữa hai đường cong tròn ngược
chiều.
Trên quan điểm thị giác và an toàn, CHLB Đức còn quy định quan hệ giữa chiều
dài đoạn thẳng L (m) và bán kính đường cong R (m) nối tiếp với đường thẳng đó
như đồ thị hình 3.1
Nói chung, quan hệ tối thiểu là
- Nếu L
≤ 500m thì R ≥ L
- Nếu L > 500m thì R ≥ 500

3.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRONG ĐƯỜNG
CONG TRÒN.
Khi chạy trong đường cong tròn, xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi hơn so với
khi chạy trong đường thẳng. Những điều kiện bất lợi đó là:
1. Khi chạy trong đường cong xe phải chịu thêm lực li tâm, lực này nằm ngang
trên mặt phẳng thẳ
ng góc với trục chuyển động, hướng ra phía ngoài đường
cong và có giá trị

C =
R
vm
2
.
(kG) (3.1)
Trong đó:
C – lực ly tâm
m – khối lượng của xe (kg)
v – tốc độ xe chạy (m/s)
R – bán kính đường cong tại vị trí tính toán (m)
Lực ly tâm có tác dụng xấu, có thể gây ra những khó khăn sau :
 Xe có khả năng bị lật hoặc trượt ngang về phía lưng đường cong.
 Gây khó khăn cho việc điều khiển xe, gây khó chịu cho hành khách,
gây đổ vỡ hàng hoá vận chuyển.
 Gây biến dạng ngang của lốp xe nên làm cho săm lốp chóng hao mòn
hơn.
 Làm tăng sức cản do đó làm tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn.
2. Xe chạy trong đường cong yêu cầu có bề rộng phần xe chạy lớn hơn trên
đường thẳng thì xe mới chạy được bình thường.


72

Hình 3.2 Các lực tác dụng khi xe chạy trong đường cong
3. Xe chạy trong đường cong dễ bị cản trở tầm nhìn nhất là khi bán kính đường
cong nhỏ, ở đoạn đường đào. Tầm nhìn ban đêm của xe chạy trong đường
cong cũng bị hạn chế do pha đèn chiếu thẳng một đoạn ngắn hơn.

3.4 LỰC NGANG VÀ LỰA CHỌN HỆ SỐ LỰC NGANG

Khi xe chuyển động trong đường cong thì ôtô ch
ịu hai lực tác dụng:
- Trọng lượng bản thân G của xe có hướng vuông góc với mặt phẳng nằm
ngang.
- Lực ly tâm C hướng ra ngoài đường cong và vuông góc với trục chuyển
động, lực ly tâm có giá trị:
R
V
g
G
C
2
=
. (3.2)
Chiếu các lực tác dụng lên ô tô theo phương song song với mặt đường được công
thức tính lực ngang Y tác dụng lên ôtô:
Y = C.cosα
±
G.sinα (3.3)
Dấu “+” : trong trường hợp bình thường, mặt đường hai mái và xe chạy ở
làn ngoài (xe chạy phía lưng đường cong).
Dấu “−” : trong trường hợp cấu tạo siêu cao, dốc đổ về phía bụng đường
cong (xe chạy phía bụng đường xong).
α : là góc nghiêng của mặt đường so với phương nằm ngang.

73
h : là chiều cao trọng tâm của xe tới mặt đường.
b : chiều rộng của hai bánh xe.
Vì góc α rất nhỏ ⇒ cosα=1; sinα ≈ tgα ≈ i
n

: là độ dốc ngang của mặt đường.
⇒
n
iG
R
V
g
G
Y
2
±= đặt
μ
=
G
Y
(3.4)
⇒
μ
=±=
n
i
Rg
V
G
Y
.
2
(3.5)
với
G

Y
=
μ
: là hệ số lực ngang, đặc trưng cho lực ngang tác dụng trên một đơn vị
trọng lượng của xe và dùng trong thiết kế đường.
Trong đó: Y là tổng lực ngang.; G là trọng lượng của ô tô.
Từ đó tính được bán kính đường cong nằm R theo hệ số lực đẩy ngang và vận tốc
xe chạy:
⇒
).(
2
n
ig
v
R
∓
μ
= (m) v : (m/s) (3.6)
⇒
).(127
2
n
i
V
R
∓
μ
= (m) V: (km/h) (3.7)
“+” khi xe chạy phía bụng đường cong
“-“ khi xe chạy phía lưng đường cong

LỰA CHỌN HỆ SỐ LỰC NGANG.
Lực ngang, tuỳ theo hệ số của nó, có thể gây ra những tác động bất lợi cho xe
chạy trong đường cong:
- Làm lật xe qua điểm tựa là bánh xe ở phía lưng đường cong.
- Làm cho xe bị trượt ngang trên đường.
- Gây cảm giác khó chịu cho hành khách và người lái xe.
- Làm tiêu hao thêm nhiên liệu và tăng hao mòn săm lốp.
Vì vậ
y cần phân tích từng mặt của vấn đề ta sẽ lựa chọn được hệ số lực ngang
tính toán cần thiết để đảm bảo cho xe chạy an toàn và kinh tế.
3.4.1 Điều kiện ổn định chống lật.
Dưới tác dụng của lực ly tâm thì xe có thể bị lật quanh bánh xe phía ngoài:
Điều kiện ổn định giữa mô men lật và mô men giữ :
)
2
.(. Δ−≤
b
GhY

h
b
G
Y
.2
.2
Δ
−
≤⇒

h
b
.2
.2
Δ
−
≤⇔
μ
(3.8)
b : khoảng cách giữa hai tâm bánh xe.

74
h: chiều cao của trọng tâm xe.
Thực nghiệm có được
Δ: độ dịch ngang của thân xe ô tô so với bánh, thường lấy Δ≈0,2.b
thông thường:
32 ÷=
h
b
đối với xe du lịch.
= 1,7÷3 đối với xe buýt.
Nếu lấy giá trị (b/h=2) thì ta có μ≤0,6
Như vậy khi
μ≤
0,6 thì điều kiện trên luôn đảm bảo.
3.4.2 Điều kiện ổn định chống trượt ngang.
Phân tích các lực tác dụng vào các bánh xe
Để đảm bảo xe không bị trượt ngang trên mặt đường thì :
Y≤ G.ϕ
2

(3.9)
Trong đó:
G.ϕ
2
: là lực bám giữa bánh xe và mặt đường
theo phương ngang
G : trọng lượng của ô tô.
ϕ
2
: hệ số bám theo chiều ngang giữa bánh xe
và mặt đường.
Y : tổng lực ngang tác dụng lên xe.
G
Y
≥⇒
2
ϕ
Như vậy μ ≤ φ
2
ϕ

: hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường (gồm hệ số
bám dọc và ngang).
Hình 3.3 Các lực tác dụng lên bánh xe
2
2
2
1
ϕϕϕ
+= (3.10)

với ϕ
1
là hệ số bám dọc của bánh xe và mặt đường. ϕ
1
=(0,7-0,8).ϕ
thay vào ta có ϕ
2
=(0,6-0,7).ϕ
Như vậy ta có các điều kiện của μ như sau :
- Mặt đường khô ráo μ ≤ 0,36
- Mặt đường khô, ẩm sạch μ ≤ 0,24
- Mặt đường ẩm có bùn bẩn μ ≤ 0,12


75
3.4.3 Điều kiện êm thuận và tiện nghi với hành khách.
Khi chịu tác dụng của lực li tâm, hành khách cảm thấy khó chịu, nhiều khi sợ hãi
có cảm giác xe bị lật đổ. Điều tra theo thực nghiệm cho ta các kết quả như sau :
μ ≤0,1 thì hành khách không cảm thấy xe chạy trên đường cong.
μ =0,15 thì hành khách hơi cảm thấy trên đường cong.
μ =0,2 thì hành khách cảm thấy khó chịu.
μ =0,3 thì hành khách cảm thấy bị xô dạt về một phía
Để
đảm bảo êm thuận và thoải mái cho hành khách nên chọn μ≤0,15 và trong
điều kiện khó khăn, khi hành khách có chuẩn bị cho phép dùng tới 0.25.
3.4.4 Điều kiện tiết kiệm nhiên liệu và săm lốp.
Dưới tác dụng của lực ngang thì lốp xe bị biến dạng và bị lệch sang một phía, do
đó đúng ra thì bánh xe phải hợp với trục dọc của xe một góc α khi xe vào đường
cong nhưng thực tế bánh xe không quay hết góc α mà chịu một góc lệch δ so với
tr

ục chuyển động của xe.
Theo nghiên cứu thực nghiệm góc lệch này rất nhỏ và tỉ lệ với lực ngang:
n
K
Y
=
δ
(3.11)
K
n
: hệ số biến dạng ngang của lốp xe, phụ thuộc vào độ đàn hồi của lốp
Với xe con: K
n
= 40-70 (kG/độ)
Với xe tải: K
n
= 110-120 (kG/độ)
Góc lệch δ càng lớn thì tiêu hao nhiên liệu càng nhiều và hao mòn lốp xe càng
tăng lên.
Nghiên cứu cho thấy nên dùng μ
≤
0,1 ( công suất tiêu thụ tăng 15%; hao mòn lốp
gấp 5 lần).
3.4.5 Lựa chọn hệ số lực ngang tính toán
Đây là một bài toán kinh tế - kỹ thuật, khi thiết kế phải đảm bảo an toàn và tiện
nghi với hành khách và phương tiện, hàng hoá, đồng thời lại phải bám sát địa
hình để đảm bảo khối lượng công tác là ít nhất, giá thành hạ.
Xét tổng hợp 4 điều kiện trên thì trong trường hợp thông thường nên đảm bảo
μ≤
0,1; trường hợp khó khăn có thể lấy μ = 0,15; trường hợp đặc biệt khó khăn

dùng μ= 0,2 trong qui phạm thường tính toán với μ = 0,15.
Đối với đường cao tốc, vì xe chạy với tốc độ cao nên quy định về hệ số lực
ngang cũng nhỏ để đảm bảo an toàn và thuận lợi μ = 0,03 -:- 0,08

76
3.5 SIÊU CAO VÀ BỐ TRÍ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO
3.5.1 Siêu cao, tác dụng của siêu cao
Trở lại công thức tính lực ngang, hệ số lực ngang và bán kính đường cong
Y = C.cosα
±
G.sinα ;
2
.
n
v
i
gR
μ
=
± ;
).(
2
n
ig
v
R
∓
μ
=
Khi xe chạy trong đường cong, những xe chạy bên nửa phía lưng đường cong

kém ổn định hơn những xe chạy phía bụng đường cong, ngoài ra việc điều khiển
xe cũng khó khăn hơn. Hiện tượng này càng bất lợi khi đường cong có bán kính
nhỏ và tốc độ xe chạy lớn.
I
n

%
L
3
§
−
ê
n
g

c
o
n
g

c
h
u
y
Ó
n
t
i
Õ
p

b
I
n

%
-
I
n
%
I
n

%
L
1
L
2
0 %
e
§
−
ê
n
g

c
o
n
g

t
rß
n
0
R
I
n

%
I
n

%
I
n

%
I
s
c

%
I
n

%
0
%
I
s

c

%
L
s
c

Hình 3.4 Bố trí siêu cao trong đường cong
Vì vậy, để đảm bảo an toàn và tiện lợi trong việc điều khiển ô tô ở các đường
cong bán kính nhỏ thì phải làm siêu cao, tức là làm cho mặt đường có độ dốc
ngang nghiên về phía bụng của đường cong.
Siêu cao là cấu tạo đặc biệt trong các đường cong có bán kính nhỏ, phần đường
phía lưng đường cong được nâng cao để mặt đường có độ dốc ngang một mái
nghiêng về phía bụng đường cong đảm bả
o xe chạy an toàn, êm thuận.
Tác dụng của siêu cao:
- Siêu cao có tác dụng làm giảm lực ngang, do đó giảm các tác hại của lực ly
tâm, đảm bảo xe chạy an toàn trong đường cong