ĐỀ CƯƠNG THIẾT KẾ ĐƯỜNG ÔTÔ

CÂU HỎI ÔN TẬP
MÔN THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ
LỚP ĐƯỜNG HẦM – METRO K51
Câu 1:Nêu tóm tắt trình tự các bước chính trong công tác thiết kế đường ô tô. Các
nội dung cần có trong hồ sơ bản vẽ thiết kế đường ô tô.
Câu 2:Trình bày các lực tác dụng lên xe khi xe chuyển động trên đường.
Câu 3:Trình bày các khái niệm lưu lượng xe thiết kế, cấp hạng thiết kế và vận tốc
thiết kế được sử dụng trong môn học thiết kế đường ô tô.Trình bày các loại vận tốc
chủ yếu sử dụng khi thiết kế đường ô tô.
Câu 4:Trình bày khái niệm siêu cao và ý nghĩa của siêu cao. Trình tự các phương
pháp nâng siêu cao trong đường ô tô và áp dụng của mỗi phương pháp.
Câu 5:Trình bày các loại đường cong chuyển tiếp, ý nghĩa của đường cong chuyển
tiếp và công thức tính chiều dài đoạn cong chuyển tiếp.
Câu 6:Trình bày tóm tắt các phương pháp nâng cao chất lượng xe chạy khi xe vào
đường cong bằng.
Câu 7:Trình bày các nguyên tắc chủ đạo khi thiết kế bình đồ.
Câu 8:Trình bày các nguyên tắc chủ đạo khi thiết kế trắc dọc.
Câu9:Trình bày các loại đường cong đứng và căn cứ xác định giá trị bán kính tối
thiểu của các loại đường cong đứng.
Câu10:Trình bày các dạng mặt cắt ngang điển hình, các phương pháp tính toán khối
lượng đào đắp sử dụng trong thiết kế đường ô tô.
Câu 11:Các số liệu đầu vào và căn cứ sử dụng để tính toán giá thành và tổng mức
đầu tư công trình đường ô tô.
Câu 12: Ý nghĩa của công tác phân kỳ đầu tư. Trình bày các ví dụ phân kỳ đầu tư
trong xây dựng và vận hành đường ô tô.
1
Câu 2.
Điều kiện để xe chạy được là lực kéo do động cơ sinh ra phải khắc phục được tất
cả các lực cản : Pk ≥ ∑ Pcản .
I. LỰC CẢN
1. Lực cản lăn Pf:

-KN: Xuất hiện tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường .
-Tính chất: Ngược chiều và cản trở sự chuyển động của ô tô.
-Nguyên nhân sinh ra :
+ Do ma sát giữa bánh xe với mặt đường
+Do biến dạng của lốp xe và biến dạng của mặt đường
+ Do xe bị xung kích và chấn động trên mặt đường không bằng phẳng
+ Do ma sát trong ổ trục của xe khi xe chạy.
2
-Công thức xác định :
Pf = f.G (kG)
+ f: Hệ số sức cản lăn phụ thuộc độ cứng lốp xe, tốc độ xe chạy và chủ yếu
phụ thuộc vào loại mặt đường (Thường lấy f=0,02 )
• V<50Km/h => f không thay đổi,
• 50≤V≤150Km/h => f tăng theo công thức fv = f.[1+0,01(V-50)]
2 Lực cản do không khí Pw
-Nguyên nhân sinh ra :
+ Do phản lực của khối không khí phía trước
+ Do ma sát của thành xe với không khí hai bên
+ Do khoảng chân không phía sau ô tô hút lại.
-Công thức xác định :
 Theo khí động học( không khí khi không có gió )
3
Pw = k.F.v2 (kG)
k – hệ số sức cản không khí phụ thuộc mật độ không khí ,hình dạng xe
+ ô tô tải k = 0,06–0,07
+ ô tô bus k = 0,04 – 0,06
+ xe con k = 0,025 – 0,035.
F – diện tích cản trở (diện tích mặt cắt ngang lớn nhất của ô tô) (m2).
F = 0,8.B.H (B và H là chiều rộng và chiều cao của ô tô m).
v – vận tốc tương đối của xe kể cả tốc độ gió, thường tính với vận tốc

gió bằng không, như vậy v là vận tốc xe chạy tính toán (m/s).
 Trong kỹ thuật km/h:

3 Lực cản do lên dốc Pi
-Nguyên nhân sinh ra :
+ Do trọng lượng bản thân ô tô gây ra khi xe chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.
4
-Công thức xác định :
Pi = ± G. sinα
Do sinα ≈ tgα = i (α nhỏ) i – độ dốc dọc của đường.
=> Pi = ± G. i
-Xe lên dốc lấy dấu “+” Pi ngược chiều chuyển động
-Xe xuống dốc lấy dấu “-“ Pi cùng chiều chuyển động.
4 Lực cản do quán tính Pj
-Bao gồm sức cản quán tính :
+Do chuyển động tịnh tiến của ô tô có khối lượng m
+ Do các bộ phận quay của ô tô
-Xe tăng tốc lực quán tính ngược và cản trở chuyển động ô tô
-Xe giảm tốc, lực quán tính cùng chiều chuyển động
- Công thức xác định :
Pj = ± m.j
+ m – khối lượng ô tô m=G/g( G – trọng lượng của ô tô, g – gia tốc trọng trường)
+J –gia tốc của ô tô J=dv/dt(v – tốc độ xe chạy, t – thời gian)
-Do còn chuyển động quay của bánh xe, trục xe nên nhân thêm hệ số kể đến quán
tính quay δ=1,03-1,07.
Dấu “+” ứng trường hợp tăng tốc và dấu “-” ứng trường hợp giảm tốc .
II. LỰC KÉO VÀ QUÁ TRÌNH SINH RA SỨC KÉO
5
-Nguyên nhân sinh ra:
Xe chạy, nhiên liệu cháy trong động cơ, biến nhiệt năng thành cơ năng tạo một

công suất làm quay trục khuỷu, tạo mô men quay M tại trục động cơ rồi chuyền qua
hộp số, trục các đăng tới cầu xe tạo mô men quay tại trục chủ động Mk và sinh ra
lực kéo Pk tại bánh xe chủ động.
Công suất hiệu dụng N của động cơ tạo mô quay M tại trục khuỷu của động cơ :
w : là vận tốc góc của trục quay:
n : số vòng quay tính bằng v/phút.
-Tính được mô men quay ở bánh xe chủ động:
Mk=M.ik.η.io (kG.m).
6
+ ik: tỉ số truyền của hộp số, thay đổi theo số cài của xe.
+ io: tỉ số truyền cơ bản ở cầu xe, phụ thuộc vào loại xe.
+ η: hệ số hiệu dụng của cơ cấu truyền động.
η=0.8÷0.85 đối với xe tải.
η=0.85÷0.9 đối với xe con, xe du lịch.
+ rk phụ thuộc áp lực hơi trong lốp xe, cấu tạo lốp và tải trọng tác
dụng trên lốp xe. Thường rk=(0,93-0,96)r
câu 3.
 Lưu lượng xe thiết kế
-KN: là số xe con quy đổi từ xe khác, qua một mặt cắt ngang đường trong một đơn
vị thời gian, tính cho năm tương lai.
Năm thiết kế tương lai là năm mà tuyến đường thỏa mãn yêu cầu sử dụng và có
mức độ phục vụ nhất định
 Cấp hạng thiết kế
7
 Tốc độ xe thiết kế (VTK)
-Là tốc độ dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của đường trong trường
hợp khó khăn.
- Là tốc độ một chiếc ô tô con chạy không có cản trở của xe khác trong điều kiện
bất lợi nhất. Tức là điều kiện bình thường, có thể chạy với tốc độ cao hơn (hoặc
thấp hơn) tốc độ thiết kế tùy điều kiện đường và giao thông sao cho chạy an toàn và

thuận lợi.
- Tốc độ thiết kế ảnh hưởng quyết định :
+ Chất lượng của con đường;
+Tính an toàn và chất lượng của giao thông thông qua đặc điểm đường;
+ Tính kinh tế.
 Các loại vận tốc chủ yếu :
8
•- Tốc độ xe lý thuyết (VLT)
Là tốc độ tính toán theo một mô hình nhất định của 1 ô tô con chạy một mình,
không có cản trở của xe khác trên một đoạn đường có những điều kiện đường nhất
định khi thời tiết thuận lợi.
•- Tốc độ 85% (V85)
Là tốc độ đặc trưng của một đoạn đường có những đặc điểm đường xác định mà
85% xe chạy không vượt quá tốc độ ấy .
•- Tốc độ xe tức thời (VTTh)
Là tốc độ chạy xe đo được tức thời trên đoạn đường ngắn s=15-20m tương ứng
với khoảng thời gian xe chạy qua không dưới 1,5-2,0s (với thời gian ngắn quá sẽ
không kịp đọc số, không kịp đo tốc độ).
• - Tốc độ hành trình (VHT)
Là thương số chiều dài chạy xe và thời gian hành trình từ điểm A đến điểm B trong
điều kiện đường và giao thông nhất định. Thời gian hành trình gồm cả thời gian chờ
và thời gian chạy xe. Căn cứ tốc độ này để xác định năng lực phục vụ của đường.
• -Tốc độ cho phép (VCF )
Là tốc độ theo luật xe được phép chạy trên đường. Nhằm đảm bảo an toàn giao
thông, tính kinh tế hay giảm tác động giao thông đến môi trường.
Câu 4 Siêu cao
 KN : là cấu tạo đặc biệt trong đường cong có bán kính nhỏ, phần đường phía
lưng đường cong nâng cao để mặt đường có độ dốc ngang một mái nghiêng
về phía bụng đường cong đảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận.
 Ý nghĩa :

+ Giảm lực ngang, do đó giảm tác hại lực ly tâm, đảm bảo xe chạy an toàn trong
đường cong
9
+ Tác dụng tâm lý có lợi cho người lái, làm người lái tự tin điều khiển xe khi vào
trong đường cong
+ Tác dụng về mỹ học và quang học, làm mặt đường không bị cảm giác thu hẹp giả
tạo khi vào đường cong
 Phương pháp nâng siêu cao:
1. Phương pháp quay quanh tim đường
Trình tự các bước :
- Quay mái mặt đường bên lưng đường cong quanh tim đường cho đạt độ dốc
ngang mặt đường in ;
- Tiếp tục quay cả mặt đường quanh tim đường cho đạt độ dốc isc.
Tính chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc và các đoạn đặc trưng:
10
11
Tính lại độ dốc dọc phụ thêm
Tìm được công thức tính độ dốc ngang i tại mặt cắt ngang bất kỳ trong đoạn nối siêu
cao cách đầu đoạn một khoảng cách x như sau :
+ Nếu x≤L1 thì mặt cắt nằm trong đoạn 1 :
Độ dốc bên bụng đường cong i=in
Độ dốc bên lưng đường cong
+ Nếu L1≤x≤L1+L2 thì mặt cắt nằm trong đoạn 2 :
Độ dốc bên bụng đường cong i=in
Độ dốc bên lưng đường cong
+ Nếu (L1+L2) ≤x≤ Lsc thì mặt cắt nằm trong đoạn 3 :
12
Độ dốc cả mặt đường
2. Phương pháp quay quanh mép đường
- Quay mái mặt đường bên lưng đường cong quanh tim đường cho đạt độ dốc in;

- Tiếp tục quay quanh mép trong mặt đường (khi chưa mở rộng) cho đạt độ dốc isc.
Tính được chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc và các đoạn đặc trưng như sau :
Tính lại độ dốc dọc phụ thêm
Tính độ dốc ngang i tại mặt cắt ngang bất kỳ trong đoạn nối siêu cao tương tự như
phương pháp trên.
13
14
3. Đối với đường cao tốc, đường có nhiều làn xe thì có các phương pháp nâng
siêu
cao như hình 3.8.
a. Hình 3.8a là mặt cắt ngang trên đoạn thẳng .
b. Hình 3.8b quay quanh tim đường (tim phần dải phân cách giữa) với bề rộng b là
khoảng cách giữa 2 mép đường.
c. Hình 3.8c nâng siêu cao hai phần đường riêng quanh 2 mép giữa đường giáp
giải phân cách :
Chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc và chiều dài các đoạn đặc trưng như sau :
15
i tại mặt cắt bất kỳ trong đoạn nối siêu cao cách đầu đoạn một khoảng cách x:
+ Nếu x≤L1 thì mặt cắt nằm trong đoạn 1 :
Độ dốc phần đường bên trái (bên bụng) i=in
Độ dốc phần đường bên phải (bên lưng)
+ Nếu L1≤x≤L1 + L2 thì mặt cắt nằm trong đoạn 2 :
Độ dốc phần đường bên trái i=in
Độ dốc phần đường bên phải
+ Nếu (L1+L2) ≤x≤ Lsc thì mặt cắt nằm trong đoạn 3 :
Độ dốc nâng cả 2 phần trái và phải
16
d. Hình 3.8d quay quanh mép trong đường với bề rộng b là khoảng cách giữa 2 mép
đường.
17

18
e. Hình 3.8e nâng siêu cao hai phần đường riêng quanh 2 tim của từng phần
đường :
Chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc và chiều dài các đoạn đặc trưng được tính như
sau
Tính lại độ dốc dọc phụ thêm
Độ dốc ngang mặt đường i tại mặt cắt bất kỳ trong đoạn nối siêu cao tính tương tự
như phần c trên.
f. Hình 3.8f nâng siêu cao hai phần đường riêng quanh 2 mép ngoài của từng phần
đường :
Các công thức tính cũng giống như trường hợp hình 3.8c
Tính lại độ dốc dọc phụ thêm
Độ dốc ngang trong đoạn nâng siêu cao cũng tương tự.
4. Nhận xét :
- Tuỳ trường hợp cụ thể và quan điểm mà chọn phương pháp nâng siêu cao thích
hợp. Phương pháp nâng siêu cao phụ thuộc địa hình, điều kiện và biện pháp thoát
nước, chiều rộng mặt đường, kích thước và cấu tạo dải phân cách giữa, …
19
- Nên dung phương pháp quay quanh tim đường. Với phương pháp này cao độ tim
đường không thay đổi nên dễ dàng thể hiện trên trắc dọc và tổng quát được khi lập
các chương thiết kế trên máy tính. Thuận lợi với trường hợp tuyến uốn lượn gồm
nhiều đường cong ngược chiều liên tiếp.
- Với đường cao tốc, nhiều làn xe thì nên thiết kế theo các phương pháp hình 3.8b
và 3.8c đảm bảo tạo được độ đều đặn về thị giác khi nhìn từ xa.
Câu 5
1. Tác dụng của ĐCCT :
- Thay đổi góc ngoặt của bánh xe phía trước từ từ để đạt góc quay cần thiết ở đầu
đường cong tròn
- Giảm mức độ tăng lực ly tâm tránh hiện tượng người trên xe bị xô ngang khi vào
đường cong tròn

- Tuyến có dạng hài hoà, lượn đều không gãy khúc, phù hợp với quỹ đạo thực tế xe
chạy, tăng mức độ tiện lợi êm thuận và an toàn xe chạy.
2. Xác định chiều dài của ĐCCT
Độ tăng gia tốc ly tâm I theo thời gian quy định tuỳ từng nước
20
Với I=0,5 m/s3 :
Lct còn xác định từ điều kiện thời gian hành trình trên ĐCCT. Với lái xe trình độ
chuyên môn trung bình thời gian này bằng 3s ta được công thức
Lct = 3.v = 0,83V (m).
3.Các loại đường cong chuyển tiếp :
Tiêu chuẩn lựa chọn loại đường cong toán học làm ĐCCT phụ thuộc 2 điều kiện cơ
bản:
- Dạng đường cong phù hợp với quỹ đạo chuyển động của xe
- Tính toán và cắm đường cong đơn giản và dễ dàng
Dưới đây nghiên cứu từng loại đường cong.
a. Đường cong clothoid.
- Đường ôtô tốc độ tính toán 60km/h trở lên sử dụng đường clothoid không
chỉ làm đường cong chuyển tiếp mà còn làm yếu tố tuyến làm đẹp thêm hình
ảnh đường.
Là phương trình cơ sở lý thuyết tính toán đường cong clothoid
Phương trình clothoid hệ toạ độ Descarte :
21
Điểm cuối của ĐCCT có S=L ứng với toạ độ (X0, Y0)
Góc φ hợp bởi tiếp tuyến của điểm cuối ĐCCT và đường tang chính được xác
định như sau:
22
 Đặc điểm đường cong clothoid
- Có một lượng vô hạn đường clothoid tương tự nhau về mặt hình học, khi phóng
to hoặc thu nhỏ chiều dài đường cong thay đổi tỉ lệ thuận thông số A, tất cả góc
và trị số tương quan khác giữ nguyên không đổi (hình 3.15).

-Các vị trí đặc trưng và các vị trí về hình dạng của đường clothoid :
+ Một điểm trên đường clothoid mà tại đó R=L=A gọi là điểm đặc trưng. Có φ=0.5
hoặc φ=31.8310 grad. Nhờ điểm đặc trưng có thể xác định thông số bất kỳ một
đường clothoid nào bằng cách đo chiều dài L đến điểm tiếp xúc của đường tang có
góc φ=0.5
+Ngoài ra còn điểm hình dạng, điểm ấy có các số tròn số khi tính tỷ số A/R.
+ Ta có thêm điều kiện xác định thông số đường clothoid rút ra từ các khả năng sử
dụng trung bình của đường clothoid. Nó dựa chủ yếu trên những yêu cầu về hình
dáng đường ,chúng ta có điều kiện:
Khi bán kính đường cong tròn nhỏ nên chọn các thông số ở cận trên.
23
b. Đường hoa thị Lemniscat Becnulli
- Có dạng như cánh hoa thị.
- phương trình ( chiều dài dây cung a )
là phương trình đường cong Lemniscat Bernoulli.
Phương trình đường hoa thị Lemniscat viết ở tọa độ có dạng
- Thường sử dụng bố trí đường cong rẽ trái tại nút giao thông khác mức hoặc đường
cong con rắn địa hình vùng núi khó.
c. Đường cong parabol bậc 3
-phương trình là phương trình Parabol bậc 3 trong toạ độ cực.
-Thường dùng trong đường sắt, đặc điểm là đơn giản.
Người ta thấy góc α nhỏ hơn 5-6 có thể sử dụng bất kỳ đường cong nào trong ba
đường cong trên, kết quả tính toán các thông số 3 đường cong tương tự nhau.
Khi góc α ≥ 9-10 tức là φ > 24005’ không nên áp dụng đường cong parabol bậc 3 vì
chiều dài đường cong này tăng lên nhanh hơn so với 2 đường còn lại.
d. Các loại đường cong khác:
-Đường parabol bậc 4, đường cong Sramma, Sinusoid, Cosinusoid, Quadratic,
-Đường cong ghép nhiều cung tròn thường làm đường cong rẽ phải trong đường
thành phố
-Đường cong chuyển tiếp hãm xe: Khi xe chạy vào đường cong thì tốc độ giảm dần

còn khi ra khỏi đường cong thì tốc độ tăng dần.
24
Câu 6
-Để nâng cao chất lượng xe chạy ta phải giải quyết ba vấn đề:
+ Lực ly tâm
+ Mở rộng phần xe chạy trong đường cong để xe chạy được bình thường
+Đảm bảo tầm nhìn trên đường cong
1.Lực ly tâm
 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.
- ĐIều kiện ổ định chống lật
μ≤ 0,6 thì điều kiện trên luôn đảm bảo.
- Điều kiện ổn định chống trượt ngang.
+Mặt đường khô ráo μ ≤ 0,36
+ Mặt đường khô, ẩm sạch μ ≤ 0,24
+ Mặt đường ẩm có bùn bẩn μ ≤ 0,12
- Điều kiện êm thuận và tiện nghi với hành khách
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
Đảm bảo êm thuận và thoải mái cho hành khách chọn μ≤ 0,15 và trong
điều kiện khó khăn, hành khách có chuẩn bị cho phép dùng tới 0.25.
25