Luận án thạc sĩ ngành xây dựng công trình giao thông Nghiên cứu lập bản hướng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại nút giao thông đô thị

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng Đại học giao thông vận tải







luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Chuyên ngành: Xây dựng Đờng ô tô và đờng thành phố
Chuyên ngành: Xây dựng Đờng ô tô và đờng thành phốChuyên ngành: Xây dựng Đờng ô tô và đờng thành phố
Chuyên ngành: Xây dựng Đờng ô tô và đờng thành phố


M số: 60.58.30
M số: 60.58.30M số: 60.58.30
M số: 60.58.30











Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quang Toản

Học viên: Chu Tiến Dũng









Hà nội - năm 2007



Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông đô thị


Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11

M
ục Lục

Mục Lục
Mục LụcMục Lục
Mục Lục

Lời cảm ơn
1

Mở đầu: Đặt vấn đề nghiên cứu
2

1. Đặt vấn đề
2

2. nội dung đề tài
4

3. Phơng pháp nghiên cứu.
4

4. ý nghĩa khoa học của đề tài
4

5. Bố cục của đề tài
5

Chơng 1. Tổng quan về biện pháp điều khiển giao thông
bằng đèn tín hiệu tại nút giao thông

6

1.1. Khái niệm chung về nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu.
6

1.2. Lịch sử phát triển của nút giao thông điều khiển bằng đèn tín

hiệu.
7

1.3. Mục tiêu điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại nút giao
thông.
10

1.4. Những nhợc điểm khi điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút.
11

1.5. Các biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại nút
giao thông.
12

1.5.1. Biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu độc lập.
12

1.5.2. Biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu phối hợp.

13

1.5.3. Biện pháp nên sử dụng ở các đô thị lớn Việt Nam hiện nay.
19

1.6. Các thông số cần phải tính toán khi ĐIềU KHIểN GIAO THÔNG BằNG
ĐèN TíN HIệU TạI NúT ĐộC LậP.
19

1.6.1. Lu lợng xe vào nút và biểu đồ lu lợng.

19

1.6.2. Hệ thống pha, thời gian chuyển pha và thời gian chu kỳ.
24

1.6.3. Quy luật xe đến nút và rời nút.
27

1.6.4. Khả năng thông xe.
28

1.7. Các thiết bị đợc sử dụng khi điều khiển giao thông bằng đèn tín
hiệu.
30

1.7.1. Trung tâm điều khiển giao thông và các thiết bị của trung
tâm điều khiển.
30

1.7.2. Tủ điều khiển.
34

1.7.3. Đèn tín hiệu.
38

1.7.4. Cáp tín hiệu, ống luồn cáp, hệ thống tiếp địa, hố ga đấu nối
cáp.
42

Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật

Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông đô thị


Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11

M
ục Lục

1.7.5. Hệ thống vạch sơn.
42

1.7.6. Hệ thống biển báo.
49

1.8. Kết luận của chơng 1.
55

Chơng 2. Hớng dẫn thiết kế Điều khiển giao thông bằng
đèn tín hiệu tại nút giao thông
57

2.1. Các yêu cầu chung với nút giao thông điều khiển bằng đèn tín
hiệu.
57

2.2. Một số vấn đề về Thiết kế hình học tại nút giao thông có điều
khiển bằng đèn tín hiệu.
57

2.2.1. Bán kính khi rẽ xe.
58

2.2.2. Đảo trong nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu.
59

2.2.3. Xén dải phân cách Làn chờ rẽ trái .
63

2.3. Tính toán, lựa chọn các thông số khi điều khiển giao thông bằng
đèn tín hiệu tại nút độc lập.
67

2.3.1. Thời gian đèn vàng.
67

2.3.2. Thời gian đèn đỏ và xanh.
68

2.3.3. Thời gian chuyển pha.
69

2.3.4. Thời gian chu kỳ.
70

2.3.5. Thời gian chờ trung bình của các xe tại nút
74

2.3.6. Tính khả năng thông qua xe rẽ trái
76

2.3.7. Tính khả năng thông xe của nút điều khiển bằng đèn tín
hiệu
77

2.4. Tính toán, thiết kế hệ thống đèn tại nút giao thông điều khiển
bằng đèn tín hiệu.
78

2.4.1. Thiết kế vị trí của tủ điều khiển tại nút.
78

2.4.2. Thiết kế vị trí và kích thớc của hệ thống đèn tín hiệu.
78

2.4.3. Thiết kế vị trí và kích thớc dải dành cho ngời đi bộ qua
đờng.
82

2.5. Kết luận chơng 2.
86

Chơng 3. ví dụ áp dụng Thiết kế nút giao thông điều khiển
bằng đèn tín hiệu tại hà nội - nút hoa l - đại cồ việt
89

3.1. Hiện trạng nút hoa l - đại cồ việt.
89

3.2. Lu lợng Đại Cồ Việt Hoa L Tạ Quang Bửu

90

3.3. Các phơng án cải tạo hình học nút Hoa L Đại Cồ Việt.
92

3.3.1. Phơng án 1A.
92

3.3.2. Phơng án 1B
93

3.3.3. Phơng án 2 A.
94

Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông đô thị


Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11

M
ục Lục

3.3.4. Phơng án 2B.
94

3.4. Thiết kế hệ thống pha nút Hoa L Đại Cồ Việt.
95

3.5. Tính toán thời gian chuyển pha.
96

3.6. Tính toán thời gian chu kỳ đèn và phân bổ thời gian xanh cho các
pha.

98

3.7. Tính toán khả năng thông xe và thời gian chờ trung bình của
phơng tiện tại nút.

99

3.8. Hệ thống thiết bị sử dụng tại nút.
102

3.8.1. Tủ điều khiển.
102

3.8.2. Hệ thống đèn và cột đèn.
102

3.8.3. Hệ thống cáp, ống luồn cáp, hệ thống tiếp địa và hố ga đấu
nối.
103

3.9. Thiết kế mặt đờng.
104

3.10. Thiết kế hệ thống tổ chức giao thông.

104

3.11. Khối lợng chủ yếu và kinh phí xây dựng nút.
106

3.11.1. Khối lợng chủ yếu.
106

3.11.2. Kinh phí xây dựng nút.
107

3.12. kết luận chơng 3.
107

Kết luận và kiến nghị
109

1. Kết luận
109

2. Kiến nghị
110

3 Định Hớng nghiên cứu tiếp tục của luận án
110

Tài liệu tham khảo
112

Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông đô thị


Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

1

-




Để hoàn thành đợc luận án này, tác giả đã nhận đợc rất nhiều sự giúp
đỡ của các thày giáo hớng dẫn, các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp, và các cơ
quan liên quan.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu,, Phòng Đào tạo
Đại học và Sau Đại học

Trờng Đại học Giao thông Vận tải đã giúp đỡ tôi trong
quá trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn các Thầy cô, các bạn đồng nghiệp trong Bộ
môn Đờng bộ và Khoa Công trình

Trờng Đại học Giao thông Vận tải đã đóng
góp những ý kiến thiết thực và quý báu. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc đến Thày PGS.TS Nguyễn Quang Toản, PGS-TS Bùi Xuân Cậy, TS Trần Thị
Kim Đăng - Bộ môn Đờng bộ Trờng Đại học Giao thông Vận tải, đã tận tình
giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Trong khuôn khổ một luận án Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, chắc chắn cha
đáp ứng đợc một cách đầy đủ những vấn đề đã đặt ra, mặt khác do trình độ bản
thân còn nhiều hạn chế. Tác giả xin chân thành cảm ơn và tiếp thu nghiêm túc
những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.

Hà nội, ngày 01 tháng 02 năm 2007
Tác giả



Chu Tiến Dũng





Lời
cảm ơn

Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông đô thị


Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11

-

2

-

Mở đầu

Đặt vấn đề nghiên cứu

1. Đặt vấn đề:
ốc độ và an toàn là các mục tiêu cơ bản của tổ chức giao thông trong các
đô thị. Giao thông đô thị ở nớc ta đ và đang phát triển cực kỳ nhanh
chóng. Để cải thiện giao thông tại các nút giao thông, đảm bảo an toàn cho
ngời đi bộ và các phơng tiện giao thông, biện pháp điều khiển giao thông tại
nút bằng tín hiệu ánh sáng (đèn tín hiệu) đợc sử dụng rất rộng ri. Các thành
phố lớn ở nớc ta nh Thành phố Hà nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng,
Hà Tây, Nam Định, Đà Nẵng, đều có nút giao thông điều khiển bằng đèn tín
hiệu. Tuy nhiên, hiện nay ở nớc ta cha có quy trình (tiêu chuẩn) về thiết kế
đèn tín hiệu. Vì vậy, khi thiết kế nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu,
các kỹ s thiết kế thờng áp dụng các quy trình, quy định khác nhau của các
nớc phát triển nh Anh, Pháp, Mỹ, Đức, Nga, Nhật Tuy vậy do giao thông và
đờng sá của nớc ta có những đặc thù riêng nên các một số bản thiết kế có chất
lợng cha tốt, không những không đạt mục tiêu đề ra mà còn gây bức xúc cho
x hội. Một ví dụ các nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu thuộc dự án
tăng cờng năng lực giao thông ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh do các
công ty t vấn nớc ngoài thiết kế.
Trong dự án tăng cờng năng lực giao thông ở thành phố Hà nội do công

ty Tyco (Singapore) thiết kế, có 7 nút giao thông trên đờng Nguyễn Tri, hầu
hết các nút đèn này đợc thiết kế ba pha nên các phơng tiện giao thông trên
trục đờng Nguyễn Tri luôn phải nghiến răng chờ đèn đỏ trong khi nút giao
thông lại trắng phơng tiện (hình 1.). Lý do là trục đờng Nguyễn Tri có mặt
cắt ngang rộng (3 làn xe cho một chiều, một làn xe bus và một làn xe đạp đi
riêng), lu lợng xe lớn trong khi các nhánh đờng giao có bề rộng mặt cắt
ngang không lớn (7-8m), lu lợng xe nhỏ đặc biệt là nút giao trớc cổng
trờng đại học Khoa học tự nhiên và nút giao trớc cổng trờng đại học Ngoại
ngữ, lu lợng xe chỉ lớn vào các giờ nhất định (giờ vào học và giờ tan học của
sinh viên), nhất là vào các tháng nghỉ hè của sinh viên. Điều này làm giảm hiệu
quả của hệ thống đèn tín hiệu, dễ đẩy ngời tham gia giao thông vào chỗ vi
phạm luật giao thông do không chịu đợc sự vô lý, tai nạn vì thế cũng dễ xảy ra.
T
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông đô thị


Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

3

-


Hình 1. Các phơng tiện trên trục đờng Nguyễn Tri phải chờ đèn đỏ
trong khi nút giao trắng phơng tiện.

Trong dự án tăng cờng năng lực giao thông tại thành phố Hồ Chí Minh,
có nhiều nút có chu kỳ đèn không hợp lý. ở nút Nguyễn Văn Thủ - Đinh Tiên
Hoàng, thời gian đèn xanh dành cho các phơng tiện từ đờng Nguyễn Văn Thủ
chạy thẳng hoặc rẽ trái chỉ có 9 giây và không có thời gian chuyển pha. Vì thế,
nhiều phơng tiện đang lu thông bị kẹt giữa dòng xe đi thẳng từ Đinh Tiên
Hoàng xuống. Con đờng này rất nhiều xe tải lu thông nên rất nguy hiểm cho
các xe nằm kẹt giữa dòng xe này.

Hình 2. Kẹt giữa dòng trên nút giao Nguyễn Văn Thủ - Đinh Tiên Hoàng
do thời gian đèn xanh quá ngắn và không có thời gian chuyển pha.
Vì vậy rất cần phải có một bản hớng dẫn thiết kế đèn tín hiệu giao thông
để đảm bảo công trình làm việc có hiệu quả, làm giảm nhẹ khó khăn cho công
tác thiết kế. Trong luận án này chúng tôi tập trung giải quyết các vấn đề chính
yếu cho một bản hớng dẫn nh vậy dựa trên các nghiên cứu lý thuyết và tổng
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông đô thị


Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

4

-

kết thực tiễn các nút giao thông đang hoạt động trên địa bàn thành phố Hà Nội.
Luận án có tên: Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao

thông bằng đèn tín hiệu tại nút giao thông đô thị
2. nội dung đề tài:
Để đạt đợc các mục tiêu trên, đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:
- Nghiên cứu các biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút, từ đó đề ra biện pháp điều khiển hợp lý, phù hợp với thành phần dòng xe và
mạng lới giao thông của nớc ta.
- Nghiên cứu các thông số phải tính toán khi thiết kế một nút giao thông
điều khiển bằng đèn tín hiệu.
- Nghiên cứu về các thiết bị chính của một nút giao thông điều khiển
bằng đèn tín hiệu.
- Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế Điều khiển giao thông bằng đèn
tín hiệu tại nút giao thông dựa trên các nghiên cứu lý thuyết và tổng kết thực
tiễn các nút giao thông đang hoạt động trên địa bàn thành phố Hà Nội.
- Tính toán, thiết kế cho một nút giao thông cụ thể nhằm đánh giá kiểm
chứng lại bản hớng dẫn.
3. Phơng pháp nghiên cứu:
Kết hợp giữa lý thuyết với tổng kết thực tiễn thiết kế của các nút giao
thông điều khiển bằng đèn tín hiệu đ thiết kế tại Hà nội để bản hớng dẫn thực
sự sử dụng có hiệu quả ở nớc ta trong giai đoạn trớc mắt. Sau này khi điều
kiện đờng và giao thông hiện đại lên khi đó chúng ta hoàn toàn có thể dùng
các tiêu chuẩn nớc ngoài, hoặc tiêu chuẩn của ta khi đó tiệm cận với tiêu chuẩn
của các nớc tiên tiến. Tuy vậy cũng cần phải lu ý rằng, khi chúng ta giải
quyết các vấn đề trớc mắt, thì đối với những công trình lớn cũng rất cần phải
hớng đến giao thông hiện đại sau này, đây cũng chính là một khó khăn của
ngời nghiên cứu. Giải quyết nó có lẽ nên theo hớng phân biệt công trình làm
mới (hớng đến giao thông hiện đại) và công trình cải tạo (giải quyết ùn tắc
hoặc an toàn giao thông trớc mắt).
4. ý nghĩa khoa học của đề tài:
Nghiên cứu của đề tài góp phần làm giảm nhẹ khó khăn cho công tác
thiết kế, làm tăng hiệu quả của công tác thiết kế nút giao thông điều khiển bằng

Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông đô thị


Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

5

-

đèn tín hiệu. Đặc biệt đề tài rất có ý nghĩa cho các kỹ s mới ra trờng những
ngời cón có ít kinh nghiệm trong lĩnh vực điều khiển giao thông bằng đèn tín
hiệu tại nút.
Thực tế hiện nay, tài liệu về thiết kế đèn tín hiệu thì nhiều nhng nói
chung cha sâu sắc, cha đề cập một cách đầy đủ. Hầu hết các tài liệu này đều
chỉ đề cập thuần tuý về mặt lý thuyết, đặc biệt là gần nh không có tài liệu nào
đề cập đến các thiết bị tại nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu. Vì vậy,
nghiên cứu của đề tài sẽ đem lại một cái nhìn tổng quan hơn về lĩnh vực thiết kế
nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu. Nó có thể làm tài liệu tham khảo
tốt cho sinh viên, kỹ s chuyên ngành cầu đờng, điện điện tử
Mặt khác, hiện nay chúng ta cha có một tiêu chuẩn nào về thiết kế điều
khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại nút. Khi thiết kế, các kỹ s thờng vần
dụng tiêu chuẩn này, tiêu chuẩn kia của nớc ngoài hoặc theo kinh nghiệm, do
vậy nó thiếu một hành lang pháp lý cần thiết khi thiết kế, trình duyệt, thẩm định
các hồ sơ thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại nút. Nghiên cứu
của đề tài này cũng mong muốn là một tiền đề tốt cho sự ra đời của tiêu chuẩn

riêng về thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại nút.
5. Bố cục của đề tài
Luận án của chúng tôi theo mục tiêu và nhiệm vụ đ đề ra đợc bố cục
nh dới đây:
Mở đầu: Đặt vấn đề nghiên cứu.
Chơng 1: Tổng quan về biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín
hiệu tại nút giao thông.
Chơng 2: Hớng dẫn thiết kế Điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông.
Chơng 3: Ví dụ áp dụng Thiết kế nút giao thông điều khiển bằng đèn tín
hiệu tại Hà Nội.
Kết luận, kiến nghị.
Toàn bộ luận án trình bày trên 112 trang A4, 74 hình vẽ, 11 bảng biểu, 01
tập phụ lục.
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

6

-

Chơng 1

Tổng quan về biện pháp điều khiển giao thông
bằng đèn tín hiệu tại nút giao thông

1.1. Khái niệm chung về nút giao thông điều khiển bằng đèn tín
hiệu.
Nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu là loại nút giao thông cùng
mức dùng tín hiệu ánh sáng để điều khiển ngời và các phơng tiện tham gia
giao thông. Tín hiệu ánh sáng gồm ba màu chính là: Đỏ Xanh Vàng. Mỗi
loại phơng tiện có một cụm đèn điều khiển riêng, bao gồm hệ thống đèn điều
khiển dành cho xe cơ giới, cho xe buýt và xe điện (nếu có), cho xe đạp và cho
ngời đi bộ.
Mỗi cụm đèn điều khiển cho các phơng tiện cơ giới gồm 1 đèn đỏ, 1 đèn
vàng và 1 đèn xanh. Với ngời đi bộ, do có tốc độ thấp nên chỉ cần 1 đèn đỏ và
1 đèn xanh. Ngoài ra còn có cụm đèn phụ, các đèn này chỉ có tác dụng nhắc lại.
Tác dụng ảnh hởng của mỗi đèn nh sau:
- Đèn xanh (tín hiệu xanh): báo hiệu cho phép xe đi qua nút
- Đèn vàng (tín hiệu vàng): Báo hiệu sự thay đổi tín hiệu của đèn, tín
hiệu vàng cấm đi. Khi tín hiệu vàng thay đổi, lái xe và ngời đi bộ không thể
dừng lại trớc nơi giao nhau theo quy định thì đợc phép đi qua tiếp. Khi tín
hiệu đèn thay đổi ngời đi bộ đang đi ở dới đờng (ở phần đờng xe chạy) cần
phải nhanh chóng đi hết hoặc dừng lại ở đảo an toàn, nơi không có đảo an toàn
phải dừng lại ở vạch sơn chia 2 dòng phơng tiện đi ngợc chiều nhau.
- Tín hiệu vàng nhấp nháy: Cho phép các phơng tiện qua lại và báo hiệu
cần chú ý khi qua phải thận trọng.
- Đèn đỏ: báo hiệu xe buộc phải dừng lại.
Nếu đèn có lắp hộp đèn phụ tín hiệu hình mũi tên chỉ thì các loại phơng
tiện giao thông chỉ đợc đi khi tín hiệu mũi tên bật sáng cho phép. Tín hiệu mũi
tên cho phép rẽ trái thì đồng thời cho phép quay đầu.

Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

7

-

Khi tín hiệu mũi tên đợc bật sáng cùng một lúc với tín hiệu đỏ hoặc
vàng thì lái xe và những ngời điều khiển các loại phơng tiện đi theo hớng
mũi tên, chỉ phải nhờng đờng cho các loại phơng tiện đi từ các hớng khác
đang đợc phép đi.
Điều khiển giao thông bằng loại đèn hai màu:
- Điều khiển giao thông đi bộ bằng loại đèn hai màu: Phía trên là tín hiệu
màu đỏ có tín hiệu hình ngời t thế đứng hoặc chữ viết "Dừng lại". Phía dới là
tín hiệu màu xanh, có hình ngời t thế đi hoặc chữ viết "Đi".
Ngời đi bộ chỉ đợc phép đi qua đờng khi tín hiệu đèn xanh bật sáng và
đi trong phạm vi vạch sơn dành cho ngời đi bộ. Tín hiệu đèn xanh nhấp nháy
báo hiệu rằng sẽ nhanh chóng chuyển tín hiệu sang màu đỏ.
- Loại đèn hai màu xanh và đỏ không nhấp nháy dùng để điều khiển giao
thông ở những nơi giao nhau với đờng sắt, bến phà, cầu cất, giải cho máy bay
lên xuống ở độ cao không lớn v.v Đèn xanh bật sáng: Cho phép các phơng

tiện giao thông đợc đi. Đèn đỏ bật sáng: Cấm đi. Hai đèn xanh và đỏ không
đợc cùng bật sáng một lúc.
Để điều khiển giao thông cho từng loại phơng tiện trên từng làn riêng có
thể áp dụng đèn tín hiệu 2 hộp treo trên phần đờng xe chạy, tín hiệu xanh có
hình mũi tên chỉ xuống dới, tín hiệu đỏ có hình hai gạch chéo. Những tín hiệu
của đèn này có ý nghĩa nh sau:
- Tín hiệu xanh cho phép đi ở trên làn đờng có mũi tên chỉ.
- Tín hiệu đỏ cấm đi ở trên làn đờng có đèn treo tín hiệu màu đỏ.
Khi cả hai tín hiệu đèn không bật sáng: Cấm tất cả các loại phơng tiện đi
vào làn đờng này.
1.2. Lịch sử phát triển của nút giao thông điều khiển bằng đèn
tín hiệu.
Ngày 12 tháng 10 năm 1868, những chiếc đèn tín hiệu giao thông đầu
tiên đợc lắp đặt bên ngoài nhà Quốc hội Anh ở London. Chúng đợc lắp để
báo hiệu cho những đoàn tàu hoả đi ngang qua đây. Trên cây cột hình chữ T gắn
hai đèn bằng khí ga, một màu xanh lục và một đỏ để báo hiệu vào ban đêm. Đèn
đỏ có nghĩa là dừng lại và đèn xanh có nghĩa là chú ý.
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

8

-

Khí ga đợc đa vào từng đèn theo hệ thống van và khi cần thắp sáng đèn
nào, một cảnh sát sẽ vặn to đèn đó và vặn nhỏ đèn kia. Việc sử dụng đèn tín
hiệu này cực kỳ nguy hiểm, ngày 2 tháng 1 năm 1868, chỉ vài tháng sau khi vận
hành, hệ thống đèn này phát nổ và làm một cảnh sát bị thơng khi đang điều
chỉnh. Dù vậy, nó vẫn đợc sử dụng cho đến khi ngời Mỹ phát minh ra đèn tín
hiệu điện năm 1912.

Hình 1.1. Đèn dùng khí ga để báo hiệu cuối thế kỷ 19
Đèn tín hiệu giao thông điện hiện đại là một phát minh của ngời Mỹ.
Sau khi ngành công nghiệp ô tô phát triển vợt bậc, một cảnh sát có tên là
Lester Wire, làm việc tại thành phố Salt Lake, bang Utah, Mỹ đ nảy ra ý tởng
đa đèn tín hiệu đờng sắt vào đờng bộ đầu năm 1912, chiếc đèn tín hiệu điện
có hai màu đỏ-xanh. Khi đó, đèn tín hiệu đờng sắt đ đợc tự động hoá nhng
do tàu chỉ chạy trên đờng thẳng nên lúc đa sang đờng bộ, nơi có nhiều
nhánh đờng giao nhau nên nó hoàn toàn không thích hợp và lại trở về hình thức
điều khiển thủ công.
Ngày 5 tháng 8 năm 1914, Công ty tín hiệu giao thông Mỹ (American
Traffic Signal) lắp đặt một hệ thống đèn tín hiệu giao thông ở góc phố 105 và
đại lộ Euclid, Cleveland, bang Ohio. Dựa vào thiết kế của James Hoge, nó có
hai màu, màu xanh lục và đỏ, điều đặc biệt là do không có đèn vàng nên ngời
ta dùng một cái chuông để cảnh báo cho khi màu trên đèn thay đổi.
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị

Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

9

-

Đèn tín hiệu giao thông ba màu vàng, xanh, đỏ đợc giới thiệu lần đầu
tiên ở New York và Detroit vào 1920 do sỹ quan cảnh sát Williams Potts sáng
chế. Nhng phiên bản đèn tín hiệu giao thông hiện đại do Garrett Augustus
Morgan phát minh và ông đ đợc cấp bằng sáng chế cho phát minh này.











Hình 1.2. Garrett A. Morgan Ngời phát minh ra đèn tín hiệu hiện đại
Garrett Augustus Morgan sinh năm 1877 tại Kentucky trong một gia đình
cựu nô lệ. Sau đó, ông chuyển đến Cincinnati và sau đó là Cleveland, nơi ông sở
hữu một doanh nghiệp sửa chữa máy khâu hoạt động có hiệu quả. ông trở nên
nổi tiếng nh một nhà công nghệ, một nhà kỹ thuật. Là một doanh nhân có tài,

Morgan tiếp tục mở một tạp chí có tên là The Cleveland Call.
Đầu thế kỷ 20, Cleveland, giống nh các thành phố chính khác của Mỹ,
các con đờng đông ngẹt với ngời đi bộ, xe đạp, xe ngựa kéo, và nhiều xe ô tô
mới. Không luật lệ giao thông nào có thể điều khiển nổi, và sự hỗn loạn ngự trị
đờng phố. Tai nạn thờng xuyên xảy ra. Sau khi chứng kiến một tai nạn giao
thông nh vậy, Morgan thấy rằng cần phải cải thiện tình trạng này. Kết quả là
đèn tín hiệu giao thông hiện đại ra đời và đợc cấp bằng sáng chế vào 23 tháng
11 năm 1923.
Không hoàn toàn nh các đèn tín hiệu đơng thời, đèn tín hiệu của
Morgan giống nh một cái cột hình chữ T, nó đề cao ba trạng thái: dừng, đi và
dừng tất cả mọi hớng. Trạng thái thứ ba, tạm dừng tất cả mọi hớng cho phép

Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

10

-

ngời đi bộ có thể băng qua đờng một cách an toàn hơn. Phát minh của
Morgan đợc sử dụng khắp bắc Mỹ trớc khi nó đợc cải tiến nh hệ thống đèn

tín hiệu thông thờng hiện nay. Có thể nói, phát minh của Morgan là cơ sở cho
những hệ thống đèn tín hiệu hiện đại nh ngày nay.
Hình 1.3. Bản vẽ đèn tín hiệu của Garrett A. Morgan
Sau 1923, h thng ốn tớn hiu vn phi cú ngi vn hnh. Tớnh riờng
ti New York, hn 100 cnh sỏt phi lm vic 16h mt ngy v tng tin lng
mc 250.000 USD mi nm. Do nhng khú khn trờn nờn ngi ta bt u
nghiờn cu h thng iu khin t ng. Tuy nhiờn, phi gn 20 nm sau, c
m ca cnh sỏt giao thụng mi tr thnh s tht.
Nm 1950, ốn xanh t ng c s dng rng rói Canada v phỏt
trin nhanh chúng trờn th gii. Ngy nay, h thng ốn tớn hiu hin i hn
rt nhiu, tớch hp nhiu tớnh nng nh t ng chp hỡnh xe vt ốn
1.3. Mục tiêu điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại nút
giao thông.
Tại các nút giao thông điều khiển theo luật đờng chính đờng phụ mà
lu lợng xe trên đờng chính quá lớn, xe trên đờng phụ phải chờ lâu, ngời
lái xe có cảm giác khó chịu và dẫn đến những xử lý không đúng, cho xe cắt qua
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

11

-

dòng xe chính khi không đủ khoảng thời gian trống cần thiết, dễ phát sinh tai
nạn.
Qua thống kế cho thấy rằng:
- Thời gian chờ 0 ữ 20 s, ngời lái xe không thấy khó chịu
- Thời gian chờ 20 ữ 45 s ngời lái xe bắt đầu thấy khó chịu
- Thời gian chờ lớn hơn 45 s đa số ngời lái xe khó chịu dẫn đến sử lý
không đúng, có thể gây tai nạn giao thông. Đối với các trờng hợp này thì nên
chuyển sang điều khiển nút giao thông bằng cảnh sát hay bằng đèn tín hiệu để
nâng cao an toàn cho ngời lái xe.
Điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu cũng làm tăng khả năng thông
qua của nút, giảm tai nạn giao thông, giảm hiện tợng ùn tắc. Khả năng thông
qua của nút giao điều khiển bằng đèn lớn hơn rất nhiều so với nút không có đèn
tín hiệu. Kinh nghiệm cho thấy khả năng thông qua nút điều khiển bằng đèn gấp
đôi nút không có đèn và bằng khoảng 60% nút giao thông khác mức. Điều khiển
giao thông bằng đèn tín hiệu làm tăng văn minh đô thị.
Nói chung, đèn tín hiệu với công nghệ kỹ thuật hiện đại mang lại hiệu
quả rất lớn cho quản lý giao thông đô thị. Nếu đợc liên kết điều khiển theo
mạng lới nút giao, thì mỗi nút giao có đèn tín hiệu có thể coi nh một cửa ngõ
để điều tiết giao thông và phối hợp với các nút khác trong toàn mạng để giảm
thiểu sự ùn tắc giao thông trong đô thị và nó có thể nâng cao chất lợng chất
lợng dòng xe, ngoài ra nó có thể đa ra các thứ tự u tiên hợp lý đối với các
loại hình phơng tiện giao thông khác nhau, ví dụ u tiên đi bộ, xe đạp, xe công
cộng, sau đó mới đến các loại xe cơ giới khác, tạo cho ngời sử dụng đờng có
cảm giác yên tâm khi vợt qua nút giao.
1.4. Những nhợc điểm khi điều khiển giao thông bằng đèn tín
hiệu tại nút.
Nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu cũng có những nhợc điểm
sau:

- Chi phí xây dựng và khai thác lớn. Chi phí xây dựng một nút đèn tín
hiệu còn tuỳ thuộc các thiết bị sử dụng (tủ điều khiển, đèn ) nhng dao động
trong khoảng 500 triệu một nút. Các chi phí khai thác hàng năm nh tiền điện,
tiền thay thế bóng hỏng
cũng không nhỏ.
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

12

-

- Tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trờng cũng tăng lên khi thời gian
chu kỳ lớn. Trong thời gian một chu kỳ 60 giây, lợng tiêu hao nhiên liệu cho
1000 xe nh sau:
+ Xe con: 3.06 lít/1000 xe.
+ Xe tải: 4.75 lít/1000 xe.
+ Xe buýt: 6.00 lít/1000 xe.
Vì vậy, để hạn chế tổn hao nhiên liệu và hạn chế ô nhiễm môi trờng thì
cần thận trọng trong việc lựa chọn số pha trong một chu kỳ đèn và tính toán thời
gian cho một chu kỳ.

- An toàn giao thông tại nút cũng không thật cao, ví dụ trong trờng hợp
đèn đỏ hỏng mà nút vẫn hoạt động, hoặc nghĩa vụ chờ bị vi phạm (vợt đèn đỏ).
Tình trạng này cũng khá phổ biến ở Hà nội nói riêng cũng nh các đô thị ở Việt
Nam nói chung do ý thức của ngời tham gia giao thông còn hạn chế.
1.5. Các biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tại
nút giao thông.

Việc thực hiện điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu đợc áp dụng cho
từng nút giao thông riêng biệt hay cho cả một nhóm nút cùng nằm trên một
đờng trục phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: các đặc trng của dòng xe (thuần
nhất hay hỗn tạp, dòng xe chạy trên đờng theo cùng một tốc độ hay nhiều
nhóm tốc độ khác nhau, lu lợng và mật độ xe ), khoảng cách giữa các nút
giao Hiện nay trên thế giới, có các biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn
tín hiệu tại nút là:
- Điều khiển giao thông tại nút bằng đèn tín hiệu độc lập.
- Điều khiển giao thông tại nút bằng đèn tín hiệu phối hợp.
1.5.1. Biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu độc lập.
Thực chất, đó là các nút có bố trí đèn tín hiệu nhng hoạt động độc lập
mà không có sự liên hệ với các nút khác trên trục đờng hoặc trên mạng lới
đờng. Các nút đèn độc lập có thể hoạt động theo cơ chế sau:
- Đèn tín hiệu do ngời điều khiển:
Sự hoạt động của đèn do ngời điều khiển. Cho nên, có thể dựa vào tình
hình xe chạy thực tế tại nút mà thay đổi đèn cho phù hợp, làm cho xe kịp thời
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị

Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

13

-

qua nút, giảm thời gian chết nâng cao đợc khả năng thông xe. Tuy nhiên cần
phải có ngời luôn luôn thờng trực.
- Đèn tín hiệu hoạt động theo chu kỳ cố định:
Căn cứ vào lu lợng xe chạy đ đợc khảo sát, định ra chu kỳ đèn và
thời gian của từng loại đèn. Chu kỳ đèn và thời gian từng đèn có thể thay đổi
trong ngày và hoạt động trong một thời gian nhất định nh vào giờ cao điểm,
giờ thấp điểm. Loại đèn này tuy không cần ngời điều khiển, nhng đèn thay
đổi một cách máy móc theo chu kỳ đ định bất kể lúc đó có xe hay không, gây
tổn thất thời gian một cách vô ích.
- Đèn tín hiệu hoạt động theo chu kỳ thay đổi phù hợp với lu lợng xe:
Để khắc phục các nhợc điểm của nút giao thông điều khiển bằng đèn tín
hiệu có chu kỳ cố định, ngời ta sử dụng biện pháp điều khiển giao thông bằng
đèn tín hiệu có chu kỳ thay đổi phù hợp với lu lợng xe. Tại các đầu vào nút có
lắp đặt các thiết bị đếm xe hoặc các camera giao thông, các số liệu đếm xe hoặc
hình ảnh giao thông đợc truyền về trung tâm điều khiển, tại đây sử dụng các
chơng trình tính toán hoặc thông qua kinh nghiệm của ngời điều hành giao
thông mà thay đổ chu kỳ phù hợp với lu lợng xe của từng hớng đờng vào
nút. Thông thờng để đảm bảo an toàn giao thông ngời ta sử dụng chơng trình
với thứ tự các pha không thay đổi, chỉ kéo dài hay làm ngắn thời gian đèn xanh
của các pha cho phù hợp với lu lợng giao thông. ở mỗi pha thời gian đèn
xanh thay đổi từ giá trị nhỏ nhất tới giá trị lớn nhất đảm bảo thời gian chu kỳ

thay đổi từ T
Pmin
đến T
Pmax
. Với phơng pháp điều khiển này sẽ hạn chế đợc
việc tổn thất thời gian.
1.5.2. Biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu phối hợp.
a. u nhợc điểm của biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu phối
hợp.
Điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu phối hợp là một tiến bộ lớn so
với điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu độc lập. So với việc điều khiển giao
thông bằng đèn tín hiệu độc lập, thì phơng pháp điều khiển giao thông bằng
đèn tín hiệu phối hợp có những u điểm sau:
- Nâng cao tốc độ trung bình xe chạy và giảm thiểu đợc việc dừng xe
tại nút.
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

14

-

- Xe chạy trên đờng phố nhịp nhàng đều đặn hơn, làm tăng khả năng
thông xe của nút, giảm thiểu sự ùn tắc của nút.
- Tốc độ xe hành trình xe chạy trên đờng đợc nâng cao.
- Tốc độ xe chạy của phơng tiện giao thông trên đờng phố là tơng
đối đồng đều vì không cho phép xe chạy với tốc độ quá cao và buộc các lái xe
đang đi với tốc độ nhỏ phải tăng tốc để kịp đến các nút giao khi có đèn xanh
nhằm tránh bị dừng khi có đèn đỏ.
- Điều khiển giao thông phối hợp giúp cho tai nạn giao thông giảm
xuống, vì khi tới nút giao xe gặp ngay đèn xanh nên không xảy ra tình huống xe
ở phía sau đâm vào xe phía trớc.
- Các phơng tiện xe thô sơ và ngời đi bộ an toàn hơn và tuân thủ quy
tắc hơn khi đi qua đờng.
Tuy nhiên, biện pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu phối hợp
cũng đòi hỏi phải có một trình độ nhất định về điều kiện đờng, về điều kiện
giao thông, về trang thiết bị tại nút cũng nh trung tâm điều khiển.
Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp có thể phân làm hai loại:
- Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp đồng bộ.
- Hệ thống điều khiển giao thông theo quy luật làn sóng xanh.
b. Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp đồng bộ.
Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp đồng bộ là hệ thống điều khiển
mà cùng một lúc thay đổi tín hiệu đèn của tất cả các nút trên một tuyến phố.
Hệ thống điều khiển phối hợp đồng bộ đơn giản nhất là truyền đồng thời
các tín hiệu đèn đồng màu và các tín hiệu đèn khác màu trong cùng một thời
gian nh nhau trên tất cả các nút giao thông liền kề.
- Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp đồng bộ truyền đồng thời các
tín hiệu đèn cùng màu.
Theo biện pháp này thì các ng t trên đờng chính có các pha đèn xanh,
đỏ trong cùng một khoảng thời gian. Hệ thống điều khiển loại này chỉ có lợi
trong trờng hợp khi khoảng cách giữa các ng t nh nhau và thời gian cần

thiết để xe chạy từ nút này đến nút kia với tốc độ không đổi không lớn hơn thời
gian một chu kỳ đèn. Nếu khoảng cách giữa các ng t không bằng nhau thì xe
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

15

-

buộc phải thay đổi tốc độ. Do vậy quan hệ giữa thời gian một chu kỳ đèn, tốc độ
xe chạy và khoảng cách giữa các nút nh sau:
T
p
=
v
l

Trong đó:
l: khoảng cách giữa các ng t (m)
v: vận tốc xe chạy (m/s).
Vàng Xanh Vàng Vàng Xanh

Đỏ
L
Vàng
L
L

Hình 1.4. Điều khiển phối hợp truyền đồng thời tín hiệu cùng màu
- Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp đồng bộ truyền đồng thời các
tín hiệu đèn khác màu.
Đỏ
Đỏ
Đỏ
Vàng
Đỏ
Vàng Vàng
Đỏ
Xanh
L
Vàng
L
L

Hình 1.5. Điều khiển phối hợp truyền đồng thời tín hiệu khác màu
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị

Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

16

-

Hệ thống điều khiển loại này đợc áp dụng khi đoàn xe đi với một tốc độ
xác định qua một nút giao ở đầu chu kỳ đèn tới nút giao tiếp theo thì bắt đầu bật
đèn xanh qua thời gian bằng 0.5, 1.5, 2.5 chu kỳ đèn. Trong điều kiện thuận lợi,
khi các dòng xe chạy ngợc chiều có tốc độ nh nhau, khoảng cách giữa các
ng t bằng nhau thì thời gian một chu kỳ đèn tính theo công thức sau:
T
P
=
v
a.l
(với a=0,5; 1,5; 2,5)
c. Hệ thống điều khiển giao thông theo làn sóng xanh.
Hệ thống điều khiển theo làn sóng xanh có thể đợc áp dụng khi giữa các
nút giao có khoảng cách không bằng nhau. Do vậy, phơng pháp điều khiển này
đợc áp dụng nhiều hơn so với phơng pháp điều khiển phối hợp đồng bộ vì
trong thực tế, khoảng cách giữa các nút giao không bằng nhau.
Khi tính toán điều khiển phối hợp theo làn sóng xanh, trục đờng điều
khiển theo làn sóng xanh phải bảo đảm điều kiện sau:
- Là đờng một chiều.
- Nếu là đờng hai chiều thì phải đảm bảo:
+ Đờng phải có ít nhất 4 làn xe và một dải phân cách

+ Tại các nút giao phải có làn dành riêng cho xe rẽ trái và bố trí đủ
thời gian đèn xanh cho xe rẽ trái. Nếu không thì có thể cấm xe rẽ trái.
+ Thành phần xe chạy trên đờng phải tơng đối đồng đều, đảm
bảo vận tốc tơng đối giống nhau, điều này phải có biển báo vận tốc ở ven
đờng.
+ Tại các nút giao thờng đợc điều khiển với cùng một chu kỳ.
- Cách tính làn sóng xanh cho đờng một chiều:
Các nút điều khiển cùng một chu kỳ và thời gian bắt đầu xanh của nút sau
chậm hơn thời gian bắt đầu xanh của nút trớc một khoảng thời gian
V
L
t = với
L là khoảng cách giữa 2 nút (m), V là vận tốc xe chạy (m/s).
- Đối với đờng 2 chiều
Các nút đợc điều khiển với cùng một chu kỳ T
P
và chu kỳ này đợc tính
toán cho nút chính của trục đờng:
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

17

-

Y
1
t2T
T
fV
P


+
= (s)
Trong đó
T
v
= t
Zi
là tổng thời gian chuyển pha.
t
f
= 2s

==
n
1
i
i
n

1
i
S
M
yY
Sơ đồ cơ bản miêu ta thời gian 1 chu kỳ nh hình 1.6
Trong đó: l
m
=
V
2
T
P
(m) với V (m/s) là vận tốc làn sóng xanh.
Trên sơ đồ ta thấy rằng nếu khoảng cách giữa các nút giao thông đều
bằng lm thì rất dễ dàng cho việc tính toán và bố trí điều khiển. Trong thực tế
khoảng cách các nút không đồng đều vì vậy phải thay đổi thời gian xanh hay
vận tốc cho phù hợp.
V
V
T
P
2
TP
2
T
FK
2
T
P

TP
lm
l
lo lo l
o
lo
K
ê
n
h

2
K
ê
n
h

1
Trục quãng đờng (m)
Trục thời gian (s)
GA1
GE1
GA2
GE2
T
FK
lm

Hình 1.6. Quan hệ giữa thời gian xanh và qung đờng khi tính làn sóng xanh
Trên sơ đồ ta cũng dễ dàng thấy rằng vị trí các nút cách điểm mút trong

khoảng l
0
thì cũng dễ dàng. Trờng hợp vị trí nút lại ở vị trí cách mút một
Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

18

-

khoảng l thì phải kiểm tra điều kiện bảo đảm thời gian xanh cho dòng xe cắt
qua trục đờng đợc điều khiển bằng làn sóng xanh.
Trên hình vẽ GA1, GE1 là thời gian xanh bắt đầu và kết thúc cho hớng
đi
GA2, GE2 là thời gian bắt đầu và kết thúc cho hớng về
Thời gian xanh cho các hớng không đợc điều khiển bằng làn sóng xanh
chỉ có thể đựơc bố trí trong các khoảng GE2 (chu kỳ trớc) đến GA1, GE1 đến
GA2, GE2 đến GA1 (của chu kỳ tiếp).
Tính toán điều khiển theo làn sóng xanh (điều khiển phối hợp) rất phức
tạp vì va u tiên cho hớng chính lại đảm bảo thông xe cho hớng cắt qua, khi
khoảng cách các nút không đều nhau.

Các nớc tiên tiến ngời ta tính theo phơng pháp chuyển, ngời ta lập
phơng án với một chu kỳ điều khiển với vị trí ban đầu sau đó cho dịch chuyển
dần để tim phơng án tối u.
Trờng hợp trên trục đờng không nhiều nút dùng phơng pháp vẽ xác
định thời gian bắt đầu và kết thúc cho từng cụm đèn. (Hình 1.7)


Hình 1.7. Ví dụ về sử dụng phơng pháp vẽ xác định thời gian từng đèn

Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Nghiên cứu lập bản hớng dẫn thiết kế điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
tại nút giao thông đô thị




Học viên: Chu Tiến Dũng Lớp cao học công trình giao thông K11


-

19

-

1.5.3. Biện pháp nên sử dụng ở các đô thị lớn Việt Nam hiện nay.
Hiện nay, tại các đô thị ở nớc ta, do dòng xe đi trên đờng là dòng xe
hỗn tạp gồm nhiều phơng tiện xe thô sơ, xe máy và ô tô chạy với tốc độ khác
nhau và do mạng lới giao thông cha hoàn chỉnh nên việc áp dụng phơng
pháp điều khiển giao thông tại nút bằng đèn tín hiệu phối hợp là cha hiệu quả.

Hơn nữa, việc thiết kế, tính toán điều khiển bằng đèn tín hiệu tại các nút độc lập
là cơ sở để thiết kế tính toán điều khiển phối hợp cho một trục đờng hay cho
mạng lới đờng. Do đó luận án này tập trung vào nghiên cứu điều khiển giao
thông cho một nút độc lập, loại điều khiển phổ biến nhất tại các đô thị lớn của
nớc ta hiện nay.
1.6. Các thông số cần phải thu thập, tính toán khi ĐIềU KHIểN
GIAO THÔNG BằNG ĐèN TíN HIệU TạI NúT ĐộC LậP.
1.6.1. Lu lợng xe vào nút và biểu đồ lu lợng.
Lu lợng xe tại nút thông thờng đợc xác định thông qua việc đếm xe.
Việc đếm xe và xác định lu lợng xe tại nút có các tác dụng sau:
- Xác định lu lợng và thành phần xe cộ qua nút, xác định năng lực phục
vụ của nút hiện trạng, làm cơ sở để tính toán lu lợng xe chạy cho năm tính
toán tơng lai.
- Tạo cơ sở dữ liệu để tính toán chu kỳ đèn tín hiệu, số lợng pha và phân
thời gian xanh cho từng hớng.
- Để bố trí số lợng làn xe và đảo giao thông tại nút giao thông cho hợp lí.
- Để xuất các biện pháp cải tạo nút, kết hợp với đèn tín hiệu.
Chính vì vậy, đây là một trong những đầu vào quan trọng cần phải đợc
tổ chức tốt để có các số liệu đáng tin cậy trong thiết kế. Công tác này đợc thực
hiện nh sau:
a. Lập sơ đồ các luồng xe.
Đánh m số và ghi cụ thể hớng dòng xe. Tại mỗi mặt cắt đờng vào nút
có ba luồng cho mỗi loại xe là xe đi thẳng, xe rẽ phải và xe rẽ trái.