BÀI GIẢNG THIẾT kế HÌNH học ĐƯỜNG ô tô cấp CAO

Bµi gi¶ng

thiÕt kÕ h×nh häc
®­ Ưêng « t« cÊp cao
chuyªn ngµnh : th¹c sÜ ®­Ưêng « t«
nguyÔn quang to¶n -2009


Néi dung m«n häc
1. Quan ®iÓm hiÖn ®¹i vÒ sù h×nh thµnh
t×nh tr¹ng nguy hiÓm dÉn ®Õn tai n¹n
trong giao th«ng ®Ó ¸p dông trong
thiÕt kÕ ®­êng « t«
- C¸c lo¹i ®­êng « t« vµ tèc ®é xe ch¹y
- Dßng th«ng tin tõ ®­êng ®Õn ng­êi l¸i xe vµ c¸c t×nh
huèng nguy hiÓm trªn ®­êng
- Chu tr×nh nguyªn t¾c kh«ng gian ch¹y xe – con ng­êi
– xe vµ quan ®iÓm


Nội dung môn học
2. Chu trình nguyên tắc không gian
chạy xe con người xe và quan điểm
thiết kế đường theo sự nhìn nhận của
người tham gia giao thông.
- Không gian chạy xe
- Con người, xe và đường là một hệ thống điều khiển
- Mối quan hệ nhân quả
- Tạo hình ảnh con đường và trường nhìn của người
lái xe

Néi dung m«n häc
3. ¸p dông c¸c lý thuyÕt hiÖn ®¹i vµo
viÖc thÕt kÕ h×nh häc ®­êng « t« vµ
nót giao th«ng
- ThiÕt kÕ h×nh häc ®­êng « t«
- ThiÕt kÕ nót giao th«ng ®­êng « t«
- ThiÕt kÕ biÓn chØ ®­êng


1.Quan điểm hiện đại về sự hình thành
tình trạng nguy hiểm trong gT
Hình 27a.
lái xe

đường

h(x) r

h(y)

H(x) - Lượng thông tin từ
nguồn thông tin
H(y) - Lượng thông tin mà
người lái xe có thể thu nhận
R - Bộ phận thông tin được
người lái xe thu nhận

Hình 27b.

a ) Người lái xe tiếp nhận mọi
thông tin xuất phát ra từ
đường và xe
b ) Người lái xe thiếu sự chú
ý đến quá trình chạy xe
c ) Khi bị mệt H(y) giảm và
một bộ phận thông tin của

h(x) h(y)

h(x) h(y)

a )Trường hợp
lý tưởng
b ) Thiếu chú ý


Hình 27b.

a ) Người lái xe tiếp nhận mọi
thông tin xuất phát ra từ
đường và xe
b ) Người lái xe thiếu sự chú
ý đến quá trình chạy xe
c ) Khi bị mệt H(y) giảm và
một bộ phận thông tin của
H(x) không tiếp nhận được
d ) Lượng thông tin trở nên
quá lớn do đường và tình
huống giao thông phức tạp

làm cho người lái xe không
làm chủ được

h(x) h(y)

h(x) h(y)

a )Trường hợp
lý tưởng
b ) Thiếu chú ý

h(x) h(y) c ) Mệt mỏi

h(x) h(y)

d ) Phức tạp hay
nguy hiểm


a) Thời điểm t1 : Chạy xe an
toàn khi lượng thông tin ít

Hình 27c.

b) Thời điểm t + t1: Tình
huống trở nên phức tạp
h(x)

h(y)

h(y)

h(x)

h(y) h(x)

t

t+t1

t +t1 +t2

c) Thời điểm t+t1+t2: Người lái
xe tăng cường chú ý do đó khả
năng tiếp nhận thông tin thích
nghi được với tình huống

Hình 27. Thông tin từ đuờng đến nguời lái xe


1.Quan điểm hiện đại về sự hình thành
tình trạng nguy hiểm trong gT
1.1.Dòng thông tin từ đường đến người lái xe
và các tình huống nguy hiểm trên đường

Mức độ phức tạp của các tình huống và sự thích ứng
của lái xe là yếu tố quyết định độ an toàn của giao
thông. Nếu chu trình nguyên tắc không bị phá vỡ thì
thời gian thích nghi t2 không khi nào được phép lớn
hơn thời gian hoàn thành tình huống phức tạp. Người

lái xe không rơi vào tình trạng không kịp phản ứng
hoặc phản ứng sai.


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.

Như tất cả các ngành khoa học tự nhiên
khác, ba nhân tố không gian, thời gian, mối
quan hệ nhân quả được dùng để tính toán,
bố trí cấu tạo các yếu tố hình học khi thiết
kế đường ôtô. Nhưng khác với các nhà
khoa học kỹ thuật khác, các mô hình
không gian và mối quan hệ nhân quả đối
với người kỹ sư đường cần phải được mở


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
a.

Không gian chạy xe

Người lái xe không gian ba chiều xung
quanh với đầy đủ màu sắc của nó, với
cảnh vật đa dạng, có đủ hình dáng, vị trí

thì mỗi người quan sát sẽ mô tả một khác.
Không gian chạy xe đến với Người lái xe
một cách tự giác và luôn luôn biến đổi
như vậy người ta gọi là không gian chủ


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
a.

Không gian chạy xe

- Không gian vật lý - không gian khách quan, và
không gian chủ quan tuy có mối quan hệ chặt
chẽ với nhau nhưng không phải là phiên bản
của nhau.
-Sự khác biệt này có ý nghĩa rất quan trọng, cho
người kỹ sư thiết kế khả năng làm thích ứng
con đường mình thiết kế với phương thức chạy
xe của người lái xe.


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
a.

Không gian chạy xe

Lý thuyết không gian cổ điển của Newton trong khoa
học tự nhiên là không gian liên tục, đều đặn và vô
hướng.Trong thiết kế đường không gian khách
quan, toán - lý này được biểu diễn trong hệ toạ độ
cong, ví dụ không gian Gauss- Krueger và định hư
ớng theo mặt nước biển. Trong không gian này các
tính toán và hình vẽ được thể hiện trên ba mặt
phẳng: mặt bằng, mặt đứng (diễn biến của mặt cắt
dọc) và mặt cắt ngang.


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
a.

Không gian chạy xe

Lý thuyết không gian tâm sinh lý dùng cho người lái xe
là một bán không gian giới hạn bởi đường chân trời,
được hợp thành do các không gian thành phần
không liên tục (ví dụ không gian của một đại lộ), bị
gãy ở tầm mắt của người lái xe và có xu hướng là hư
ớng nhìn của lái xe. Để có được những phản ứng
chắc chắn an toàn, người lái xe về nguyên tắc phải
có được tâm lý nhìn thấy rõ ràng chính xác .

2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
a.

Không gian chạy xe

Cả hai khái niệm không gian đã mô tả trên
luôn luôn tồn tại song song với quy luật
riêng. Đó vừa là nhiệm vụ vừa là các khó
khăn của quy phạm thiết kế đường, phải
bao quát cả hai lĩnh vực vì sự chạy xe an
toàn trên các con đường tương lai


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
a.

Không gian chạy xe

Động lực học chạy xe chứng minh được bằng toán học
tạo nên những công trình mang tính lý trí và hợp
lôgic trong không gian vật lý, khách quan. Nó không
đủ cho bất kif một quy định nào trong quy phạm, bởi
vì muốn thoả mãn các yêu cầu của không gian tâm lý

chủ quan cần có các điều kiện phụ thêm. Những điều
kiện này không thể đưa ra bằng tính toán, mà chủ
yếu đạt được bằng kinh nghiệm. Kết luận này là sợi
chỉ đỏ xuyên suốt các quy phạm thiết kế.


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.

B. Con người, xe và đường là một hệ thống điều khiển
Trong các mô hình đường - xe chạy trước đây của các quy
phạm thiết kế người ta không kể đến người lái xe và thiết kế
từng mặt cắt của đường riêng rẽ, xem tia nhìn bất động hư
ớng tới cuối đường, khi thấy có dấu hiệu chướng ngại vật
đầu tiên trên đường là sử dụng phanh gấp. Những tai nạn
xảy ra trên các con đường xây dựng theo quy phạm ấy đã
nhắc nhở chúng ta phải phát triển mô hình chuyển động
theo mọi khía cạnh để mô phỏng thực chất quá trình xe
chạy, từ đó đưa ra các tiêu chuẩn cho một con đường an
toàn


2-Chu tr×nh nguyªn t¾c kh«ng gian ch¹y xe –
con ng­êi – xe vµ quan ®iÓm thiÕt kÕ ®­êng
theo sù nh×n nhËn cña ng­êi tham gia giao
th«ng.

B. Con ng­êi, xe vµ ®­êng lµ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn

Bªn c¹nh m« h×nh t¸c dông lùc míi gi÷a xe vµ ®­
êng ®Ó truyÒn mét c¸ch an toµn c¸c lùc phanh
vµ lùc tr­ît, viÖc ®Ò xuÊt m« h×nh dßng th«ng
tin rÊt cã ý nghÜa ®èi víi c«ng t¸c thiÕt kÕ ®­
êng.


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.

B. Con người, xe và đường là một hệ thống điều khiển
Hình 28a. Dòng thông tin giữa lái xe,xe và đuờng

xe

Giao
thông

Cơ
thể

Đường
và
môi
trường

Thời

tiết

1011bit/s

Lái xe

Không
tự
giác

Tự
giác

Não
bộ
7

3.10
bit/s

Hình 28b. Lái xe, xe và đuờng trong chu trình điều khiển

16
bit/s


Giao thông
Trường nhìn

Môi trừơng

Môi trường
Xe

Bà

nt

ng
ay

xư
ơ

Quên Vận động
ặt

Tôi-lái xe
Hiện tại

Va chạm

Tốc độ gió

Cơ thể
Điều chỉnh dọc

Bộ

Kh

uô
nm

Phản ứng vô thức

Điều chỉnh
Tốc độ gió ngang

Thông tin qua
hệ thống lái

Cơ quan não bộ

Thông tin của xe đến
Hệ thống điều khiển

Thông tin của xe đến lái xe

Phong cảnh
xung quanh

Ta luy
tường chắn

Trồng cây

Thiết bị
dẫn hướng

Thể hiện

Độ sáng

Đuờng
Nước ,bùn

Gió

Lượng lưu
thông

Sự đơn
điệu

Tốc độ gió

Đường

Hình học tuyến

Dạng mặt
cắt ngang

n
thầ
nh
Ti
nh
tha
 m ác

gi
m
Cả
ìn
Nh

Tính chất
mặt đường

Hình 28b. Lái xe, xe và đuờng trong chu trình điều khiển
Nguời
lái

Nhận thức tức thời

Nhận thức chậm
Vô thức

xe


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.

B. Con người, xe và đường là một hệ thống điều khiển
Nếu người tham gia giao thông không nhận được đầy đủ các thông tin về đường cần thiết
cho phương thức chạy xe của mình thông qua diễn biến quang học của đường thì
con đường được thiết kế chính xác theo các tính toán động lực học chạy xe trở nên

rất nguy hiểm. Các thông tin về cấu tạo tuyến đường sẽ đến quá chậm vào thời điểm
chạy xe, nếu như người lái xe đó nhìn mà đánh giá sai lệch tình huống đang xảy ra.
Như vậy thoả mãn động lực học chạy xe là cần thiết nhưng không đủ cho việc chạy
xe an toàn, bởi vì phương thức chạy xe thực tế được lựa chọn ban đầu tại mặt cắt
ngang tương ứng thường khác với phương thức chạy xe tính toán. Điều kiện cần

và đủ ở đây là tuyến đường thiết kế sao cho người lái xe nhìn và đánh
giá được phải chọn phương thức chạy xe như thế nào cho đúng với phư
ơng thức chạy xe của con đường được thiết kế theo động lực học chạy
xe..


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
c.Mối quan hệ nhân quả

Từ chu trình điều khiển chúng ta thấy rằng mối
quan hệ ràng buộc có tính chất nhân quả giữa
đường, con người và xe hoàn toàn không đơn
giản, do đó phải cân nhắc thận trọng các văn
bản hướng dẫn thiết kế


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
c.Mối quan hệ nhân quả

Các mối liên quan của kết quả có thể được giải thích theo hai dạng khác
nhau về cơ bản. Mối quan hệ nhân quả xuất phát từ một chuỗi tương
ứng của nguyên nhân và kết quả. Thuyết mục đích, ngược lại giải
thích mối quan hệ xuất phát từ khuynh hướng của mục đích. Có thể
tìm thấy mối quan hệ nhân quả trong các tính toán và các quy định
kinh điển về động lực học chạy xe của quy phạm thiết kế. Những cân
nhắc tính toán vạch tuyến đảm bảo yêu cầu quang học được sắp xếp
theo thuyết mụch đích. Theo đó một chuyến đi bằng ôtô là một hành
vi hai mục đích: mục đích thứ nhất là đến nơi đã định, mục đích thứ
hai là an toàn nhờ không gian trống tức thời trên đường. ở mục đích
thứ hai , công tác bài trí con đường giúp cho người lái xe những hỗ trợ
cần thiết


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
c.Mối quan hệ nhân quả

Để giải thích mối tương quan của hệ thống người lái xe xe- đư
ờng (hành động theo phương thức nào trong rất nhiều phư
ơng thức có thể đạt tới sự cân bằng) cần phải bỏ qua một
loạt các mối quan hệ nhân quả đang sử dụng. Có thể giải
thích điều đó bằng một chu trình điều khiển có nhiều khâu
(nhiều thành phần). Trong hệ thống ấy, diễn biến của phản
ứng có thể nghiên cứu riêng rẽ theo thuyết nhân quả, đồng
thời cả hệ thống hoạt động theo thuyết mục đích. Bằng cách
quan niệm như vậy chúng ta loại bỏ được mâu thuẫn dường
như tồn tại giữa thuyết nhân quả và thuyết mục đích khi

nghiên cứu về mối quan hệ người lái xe xe -đường.


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
D.Tạo hình ảnh con đường

Giải mặt đường và không gian xung quanh
nó cho người lái xe một chuỗi hình ảnh và
ấn tượng. Sự định hướng của người lái xe
dựa trên chuỗi thông tin thu nhận từ
không gian đường ấy .


2-Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe
con người xe và quan điểm thiết kế đường
theo sự nhìn nhận của người tham gia giao
thông.
D. Tạo hình ảnh con đường
Hình 29. Hình dáng đuờng theo cách nhìn
nguời tham gia giao thông

hu
ơn
g

ch
ín

h

hướng phụ

điểm dẫn
điểm nhìn