CHƯƠNG 2 NHỮNG vấn đề cần lưu ý TRONG NGHIÊN cứu và GIẢNG dạy môn học THIẾT kế ĐƯỜNG ô tô để góp PHẦN đảm bảo AN TOÀN GIAO THÔNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (656.67 KB, 68 trang )
HINH HOC ĐƯỜNG
CHƯƠNG 2. NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý TRONG NGHIÊN CỨU VÀ
GIẢNG DẠY MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ ĐỂ GÓP PHẦN ĐẢM
BẢO AN TOÀN GIAO THÔNG
2.1. Quan điểm hiện đại về sự hình thành tình trạng nguy hiểm dẫn đến tai
nạn trong giao thông để áp dụng trong thiết kế đường ô tô
2.1.1. Các loại đường ô tô và tốc độ xe chạy
a) Giới hạn các loại đường nghiên cứu
Đường ô tô về tổng quát có hai loại : Đường đi qua các vùng trống nông thôn mà
ta hay gọi là đường quốc lộ và loại thứ hai bao gồm các con đường đi qua vùng
dân cư, các công trình được xây dựng dày đặc hai bên đường ta hay gọi là đường
đô thị hay đường thành phố. Có sự chuyển tiếp giữa hai loại đường này khi
chúng đi qua vùng ngoại vi khu dân cư, không gian chung quanh đường đã xuất
hiện những công trình cản trở trường nhìn nhưng thưa thớt. Đối tượng nghiên
cứu của đề tài này là đường quốc lộ, loại đường nguy hiểm và như chúng ta thấy
ở chương 1, hơn 80% tai nạn giao thông xảy ra ở loại đường này và nếu chỉ xét
riêng về tai nạn chết người thì chiếm đến 90%.
Loại đường quốc lộ được chia thành đường giành riêng cho xe chạy với vận tốc
cao (hay gọi là đường cao tốc) và đường dùng chung cho mọi loại giao thông
(gọi là đường giao thông công cộng) từ người đi bộ, xe thô sơ, xe máy, xe đạp và
xe ô tô chạy với mọi loại tốc độ khác nhau nếu được pháp luật cho phép. Đường
cao tốc ở nước ta mới có vài đoạn ngắn mới xuất hiện nên đường ô tô nói trong
đề tài này là đường quốc lộ dùng chung cho mọi loại xe, chủ yếu là đường hai
làn xe chạy chung cho hai hướng. Loại đường này chia thành nhiều cấp kỹ thuật
ví dụ cáp 20, 40, 60 và 80 hay cấp V, IV, III…
b) Tốc độ xe chạy
-1-
HINH HOC ĐƯỜNG
Có những khái niệm sau đây về tốc độ dùng trong môn hoc thiết kế đường và các
nghiên cứu về giao thông, an toàn giao thông đường ô tô.
Tốc độ hành trình :
Tốc độ hành trình là trị số tốc độ dự tính cho xe du lịch đạt được trên một
đoạn đường với điều kiện lượng xe chạy trên đường bằng cường độ giao thông
(lưu lượng xe) thiết kế. Nó là một tiêu chuẩn của chất lượng giao thông và là đại
lượng mục tiêu của mọi hoạt động xây dựng đường ôtô . Tốc độ này được cho ở
các bảng năng lực phục vụ của đường. Khi cường độ giao thông tăng lên thì tốc
độ hành trình sẽ giảm đi và ngược lại. Tại những thời điểm cường độ giao thông
không đáng kể thì tốc độ hành trình là cao nhất. Tốc độ này thay đổi theo thời
gian trong ngày, theo tuần, theo tháng trên cùng một cấp kỹ thuật của đường.
Tốc độ tính toán (VTT)
Tốc độ tính toán là đại lượng quan trọng trong công tác thiết kế đường, được
sử dụng để tính toán các yếu tố đưtoanskhi gặp các khó khăn về địa hình. Nó
được quy định tuỳ theo tầm quan trọng về mặt giao thông của con đường và điều
kiện kinh tế. Tốc độ tính toán quyết định các trị số giới hạn của các yếu tố hình
học thiết kế và tương quan cho phép khi phối hợp các yếu tố riêng rẽ thành tuyến
đường. Do đấy tốc độ thiết kế có ảnh hưởng quyết định đến :
-
chất lượng của con đường;
-
tính an toàn và chất lượng của giao thông thông qua đặc điểm đường;
-
tính kinh tế.
Nhưng nhiều nước cũng còn có quan niệm tốc độ xe chạy tính toán là tốc độ của
một chiếc xe ô tô con chạy không có sự cản trở của các xe khác trong điều kiện
bất lợi nhất. Tức là trong các điều kiện bình thường, người ta khuyến khích dùng
các tốc độ cao hơn để nâng cao tiện nghi xe chạy.
Tốc độ 85% (V85)
-2-
HINH HOC ĐƯỜNG
Là tốc độ đặc trưng của một đoạn đường có những đặc điểm đường xác định
mà 85% xe con chạy không vượt quá tốc độ ấy khi có những điều kiện chạy xe
sau đây :
-
Không bị xe khác cản trở;
-
Mặt đường không bị ẩm ướt và sạccu.
Tốc độ cho phép (Vcf )
Tốc độ cho phép là tốc độ một hay nhiều loại xe phải tuân theo trên một con
đường hay một loại đường nhất định. Trên đường cao tốc không hạn chế tốc độ
(có những đường cao tốc vẫn bị hạn chế tốc độ tối đa) tốc độ cho phép là tốc độ
nhỏ nhất được chạy trên đường. Tuyệt đại đa số đường ô tô đều bị hạn chế tốc độ
xe vì vậy nói tốc độ cho phép thông thường hiểu là tốc độ tối đa cho phép. Trong
đề tài này cũng như vậy. Tốc độ cho phép được quy định trong văn bản pháp luật
hoặc được thông báo cho người tham gia giao thông bằng các dấu hiệu trên
đường (biển báo và vạch kẻ đường). Tốc độ cho phép thay đổi theo loại đường,
cấp đường và thời gian. Việc định ra tốc độ cho phép nhằm phục vụ nhiều mục
tiêu ví dụ để tiết kiệm nhiên liệu, để bảo vệ môi trường, để tăng khả năng thông
xe của con đường. Nhưng mục tiêu hàng đầu vẫn là để đảm bảo an toàn giao
thông, phòng ngừa tai nạn. Tốc độ cho phép làm thời gian đạt được đích đến của
người tham gia giao thông và khi điều kiện đường, thời tiết tốt và đường ít xe
chtoostnos làm giảm sự thoải mái hưng phấn của người lái xe. Vì vậy tốc độ cho
phép thường bị vượt qua, một hiện tượng xảy ra ở mọi nơi, mọi lúc và ở tất cả
các nước trên thế giới. Đảm bảo cho xe chạy đúng tốc độ cho phép cần phải áp
dụng nhiều biện pháp, từ giáo dục, răn đe đến cưỡng bức. Những người quản lý
giao thông và làm đường phải bảo đảm cung cấp thông tin kịp thời và chính xác
tốc độ cho phép đến người lái xe để họ kịp điều chỉnh phương thức chạy xe hợp
lý của mình. Càng tránh cho người lái xe phải thay đổi tốc độ đột ngột thì sự an
toàn cho một chuyến đi càng cao.
-3-
HINH HOC ĐƯỜNG
Tốc độ có thể (Vct)
Tốc độ có thể là tốc độ của một xe ô tô con chạy một mình, không có sự cản trở
của các xe khác trên một đoạn đường có những điều kiện về tuyến đường và nền
mặt đường nhất định khi thời tiết thuận lợi. Vì xe ô tô con là xe chạy nhanh nhất,
có tốc độ cao nhất trên đường nên tốc độ có thể được xem như tốc độ tối đa xe
có thể chạy trên một đoạn đường.
-4-
HINH HOC NG
TRUNG TÂM thành phố
C
đường bao
thành phố
nhóm đường C
đường trong trung tâm
thành phố,nhà cửa xây
dựng san sát hai bên.
VùNG PHụ CậN
B
nhóm đường B
đường trong khu vực
thành phố hai bên
đường không có nhà
-5-
HINH HOC NG
TRUNG TÂM thành phố
C
đường bao
thành phố
nhóm đường C
đường trong trung tâm
thành phố,nhà cửa xây
dựng san sát hai bên.
VùNG PHụ CậN
B
nhóm đường B
đường trong khu vực
thành phố hai bên
đường không có nhà
NGOàI THàNH PHố
A
nhóm đường A
đường ngoài thành phố
hai bên đường không
có nhà.
Hình 23. Sụ biến đổi vận tốc xe
chạy phụ thuộc vị trí đuờng
(Sự thay đổi truờng nhìn)
Độ lớn tốc độ xe
-6-
HINH HOC ĐƯỜNG
Vì tốc độ cho phép thay đổi từng thời kỳ nhất định tùy theo chất lượng mạng
đường và yêu cầu xã hội, nó lại thường xuyên bị vượt quá nên người thiết kế
đường luôn luôn phải tính đến tốc độ này khi cấu tạo các bộ phận của đường. Ví
dụ khi tốc độ tính toán của con đường là 40 km/h thì người thiết kế đường luôn
phải tính đến người lái xe chạy vào đường cong bằng, đường cong đứng hay nút
giao thông với tốc độ cao hơn, đạt đến 50, 60 hay 70 km/h…
c) Quy luật lựa chọn tốc độ chạy xe trên đường
Những khái niệm tốc độ nêu ra ở trên rất có ý nghĩa trong nghiên cứu về đường.
Nhưng trong thiết kế đường và tổ chức giao thông còn cần phải chú ý đến quy
luật chung về lựa chọn tốc độ xe của người tham gia giao thông. Cự ly của một
chuyến đi càng dài thì tốc độ được lựa chọn càng cao vì lý do kinh tế và lý do
tâm lý. Trên hình 23. cho ta thấy ảnh hưởng của môi trường chung quanh đường
và các yếu tố giao thông đến tốc độ xe được lựa chọn. Đường ngoài đô thị, xe
chạy ở địa hình trống trải, trường nhìn lớn, lưu lượng xe ít, cự ly chuyến đi dài,
tốc độ xe lớn nhất. Khi xe đi vào vùng phụ cận trường nhìn hạn chế, lưu lượng
xe lớn hơn, cảm giác đã đến gần đích… làm cho tốc độ xe được lựa chọn giảm
đi. Cuối cùng xe chạy vào đường phố, cảm giác bán hầm đè nặng lên người lái
xe cùng với sự cản trở do lưu lượng xe tăng, tốc độ được lựa chọn là thấp nhất.
Trong thiết kế đường quy luật này chi phối rất nhiều, ví dụ cùng một tốc độ tính
toán nhưng ở khu vực nông thôn tiêu chuẩn hình học và nền mặt đường nên chọn
cao hơn trong đô thị.
d) Tầm quan trọng của tốc độ chạy xe trên đường đối với an toàn giao thông
Để kết luận cho vấn đề tốc độ xe chạy theo quan điểm an toàn giao thông chúng
ta có thể đưa ra đây một tổng kết của nước ngoài trên hình 24. đối với đường hai
làn xe, loại đường chủ yếu trong mạng đường ô tô của chúng ta.
-7-
42,20
23,84
1,15
1,87
48,38
2,66
HINH HOC NG
VE :Tốc độ
tính toán
Ur
Gr
VE= 60
VE= 80
VE= 100
( km / h)
Hình 24. Chỉ số tai nạn (U r) và mức độ nguy hiểm (G r)
ở tốc độ tính toán khác nhau trên đường hai làn xe
Theo ú cú th thy rng khi tc tớnh toỏn tng m vn s dng ng hai ln
xe thỡ ch s tai nn v mc nguy him u tng rt nhiu (hn hai ln ) khi
tc tớnh toỏn t 60 tng lờn 80. S d nh vy vỡ cú s cn tr iu kin nhỡn
gia xe ti chy trc v xe con chy sau, hoc xe ụ tụ chy trc v xe mỏy
chy sau (hỡnh .). Cng cũn do cỏc xe dng trong phn xe chy lm cho xe
ang i phi x lý t ngt. tc thp hn 50 km/h ng hai ln xe l
nhng con ng an ton, ch s tai nn thp. tc tớnh toỏn 100 km/h, do
ó c tỏch riờng hon ton xe thụ s, v nỳt giao c b trớ khỏc mc, cú
riờng ln xe khn cp nờn ch s tai nn gim xung so vi tc tớnh toỏn
80 km/h.
-8-
HINH HOC ĐƯỜNG
% Tai n¹n giao th«ng
100
50
0
0,2
0,3
0,4
0,5 K = L1 >600
Lges
Tai n¹n do vît qu¸ tèc ®é
Tai n¹n do vît sai
H×nh 25. Mèi quan hÖ gi÷a sù h¹n chÕ tÇm nh×n vµ tai n¹n
0,1
Trên hình 25. cho chúng ta thấy một tỷ lệ phần trăm tai nạn giao thông đường hai
làn do những nguyên nhân liên quan đến tốc độ xe chạy. Muốn hạn chế tai nạn
trong trường hợp này là rất khó, phải đồng thời sử dụng các tiêu chuẩn hình học
đường rất cao và đồng nhất phương tiện tham gia giao thông (xem hình 26.).
Những tiêu chuẩn này khác rất xa với các tiêu chuẩn hình học đường hiện nay ở
nước ta và trên thế giới. Có thể đi đến một nhận xét chung là, tốc độ càng cao thì
nguy cơ phát sinh tai nạn giao thông càng lớn, tốc độ càng thấp giao thông càng
an toàn, nhưng cần chi phí thời gian lớn để đạt mục đích chuyến đi. Vì vậy giao
thông tốc độ cao là yêu cầu khách quan của xã hội hiện đại. Thỏa mãn nhu cầu
này thời kỳ đầu phải chấp nhận số lượng tai nạn giao thông cao, đặc biệt là các
tai nạn có tổn thất về người. Do chỗ hệ thống đường có nhiều thiếu sót và còn do
chỗ người tham gia giao thông chưa thích ứng được với giao thông tốc độ cao.
Nguyên nhân sau là nguyên nhân cơ bản. Nếu áp dụng những biện pháp phòng
ngừa tai nạn giao thông một cách khoa học và hiệu quả thì thời kỳ này qua nhanh
hơn và tổn thất ít hơn. Đưới đây cho chúng ta thấy một cách giải thích đúng đắn
và khách quan về sự hình thành tình trạng nguy hiểm có thể dẫn đến tai nạn giao
thông trên đường.
-9-
HINH HOC ĐƯỜNG
- 10 -
HINH HOC ĐƯỜNG
H×nh 26.
a1
d4
Xe con
+D 7
-D 7
Xe t¶i
Xe con
L1
a'1
r0
H×nh 26a. Trêng nh×n cña xe con ch¹y sau xe t¶i
W1 [m]
750
700
650
400
R0 = 1000m
600
D4 = 1,25m
L 1 = 9,0m
550
450
D4 = 1,0m
500
D4 = 0,75m
450
D4 = 0,5m
400
D4 = 0,25m
350
D7 = 1,5m
650
D4= 1,25m
D4= 1,0m
300
D4= 0,75m
250
D4= 0,5m
D4= 0,25m
200
D4= 1,25m
D4= 1,0m
D4= 0,75m
D4= 0,5m
D4= 0,25m
150
350
100
D4 = 1,25m
250
D4 = 1,0m
200
D4 = 0,75m
150
D4 = 0,5m
100
D4 = 0,25m
50
D7= 0,0m
300
0
100 90
80
70
60
50
40
30
20
100 0
100 90
80
70
60
50
40
2200
A 1 [m]
D4=1.0m
7
m
.5
=3
Xe t¶i dµi (L1= 18,0m)
800
Xe t¶i (L1= 9,0m)
-9
+2 0
Xe « t«
-18
-25
-34
A1[m]
D
7=
3.
3. 0m
5m
D4=0.5m
D4=1.0m
800
200
7
7=
1000
400
m
.0
=3
m
.5
=3
D
D
.0m
=3 m
.5
=3
D
1200
600
D
D
7
1000
800
7
7
1400
.0m
=3
D
7
1600
+6
A 1 [m]
Xe t¶i dµi (L1 =18,0m)
D4=1.0m
1800
W1 [m]
+10
100 0
D
H×nh 26b. TÇm nh×n
1 W cña xe con ch¹y sau xe t¶i
0 dµi xe t¶i L1 =9 m; R0=1000m)
(chiÒu
+14
20
R0 [m]
2000
+18
30
H×nh 26d. TÇm nh×n
1 W cña xe con ch¹y sau xe t¶i
(chiÒu dµi xe t¶i L1 =18m; R0=1000m)
50
0
D4= 1,25m
D4= 1,0m
D4= 0,75m
D4= 0,5m
D4= 0,25m
500
D7= 1,5m
700
L 1 = 18,0m
550
D7 = 0,0m
D4 = 1,25m
D4 =0,75m
D4 = 0,25m
D7 = 3,5m
W1 [m]
750
D7= 3,5m
R0 = 1000m
600
Xe t¶i (L1 =9,0m)
400
12
10
8
6
4
2
0
A1 [m]
Xe t¶i dµi
H×nh 26c. ChiÒu dµi tÇm nh×n cÇn thiÕt
H×nh 26e. B¸n kÝnh tèi thiÓu
- 11 -
HINH HOC NG
2.1.2. .Dũng thụng tin t ng n ngi lỏi xe v cỏc tỡnh hung nguy him
trờn ng
Hỡnh 27. sau õy trỡnh by n gin hoỏ th bc cỏc thụng tin tỏc ng n
ngi lỏi xe, h cú th tip nhn cỏc thụng tin y t giỏc hay th ng.
Hình 27a.
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
lái xe
đường
h(x) r
h(y)
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
h(x) h(y)
h(x) h(y)
c ) Khi bị mệt H(y) giảm và
một bộ phận thông tin của
H(x) không tiếp nhận được
a )Trường hợp
lý tưởng
b ) Thiếu chú ý
h(x) h(y) c ) Mệt mỏi
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)
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 +t2
t+t1
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
.
- 12 -
HINH HOC ĐƯỜNG
Từ hình 27. có thể thấy rằng 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. Theo đó 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.
2.2. 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 rộng ra.
2.2.1. Không gian chạy xe
Với tư cách người kỹ thuật khi nói đến không gian chạy xe ta nghĩ ngay đến
không gian vật lý có thể đo được bằng ba toạ độ. Nếu thêm vào nhân tố thời gian
chúng ta xác định được trong không gian ấy những điểm chuyển động một cách
rõ ràng. Tất cả các nhà nghiên cứu đều đạt được cùng một trị số đo khi nghiên
cứu một không gian chạy xe ngắn và cùng rút ra một số kết quả tính toán. Không
gian vật lý vì vậy không phụ thuộc vào người nghiên cứu, còn được gọi là không
gian toán học hay không gian khách quan.
Nếu ngược lại chúng ta với tư cách người lái xe mở mắt nhìn không gian ba
chiều xung quanh ta 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 chúng ta một cách tự giác và luôn luôn biến đổi như vậy người ta gọi là
không gian chủ quan .
Chúng ta thấy ngay lập tức rằng hai loại không gian này tuy có mối quan
hệ chặt chẽ với nhau nhưng không phải là phiên bản của nhau. Ví dụ, trong
- 13 -
HINH HOC ĐƯỜNG
không gian khách quan hai mép đường chạy song song với nhau nhưng trong
không gian chủ quan nó lại cắt 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. Những sự biến đổi về quang học đã dạy
chúng ta rằng không gian khách quan không phải là hình ảnh của không gian chủ
quan nhìn từ xa mà khác biệt nhau ở chỗ nhận thức sự vật. Nó có thể được mô tả
ngắn gọn dưới đây.
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- Krỹger và định hướng 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.
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 hướng 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 .
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. 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 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.
- 14 -
HINH HOC ĐƯỜNG
Ngoài ra nó cũng yêu cầu đối với người thiết kế có trách nhiệm, phải luôn suy
nghĩ cân nhắc con đường đang thiết kế theo quan điểm của người lái xe .
2.2.2. 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 từng mặt cắt của đường riêng rẽ,
xem tia nhìn bất động hướng 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 .
Bên cạnh mô hình tác dụng lực mới giữa xe và đường để truyền một cách
an toàn các lực phanh và lực trượt, việc đề xuất mô hình dòng thông tin rất có ý
nghĩa đối với công tác thiết kế đường.
Hình 28. trình bày quá trình chạy xe dưới hình thức một hệ thống điều khiển.
Nội dung của hình 28. mô tả như sau :
Thông qua các cơ quan thần kinh, người lái xe (Lái xe), với tư cách nhà
đạo diễn tiếp nhận các thông tin từ môi trường xung quanh anh ta. ở đây mắt
(quang học) có ý nghĩa quan trọng nhất, sau đó đến cảm giác do ma sát của bàn
tay trên vô lăng và áp lực lên cơ thể (sự gò bó bức bối) tai nghe (âm thanh) và
các vận động tự thân của con người thông qua các cơ và các cơ quan thư giãn (tự
cân bằng). Sự nhận biết thực tế không chỉ là riêng nhìn thâý như khi nhìn một
biển baó, hay chỉ chờ cảm giác như khi một vật xô mạnh vào bánh xe mà là cả
một sự nhận biết tổng hợp có sự tham gia của cả bốn nhân tố nói trên như khi ta
chạy xe qua một đường cong tròn chẳng hạn .
Phần lớn sự nhận biết là không tự giác. Bộ phận này chịu tác động của các
phản xạ tự phát trong hoạt động của mắt và hoạt động điều chỉnh đặc trưng. Chỉ
một ít thông tin về môi trường bên ngoài vượt quá ngưỡng tự giác và người lái
- 15 -
HINH HOC ĐƯỜNG
xe từ chối. Sự tự giác của người lái xe không có khả năng nhận biết vô hạn,
giống như con nhện trong mạng, chỉ hoạt động ở chỗ nào xuất hiện những tin tỏ
ra quan trọng nhất. Sự tự giác đó chỉ bằng 10x17=170 bit (đơn vị bằng tiếng Anh
thể hiện một thông tin đơn vị : có –không , hoặc vào – ra).
- 16 -
HINH HOC NG
Hình 28a. Dòng thông tin giữa lái xe,xe và đuờng
xe
Không
tự
giác
Đường
và
môi
trường
Thời
tiết
Giao
thông
Lái xe
Cơ
thể
Tự
giác
Não
bộ
7
3.10
bit/s
1011bit/s
16
bit/s
Hình 28b. Lái xe, xe và đuờng trong chu trình điều khiển
Nguời
lái
Tôi-lái xe
Hiện tại
Nhận thức tức thời
Nhận thức chậm
Vô thức
Độ sáng
t ay
ng
Bàn
xươ
Điều chỉnh dọc
xe
Xe
Va chạm
Tốc độ gió
Điều chỉnh
ngang
Tốc độ gió
Thông tin qua
hệ thống lái
- 17 -
Nước ,bùn
Môi trường
Gió
Tốc độ gió
Sự đơn
điệu
Lượng lưu
thông
Giao thông
Thông tin của xe đến
Hệ thống điều khiển
Môi trừơng
Thông tin của xe đến lái xe
Phong cảnh
xung quanh
Ta luy
tường chắn
Thiết bị
dẫn hướng
Trồng cây
Hình học tuyến
Dạng mặt
cắt ngang
Tính chất
mặt đường
Trường nhìn
Đuờng
Bộ
Khu
ô
ần
h th
Tin hanh
t
Âm iác
g
Cảm
ìn
Nh
Cơ thể
Cơ quan não bộ
Đường
Quên Vận động
nm
ặt
Phản ứng vô thức
Thể hiện
HINH HOC ĐƯỜNG
Xe trên hình vẽ được thể hiện đơn giản hoá bằng khối (Xe). Để dễ hiểu
hơn mối liên hệ này đã tách hệ thống điều khiển ra khỏi xe. Như vậy hoạt động
lái xe được tách thành góc xoay vô lăng và lực lái xe, giống như tách lực ly tâm
tác động lên người và sự giao động của họ. Sự điều khiển theo chiều dọc cũng
được tách tương tự như vậy .
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 phương thức chạy xe của con đường được thiết kế theo động
lực học chạy xe. Hoàn toàn không đủ, ví dụ như trường hợp tính toán đường
cong chuyển tiếp theo động lực học chạy xe, người lái xe cần cho mình những
thông tin kịp thời về đường cong ấy.
2.2.3. 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 .
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
- 18 -
HINH HOC ĐƯỜNG
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. Trong lĩnh vực này, chỉ hạn
chế ở các mối quan hệ giữa sự tác động của người lái xe lên phương tiện và
thông tin ngược lại của xe và đường đến anh ta, như khái niệm nguyên nhân của
thời gian trước đây không còn đủ nữa. Để giải thích mối tương quan của hệ
thống người lái xe –xe- đường (hành động theo phương thức nào trong rất nhiều
phương 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. Những suy nghĩ trước đây
về tác dụng lực giữa xe và đường có thể đơn giản hoá theo thuyết nhân quả. Vấn
đề có ý nghĩa quan trọng hơn là vấn đề nghiên cứu dòng thông tin giữa người lái
xe, xe, đường, nó đòi hỏi người kỹ sư thiết kế phải mở rộng tầm suy nghĩ .
2.2.4.Tạo hình ảnh con đường và trường nhìn của người lái xe
a) cách nhìn của người lái xe : (hình29)
- 19 -
HINH HOC 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 .
Điểm hướng dẫn : điểm cuối cùng hay điểm xa nhất của tầm nhìn người lái xe.
Sự thay đổi vị trí điểm hướng dẫn cho người lái xe biết sự chuyển động của xe
và mặt đường (trọng điểm khách quan tự nhiên).
Điểm nhìn : Vị trí của nó phụ thuộc vào tốc độ. Khoảng cách của điểm nhìn tăng
lên khi tốc độ tăng (trung tâm điểm của sự chú ý) .
Hướng phụ : tương ứng với đường chân trời tự nhiên .
Hướng chính : hướng diễn biến chính của đường .
Sự bố trí không gian chạy xe (đường cùng với không gian chung quanh
cho đến phạm vi ảnh hưởng tới trường nhìn của lái xe) quyết định phương thức
chạy xe. Hình ảnh của không gian đường cần được thay đổi có mục tiêu.
Trong trường hợp này nên chú ý :
-
Đảm bảo mức độ chú ý không đơn điệu;
-
Tránh tăng lượng thông tin đột ngột;
-
Điểm hướng dẫn nên nằm ở trung tâm của trường nhìn;
-
Các bộ phận phụ của con đường nên bố trí sao cho có ảnh hưởng tích
cực đến phương thức chạy xe .
b) Trường nhìn trên đường
Đường phải đảm bảo hướng nhìn tốt nhằm tạo cho người lái xe phán đoán
đúng tình huống và nhờ đó có phương thức chạy xe an toàn. Diễn biến của con
đường cần phải được nhìn thấy rõ ràng, chính xác để những người lái xe lạ
không bị nhầm lẫn. Để tạo được một con đường nhìn có thể hiểu đúng cần phải
bố trí giải chạy xe (thiết kế mặt bằng) và bố trí không gian chạy xe (thiết kế
không gian) phù hợp với nhiệm vụ của nó .
- 20 -
HINH HOC ĐƯỜNG
H×nh 29. H×nh d¸ng ®uêng theo c¸ch nh×n
nguêi tham gia giao th«ng
®iÓm dÉn
®iÓm nh×n
hu
¬n
gc
hÝn
h
híng phô
2.3. áp dụng các lý thuyết hiện đại vào việc thết kế hình học đường ô tô và nút
giao thông
2.3.1. Thiết kế hình học đường ô tô
Theo những quan điểm hiện đại trình bày ở trên đây, để thiết kế hình học đường
cần phải phân biệt rõ hai loại đường. Loại thứ nhất đường cho mọi loại xe chạy
với tốc độ thấp (Vtt < 50 km/h), ở tốc độ này các loại xe cơ giới hiện đại khi cần
thiết có thể dừng xe đột ngột tức thời trong khoảng 1 giây (10m đến 15m quãng
đường chạy xe). Gần như trong mọi trường hợp khoảng cách này có thể đảm
bảo dễ dàng trên đường vì vậy vấn đề an toàn giao thông trên các con đường loại
này là đơn giản. Có thể coi rằng mô hình “ Đường – Xe “ phù hợp với loại
đường này.
Loại đường thứ hai đường cho xe chạy với tốc độ cao (Vtt ≥ 50 km/h). Đường tốc
độ càng cao thì ngừi lái xe đánh giá con đường và đưa ra các quyết định điều
- 21 -
HINH HOC ĐƯỜNG
khiển xe chạy càng khác nhiều với mô hình Động lực học chạy xe nói trên. Quá
trình thiết kế đường trở nên phức tạp hơn nhiều để có được một con đường chạy
xe an toàn. Người lái xe không bị rơi vào tình trạng nguy hiểm do đường và giao
thông gây nên.
Đối với đường ô tô tốc độ cao, hình dạng chung của con đường trước mắt người
lái xe, giupd họ đánh giá đúng đắn diễn biến của con đường để chọn được
phương thức chạy xe đúng đắn, kịp thời, quan trọng hơn nhiều so với từng yếu tố
hình học trên từng mặt cắt riêng rẽ. Một con đường an toàn được tạo nên bởi sự
phối hợp có chủ ý của các yếu tố mặt cắt của đường và không gian chung quanh
đường. Sự phối hợp hợp lý này được tích lũy từ kinh nghiệm khai thác đường
chứ ít khi được rút ra từ tính toán.
a) Độ cong trên bình đồ.
Ảnh hưởng của độ cong trên bình đồ đường đến tốc độ xe chạy được trình bày
trên hình 30. Góc chuyển hướng bình quân càng nhỏ tốc độ xe chạy càng cao.
Điều này có cả hai mặt xấu và tốt trong thiết kế và khai thác đường nhằm đảm
bảo an toàn giao thông. Đường càng thẳng thì việc đạt được tốc độ tính toán
càng dễ dàng. Đường thẳng làm xuất hiện nguy cơ xe chạy vượt quá tốc độ cho
phép càng nhiều, đấy là mặt xấu. Đường thẳng trên bình đồ cũng hay dẫn đến
những đánh giá sai lầm đối với trắc dọc đường (độ dốc bị khuyếch đại) làm cho
người lái xe giảm tốc xuống dưới mức cần thiết gây nên xung đột nguy hiểm từ
phía sau xe.
Sự phối hợp các đường cong trên bình đồ đường hình 31. phải tạo nên một con
đường hài hòa để các đường cong được người lái xe đánh giá đúng.
- 22 -
HINH HOC ĐƯỜNG
140
v
Vm :Tèc ®é trung b×nh
V85 :Tèc ®é 85%
130
Km
h
120
110
100
v85
90
80
70
vm
0
5
10
15
25
20
Ku
§é
100m
H×nh 30. ¶nh huëng cña ®é cong trªn b×nh ®å ®uêng ®Õn
tèc ®é ch¹y xe
B×nh ®å cong hµi hoµ
Rmin
B×nh ®å cong kh«ng hµi hoµ
Rmin
H×nh 31. Sù phèi hîp c¸c ®êng cong trªn
b×nh ®å ®êng
b) Những phối hợp kinh điển giữa bình đồ và trắc dọc đường
Cần lưu ý rằng mỗi một cách tổ hợp bình đồ và trắc dọc đường sẽ cho một
hình dạng con đường nhất định như trình bày trên hình 32.
- 23 -
HINH HOC NG
Bình đồ
Trắc dọc
Hình ảnh đường
Đường cong
Dốc đều
Đường cong
Đường cong đứng lõm
Đường cong lõm
Đường cong
Đường cong đứng lồi
Đường cong trên bình đồ
và trắc dọc
Đường thẳng
Đường thẳng
Đường thẳng
Dốc đều
Đường cong dốc đều
Đường thẳng dốc đều
Đường cong đứng lõm
Cong lõm
Đường cong đứng lồi
Cong lồi
Hình 32.Các dạng đường
S phi hp lý tng gia bỡnh v trc dc c trỡnh by trờn hỡnh 33.
- 24 -
HINH HOC NG
P=0
P
Đường cong
đứng lồi
Trắc doc P
Đường cong
đứng lõm
q
WP
qu
q =0
Bình đồ
P=0
Đường cong
đứng lồi
WP
q =0
qu
Hình 33. Sự phối hợp lý tưởng giữa
bình đồ và trắc dọc
Trong nhng phi hp y cn phi trỏnh sao cho con ng khụng b ln mt
nh trờn hỡnh 34.
Hình 34.Đường ''lặn''
Hoc l khụng lm cho trc dc ng b ỏnh giỏ sai nh trờn hỡnh 35.v
hỡnh 36.
- 25 -
