tối ưu hóa kích thước nút giao thông hình xuyến trên địa bàn thành phố đà nẵng

Khoa Xây Dựng Cầu Đường - Trường Đại Học Bách Khoa

TỐI ƯU HÓA KÍCH THƯỚC NÚT GIAO THÔNG HÌNH XUYẾN
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
OPTIMIZING DEMENSIONS OF ROUNDABOUTS IN DA NANG CITY
KS. NGUYỄN PHƯỚC QUÝ DUY - Cựu sinh viên 00X3C
Công ty CP TVXD CTGT 5
TS. PHAN CAO THỌ
Khoa XD Cầu Đường, Trường Đại Học Bách Khoa

TÓM TẮT
Thông qua việc phân tích kết quả nghiên cứu về nút giao thông hình xuyến của các tác
giả trên thế giới và bằng phương pháp thực nghiệm quan trắc trực tiếp dòng xe trên các nhánh
dẫn vào nút và trong nút, một phần mềm được xây dựng với mục đích tối ưu hoá kích thước của
nút giao thông hình xuyến. Phần mềm được đặt tên là RDP viết bằng ngôn ngữ Microsoft Visual
Basic 6.0 chạy trên môi trường Window.
ABSTRACT
The theme introduces the solutions of roundabouts design in Danang area. By analysing
the result of roundabouts research of many authors all over the world and by directed observing
the stream of vehicles on leg approaches to intersection and inside intersection point. The result
of this research is foundation to establish a software. It has a purpose to aptimize the dimension
of roundabouts. It' s called RDP( Roundabout Design Program), and is written in Microsolf
Visual Basic 6.0, runs with Window.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cũng như những thành phố lớn trong nước, Đà Nẵng là một thành phố có nhịp độ
tăng trưởng kinh tế nhanh, kéo theo các phương tiện giao thông tăng lên rất nhanh, trong
khi đó cơ sở hạ tầng lại không theo kịp. Vì thế ùn tắc và tai nạn giao thông đã trở nên khá
phổ biến, nhất là tại các nút giao nhau. Để giải quyết vấn đề này thành phố đã và đang tìm
ra những hình thức nút giao hợp lý để thay thế những nút giao cũ không còn khả năng đáp
ứng nhu cầu vận tải đang ngày càng tăng cao. Giải pháp nút hình xuyến là một hướng

đang được xem xét do những lợi ích mà nó mang lại như: tăng khả năng thông hành, mức
độ an toàn cao, giảm thời gian chậm xe... Tuy nhiên việc thiết kế hoàn chỉnh một nút giao
thông từ khâu lập dự án đến thiết kế kỹ thuật, dự toán phải trải qua rất nhiều ý tưởng về
hình dáng kích thước, những phép tính về kỹ thuật về kinh tế và đặc biệt tính thẩm mỹ
của nút. Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều phần mềm được xây dựng để tính toán
thiết kế nút giao thông hình xuyến nhưng ở nước ta thì chưa có một phần mềm nào.Việc
ứng dụng các phần mềm của nước ngoài trong việc tính toán thiết kế nút giao thông hình
xuyến ở các đô thị Việt Nam là điều không thể do điều kiện dòng xe ở nước ta khác hẳn
với dòng xe ở đô thị các nước. Như vậy việc xây dựng một phần mềm với các thông số
được lấy theo điều kiện giao thông ở nước ta giúp người thiết kế giảm bớt khó khăn trong
việc tính toán thiết kế nút giao thng hình xuyến, có nhiều cơ hội để lựa chọn giải pháp
thiết kế là một điều cần thiết.
2. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH.
2.1. Sơ đồ khối tổng quát của chương trình RDP
TẬP SAN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Chào mừng 20 năm thành lập ngành Xây dựng Cầu Đường

1


Khoa Xõy Dng Cu ng - Trng i Hc Bỏch Khoa
Sau khi ó nghiờn cu v phõn tớch v loi hỡnh nỳt giao thụng hỡnh xuyn chỳng
tụi ó xõy dng phn mm RDP, phn mm hot ng theo s sau:
Bừt õỏửu

-Goùc giao giổợa caùc nhaùnh dỏựn
-Bóử rọỹng caùc nhaùnh dỏựn,õổồỡng quanh õaớo
-Baùn kờnh õaớo trung tỏm
-Thaỡnh phỏửn doỡng xe trón nhaùnh dỏựn

-Tố lóỷ xe reợvaỡo caùc nhaùnh dỏựn

Kóỳt thuùc

n<3

Khọng thióỳt kóỳ õổồỹc

n>8

Sọỳ nhaùnh dỏựn
2< n <9

Nũm ngoaỡi phaỷm vi
chổồng trỗnh

Kóỳt thuùc

Tờnh toaùn lổu lổồỹng
xe trón caùc nhaùnh
dỏựn

Tờnh lổu lổồỹng doỡng
xung õọỹt (Qc)

No

Tố lóỷ xe taới nỷng
hv(%) < 15 %
Yes

Tờnh
-khoaớng hồớ tồùi haỷn (tc)
- thồỡi gian trọỹn doỡng (tf )

Nhỏỷp caùc kờch thổồùc
hỗnh hoỹc taỷi cổớa vaỡo

Tờnh KNTH cuớa nhaùnh
dỏựn theo HCM

Tờnh KNTH theo
cọng thổùc Kimber

Tờnh thồỡi gian chỏỷm xe d
No

d < dgh
Yes

Tờnh laỷi kờch thổồùc õaớo
trung tỏm, bóử rọỹng
õổồỡng quanh õaớo

Tờnh hóỷ sọỳ phuỷc vuỷ Z

Z < Zgh

No

Yes
Veợ nuùt hỗnh xuyóỳn

Bừt õỏửu

TP SAN KHOA HC CễNG NGH

Cho mng 20 nm thnh lp ngnh Xõy dng Cu ng

2


Khoa Xây Dựng Cầu Đường - Trường Đại Học Bách Khoa
Hình 1. Sơ đồ thuật toán của chương trình

Hình 2. Giao diện giới thiệu về chương trình

2.2 Phạm vi xử dụng của phần mềm
Phần mềm RDP được lập trình để tính toán thiết kế nút giao thông hình xuyến
trong điều kiện giao thông đô thị nước ta nhưng số lượng các nhánh dẫn vào nút không
vượt quá 8 nhánh. Phần mềm chỉ sử dựng được đối với những loại hình nút giao thông
hình xuyến có đảo trung tâm là hình tròn chứ chưa xét đến hình elíp, hình chữ nhật..
2.3. Yêu cầu đối với phần mềm RDP
- Phải có khả năng tính toán theo điều kiện giao thông đô thị nước ta một cách
chính xác và nhanh chóng.
- Phải có khả năng lưu nhập xuất dữ liệu.
- Phải có giao diện dể nhìn, thân thiện với người sử dụng.
2.4. Các chức năng chính của phần mềm RDP
Đối với phầm mềm RDP có thể được dùng để tính toán thiết kế mới hay đánh giá
hiện trạng của một nút giao hình xuyến đang sử dụng.

- Nhập các số liệu đầu vào về điều kiện đường (số nhánh dẫn vào nút, bề rộng các
nhánh dẫn vào nút,vạch bộ hành…)
- Nhập các số liệu đầu vào về điều kiện giao thông (lưu lượng xe chạy theo từng
nhánh dẫn).
- Nhập các thông số để tính toán các chỉ tiêu khai thác
- Nhập các tiêu chuẩn thiết kế (khi thiết kế nút giao mới)
Các kết quả của phần mềm RDP:

Đối với thiết kế mới :
- Với các số liệu đầu vào chương trình sẽ đưa ra được kích thước tối ưu của đảo
trung tâm, bề rộng làn đường quanh đảo và từ đó tính toán các chỉ tiêu khai thác của nút
giao. Cuối cùng chương trình sẽ vẽ ra mặt bằng nút giao
Đối với thiết kế cải tạo :
TẬP SAN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Chào mừng 20 năm thành lập ngành Xây dựng Cầu Đường

3


Khoa Xây Dựng Cầu Đường - Trường Đại Học Bách Khoa
- Sau khi nhập các số liệu đầu vào thu thập từ thực tế hiện trạng nút giao cần cải
tạo, chương trình sẽ tính toán các chỉ tiêu khai thác của nút giao tại thời thời điểm hiện tại
và trong tương lai (khả năng thông hành, hệ số tai nạn, thời gian chậm xe…). Từ kết quả
tính được chương trình sẽ đưa ra kết quả đánh giá về nút giao xem có cần cải tạo lại hay
không. Nếu nút giao cần được cải tạo thì chương trình sẽ tính toán để đưa ra kích thước
hợp lý của nút giao.
2.5. Các chỉ tiêu chính dùng trong việc tính toán thiết kế
2.5.1. Điều kiện đường
Kích thước đảo trung tâm:

Bán kính đảo trung tâm được xác định từ hai điều kiện sau:
- Theo điều kiện bán kính vòng xe tối thiểu.
- Theo điều kiện chu vi đảo đủ để bố trí các đoạn chuyển làn.
Bề rộng phần đường xe chạy quanh đảo trung tâm:
Bề rộng một làn xe của phần đường xe chạy quanh đảo trung tâm thường lấy từ 3,5
- 4 m. Số làn xe phụ thuộc vào lưu lượng xe có nhu cầu chuyển làn tại mặt cắt tính toán
(W1 và W2) và lưu lượng xe không có nhu cầu chuyển làn (F1 và F2).
2.5.2. Điều kiện giao thông:
Vận tốc thiết kế: Tốc độ thiết kế của nút hình xuyến tuỳ thuộc vào tốc độ xe chạy
trên các nhánh dẫn hay nói cách khác là tuỳ thuộc vào cấp đường của nhánh dẫn vào
nút.Tốc độ thiết kế của nút hình xuyến không nên quá 40 km/h do đặc điểm của dòng xe
nhiều thành phần của thành phố.
2.5.3. Tổ chức giao thông:
Vạch kẻ, biển báo biển báo phải được tổ chức hợp lý và dể nhận biết để hướng dẫn
người đi đường.
Nghiên cứu lựa chọn các phương pháp tính các chỉ tiêu của nút hình xuyến
trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
- Để tính KNTH của nút hình xuyến ta có thể sử dụng một trong hai công thức tính
của Kimber hay HCM2000 tuỳ theo loại hình nút hình xuyến (nút hình xuyến kiểu cũ hay
nút hình xuyến kiểu mới) và tỉ lệ xe ôtô trong dòng xe.
Nếu nút hình xuyến có tỉ lệ thành phần xe ôtô trong dòng xe nhỏ hơn 15% thì
KNTH được tính theo công thức của Kimber:
Qe = k.(F-fc.Qc ) ( xcqđ/h)

Nếu nút hình xuyến hiện đại có tỉ lệ thành phần xe ôtô trong dòng xe lớn hơn 15%
thì KNTH được tính theo công thức của HCM2000:

vc .e − vctc / 3600
ca =
1 − e −vctt / 3600

( xcqđ/h)

- Tính thời gian chậm xe của nút hình xuyến theo công thức:
⎡
⎢
q
3600
d =
+ 900 .T . ⎢ e − 1 +
⎢
C
C
⎢
⎣⎢

⎛ 3600 ⎞ ⎛ q e ⎞ ⎤
⎟⎥
⎟⎜
⎜
2
q
⎛ e
⎞
⎝ C ⎠⎝ C ⎠ ⎥
− 1⎟ +
⎜
⎥
450 .T
⎝ C

⎠
⎥
⎦⎥

TẬP SAN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Chào mừng 20 năm thành lập ngành Xây dựng Cầu Đường

(s)

4


Khoa Xây Dựng Cầu Đường - Trường Đại Học Bách Khoa

Hình 3. Nhập các thông số về điều kiện đường và điều kiện giao thông

Duy Tân

2 tháng 9

Tiểu La

Nguyễn Văn Trỗi

Hình 4. Dialog kết quả tính toán và mặt bằng nút giao
3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG
Tính toán kiểm tra nút hình xuyến Núi Thành - Duy Tân - Nguyễn Văn Trỗi.
Ngã Tư Quân Đoàn là nút hình xuyến thuộc nhóm 3: Đường phố chính cấp II giao
với đường phố chính cấp II. Thế nhưng kích thước hình học của nút giao này không đảm

bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật (bán kính đảo trung tâm quá nhỏ), hệ thống biển báo, vạch kẻ
quá sơ sài do đó đã gây ra nhiều bất cập đối với người sử dụng. Đặc biệt vào giờ cao điểm
khi lượng xe vào nút tăng lên thì tổn thất thời gian của lái xe lớn. Sau khi sử dụng phần
mềm RDP tính toán các chỉ tiêu kinh tế ở năm hiện tại và năm tương lai ta thấy rằng hiện
tại nạn ùn tắc chưa xảy ra thường xuyên nhưng trong vài năm tới thì nạn ùn tắc tại đây có
thể sẽ trở thành một vấn đề nan giải. Do đó nút cần được cải tạo.
Bảng 1. Hệ số mức độ phục vụ của 4 nhánh dẫn với kích thước hiện nay
N0(xcqđ/h)

N3(xcqđ/h)

C0(xcqđ/h)

C3(xcqđ/h)

Z0

Z3

Nhánh dẫn 1

881

1125

2195

1201

0.68

0.93

Nhánh dẫn 2

764

976

1162

1035

0.65

0.94

Nhánh dẫn 3

1039

1327

1237

1130

0.83

1.17

Nhánh dẫn 4

351

448

2258

1988

0.15

0.22

TẬP SAN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Chào mừng 20 năm thành lập ngành Xây dựng Cầu Đường

5


Khoa Xây Dựng Cầu Đường - Trường Đại Học Bách Khoa
Với các kết quả như vậy chương trình sẽ đề nghị nên cải tạo nút giao thông hình
xuyến Ngã Tư Quân Đoàn thành nút hình xuyến kiểu mới với đường kính đảo trung tâm
(D=18.5m) và bề rộng làn đường quanh đảo là (B=10.5m). Với các kích thước này thì nút
giao sẽ không còn xảy ra ùn tắc trong các năm tới.
Bảng 2. Hệ số mức độ phục vụ của 4 nhánh dẫn sau cải tạo
C0(xcqđ/h)

C3(xcqđ/h)

Z3

Nhánh dẫn 1

881

1125

0.84

Nhánh dẫn 2

764

976

0.65

Nhánh dẫn 3

1039

1327

0.89

Nhánh dẫn 4

351

448

0.32

4. KẾT LUẬN
Việc tính toán các chỉ tiêu của nút hình xuyến là một việc làm rất cần thiết trong
thiết kế cải tạo hay thiết kế mới. Nhưng quá trình tính toán gặp nhiều khó khăn và đôi khi
kết quả mang lại không chính xác do có nhiều tham số trong công thức tính. Phần mềm
RDP thiết kế tối ưu kích thước của nút giao thông hình xuyến góp phàn giảm bớt khối
lượng tính toán và mang lại kết quả chính xác hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đỗ Bá Chương, "Kỹ thuật giao thông", Đại học xây dựng, 1996
[2] Tho, Phancao, “Integrating Vietnam transport engineering with the World: Some results of
researching on the Signalized intersection in large Urbans of Vietnam” in Halong
Vietnam, 9/2005
[3] Nguyễn Xuân Vinh, "Nút giao thông" , Nhà xuất bản giao thông vận tải.
[4] Troutbeck, R.J., “Capacity and Delays at Roundabouts-A Literature Review ” Australian
Road Research Board, 14(4) (1984)
[5] Kimber, R.M., “The Traffic Capacity of Roundabouts ” Transport and Road Research
Laboratory Report 942 (1980).

TẬP SAN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Chào mừng 20 năm thành lập ngành Xây dựng Cầu Đường

6