Tài liệu Nghiên cứu xác định vị trí vạch dừng nhằm nâng cao khả năng thông hành của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở thành phố quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -----  ----- TRẦN THỊ BẢO YẾN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VẠCH DỪNG NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH CỦA NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN Ở THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số : 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. PHAN CAO THỌ Đà Nẵng 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Trần Thị Bảo Yến ii NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VẠCH DỪNG NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH CỦA NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN Ở THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI Học viên: Trần Thị Bảo Yến Mã số: 60 58 02 05 Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Khóa 32 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Luận văn đã trình bày cách xác định vị trí vạch dừng hợp lý của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở thành phố Quảng Ngãi. Trên cơ sở lý thuyết về tổ chức và điều khiển giao thông và các kết quả phân tích số liệu khảo sát thực tế ở một số nút giao thông ở thành phố Quảng Ngãi về điều kiện đường, điều kiện giao thông, điều kiện tổ chức - điều khiển giao thông. Từ đó tác giả đã xét được ảnh hưởng của vị trí vạch dừng đến khả năng thông hành của các nhánh dẫn tới nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn. Các kết quả nghiên cứu cho phép xác định vị trí vạch dừng hợp lý của các nhóm nút nhằm nâng cao khả năng thông hành của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn, góp phần cải thiện tình hình giao thông đô thị Quảng Ngãi. Từ khóa: Vạch dừng, nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn (NGT ĐKBTHĐ), nâng cao khả năng thông hành (KNTH), điều kiện đường, điều kiện giao thông, tổ chức - điều khiển giao thông. RESEARCH DETERMINED THE POSITION OF STOP LINE LEADS TO ENHANCE THE CAPACITY OF SIGNALIZED INTERSECTIONS IN QUANG NGAI CITY The thesis has presented how to determine the position of stop line properly of signalized intersections in Quang Ngai city. Based on the theory of organization – control conditions and the results of the analysis of the real surveys at many intersections in Quang Ngai City of road condition, traffic conditions and organization – control conditions. From there, The author was examed the effect between the position of stop line to the capacity of the approach to signalized intersections. This results allow to determine the position of stop line properly leads of node groups to enhance the capacity of the signalized intersections, contributing to improvement of Quang Ngai urban transport Keywolds: Stop line, signalized intersections, enhance the capacity, road condition, traffic conditions, organization – control conditions iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... viii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................. 3 3. Đối tượng nghiên cứu...........................................................................................3 4. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 3 5. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................3 6. Nội dung của luận văn: ........................................................................................3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN VẠCH DỪNG VÀ NÂNG CAO KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH (KNTH) CỦA NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN (NGTĐKBTHĐ) ..........................................5 1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM ............................................................................................. 5 1.1.1. Vạch dừng xe là gì .........................................................................................5 1.1.2. Nút giao thông ................................................................................................ 5 1.1.3. Xung đột .........................................................................................................5 1.1.4. Nhánh dẫn ......................................................................................................6 1.1.5. Hàng chờ ........................................................................................................6 1.1.6. Cửa vào, cửa ra............................................................................................... 6 1.1.7. Vùng chức năng của nút giao thông ............................................................... 6 1.1.8. Phạm vi vật lý của nút giao thông. .................................................................6 1.1.9. Nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn .................................................6 1.2. PHÂN LOẠI VẠCH DỪNG XE CỦA NÚT GIAO THÔNG ................................ 6 1.2.1 Vạch dừng xe NGT ĐKBTHĐ .......................................................................7 1.2.2. Vạch dừng xe NGT điều khiển bằng biển báo, vạch dừng xe ......................7 1.3. TỔNG QUAN KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH (KNTH) CỦA NÚT GIAO THÔNG [7]......................................................................................................................8 1.3.1. Khái niệm khả năng thông hành (KNTH) của nút giao thông .......................8 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến KNTH của nút giao thông ...................................9 1.4. NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN (NGTĐKBTHĐ) [3]..10 1.4.1. Một số khái niệm .......................................................................................... 10 1.4.2. Phạm vi sử dụng nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn. ...................11 1.4.3. Một số yếu tố khác trong phạm vi nghiên cứu NGTĐKBTHĐ ...................12 iv 1.5. TÌNH HÌNH THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC VẠCH DỪNG XE CỦA NGT ĐKBTHĐ Ở ĐÔ THỊ VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ...........................................16 1.5.1. Vạch dừng xe của NGT ĐKBTHĐ .............................................................. 16 1.5.2. Vạch dừng xe của NGTĐKBTHĐ không đối xứng ....................................16 1.5.3. Vạch dừng xe hai bánh và vạch dừng xe ô tô NGTĐKBTHĐ: [10] ...........17 1.6. KẾT LUẬN ............................................................................................................18 CHƯƠNG 2. HIỆN TRẠNG VỊ TRÍ VẠCH DỪNG TẠI CÁC NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN (NGTĐKBTHĐ) Ở THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI ...................................................................................................19 2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................19 2.2. MỘT SỐ NÉT CHÍNH VỀ GIAO THÔNG THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI ........19 2.2.1. Điều kiện dòng xe ........................................................................................19 2.2.2. Đánh giá tình hình nối liên hệ mạng lưới đường tại các NGT .....................20 2.2.3. Hiện trạng giao thông trên các NGT ĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi...................21 2.3. KHẢO SÁT VẠCH DỪNG XE NGTĐKBTHĐ Ở QUẢNG NGÃI ...................24 2.3.1. Khảo sát vạch dừng ......................................................................................24 2.3.2. Bán kính bó vỉa của các NGT ĐKBTHĐ. ...................................................28 2.3.3. Khảo sát lưu lượng xe của các NGT ĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi ...................31 2.3.4. Chu kỳ đèn điều khiển của các NGTĐKBTHĐ ...........................................36 2.4. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH TẠI NGT ĐKBTHĐ .....................39 2.5. CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BỔ SUNG ..............................................43 2.5.1. Mục đích, nguyên tắc, phương pháp, phạm vi và kỹ thuật đo .....................43 2.5.2. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................44 2.5.3. Các kết quả khảo sát thực nghiệm ............................................................... 45 2.6. TÌNH HÌNH TAI NẠN GIAO THÔNG TẠI CÁC NÚT GTĐKBTHĐ ...............47 2.7. KẾT LUẬN ............................................................................................................48 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VẠCH DỪNG HỢP LÝ NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU Ở THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI ............................................................................................................................. 50 3.1. CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ...............................................................................50 3.1.1. Xác định mức phục vụ hiệu quả tại NGT ĐKBTHĐ ..................................50 3.1.2. Xác định chu kỳ đèn tối ưu theo phương pháp của F. B Webster ...............53 3.2. ẢNH HƯỞNG VỊ TRÍ VẠCH DỪNG XE ĐẾN KNTH CỦA NGTĐKBTHĐ ...54 3.2.1. Phạm vị khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến vị trí vạch dừng ......................54 3.2.2. Lựa chọn loại đường phố ở nút giao thông ..................................................54 3.2.3. Cấu tạo của nhánh dẫn vào nút ....................................................................54 v 3.2.4. Thành phần dòng xe .....................................................................................55 3.2.5. Tỷ lệ xe rẽ.....................................................................................................55 3.2.6. Tốc độ trung bình phương tiện trong nút .....................................................56 3.2.7. Chế độ điều khiển.........................................................................................57 3.3. XÁC ĐỊNH VÍ TRÍ VẠCH DỪNG HỢP LÝ NGT ĐKBTHĐ Ở QUẢNG NGÃI ............................................................................................................................. 62 3.4. KẾT LUẬN ............................................................................................................66 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ ỨNG DỤNG .....................................................................68 4.1. CÁC THÔNG TIN CHUNG VỀ NÚT GIAO THÔNG ........................................68 4.2. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN .......................................................................................69 4.2.1. Xác định chu kỳ tối ưu .................................................................................69 4.2.2. Xác định mức phục vụ các nhánh dẫn .........................................................70 4.2.3. Xác định khoảng cách hai vạch dừng xe......................................................71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Bảng 1.1. Bảng 1.2. Bảng 1.3. Bảng 2.1. Bảng 2.2: Bảng 2.3: Bảng 2.4: Bảng 2.5: Bảng 2.6: Bảng 2.7: Bảng 2.8 . Bảng 2.9: Bảng 2.10: Bảng 2.11: Bảng 2.12: Bảng 2.13. Bảng 2.14. Bảng 2.15. Bảng 3.1. Bảng 3.2. Bảng 3.3. Bảng 3.4. Bảng 3.5. Bảng 3.6. Bảng 3.7. Bảng 3.8. Bảng 3.9. Bảng 3.10. Bảng 3.11. Bảng 3.12. Bảng 3.13. Bảng 3.14. Tên bảng Phạm vi sử dụng nút giao thông theo loại đường [3] Bán kính rẽ tối thiểu tùy theo từng loại xe thiết kế [3] Lựa chọn hình thức bố trí bộ hành qua đường theo lưu lượng giao thông Bảng số lượng xe đăng ký ở tỉnh Quảng Ngãi Đánh giá về nối liên hệ của một số đường ở thành phố Quảng Ngãi Bảng tổng hợp NGTĐKBTHĐ ở thành phố Quảng Ngãi. Lựa chọn cấp kỹ thuật theo loại đường, loại đô thị điều kiện địa hình và điều kiện xây dựng [3]. Phân nhóm một số NGTĐKBTHĐ ở thành phố Quảng Ngãi. Vị trí vạch dừng xe ở một số NGTĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi. Bán kính bó vỉa nhánh dẫn vào NGT ĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi Tổng hợp lưu lượng xe của các NGTĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi. Tỷ lệ thành phần dòng xe trong NGTĐKBTHĐ nhóm I, II, III. Tỷ lệ thành phần dòng xe trong NGTĐKBTHĐ nhóm IV, V, VI. Tổng hợp chu kỳ đèn ở một số NGTĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi. Khả năng thông hành các nhánh dẫn ở một số NGT ĐKBTHĐ. Bề rộng nhánh dẫn và chu kỳ đèn ở các vị trí quan sát Thành phần và lưu lượng dòng ở các vị trí nhánh dẫn Tốc độ trung bình ở các nhánh dẫn qua nút. Phân loại mức phục vụ theo thời gian chậm xe [HCM (2000)] Quy mô mặt cắt ngang đường phố [3] Số làn và bề rộng các nhánh dẫn Ảnh hưởng của xe rẽ trái và hệ số điều chỉnh lưu lượng quy đổi Tốc độ trung bình của dòng xe trong NGT ĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi Ảnh hưởng vị trí vạch dừng xe và lưu lượng xe thực tế quy đổi Ảnh hưởng vị trí vạch dừng xe và lưu lượng xe thực tế quy đổi Ảnh hưởng vị trí vạch dừng xe và lưu lượng xe thực tế quy đổi Ảnh hưởng vị trí vạch dừng xe và lưu lượng xe thực tế quy đổi Ảnh hưởng vị trí vạch dừng xe X (m) và lưu lượng xe thực tế quy đổi (xcqđ/h) nhóm I, II. Ảnh hưởng vị trí vạch dừng xe X (m) và lưu lượng xe thực tế quy đổi (xmqđ/h) nhóm III, IV, V. Ảnh hưởng vị trí vạch dừng xe X (m) và lưu lượng xe thực tế quy đổi (xmqđ/h) nhóm VI. Hệ số mức phục vụ, vị trí vạch dừng xe của NGT ĐKBTHĐ Xác định vị trí vạch dừng hợp lý NGT ĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi Trang 11 13 14 20 20 21 22 23 24 28 31 34 35 36 40 45 46 47 52 54 55 56 57 57 58 60 61 62 62 63 63 64 vii Bảng 4.1: Bảng 4.2: Bảng 4.3. Bảng 4.4: Bảng 4.5: Bảng 4.6: Vị trí vạch dừng hiện trạng của nút giao thông Hùng Vương – Phan Bội Châu. Kính thước hình học và lưu lượng, thành phần giao thông của nút giao thông Hùng Vương – Phan Bội Châu. Xác định hệ số lưu lượng dòng đại diện của các nhánh dẫn nút giao thông Quang Trung – Phạn Bội Châu. Hệ số mức phục vụ và thời gian chậm xe trung bình nhánh dẫn. Lưu lượng xe thoát qua nút theo tính toán. Kết quả tính lưu lượng xe qua nút khi thay đổi vị trí vạch dừng. 69 69 70 71 71 72 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Hình 1.1: Hình 1.2. Hình 1.3. Hình 1.4. Hình 1.5. Hình 1.6. Hình 1.7. Hình 1.8. Hình 1.9. Hình 1.10. Hình 1.11. Hình 1.12. Hình 2.1. Hình 2.2. Hình 2.3. Hình 2.4. Hình 2.5. Hình 2.6. Hình 3.1: Hình 3.2. Hình 3.3. Hình 3.4. Hình 3.5. Hình 3.6. Hình 4.1: Tên hình Bố trí vạch dừng xe ở nút giao thông có đèn tín hiệu Bố trí vạch dừng xe ở nút giao thông có đèn tín hiệu Sơ đồ dòng xe tại nút giao thông hai nhánh dừng Sơ đồ dòng xe tại nút giao thông hai nhánh dừng Sơ đồ dòng xe tại nút giao thông bốn nhánh dừng Phạm vi của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn Sơ đồ bảo đảm tầm nhìn trong ngã tư ưu tiên tay phải Vị trí vạch dừng xe ở nút giao có vạch người đi bộ qua đường Trên nhánh dẫn không bố trí vạch đi bộ cắt qua đường Vị trí vạch dừng xe ở NGT có vạch người đi bộ qua đường Vị trí vạch dừng xe ở NGT không đối xứng Vị trí vạch dừng xe hai bánh và xe ô tô NGTĐKBTHĐ Biểu đồ hiện trạng tổ chức giao thông các NGTĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi. Cấu tạo vạch dừng các NGTĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi. Vị trí vạch dừng các NGTĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi. Biểu đồ tỷ lệ xe qua các NGTĐKBTHĐ ở Quảng Ngãi. Vị trí ghi hình trên nhánh dẫn vào của NGT ĐKBTHĐ Hình ảnh máy đo tốc độ Speed-Lidar – SCL – DN-GPS Mô hình quá trình phát triển hàng chờ trên đường dẫn ở nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn Biểu đồ quan hệ X (m) và Nnd(xcqđ/h) Biểu đồ quan hệ X (m) và Nnd(xmqđ/h) Biểu đồ quan hệ X (m) và Nnd(xmqđ/h) Biểu đồ quan hệ X (m) và Nnd(xmqđ/h) Hình ảnh giảm bán kính tại nút Lê Duẩn – Nguyễn Chí Thanh (Đà Nẵng) Sơ đồ nút giao Hùng Vương – Phan Bội Châu Trang 5 7 7 8 8 12 14 15 16 16 17 17 23 24 27 35 44 45 50 58 59 60 61 67 68 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay trên thế giới nói chung và đặc biệt ở Việt Nam nói riêng giao thông đô thị đang là một bộ phận quan trọng của kết cấu hạ tầng đô thị. Nó có vai trò trọng yếu trong nền kinh tế quốc dân, một nhân tố rất lớn đến sự phát triển của đất nước, nhất là trong thời kỳ hiện nay. Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu mà ngành giao thông đã đưa lại thì còn có rất nhiều những bất cập, những hạn chế, trong đó tình trạng ùn tắc và tai nạn giao thông thực sự là một bài toán khó cho các sở, ban ngành và là một vấn đề bức thiết trong toàn xã hội, gây tổn thất rất lớn cho con người cả về vật chất lẫn tinh thần, ảnh hưởng đến môi trường, kìm hãm quá trình phát triển của đất nước. Với ưu điểm góp phần làm tăng khả năng thông hành, làm giảm bớt các điểm xung đột, đảm bảo an toàn cho các phương tiện di chuyển trong vùng chức năng của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn nói chung và ở đô thị Việt Nam đối với dòng xe hỗn hợp nhiều thành phần nói riêng, thì việc sử dụng đèn tín hiệu để điều khiển giao thông ở các nút giao là vô cùng hợp lý và hiệu quả, góp phần cải thiện điều kiện giao thông. Nhưng để phát huy được hết những hiệu quả ấy, cần hiểu rõ những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thông hành của nút giao thông. Trên thế giới, điều kiện giao thông với lưu lượng dòng xe lớn và thành phần dòng xe thuần ôtô thì việc áp dụng giải pháp thiết kế hình học và tổ chức giao thông mà cụ thể là các hình thức tổ chức giao thông bằng vạch dừng đã không mang lại hiệu quả trong việc góp phần cải thiện điều kiện giao thông, tăng khả năng thông hành của nút. Ngược lại, Việt Nam, một quốc gia với dòng xe hỗn hợp nhiều thành phần mà xe hai bánh chiếm tỷ lệ lớn thì việc áp dụng hình thức tổ chức giao thông bằng cách thay đổi vị trí vạch dừng là một trong những phát hiện chỉ có ở Việt Nam. Về nguyên tắc thiết kế nút giao thông là phải thông thoáng, đơn giản để sao cho phân tán các điểm xung đột, từ đó kéo theo khoảng cách giữa các vạch dừng trên các nhánh dẫn sẽ lớn và như vậy thời gian đi trong nút sẽ dài hơn, khả năng gây ùn tắc nhiều hơn. Vì lẽ đó khi quan sát hoạt động của các nút GTĐKBTHĐ chúng tôi nhận thấy đối với nhánh dẫn có lưu lượng giao thông nhiều hơn giải pháp giảm khoảng cách giữa các vạch dừng nhưng không gian nút vẫn thông thoáng, thời gian đi trong nút sẽ giảm như vậy lưu lượng xe đi qua nút nhiều và ngược lại. Ví dụ cụ thể tại nút giao thông Lê Duẩn - Trần Phú – phía Tây cầu Sông Hàn: Năm 2014, Sở giao thông vận tải Đà Nẵng đã nghiên cứu việc cải thiện tổ chức giao thông để giảm tình trạng ùn tắc, tai nạn ở nút bằng cách bố trí các làn xe rẽ phải trước 2 khi đến vạch dừng bằng hệ thống đảo tạm, lắp ghép và giảm khoảng cách giữa các vạch dừng; hoàn chỉnh phần vỉa hè mở rộng (do giảm bán kính bó vỉa). Đồng thời, điều chỉnh vị trí trụ đèn tín hiệu giao thông, đẩy vạch dừng (vạch stop) cho phù hợp với bán kính bó vỉa và điều chỉnh chu kỳ đèn tín hiệu giao thông theo thời gian thực, phù hợp với lưu lượng giao thông tại nút, tính toán phối hợp pha đèn giữa các nút giao nhằm tối ưu hóa chu kỳ đèn tín hiệu, nhưng đến nay vẫn xảy ra ùn tắc giao thông vì hai lý do: Hai vạch dừng xe trên hướng Cầu Sông Hàn và Lê Duẩn không hợp lý, bởi hướng cầu Sông Hàn đi Lê Duẩn năm trên dốc, xe máy rất khó dừng xe, thứ hai là cả 2 nhánh dẫn này có bề rộng nhỏ 5,5m và 7,0m nên chiều dài hàng chờ quá lớn, chu kỳ đèn quá dài. Nút giao thông Trần Phú – Lê Duẩn (thành phố Đà Nẵng) Quảng Ngãi, một thành phố mới được công nhận là đô thị loại II, mật độ dân số 3.084 người/Km2, mạng lưới giao thông trong thành phố chủ yếu đường trục chính thứ yếu với 2 làn, lưu lượng giao thông ít hơn. Chính vì những đặc thù đó, dù lưu lượng giao thông có ít hơn các đô thị khác nhưng việc thiết kế nút giao thông về hình học cũng như về tổ chức và điều khiển giao thông cũng đều phải đảm bảo nguyên tắc chung là làm sao tối thiểu hóa thời gian chờ và thời gian đi trong nút. Như vậy rõ ràng việc nghiên cứu vị trí vạch dừng hợp lý là một trong các giải pháp nâng cao khả năng thông hành. Tất nhiên nó sẽ càng hiệu quả hơn đối với những nút thuộc trục ưu tiên, vậy những nút có lưu lượng xe chạy ở ngưỡng nào là hợp lý? Thực tế cho thấy việc đặt vị trí vạch dừng xe không hợp lý ở các nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu không những không cải thiện điều kiện giao thông đô thị mà làm giảm năng lực thông hành, tăng thời gian đi trong nút, thời gian chờ, tạo thêm nguy cơ gây xung đột, đồng thời gây lãng phí về kinh tế. Đó chính là lý do hình thành đề tài ”Nghiên cứu xác định vị trí vạch dừng nhằm nâng cao khả năng thông hành của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở thành phố Quảng Ngãi”. 3 2. Mục tiêu nghiên cứu a. Mục tiêu tổng quát: Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nhằm nâng cao khả năng thông hành của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở thành phố Quảng Ngãi. b. Mục tiêu cụ thể: - Làm rõ một số từ ngữ, thuật ngữ chuyên môn liên quan đến nội dung đề tài như: Vạch dừng, khả năng thông hành của nút, nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn, bán kính bó vỉa, vùng chức năng của nút, tổn thất thời gian, điểm xung đột, phạm vi sử dụng nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn (hay còn gọi mức phục vụ) ... - Chức năng vạch dừng của nút giao thông - Phân loại vạch dừng của nút giao thông. - Khảo sát thực trạng trong công tác thiết kế, thực tế khai thác vị trí vạch dừng tại các nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở thành phố Quảng Ngãi. - Trên cơ sở lý thuyết và thực tế, xét ảnh hưởng vị trí vạch dừng đến khả năng thông hành của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn. Đồng thời, xác định vị trí vạch dừng để nâng cao khả năng thông hành của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn. - Áp dụng thiết kế cho một số nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở thành phố Quảng Ngãi. 3. Đối tượng nghiên cứu Vạch dừng xe và vị trí của nó ở nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn. 4. Phạm vi nghiên cứu Các nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở thành phố Quảng Ngãi. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết, kinh nghiệm từ dự án thực tế kết hợp ý kiến chuyên gia. - Phương pháp khảo sát thực nghiệm, thống kê toán, phân tích, đánh giá thông qua các số liệu điều tra, quan trắc bằng chụp ảnh, camera và quan sát từ đó phân tích và đề xuất các giải pháp. 6. Nội dung của luận văn: Nội dung của luận văn gồm các phần sau: - Mở đầu; - Chương 1: Tổng quan các vấn đề liên quan đến vạch dừng và nâng cao khả năng thông hành của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn (NGTĐTBTHĐ); - Chương 2. Hiện trạng vị trí vạch dừng tại các nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn (NGTĐKBTHĐ) ở thành phố Quảng Ngãi; 4 - Chương 3: Nghiên cứu xác định vị trí vạch dừng hợp lý của nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở thành phố Quảng Ngãi; - Chương 4: Thiết kế ứng dụng; - Kết luận, kiến nghị; - Phụ lục. 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN VẠCH DỪNG VÀ NÂNG CAO KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH (KNTH) CỦA NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN (NGTĐKBTHĐ) 1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1. Vạch dừng xe là gì Là vạch được kẻ ngang liền nét trên toàn bộ bề rộng nhánh dẫn của hướng xe chạy vào nút. Hình 1.1: Bố trí vạch dừng xe ở nút giao thông có đèn tín hiệu Chức năng: - Xác định vị trí người điều khiển phương tiện phải dừng lại khi có tín hiệu đèn đỏ. - Xác định vị trí người điều khiển phương tiện phải dừng lại khi có biển báo. - Xác định vị trí dừng xe để chờ có đủ khe hở thời gian nhập nút hoặc cắt ngang qua trên các nơi giao nhau ưu tiên chính phụ (các nút giao thông điều khiển bằng hai nhánh dừng -TWSC và nút giao thông điều khiển bằng 4 nhánh dừng - AWSC).[4] 1.1.2. Nút giao thông Là một bộ phận quan trọng của đường bộ tại đó có giao nhau và nối nhau. Chức năng của nút giao thông là chuyển hướng cho các phương tiện tham gia vào nút. 1.1.3. Xung đột a. Điểm xung đột Các hình thức vận động cắt dòng, nhập dòng, tách dòng và trộn dòng được gọi là xung đột, vị trí xung đột với 1 đơn vị giao thông (xe và bộ hành) gọi là điểm xung đột hay còn gọi điểm nguy hiểm. Có 4 loại điểm xung đột: Điểm cắt, điểm nhập, điểm tách và điểm trộn. 6 b. Vùng xung đột Không gian trong nút chứa các điểm xung đột của các luồng xe gọi là vùng xung đột. c. Vùng nguy hiểm Giao thoa giữa các vùng xung đột và của các dòng xe vận động trong nút gọi là vùng nguy hiểm. 1.1.4. Nhánh dẫn Là phần đường dành cho xe có hướng đi vào nút gọi là nhánh dẫn (đường dẫn hoặc nhóm làn). 1.1.5. Hàng chờ Trước khi vào nút có thể các xe phải xếp hàng trên nhánh dẫn đi chậm hoặc phải dừng hẳn trước vạch STOP để chờ có cơ hội nhập vào nút, đoạn nhánh dẫn này được gọi là hàng chờ. Chiều dài tính từ xe đầu tiên dừng chờ đến xe cuối cùng xếp hàng dừng chờ gọi là chiều dài hàng chờ. Đối với nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn thì đây là hàng chờ trong thời gian tín hiệu đỏ. 1.1.6. Cửa vào, cửa ra Mặt cắt tại vị trí vạch dừng xe (vạch STOP) theo hướng xe vào nút gọi cửa vào, theo hướng xe ra khỏi nút gọi là cửa ra. Bề rộng cửa ra và cửa vào có thể không bằng nhau tùy theo lưu lượng dòng xe nhập vào và thoát ra khỏi nút. 1.1.7. Vùng chức năng của nút giao thông Là khu vực mở rộng hơn khu vực vật lý của nút, bao gồm chiều dài đoạn phản ứng tâm lý, đoạn vận động và chiều dài hàng chờ. 1.1.8. Phạm vi vật lý của nút giao thông. Phạm vi vật lý của nút giao được xác định bởi ranh giới của các đường cong rẽ phải tại góc phần tư của nút giao hoặc phạm vi giới hạn của các vạch dành cho bộ hành qua đường. 1.1.9. Nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn Là loại nút giao thông hóa giải toàn bộ hoặc hóa giải một số xung đột cắt bằng cách tổ chức pha tín hiệu điều khiển theo thời gian. 1.2. PHÂN LOẠI VẠCH DỪNG XE CỦA NÚT GIAO THÔNG Theo hình thức tổ chức và điều khiển giao thông có 2 loại vị trí vạch dừng xe của nút giao thông - Vị trí vạch dừng xe nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn. 7 - Vị trí vạch dừng xe nút giao thông điều khiển bằng vạch kẻ, biển báo. Tùy thuộc vào thiết kế, quy hoạch và tổ chức giao thông phải hướng đến giải pháp là làm thế nào để hạn chế được các khả năng xảy ra xung đột nguy hiểm giữa các xe với nhau, xe với bộ hành và với các cấu tạo, thiết bị khác trong phạm vi nút giao thông đồng thời làm cho bộ hành và xe có thể di chuyển trong nút dễ dàng, thuận lợi. 1.2.1 Vạch dừng xe NGT ĐKBTHĐ Loại vạch dừng này được sử dụng rộng rãi phổ biến hầu hết các nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở các đô thị trên thế giới và nhất là Việt Nam nhằm xác định vị trí người điều khiển phương tiện phải dừng lại khi có tín hiệu đèn đỏ có tác dụng giảm xung đột trong phạm vi nút và đặc biệt với phần đường dành cho người đi bộ. Hình 1.2. Bố trí vạch dừng xe ở nút giao thông có đèn tín hiệu 1.2.2. Vạch dừng xe NGT điều khiển bằng biển báo, vạch dừng xe Loại này giao thông được điều khiển bằng việc phối hợp giữa vạch kẻ đường, biển báo nguy hiểm, biển báo cấm còn gọi là nút giao có quyền ưu tiên bình đẳng, tức là quyền ưu tiên cho xe bên phải. Khoảng thời gian của xe trên nhánh được xét là khoảng thời gian tính từ đầu xe trước ra khỏi vạch dừng xe đến đầu xe sau ra khỏi vạch dừng xe. Vạch dừng xe có thể sử dụng kết hợp với vạch chữ “STOP”. Đỉnh chữ “STOP” cách mép vạch dừng xe trong khoảng từ (2,0m –3,0m); và có thể vẽ thêm chữ STOP” để báo hiệu trước trong phạm vi 25m trước vị trí vạch dừng xe. Hình 1.3. Sơ đồ dòng xe tại nút giao thông hai nhánh dừng 8 Nguyên tắc hoạt động của nút là tại bất kỳ một nhánh dẫn nào vào nút bắt buộc người lái xe phải dừng xe trước vạch dừng xe để nhận biết điều kiện giao thông trong nút rồi mới quyết định cho xe vào nút. a. Nút giao thông điều khiển bằng hai nhánh dừng. Là nút giao thông có một đường ưu tiên hơn đường kia (giao nhau đường chính với đường phụ thì các dòng xe trên đường chính được ưu tiên tuyệt đối. Các dòng xe từ hướng phụ muốn nhập hoặc cắt qua đường chính cần phải giảm tốc độ hoặc phải dừng xe trước biển báo ''STOP'' hay biển báo ''giao nhau giữa đường chính và đường phụ'' để chờ có khoảng giản cách đủ có thể xe vượt qua hay nhập dòng). Hình 1.4. Sơ đồ dòng xe tại nút giao thông hai nhánh dừng b. Nút giao thông điều khiển bằng bốn nhánh dừng Là loại nút tại bất kỳ một nhánh dẫn vào nút buộc người lái xe phải dừng trước vạch dừng xe '' vạch STOP '' để nhận biết điều kiện giao thông trong nút rồi mới quyết định cho xe vào nút. Hình 1.5. Sơ đồ dòng xe tại nút giao thông bốn nhánh dừng 1.3. TỔNG QUAN KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH (KNTH) CỦA NÚT GIAO THÔNG [7] 1.3.1. Khái niệm khả năng thông hành (KNTH) của nút giao thông Hiện nay có nhiều khái niệm khác nhau về KNTH của nút giao thông nhiều tác giả. Tùy thuộc vào phương pháp phân tích và mục đích sử dụng mà dùng những khái 9 niệm khác nhau. KNTH của nút giao thông là suất dòng lớn nhất mà người và xe có thể thông qua trên một làn hay một nhóm làn đi qua nút trong một đơn vị thời gian với điều kiện đường, điều kiện giao thông và tổ chức giao thông nhất định. Hiểu một cách cặn kẽ hơn: Đối tượng xét KNTH là một làn (lane), một nhóm làn (group of lane) hoặc nhánh dẫn (leg approach) mà không gian để người và xe thông qua là một vị trí (điểm) hay một đoạn đường có điều kiện như nhau. KNTH là suất dòng lớn nhất tính theo giờ (quy ra giờ) mà không phải là lưu lượng xe lớn nhất tính trong một giờ, suất dòng lớn nhất được xét trong khoảng thời gian nhất định thường nhỏ hơn một giờ, các nước thường lấy khoảng thời gian này là 15 phút. Suất dòng phục vụ: là suất dòng lớn nhất theo giờ mà tại đó người hoặc xe có thể thông qua nút của một làn xe hay một nhóm làn xe trong một đơn vị thời gian dưới điều kiện phổ biến về đường, giao thông và tổ chức giao thông được xét tại mức phục vụ ấn định. Suất dòng phục vụ được xét với khoảng thời gian 15 phút, mỗi đối tượng xét có 5 suất dòng phục vụ tương ứng với 5 mức phục vụ A, B, C, D và E. KNTH chỉ tồn tại ở mức phục vụ E và KNTH với mức phục vụ là hai khái niệm luôn đi cùng nhau trong việc nghiên cứu phân tích và đánh giá trạng thái dòng xe. KNTH chỉ được tính cho một loại xe thuần nhất, thường là xe con quy đổi, thứ nguyên (xcqđ/h). 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến KNTH của nút giao thông Có thể phân thành 3 nhóm yếu tố: Đó là điều kiện đường, điều kiện giao thông và điều kiện tổ chức - điều khiển giao thông. a. Điều kiện đường: Bao gồm các yếu tố hình học cơ bản của nút như: Số làn xe của các nhánh dẫn tới nút, bề rộng làn xe, độ dốc dọc, bán kính rẽ, điều kiện thoát nước, độ bằng phẳng, độ nhám mặt đường, vị trí làn dừng, cấu tạo kiểu nút với vị trí kích thước đảo... b. Điều kiện giao thông: Đặc trưng của dòng giao thông, trong đó quan tâm nhất đến các đặc trưng cơ bản sau: Lưu lượng, tốc độ, thành phần dòng xe, mật độ và khoảng cách giữa các xe. Khả năng thông hành thực tế, tỷ lệ xe rẽ trái, rẽ phải và đi thẳng c. Điều kiện tổ chức và điều khiển giao thông: Gồm toàn bộ những thông số về tín hiệu điều khiển: Sơ đồ phân pha, chu kỳ, thời gian tín hiệu xanh, vàng, đỏ; Kiểu điều khiển: Cứng hay mềm, thích nghi hay bán thích nghi, vạch dừng, biển báo hiệu và quy tắc giao thông. 10 Trong Luận văn tập trung phân tích một số yếu tố chính có ảnh hưởng lớn đến KNTH của NGT ĐKBTHĐ, phù hợp với điều kiện giao thông ở thành phố Quảng Ngãi là điều kiện tổ chức và điều khiển giao thông. 1.4. NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN (NGTĐKBTHĐ) [3] NGT ĐKBTHĐ là một hình thức điều khiển rất phổ biến hiện nay trên thế giới và trong đô thị Việt Nam, đặc biệt với dòng xe hỗn hợp nhiều thành phần mà xe hai bánh chiếm tỷ lệ cao như ở nước ta nó cực kỳ hiệu quả. Nhưng trong thực tế hiện nay đa số các NGT ĐKBTHĐ ở thành phố Quảng Ngãi chưa phát huy được năng lực thông hành của nút, trong khi các yếu tố hình học cơ bản, lưu lượng xe, tỷ lệ rẽ xe cho các hướng, là hoàn toàn khác nhau, dẫn đến nguy cơ xảy ra ùn tắc, gây mất an toàn, tạo tâm lý rất khó chịu khi ra vào nút. Điều đó đã gây ra tổn thất thời gian, tiền của, môi trường sống thậm chí cả tính mạng. 1.4.1. Một số khái niệm a. Đèn tín hiệu [4] Là phương tiện để điều khiển giao thông, mỗi màu có một mệnh lệnh nhất định. Việt Nam quy định các màu như sau: Màu đỏ: Tín hiệu cấm các phương tiện và người qua nút. Màu xanh: Tín hiệu xanh cho phép người và xe cộ qua nút. Màu vàng: Báo hiệu sắp chuyển tín hiệu, xe và người phải dừng lại trừ trường hợp các xe vượt qua vạch dừng xe. b. Nhịp [4] Nhịp cơ bản: Là thời gian mà xe trên một số hướng có thể thực hiện hành trình, các hướng khác bị cấm. Như vậy, có thể có hai loại nhịp cơ bản khi đèn xanh và đèn đỏ. Nhịp trung gian: Là thời gian chuyển tiếp giữa các nhịp cơ bản, để tránh xung đột trong khu vực nút. Nói cách khác đây là thời gian dọn sạch nút giao và cũng được xem là thời gian tổn thất (vì mục đíc an toàn và nâng cao điều kiện xe chạy trong nút). c. Pha điều khiển và phân pha. [4] Pha điều khiển là sự phối hợp các nhịp cơ bản và nhịp trung gian tiếp sau nó. Mỗi pha bao gồm các tín hiệu chỉ thị cho một hoặc một số hướng được thực hiện hành trình. Việc tách dòng xung đột theo thời gian gọi là phân pha. Thường người ta chỉ sử dụng 2 hoặc 3 pha để điều chỉnh. d. Chu kỳ điều khiển [4] Thời gian chu kỳ là tổng thời gian các pha điều khiển trong nút giao thông. Nói cách khac chu kỳ là sự lặp lại một cách trình tự của tất cả các pha. Tối thiểu một chu kỳ đèn có 2 pha, chỉ sử dụng nhiều pha nếu thấy cần thiết. 11 1.4.2. Phạm vi sử dụng nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn. Về nguyên tắc việc lựa chọn loại nút giao thông cần được dựa trên cơ sở phân loại và cấp hạng đường theo chức năng kết hợp với các yếu tố khác như lưu lượng, mật độ giao thông, địa hình, mặt bằng, an toàn giao thông, chi phí xây dựng – khai thác và thoả mãn các nguyên tắc khác nhau. Bảng 1.1. Phạm vi sử dụng nút giao thông theo loại đường [3] Đường cao tốc Đường phố chính Đường phố gom Đường nội bộ Đường cao tốc a b c d Đường phố chính - e e f Đường phố gom - - e g Đường nội bộ - - - g Đường đô thị Ghi chú: a- Nút giao thông khác mức liên thông. b- Thông thường là nút khác mức liên thông đầy đủ, hoặc không đầy đủ các nhánh nối c- Nút giao khác mức trực thông và rất hạn chế liên hệ d- Nút giao khác mức trực thông không được phép liên hệ (không có chuyển động rẽ). e- Thông thường sử dụng nút giao thông cùng mức loại nút kênh hoá, nút hình xuyến, nút có tín hiệu đèn điều khiển, nhưng cũng có thể dùng nút giao khác mức khi ở phương án nút cùng mức xảy ra một trong các vấn đề sau: + Khả năng thông hành giảm thấp do chậm xe quá mức. + Số vụ tai nạn giao thông nghiêm trọng nhiều làm tổn thất lớn đến phát triển kinh tế xã hội. + Chi phí xây dựng nút giao thông cùng mức cao hơn chi phí xây dựng nút giao thông khác mức. f- Chỉ được phép nối trong trường hợp đặc biệt. Lúc đó bố trí tách nhập dòng có làn tăng, giảm tốc đầy đủ, không có xung đột cắt với dòng chính. g- Nút giao thông cùng mức loại đơn giản, mở rộng, chỉ có thể sử dụng tín hiệu đèn khi có luận chứng. Việc sử dụng đèn để điều khiển giao thông trong nút đối với những nút có lưu lượng lớn, nhiều tai nạn. Tuy nhiên nếu áp dụng không phù hợp thì không có hiệu quả mà chi phí lắp đặt lớn và có thể phản tác dụng. Ngoài các yếu tố để sử dụng tín hiệu đèn ở các nút giao thông như: Tổng lưu lượng hai nhánh dẫn, khả năng thông hành của