Tài liệu Tìm hiểu ảnh hưởng của các yếu tố hình học đường đến bảo đảm an toàn chuyển động của dòng xe

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 MỤC LỤC 1.1. 1.2. 1.3. 2.1. 2.2. 2.3. 3.1. 3.1.1 . 3.1.2 . 3.1.3 . 3.1.4 . 3.1.5 . 3.2. 3.2.1 . 3.2.2 . 3.3. 3.3.1 . 3.3.2 . 3.3.3 . 3.3.4 . 3.3.5 . 3.3.6 Chương 1: Mở đầu 3 Đặt vấn đề Nhiệm vụ Phương pháp nghiên cứu - Chương 2: Tình hình tại nạn giao thông trên thế giới và Việt Nam 4 Tình hình tai nạn giao thông trên thế giới Tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam Nguyên nhân gây tai nạn giao thông 5 Chương 3: Ảnh hưởng của các yếu tố hình học đến an toàn chuyển động của xe 7 Ảnh hưởng của các yếu tố bình đồ tuyến đến an toàn chuyên động của xe Đường thẳng - - - Đường cong nằm - Tầm nhìn trên bình đồ tuyến 16 Các nút giao thông cùng mức trên bình đồ 18 Tuyén đường ô tô cắt qua khu dân cư tập trung 22 Ảnh hưởng của các yếu tố trắc dọc tuyến đến an toàn chuyển động của dòng xe Độ dốc dọc và chiều dài đoạn dốc 23 Tầm nhìn trên trắc dọc 24 Ảnh hưởng của các yếu tố trắc ngang Bề rộng phần xe chạy 26 - Bề rộng của lề đường 26 Số làn xe chạy và việc tách các làn xe ngược chiều theo từng hướng 27 Dải mép, bó vỉa và dải phân cách 28 Các công trình trên đường và các chướng ngại vật trên lề đường - Cây trồng trên đường và các đối tượng bố trí trên lề đường 30 Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - -1- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 . Chương 4: Xây dựng mô hình về hình học đường theo quan điểm an toàn giao thông 31 4.1. 4.2. 4.2.1 . 4.2.2 . Mục đích Các lý thuyết vận dụng Lý thuyết động lực học chạy xe ( mô hình ôtô – đường) - Lý thuyết thiết kế theo nguyện vọng của người tham gia giao thông ( mô hình ôtô – đường – người lái xe – môi trường ) - 4.2.3 . 4.3.1 . 4.3.2 . 4.4. 4.4.1 4.4.2 . 4.4.3 . 4.5. 4.5.1 . 4.5.2 . 4.5.3 . 4.6. Cách nhìn của lái xe và trường nhìn trên đường 33 Cách nhìn của lái xe - Trường nhìn trên đường 34 Lựa chọn tốc độ chạy xe trên đường Các loại tốc độ chạy xe Tầm quan trọng của tốc độ xe chạy trên đường đối với ATGT 36 Nguyên tắc lựa chọn tốc độ chạy xe trên đường - Tạo hình ảnh về con đường Lập sơ đồ thiết kế bình đồ tuyến 37 - Sự phối hợp giữa bình đồ và trắc dọc đường 39 Sự phối hợp giữa đường và cảnh quan 44 Sử dụng phối cảnh 3D vào thiết kế hình học đường 47 Chương 5: Kết luận và kiến nghị 49 Kết luận Kiên nghị - 5.1. 5.2. Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 -2- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề: Ngày nay, tai nạn giao thông đặc biệt là tai nạn giao thông đường bộ đã trở thành thảm họa cho con người. Một trong những nguyên nhân lớn làm gia tăng số vụ tai nạn là do các điều kiện đường gây bất lợi cho chuyển động của dòng xe. Nhóm sinh viên lớp Kỹ thuật an toàn giao thông K47 thực hiện đề tài “Tỡm hiểu ảnh hưởng của các yếu tố hình học đường đến bảo đảm an toàn chuyển động của dòng xe”’ nhằm giúp người sử dụng đường mà đặc biệt là người làm công tác an toàn giao thông có những hiểu biết sâu sắc về các yếu tố hình học của đường để đưa ra những phương án thích hợp trong quá trình thiết kế, quản lý, khai thác và duy tu bảo dưỡng. Từ đó ngăn ngừa và cải thiện điều kiện phục vụ của đường góp phần làm giảm tai nạn giao thông trên tuyến. 1.2. Nhiệm vụ: Yếu tố hình học đường đóng một vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn và vận hành. Nên việc hiểu biết sâu sắc về hình học đường có ý nghĩa lớn đối với công tác an toàn giao thông. Nhiệm vụ cụ thể của đề tài: - Phõn tích về các yếu tố hình học của tuyến đường ảnh hưởng đến an toàn chuyển động của dòng xe. - Đưa ra các giải pháp kỹ thuật nhằm sử dụng tốt các yếu tố hình học của tuyến để đảm bảo an toàn chuyển động của dòng xe. - Xây dựng mô hình về hình học đường theo quan điểm an toàn giao thông. 1.3. Phương pháp nghiên cứu: Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 -3- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Dựa vào số liệu thống kê các vụ tai nạn giao thông đường bộ do các yếu tố hình học đường, khảo sát thực tế về điều kiện đường một số tuyến ở Việt Nam, quan điểm an toàn giao thông, quan điểm thiết kế hình học đường hiện đại để phân tích các nguyên nhân tai nạn và xây dựng được mô hình về hình học đường. Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 -4- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH TAI NẠN GIAO THÔNG TRấN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.1. Tình hình tai nạn giao thông trên thế giới: Hiện nay, trung bình mỗi ngày có hơn 3000 người chết trong các tai nạn giao thông (TNGT) trên khắp các lục địa, hầu hết nạn nhân trong độ tuổi từ 15 đến 44. Những “con đường an toàn nhất” được ghi nhận ở châu Âu, nơi có tỷ lệ người chết vì tai nạn giao thông (TNGT) là 11 người/100000 cư dân. Trong khi ở châu Phi và các quốc gia phía Đông Địa Trung Hải có tỷ lệ trung bình là 28,3 và 26,3 người/100.000 dân. WHO cho biết mỗi năm ở châu Mỹ có đến 134.000 người thiệt mạng vì TNGT, chiếm hơn 10% của cả thế giới, trong đó Mỹ đứng đầu với 44.000 người, tiếp đến là Brazil, Mexico và Venezuela. Sự phát triển kinh tế của các nước ASEAN, đặc biệt là sự tăng trưởng nhanh xe có động cơ đã dẫn đến tình trạng an toàn giao thông (ATGT) trong khu vực xấu đi nhiều. Xe máy chiếm tỷ lệ TNGT cao của châu Á, hiện nay nó chiếm một tỷ lệ lớn trong các loại xe ở nhiều nước (Việt Nam: 94,4%; Lào: 80%; Inđụnờxia: 75,2%; Cămpuchia: 75,2%; Thái Lan: 70,9%; Malaixia: 48,2%; Philippin: 37,7%; Myanma: 36,9%; Singapo: 19%; Bruney: 3%). Tỷ lệ này ở một số nước có thể còn cao hơn do chưa đánh giá hết số lượng xe. Theo các nghiên cứu do Ngân hàng Phát triển châu Á (ADB) hỗ trợ, nghiên cứu các mẫu và kinh nghiệm quốc tế, cho thấy: tổng số vụ TNGT ở ASEAN năm 2003 đã làm cho 75193 người chết và 4745578 người bị thương, nhiều nạn nhân bị mất khả năng lao động trầm trọng trong suốt cuộc đời còn lại. Thiệt hại về kinh tế hàng năm do TNGT ước tính khoảng 15 tỷ USD, bằng 2,2% tổng sản phẩm quốc nội của cả khu vực. 2.2. Tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam: Sự phát triển của nền kinh tế đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng quá trình cơ giới hóa ở một số khu vực thành thị lớn (dựa vào số lượng các loại xe cơ giới). Vấn đề nảy sinh trong bối cảnh này đó là tình hình số lượng TNGT tăng một cách báo động, nó đã kìm hãm sự phát triển kinh tế-xã hội. Theo số liệu thống kê của Cục cảnh sát giao thông đường bộ-đường sắt về tai nạn giao thông đường bộ (do nhiều nguyên nhân khác nhau) trong thời gian qua : Bảng 2.1. Thống kờ cỏc vụ tai nạn ở Việt Nam từ năm 1995-2002 Năm 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 9/2002 Số vụ tai nạn 15376 19075 19159 19975 20733 22486 25040 20153 Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 Chết 5430 5581 5680 6067 6670 7510 10477 9457 Bị thương 16920 21556 21905 22723 23991 25400 29118 23442 -5- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Theo số liệu của Ủy ban An toàn giao thông Quốc gia chỉ tớnh riờng năm 2007 nước ta đã xảy ra 14624 vụ TNGT, làm chết 13150 người và bị thương 10546 người trong đó số vụ TNGT đường bộ xảy ra nhiều nhất (13989 vụ), làm chết 12800 người, chiếm hơn 96% số người chết vì TNGT. Mỗi năm nước ta đã phải chi lượng tiền tệ rất lớn, trung bình khoảng 2,45% GDP (885 triệu USD) ở thời điểm năm 2003 và đến năm 2007 đã tăng lên đến 2,89% GDP (2 tỷ USD) để khắc phục hậu quả do TNGT gây ra. 2.3. Nguyên nhân gây tai nạn giao thông: Nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông có thể chia làm hai loại chính là: nguyên nhân chủ quan và nguyên nhân khách quan. a) Nguyên nhân chủ quan là do bản thân con người tham gia giao thông gây ra tai nạn như do ý thức chấp hành luật lệ giao thông, điều khiển giao thông có nồng độ cồn cao hơn mức quy định cho phép,... b) Nguyên nhân khách quan như phương tiện tham gia giao thông không đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn theo quy định; kết cấu hạ tầng giao thông vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu phát triển của phương tiện giao thông và các loại hình giao thông vận tải hiện nay; bão lụt, mưa to làm cho đường giao thông hư hỏng nặng, nền đường bị sụt lở, cầu sập, cống vỡ... Theo nghiên cứu của Bộ môn thiết kế đường thuộc Trường Đại học đường ụtụ Moscow qua phân tích khoảng 13000 TNGT cựng cỏc đặc trưng của đường ở những nơi xảy ra tai nạn trờn cỏc đoạn đường có cấp hạng kỹ thuật khác nhau đã đi tới kết luận: ở Liờn Xụ (cũ) điều kiện đường bất lợi đã là nguyên nhân trực tiếp hay gián tiếp của 70% số tai nạn. ở một số nước khác cũng có kết luận tương tự. Theo số liệu của Ủy ban an toàn giao thông quốc gia cung cấp ta có bảng thống kê về nguyên nhân chính của TNGT đường bộ như sau: Bảng 2.2. Nguyên nhõn chính của TNGT đường bộ 2001 Nguyên nhân Số vụ tai nạn Số vụ tai nạn nghiên cứu 14.332 2003 % Số vụ tai nạn nghiên cứu 100,0 771 2005 % 100,0 Số vụ tai nạn nghiên cứu 8.485 2006 % Số vụ tai nạn nghiên cứu % 100,0 104 100,00 Lỗi của người tham gia giao thông 1. 10.896 76,0 647 83,9 5.629 66,4 98 94,23 - Phóng nhanh 4.686 32,7 212 27.5 2.656 31,3 48 48,98 - Vượt ẩu 3.686 25,7 155 20,1 1.317 15,5 9 9,18 - Say rượu 841 5,9 42 5,4 506 6,0 - - -Hạn chế tầm nhìn - Đi sai làn đường quy định 1.183 8,3 103 13,4 1.015 12,0 19 19,39 - - 109 14,1 134 1,6 22 22,45 - Người đi bộ 500 3,5 26 3,4 371 4,4 - - 2. Phương tiện giao thông không an toàn 191 1,3 3 0,4 56 0,7 - - 3. Cơ sở hạ tầng GT 33 0,2 2 0,3 12 0,2 - - 4. Nguyên nhân khác 3.212 22,4 119 15,4 2.418 28,5 6 5,77 Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 -6- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Bảng 2.3 Tại nạn giao thông đường bộ liên quan đến đường xá (Hà Nội-2007) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 100% 90% 80% 10.4 23.7 70% 60% 17.9 50% Loại đường Đường thẳng Đường giao nhau Đường vòng Đường dốc Đường khuất Đường nhựa Đường đất Đường sắt Không rõ Tổng Tổng 706 103 2 2 0 91 0 13 36 953 14.7 15.3 17.3 20.3 23.6 23.5 22.1 20.2 16.4 16 17 15.4 % 74 10,8 0,2 0,2 0 9,5 0 1,4 3,9 100 40% Hình 2.1. Biểu đồ tỷ lệ số vụ TNGT do yếu tố đường 30% 20% 48 45.3 45.2 43.6 44.1 2005 2006 10% 0% Lớp Kỹ thuật An toàn thông K47 2002 Giao 2003 2004 Quốc lộ Tỉnh lộ Huyện lộ Đường khác -7- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Hình 2.2. Tai nạn giao thông theo loại đường bộ (2002-2006) CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ HèNH HỌC ĐƯỜNG ĐẾN AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE 3.1. Ảnh hưởng của yếu tố bình đồ tuyến đến an toàn chuyển động xe: Các yếu tố tuyến trờn bỡnh đồ cần xem xét gồm: - Đoạn thẳng trờn bỡnh đồ; - Đoạn cong nằm; - Tầm nhỡn trờn bỡnh đồ; - Cỏc nút giao thông cùng mức trên bình đồ; - Các đoạn tuyến cắt qua khu dân cư; 3.1.1. Đường thẳng: Xem xét chiều dài các đoạn thẳng cũng như vị trí của chỳng được thiết kế trên bình đồ ảnh hưởng đến an toàn chuyển động của xe. - Trên thực tế, khi tuyến qua khu vực có có địa hình bằng phẳng không gặp trở ngại đáng kể thường thiết kế theo mộ t đường t hẳng dài. - Đoạn thẳng có ưu điểm như làm cho tuyến ngắn, bám sát đường chim bay nhưng nếu lái xe đi trên đoạn đường thẳng q uá dài thì sẽ bất lợi cho an toàn giao thông. - Trạng thái tâm lý của lái xe khi đi trên các đoạn thẳng dài: + Lái xe thường chủ quan, ít chú ý k iểm tra tốc độ và thường cho xe chạy với tốc độ cao, thậm trí cho xe chạy với tốc độ lớn hơn tốc độ cho phép nên khi gặp sự cố bất thường như bất ngờ gặp đoạn đường có mặt trơn trượt phía trước, người hay súc vật đột nhiên xuất hiện băng qua đ ường.. lái xe sẽ không kịp xử lý. + Lái xe có phản ứng chậm chạp, ức chế thần kinh, mệt mỏi, trạng thái dễ buồn ngủ hay ngủ gật khi đi trên đường thẳng dài, cảnh quan đơn điệu. - Chiều dài đoạn thẳng quá ngắn cũng không đảm bảo an toàn vì làm điều kiện chạy xe thay đổi nhiều và không đủ chỗ bố trí cấu tạo đoạn chêm nối tiếp giữa các đường cong. Theo kinh nghiệm, chiều dài tối thiểu các đoạn t hẳng giữa hai đường cong cùng chiều là 6V và giữa hai đường cong ngược chiều là 2V. - Theo góc độ an toàn giao thông cần thiết phải giới hạn chiều dài các đoạn thẳng bằng phương pháp “thiết kế tuyến mềm” hay uốn cong tuyến trên địa hình Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 -8- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 bằng phẳng ở đồng bằng khi vạch tuyến tránh các vùng đầm lầy, hồ ao, khu dõn cư... + Theo TCVN 4054-05: Nên tránh thiết kế đoạn tuyến thẳng dài quá 4 km đối với đường cao tốc, trong các trường hợp này nên thay bằng các đường cong góc chuyển hướng nhỏ và bán kính lớn (R=5000 -15000 m); + Theo CHLB Đức và Nhật Bản, tính chiều dài đoạn thẳng tối đa (m) bằng 20 lần tốc độ xe chạy (tính bằng k m/h). - Khi bắt buộc thiết kế đoạn thẳng dài thì cần kết hợp các giải p háp thay đổi cảnh q uan dọc tuyến để khắc phục tình trạng đơn điệu của tuyến đường như trồ ng cõy xanh, xõy dựng các trạm dừng đỗ trên đường ….. 3.1.2. Đường cong nằm: Cỏc khía cạch cần xem xét: - Bán kớnh, chiều dài, góc ngoặt và mức độ thay đổi độ ngoặt của đường cong; - Độ cong của đường vòng, quan hệ giữa các bán kính cong kề liền; - Vị trí và tần suất bố trí các đường cong nằm trên bình đồ. a) Bán kính, chiều dài, góc ngoặt và mức độ thay đổi độ ngoặt của đường cong: Đường cong có ưu điểm là làm cho tuyến đường bám sát địa hình, do vậy có thể giảm được khối lượng đào đắp, giảm giá thành xây dựng công trình, làm cho tuyến thân thiện với môi trường (do không tạo ra những chỗ đào sâu đắp cao) nhưng xe chạy trong đường cong xe phải chịu thêm lực ly tâm. Hình 3.1. Các thành phần của lực ly tâm (Apollo) Hinh 3.2. Mô tả lực ly tâm khi đi vào đoạn đường cong. (Muextension) Center of Gravity: Trọng tâm Tires becomes pivot points: Lốp trở thành những điểm chịu lực Centrifugal force: Lực ly tâm Direction of turn: Hướng lái Lực ly tâm nằm ngang trên mặt phẳng thẳng góc với trục chuyển động, hướng ra phía ngoài đường cong và có giá trị : C = m.v 2 R Trong đó: C – lực ly tâm Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 -9- Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 m – khối lượng của xe (kg) v – tốc độ xe chạy (m/s) R – bán kính đường cong tại vị trí tính toán (m) Hình 3.3. Lực ly tâm làm đồ vật trên xe chuyển động ngược với hướng lái Lực ly tâm có tác dụng xấu, có thể gây ra những khó khăn sau : + Xe có khả năng bị lật hoặc trượt ngang về phía lưng đường cong. + Gây khó khăn cho việc điều khiển xe, gây khó chịu cho hành khách, gây đổ vỡ hàng hóa vận chuyển + Gây biến dạng ngang của lốp xe nên làm cho săm lốp chóng hao mòn hơn. + Làm tăng sức cản do đó làm tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn Các yếu tố tác động tới hiện tượng lật xe. + Tốc độ càng cao càng nguy hiểm, + Bán kính cong của đoạn đường càng nhỏ càng bất lợi. + Xe càng chất nặng, xếp cao càng nguy hiểm. + Chiều rộng đế càng hẹp xe càng dễ đổ. Ví dụ đoạn cong từ thành phố Thái Bình về thị trấn Diêm Điền. Có thời gian, trên quãng đường này xảy ra đến 20 vụ tai nạn cùng một hiện tượng: Xe máy, ụtụ đều bị đẩy về một phía bên đường, đập vào cây hoặc đẩy xuống ruộng, gây hỏng xe và tử vong cho người điều khiển và hành khách. Xe chạy trong đường cong yêu cầu có bề rộng phần xe chạy lớn hơn trên đường thẳng thì xe mới chạy được bình thường. Xe chạy trong đường cong dễ bị cản trở tầm nhìn nhất là khi bỏn kớnh đường cong nhỏ, ở đoạn đường đào. Tầm nhìn ban đêm của xe chạy trong đường cong cũng bị hạn chế do pha đèn chiếu thẳng một đoạn ngắn hơn. Do các bất lợi trờn, cỏc đường cong trờn bỡnh đồ thường là nơi hay xảy ra tai nạn giao thông. Các kết quả thống kê ở nhiều tuyến đường đang khai thác của nhiều tác giả trên thế giới cho thấy: + Bán kính đ ường cong nằm càng nhỏ thì thì tai nạn xe chạy càng tăng. + Số tai nạn giao thô ng xảy ra trên các đường cong thường chiếm 10-12% tổng số tai nạn giao thông gõy ra do đ iều kiện đường. Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 10 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 + Các đường cong nằm có bán kính R<200 m thì số tai nạn xảy ra cao gấp 2 lần so với đường cong có bán kính R>400 m. Theo số liệu điều tra của A.P.Vaxiiliev (Liờn Xụ cũ) khi phân tích các tai nạn giao thông trờn cỏc đường ụtụ ở khu vực núi cao cho thấy mối quan hệ giữa số tai nạn giao thông / 1 triệu ụtụ-Km như sau : Bảng 3.1. Mối quan hệ giữa bán kính đường cong và số vụ tại nạn/ 1triệu ụtụ-km Bán kính đường cong, m 50 150 200 250 500 1000 Số tai nạn / 1 triệu ôtô-km 3,2 2,8 1,0 0,9 0,8 0,4 Khi R=2000m thực tế không khác với điều kiện xe chạy trên đường thẳng..Vì thế để xét ảnh hưởng tương đối của bán kính đường co ng trên bình đồ có trị số k hác nhau người ta chọn hệ số ảnh hưởng ứng với R= 2000 bằng 1. Từ đó ta có hệ số ảnh hưởng tương đối của các bán kính đường cong khác nhau là: R, m Hệ số ảnh hưởng Bảng 3.2. Hệ số ảnh hưởng của đường cong <50 100 200 400 600-150 -300 -600 1000 10 5,4-4,6 2,35 1,6 1,4 10002000 1,25 >2000 1 Hình 3.4. Quan hệ giữa hệ số thay đổi số vụ tai nạn với bán kinh của đường cong Tuyến đường xõy dựng có nhiều đường cong nằm với bán kính co ng càng nhỏ thì mức độ an toàn xe chạy càng giảm, nhất là khi xe chạy với tốc độ cao mà mặt đường lại bị ẩm ướt và bụi bẩn. Vì thế, theo quan điểm nõng cao an toàn giao thông thì khi thiết kế bình đồ tuyến đường ôtô chỳng ta cần tăng tối đa bán kính Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 11 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 đường cong nằm trong điều kiện có thể của địa hình, địa chất, cố gắng tránh sử dụng các bán kính đường cong nằm tối thiểu cho phép được nêu trong quy trình ứng với mỗi cấp đường. Việc phối hợp t hiết kế giữa đường co ng trũn cơ bản với đường co ng chuyển tiếp hoặc kết hợp trực tiếp các đ ường cong chuyển tiếp với nhau sẽ làm cho góc ngoặt (tạo nên bởi giao điểm các đường cong) thay đổi. Mức độ biến đổi gúc ngoặt của các đường co ng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thay đổi tốc độ khai thác. Do đó, trị số biến đổi gúc ngoặt đường cong càng nhỏ thì tốc độ xe khai thác càng tăng và càng nõng cao được an toàn xe chạy; ngược lại, đường cong có trị số biến đổi gúc ngoặt lớn thì khả năng mất an toàn xe chạy sẽ tăng lên. Nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học ở các nước về ảnh hưởng của các thô ng số của đường co ng đến những hành vi ứng xử của lái xe khi đang điều khiển cho xe chạy trên đường. Trong số đó đã khảo sát giữa mức độ thay đổi độ ngoặt của đường cong CCRs đến tốc đ ộ xe chạy cũng như quan hệ của thông số này đến mức đ ộ an toàn xe chạy thông qua số vụ tai nạn trên 1 triệu xe –km Hình 3.5. Ảnh hưởng của trị số đường cong đến tốc độ chạy xe Từ hình 3.5 trên biểu thị mối quan hệ giữa các trị số CCR và tốc dộ xe chạy. Đõy là những kết quả nghiên cứu tại CHLB Đức của Koepeel G.H Bock trong 10 năm(1970 – 1979), LamnR, Trapp K.H. Từ biểu đồ cho thấy, nói chung tốc độ xe chạy giảm nhanh khi mức độ thay đ ổi độ ngoặt của đường cong tăng lên từ CCR =100 – 400 gon/km. Đồng thời, ảnh hưởng của sự thay đổi độ ngoặt đường cong CCR đến mức độ an toàn giao thông đã đươc H.G.Krebs và J.H.Kloeckener thể hiện qua mối quan hệ 6 giữa các chỉ số “ số vụ tai nạn/10 xe – km” với chỉ số CCR (hình 3.6) cho thấy cùng với trị số CCR tăng số tai nạn cũng tăng, đặc biệt là trong phạm vi giữa CCR< 10 go n/k m và CCR >500 gon/km thì số tai nạn tăng lên gấp 2 lần. Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 12 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 6 Hình 3.6. Mối quan hệ giữa “ số vụ tai nạn/10 xe – km” với chỉ số CCR b) Độ cong trên đường vòng và trị số các bán kính cong nằm liền kề: Đối với đường qua vùng núi có địa hình khó khăn thường phải đặt bán kính cong nằm nhỏ và có góc ngoặt lớn làm giảm an toàn chuyển động của xe. Theo Pfunat.K (CHLB Đức) thì tại những đường cong có nằm riêng lẻ có gúc ở tõm lớn hay bán k ính đường cong nhỏ thì rất nguy hiểm. Tai nạn dễ xảy ra tại k hoảng giữa đường co ng với góc ở tõm có trị số trong phạm vi từ 13,5 0 đến 360 là do lái xe thường có hành vi cho xe cắt chéo đường cong để có chiều dài xe chạy ngắn nhất vì thế dễ đõm phải xe đi ngược chiều mà cả 2 lái xe đều chưa kịp xử lý tình huống bất ngờ xảy ra. Kết quả nghiên cứu của tiến s ĩ L.P.V iđugirix về chế độ xe chạy trên đường cong và trên đường t hẳng cho biết: đường cong nằm có bán kính là 600m được coi là tr ị số tối thiểu, khi đó điều kiện xe chạy thực tế sẽ không khác so với khi xe chạy trên đường thẳng. Và ở các đường cong có bán kính nhỏ hơn, lái xe bắt đầu có ý muốn cho xe cắt đường co ng để có quỹ đạo ngắn nhất. Ở Mỹ và CHLB Đức đã lập toán đồ quan hệ giữa độ cong (DC) của đường cong t ròn với số vụ tai nạn/ triệu xe- km cho đ ường 2 làn với bề rộng xe chạy k hác nhau. Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 13 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Hình 3.7. Quan hệ giữa độ cong DC của đường cong trũn với số vụ tai 6 nạn/10 xe – km” ở Mỹ và Đức Đối chiếu 2 toán đồ được lập ở 2 nước khác nhau cho t hấy có cùng một trị số độ cong DC và phần xe chạy có bề rộng tương đương nhưng số vụ tai nạn cho 1 triệu xe/dặm ở 2 nước lại có trị số khác nhau.Sự k hác nhau này phản ảnh thực trạng giao thông ở mỗ i nước (bao gồm mạng lưới đường xá, phương tiện giao thông, mật độ, tốc độ, điều kiện đ ịa hình…) có khác nhau. 6 Hình 3.8. Quan hệ giữa độ cong DC với chỉ số “ số vụ tai nạn/10 xe – km” Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 14 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Để đảm bảo cho xe chạy an toàn thì khi vạch tuyến trên bình đồ ta k hô ng được tuỳ tiện lựa chọn các bán kính của đ ường cong nằm liền kề, mặc dù trong thực tế sẽ gặp khó khăn vì điều k iện địa hình, D ưới đõy là trường hợp thiết kế đường cong nằm liền kề sẽ nguy hiểm cho xe chạy, đó là: + Đ ường cong có bán kính lớn nằm cạnh đường co ng có bán k ính nhỏ; + Đ ường cong có bán kính lớn nằm kẹp trong 2 đường cong bán kính nhỏ; + Đ ường cong bán k ính nhỏ nằm kẹp trong 2 đuờng cong có bán kính lớn; + Các đường cong bán kính lớn và bán kính nhỏ liên tiếp đặt cạnh nhau. Những trường hợp thiết kế t rên đều làm cho lái xe không kịp xử lý hay tăng giảm tốc độ khi xe đang đ i trên đường cong có bán kính lớn với tốc độ cao phải đột ngột giảm tốc cho phù hợp với đường cong có bán kính nhỏ liền kề và ngược lại. Chênh lệch tốc độ quá lớn giữa các đường cong bố trí kề liền khiến lái xe không đủ khả năng xử lý chính xác các tình huống xảy ra là nguyên nhõn xảy ra các vụ tai nạn giao thông. Cũng nghiên cứu sõu sắc vấn đề trên Giáo sư V.F.Babcov đã đưa ra các thang về an toàn khi thiết kế các đường cong nằm như sau: + “Các đường cong an toàn” khi chênh lệch tốc độ xe chạy trên chúng V  20% + “Các đường cong tương đối an toàn” khi chênh lệch tốc độ xe chạy giữa chúng V  20%  40% + “Các đường cong nguy hiểm” khi chênh lệch tốc độ xe V  40  60% + “Các đường cong cực kỳ nguy hiểm” khi chênh lệch tốc dộ xe chạy giữa chúng V  60% Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 15 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Nghiên cứu về tương quan 2 bán kính đường cong kề liền, trong tài liệu “ Mối quan hệ giữa an toàn giao thông và yếu tố thiết kế” Leutzbach W. và J. Zoellmer (Đức) năm 1989 đã xem xét tỷ lệ bán kính đường cong nằm cần khảo sát và bán kính của đường co ng liền kề phía trước Hình 3.9. Tỷ số giữa 2 bán kính cong liờ̀n kờ̀ Vì vậy nếu thiết kế phối hợp không tốt giữa 2 đường cong kề liền có bán kính nhỏ sẽ gõy ra khó khăn cho việc đảm bảo an toàn cho xe chạy, do lái xe phải luôn thay đổi tốc độ, khi tăng tốc, khi giảm tốc hoặc hãm xe khiến thần kinh căng thẳng và mệt mỏi. c) Vị trí và tần số bố trí các đường cong trên bỡnh đồ: Vị trí của đường cong trên bình đồ và tần số bố trí ảnh hưởng lớn đến mức độ an toàn chuyển động của xe. Vì trong quá trình cho xe chạy lái xe chỉ tập trung quan sát ở phía trước trong 1 phạm vi “chữ nhật tầm nhìn rừ nét” cách mắt 50cm có kích thước 10x16cm khi góc ngoặt  không vượt quá 200 a/ b/ Hình 3.10 a- Ảnh hưởng của góc ngoặt đến khoảng cách tầm nhìn trên đường cong bán kính R=170m a/ Góc ngoặt 170, đường cong đảm bảo tầm nhìn trong phạm vi góc nhọn 200 ở khoảng cách 250m a/ Góc ngoặt 170, đường cong đảm bảo tầm nhìn trong phạm vi góc nhọn 200 ở khoảng cách 250m Đ i trên đ ường cong có bán kính lớn “chữ nhật tầm nhìn rừ nét ” của lái xe hầu như bao trùm cả đoạn tuyến, do đó có tầm nhìn tốt lái xe yên tõm và tin tưởng đ iều khiển xe một cách nhẹ nhàng cũn khi vào đường cong bán kính nhỏ với gúc ngoăt lớn thì “ chữ nhật tầm nhìn rừ nét ” của lái xe không thể bao trùm cả đoạn tuyến trước mắt người lái xe chỉ nhìn thấy một phần của tuyến do tầm nhìn xấu . Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 16 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Hinh 3.10b. Chữ nhật tầm nhìn rừ nét ứng với các hướng đường khác nhau a- Điều kiện tầm nhìn tốt; b-Điều kiện tầm nhìn xấu V ị trí đặt đường cong trên các đường có độ dốc dọc cũng dễ xảy ra tai nạn giao thông do biến dạng không gian tạo nên cảm thụ thị sai lệch quang học của ngưới lái xe khi nhìn và đánh giá không đúng về đường cong. Nghiên cứu của CHLB Đức về tai nạn xảy ra ở các đường t rục tại các đường cong đặt ở các đoạn có độ dốc dọc cho kết quả như sau: Bảng 3. 3Mối quan hệ giữa bán kính đường cong, độ dốc dọc và số vụ/106 xe-km Bán kính R,m (vụ/106 xe-km) Id < 2% >4000 3000-4000 2000-3000 1000-2000 400-1000 28 42 40 50 73 Id = 2- 4% 20 25 20 70 106 Id =6 – 8% 132 155 170 200 233 T Bảng số liệu trên cho thấy số tai nạn trên đường cong nói chung tăng khi độ dốc dọc tăng. Đặc biệt ở các đường cong bán k ính nhỏ R = 400 – 1000m thì tai nạn tăng lên đáng kể. Nghiên cứu về tần số bố trí đường cong (hay mật độ đường cong - số đường cong trên 1km đường) ở Mỹ cho thấy, đối với các đường cong bán k ính lớn thì ảnh hưởng của tần số bố trí chúng đến an toàn xe chạy là không đáng kể, nhưng đố i với các đường cong bán kính nhỏ thì ảnh hưởng này cần được được xem xét, đó là các bán kính có trị số R< 500 – 600m Mặt khác, theo các kết quả quan trắc của Pfundt, K.( Đức) về tình hình tai nạn giao thông trên đường hai làn xe cũng như kết luận của Giáo sư Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 17 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 V.f.Babcov (Nga) thì tại các đoạn có bố trí nhiều đường cong có bán kính nhỏ liên tiếp lại ít nguy hiểm hơn so với một đường cong đơn độc xuất hiện trên đoạn t hẳng dài. Chúng ta có thể nhận ra hai vấn đề trên bằng số liệu của Mỹ nêu trong sổ tay hướng dẫn thiết kế đường về số tai nạn ( vụ/106xe – km). Quan hệ giữa trị số bán kính đường cong nằm R và tấn số bố trí đường cong (số đường cong/1 km) như dưới đõy: Bảng 3.4. Quan hệ giữa trị số bán kính đường cong nằm tần số bố trí đường cong R,m >580 580 – 290 <175 6 Số đường cong trên 1km Số vụ tai nạn/10 - km 0,3 0,6 – 1,0 2,5 – 3,0 0,3 0,6 – 1,0 2,5 – 3,0 0,3 0,6 – 1,0 2,5 – 3,0 1,6 1,87 1,5 3,06 2,62 1,60 8,20 3,70 2,20 Tần số bố trí các đường cong trên đường càng lớn thì số tai nạn giao thông tương ứng càng ít bởi người lái xe chú ý nhiều hơn trong các điều kiện địa hình khó khăn của bình đồ đường. Còn đối với các bán kính lớn thì ảnh hưởng của nó không nhiều lắm. 3.1.3. Tầm nhìn trờn bỡnh đồ tuyến. Tầm nhìn không đảm bảo là một trong những nguyên nhõn xảy ra tai nạn khi các xe cùng chiều vượt nhau hoặc hai xe nguợc chiều cùng đi vào đường co ng bán kính nhỏ. Thống kê các tai nạn trên đường ô tô ở CHLB Đ ức Meyer E. và một số tác giả khác cho biết 25% số tai nạn xảy ra là do không đủ tầm nhìn. Quan sát ở tiểu bang Ontario, Canada (1987), tai nạn giao thông xung đột đối đầu trên đường do các thao tác không đúng khi vựot xe ( không kể nút giao ) chỉ chiếm 2% tổng số các dạng tai nạn, nhưng chiếm đến 17% tổng số vụ tai nạn có người chết . Phõn tích các tai nạn ở Mỹ, Young JC cho biết khi khoảng cách tầm nhìn S<240m thì tai nạn giao t hông xảy ra gấp 2 lần so với tầm nhìn S > 750m, mức độ tai nạn tăng cao khi khoảng cách tầm nhìn S < 100m; khoảng cách tầm nhìn trong phạm vi S = 100 – 200m thì mức độ tai nạn cao không xảy ra thấp hơn 25% so với tầm nhìn S < 100m. Vùng núi do địa hình khó khăn nên nhiều đường co ng có tầm nhìn hạn chế. Song, chính sự nguy hiểm được b iết trước nên lái xe buộc phải cho xe chạy với tốc độ thấp và mức độ nguy hiểm không thể lớn hơn do lái xe tập trung chú ý, mặc dầu khoảng cách tầm nhìn nhỏ hoặc b ị hạn chế đến mức tố i thiểu Ngược lại, trên nhiều đoạn đường mặc dù được thiết kế với các yếu tố hình học đảm bảo cho xe chạy với tốc độ cao nhưng tầm nhìn không đủ sẽ là nơi xảy ra nhiều tai nạn, đó là cá đoạn đường khá nguy hiểm. Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 18 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 Để giảm bớt phần nào tỉ lệ tai nạn thì trên những đường cong mà hay xảy ra tai nạn ta có thể cắm các biển báo nguy hiểm để cho người lái xe chạy chậm và tập trung hơn. Hinh 3.11. Sự phụ thuộc của số TNGT vào khoảng cách tầm nhìn 1-Yu.M.Xitnikov; 2 -A.P.Vaxilev; 3-Đường trung bình; 4- Young (Mỹ) Mặt khác, khả năng mất an toàn giao thông còn phụ thuộc vào mật độ tầm nhìn hạn chế thể hiện ở một số vị trí có tầm nhìn hạn chế (Shc) trên km đường.Các số liệu quan trắc ở bang Utah (Mỹ) nêu trong bảng (3.5) cho thấy mật độ vị trí của các tầm nhìn hạn chế càng cao thì số tai nạn giao thông xảy ra càng giảm. Đi ề u này được giải thích rằng, khi cho xe chạy trên đoạn đường khó k hăn có nhiều chỗ tầm nhìn bị hạn chế lái xe đã cẩn t hận và chủ động xử lý khi gặp sự cố nên giảm được tai nạn. 6 Bảng 3.5 Mối quan hệ giữa tầm nhìn và số vụ tai nạn/10 xe-km Vị trí có Shc /1km <0,5 1,5 2 2 – 2,95 3 6 Số vụ tai nạn/10 xe-km 2,19 2,56 2,37 2,0 1,75 Khi thiết kế đường người ta dựa vào tốc độ thiết kế đã được quy định ứng với mỗi cấp đường để tính toán tầm nhìn yêu cầu. Khoảng cách tầm nhìn được tính thông thường là theo sơ đồ tầm nhìn một chiều S1 ( gặp chướng ngại vật ) và sơ đồ tầm nhìn hai chiều S2 (hai xe ngược chiều gặp nhau) Nhưng trong thực tế các tình huống xảy ra thường tương ứng với sơ đồ 1, khi xe gặp chướng ngại vật phải kịp hãm phanh để dừng lại và tương ứng sơ đồ hai xe v ượt nhau đố i với đ ường có hai làn xe trở lên. Còn đố i với sơ đồ hai xe gặp nhau (Sơ đồ 2 ) chỉ xảy ra trên đ ường cấp thấp có một làn xe chạy. Hơn nữa, khi xe chạy gặp chướng ngại vật hoặc vượt xe thì vị trí nguy hiểm nhất khi xảy ra các tình huống này là tại các đường cong trên bình đồ. Vì thế, với quan điểm an toàn cho xe chạy, khoảng cách tầm nhìn vượt xe đã được xem xét k hi thiết kế tuyến. Mặt khác quan trắc đo tốc độ dòng xe chạy trên đường và thống kê tốc độ xe Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 19 - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2009 chạy trong dòng thì tốc độ khai thác không là tốc độ thiết kế mà là tốc độ tương ứng với tần suất đảm bảo 85% (tức là đảm bảo có 85% xe chạy với tốc độ bằng và nhỏ hơn trị số t ốc độ đ ược xác định ứng với tần số 85% - ký hiệu V85 ). Do đó khoảng cách tầm nhìn thực tế thường lớn hơn tầm nhìn yêu cầu. Trên hình (3. 12) là một ví dụ để phõn tích khoảng cách tầm nhìn trên đoạn đường dài 900m dựa theo toán đồ tầm nhìn của CHLB Đức nêu ra cho thấy k hoảng cách tầm nhìn một chiều để dừng xe thực tế khác hẳn và hầu như có giá trị cao hơn khoảng cách tầm nhìn một chiều tính toán theo yêu cầu. Hinh 3.12a. Ví dụ phân tích tầm nhìn H ìn h 3. 12 b. T ầm nh ìn kh ôn g đả m bả o 3. 1. 4 C á c n út giao thông cùng mức trên bình đồ: Các nút giao thông khác mức thường được xõy dựng tại các vị trí giao nhau của các đường là một trở ngại đến an toàn giao thông, nhất là đối với đường cấp cao có tốc độ xe chạy lớn giao cùng mức với các đường ô tô cấp thấp có lưu lượng xe chạy không cao và tốc độ xe chạy thấp. Lớp Kỹ thuật An toàn Giao thông K47 - 20 -