Đề tài NCKH: Nghiên cứu xây dựng bảng tính khả năng thông hành nút giao ngã tư

Đề tài nghiên cứu xây dựng bảng tính đánh giá khả năng thông hành nút giao. Ứng dụng mô phỏng Vissim để phân tích và tìm giải pháp giảm ùn tắc.

• Tác giả: Lâm Khả Kỳ
• Người hướng dẫn: TS. Trần Vũ Tự
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
• Chuyên ngành: Xây dựng
• Đề tài: Đánh giá khả năng thông hành nút giao: Bảng tính & Vissim
• Loại tài liệu: Đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái niệm và Tầm quan trọng của Đánh giá Khả năng Thông hành Nút giao

Đánh giá khả năng thông hành nút giao là một quá trình khoa học nhằm xác định mức độ hiệu quả hoạt động của các nút giao thông, đặc biệt là nút giao ngã tư. Nghiên cứu này được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, nhằm cải thiện tình trạng ùn tắc giao thông và nâng cao mức độ phục vụ giao thông. Tầm quan trọng của việc đánh giá khả năng thông hành không chỉ giới hạn ở việc giảm thời gian chờ trung bình mà còn góp phần cải thiện an toàn giao thông và giảm khí thải từ các phương tiện. Các chỉ tiêu quan trọng như lưu lượng bảo hòa, hệ số năng lực thông hành và mức độ phức tạp của nút giao đều được xem xét kỹ lưỡng để đưa ra các phương án cải thiện hiệu quả.

1.1. Định nghĩa Nút giao Thông

Nút giao thông là điểm giao nhau giữa hai hoặc nhiều tuyến đường, nơi các phương tiện di chuyển theo các hướng khác nhau. Nút giao có thể được điều khiển bằng tín hiệu đèn hoặc sử dụng các phương án tổ chức giao thông khác. Tại nút giao ngã tư, các xung đột giao thông giữa xe cơ giới, xe đạp và người đi bộ thường xuyên xảy ra. Việc hiểu rõ khái niệm nút giao là bước đầu tiên để thực hiện đánh giá khả năng thông hành một cách chính xác và hiệu quả.

1.2. Vai trò trong Quy hoạch Giao thông Đô thị

Trong bối cảnh giao thông đô thị ngày càng phức tạp, đánh giá khả năng thông hành nút giao đóng vai trò quan trọng trong quy hoạch giao thông. Kết quả từ bảng tính khả năng thông hành giúp các chuyên gia giao thông và nhà quy hoạch đô thị xác định các điểm yếu và đề xuất phương án cải thiện. Việc áp dụng mô hình phân tích và công nghệ mô phỏng như Vissim cho phép đánh giá mức độ phục vụ một cách chính xác hơn.

II. Phương pháp Xây dựng Bảng tính Khả năng Thông hành

Xây dựng bảng tính khả năng thông hành là một phương pháp khoa học được áp dụng rộng rãi trong đánh giá nút giao. Bảng tính này bao gồm các chỉ tiêu kỹ thuật như lưu lượng giao thông, hệ số quy đổi các loại xe, hệ số năng lực thông hành và thời gian chờ trung bình. Quá trình xây dựng bảng tính đòi hỏi khảo sát thực tế tại nút giao Phan Văn Trị - Nguyễn Thái Sơn để thu thập số liệu khảo sát chính xác. Các hệ số hiệu chỉnh được áp dụng dựa trên tiêu chuẩn thiết kế và quy phạm kỹ thuật hiện hành. Thông qua bảng tính, các nhà thiết kế có thể đánh giá mức độ phục vụ và xác định mức độ phức tạp của nút giao một cách nhanh chóng.

2.1. Dữ liệu Cần thiết cho Bảng tính

Để xây dựng bảng tính khả năng thông hành chính xác, cần thu thập dữ liệu giao thông bao gồm: lưu lượng bảo hòa, tỷ lệ phương tiện (xe con, xe tải, xe buýt), hệ số quy đổi, độ nguy hiểm của các điểm xung đột. Ngoài ra, thông tin về tổ chức giao thông, chu kỳ đèn tín hiệu và thời gian pha cũng rất quan trọng. Các số liệu khảo sát được thu thập thông qua phương pháp khảo sát trực tiếp hoặc camera giám sát giao thông.

2.2. Công thức và Chỉ tiêu Tính toán

Bảng tính sử dụng các công thức tính toán dựa trên hệ số năng lực thông hành và mức độ phục vụ. Lưu lượng bảo hòa được tính từ lưu lượng cơ sở nhân với các hệ số hiệu chỉnh. Thời gian chờ trung bình và mức độ phục vụ được xác định dựa trên mức độ bão hòa của nút giao. Các chỉ tiêu như hệ số tai nạn tương đối cũng được tích hợp vào bảng tính để đánh giá an toàn giao thông.

III. Ứng dụng Phần mềm Vissim trong Phân tích Nút giao

Phần mềm Vissim là một công cụ mô phỏng giao thông tiên tiến, cho phép các nhà nghiên cứu và chuyên gia giao thông mô hình hóa và phân tích mức độ phục vụ của nút giao một cách chi tiết. Ứng dụng Vissim có khả năng mô phỏng hành vi của các phương tiện dựa trên các mô hình chuyển động thực tế. Thông qua mô hình phân tích Vissim, các nhà thiết kế có thể đánh giá các phương án cải thiện khác nhau mà không cần thực hiện thay đổi thực tế tại hiện trường. Phần mềm cũng cung cấp các báo cáo chi tiết về thời gian chờ, lượng phát thải khí, tốc độ di chuyển trung bình và các chỉ tiêu khác để đánh giá hiệu quả của các phương án tổ chức giao thông.

3.1. Quy trình Xây dựng Mô hình Vissim

Xây dựng mô hình Vissim bắt đầu từ việc nhập dữ liệu hình học của nút giao, bao gồm chiều rộng làn đường, bố trí các nút dừng và tuyến đường. Tiếp theo, nhập liệu giao thông như lưu lượng, tỷ lệ phương tiện, hành vi lái xe và tín hiệu điều khiển. Mô hình sau đó được chạy mô phỏng trong một khoảng thời gian nhất định để thu thập dữ liệu đầu ra về hiệu suất giao thông.

3.2. Kết quả và Ứng dụng Thực tiễn

Kết quả từ mô phỏng Vissim cung cấp các thông tin chi tiết về mức độ phục vụ, thời gian chờ trung bình, chiều dài hàng chờ và lượng khí thải. Các kết quả phân tích có thể được so sánh với dữ liệu từ bảng tính để xác nhận độ chính xác. Ứng dụng thực tiễn của mô hình Vissim bao gồm việc đánh giá các phương án cải thiện như điều chỉnh tín hiệu đèn, tổ chức giao thông và xây dựng cơ sở hạ tầng mới.

IV. Đánh giá Kết quả và Hướng cải thiện Nút giao Ngã tư

Qua nghiên cứu đánh giá khả năng thông hành tại nút giao Phan Văn Trị - Nguyễn Thái Sơn, các kết quả phân tích đã chỉ ra mức độ ùn tắc giao thông và các điểm yếu trong tổ chức giao thông hiện tại. Mức độ phục vụ tại nút giao được đánh giá thông qua bảng tính và mô hình Vissim, giúp xác định các giải pháp cải thiện cần thiết. Các phương án cải thiện có thể bao gồm điều chỉnh chu kỳ đèn tín hiệu, tối ưu hóa làn đường, cấm rẽ trái hoặc xây dựng nút giao khác mức. Đánh giá an toàn giao thông cũng được thực hiện dựa trên độ nguy hiểm của các điểm xung đột và hệ số tai nạn tương đối. Kết quả từ nghiên cứu này có thể được áp dụng cho các nút giao khác trong thành phố để cải thiện tình trạng giao thông toàn diện.

4.1. Phân tích Kết quả Hiện tại

Dữ liệu khảo sát tại nút giao Phan Văn Trị - Nguyễn Thái Sơn cho thấy lưu lượng giao thông cao nhất vào giờ cao điểm với mức độ bão hòa đạt mức cao. Mức độ phục vụ được đánh giá từ A đến F, trong đó nút giao hiện tại có mức phục vụ ở khoảng D hoặc E. Thời gian chờ trung bình tại đèn tín hiệu khá lớn, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng. Các xung đột giao thông giữa xe cơ giới và người đi bộ cũng được ghi nhận với mức độ nguy hiểm tương đối cao.

4.2. Các Giải pháp Đề xuất

Dựa trên kết quả phân tích, các giải pháp cải thiện được đề xuất bao gồm: (1) Tối ưu hóa chu kỳ đèn tín hiệu để giảm thời gian chờ; **(2) Tăng khả năng thông hành bằng cách mở rộng làn đường; **(3) Xây dựng hệ thống giao thông thông minh; **(4) Cấm rẽ trái hoặc xây dựng nút giao khác mức. Các phương án này cần được mô phỏng thêm bằng Vissim để đánh giá hiệu quả trước khi áp dụng thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung : - Việc xây dựng bảng tính khả năng thông hành của nút giao để các nhà nghiên cứu và sinh viên có thể thực hiện tính toán năng lực thông hành của nút một cách nhanh và hiệu quả là cần thiết. Hơn nữa, dòng giao thông xe máy đã làm nên nhưng đặc trưng, nên việc xác định các hệ số hiệu chỉnh trong công thức tính là cần thiết để xác định chính xác năng lực thông hành trong điều kiện giao thông Việt Nam. - Xây dựng bảng tính năng lực thông hành các nút giao - Thu thập số liệu thực tế để xác định các hệ số hiệu chỉnh cần thiết - Đánh giá năng lực thông hành khi các giá trị phụ thuộc - Đối tượng áp dụng kháo sát tính toán áp dụng là nút giao Phan Văn Trị Nguyễn Thái Sơn ( Gò Vấp _ Thành Phố Hồ Chí Minh ). - Nút giao Phan Văn Trị- Nguyễn Thái giao 1.2 Điều kiện tự nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh ( Gò Vấp – TPHCM) 1.1 Điều kiện tự nhiên : Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Ðông Nam bộ và đồng bằng sông Cửu Long.

Ðịa hình tổng quát có dạng thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Ðông sang Tây. Nó có thể chia thành 3 tiểu vùng địa hình: - Vùng cao nằm ở phía Bắc - Ðông Bắc và một phần Tây Bắc (thuộc bắc huyện Củ Chi, đông bắc quận Thủ Ðức và quận 9), với dạng địa hình lợn sóng, độ cao trung bình 10-25 m và xen kẽ có những đồi gò độ cao cao nhất tới 32m, đồi Long Bình (quận 9). - Vùng thấp trũng ở phía Nam - Tây Nam và Ðông Nam thành phố (thuộc các quận 9, 8,7 và các huyện Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ). Vùng này có độ cao trung bình trên dưới 1m và cao nhất 2m, thấp nhất 0,5m.

- Vùng trung bình, phân bố ở khu vực trung tâm thành phố, gồm phần lớn nội thành cũ, một phần các quận 2, Thủ Ðức, toàn bộ quận 12 và huyện Hóc Môn. Vùng này có độ cao trung bình 5-10m. 3 Nhìn chung, địa hình TP.HCM không phức tạp, song cũng khá đa dạng, có điều kiện để phát triển nhiều mặt.2 Đặc điểm khí tượng TP.HCM nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo. Cũng nhờ các tỉnh ở Nam bộ, đặc điểm chung của khí hậu - thời tiết TP.

HCM là nhiệt độ cao đều trong năm và có hai mùa mưa - khô rõ ràng làm tác động chi phối môi trƣờng cảnh quan sâu sắc. Mùa mưa từ tháng V đến tháng XI, mùa khô từ tháng XII đến tháng IV năm sau. Theo tài liệu quan trắc nhiều năm của trạm Tân Sơn Nhất, qua các yếu tố khí tượng chủ yếu; cho thấy những đặc trưng khí hậu TP. HCM như sau: Lượng bức xạ dồi dào, trung bình khoảng 140 Kcal/cm2/năm.

Số giờ nắng trung bình/tháng 160-270 giờ. Nhiệt độ không khí trung bình 27oC. Nhiệt độ cao tuyệt đối 40oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối 13,8oC. Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng IV (28,8oC), tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là khoảng giữa tháng XII và tháng I (25,7oC).

Hàng năm có tới trên 330 ngày có nhiệt độ trung bình 25-28oC. Về gió, TP.HCM ảnh hưởng bởi hai hứớng gió chính và chủ yếu là gió mùa Tây - Tây Nam và Bắc - Ðông Bắc. Gió Tây -Tây Nam từ Ấn Ðộ Dương thổi vào trong mùa mưa, khoảng từ tháng VI đến tháng X, tốc độ trung bình 3,6m/s và gió thổi mạnh nhất vào tháng VIII, tốc độ trung bình 4,5 m/s. Gió Bắc - Ðông Bắc từ biển Đông thổi vào trong mùa khô, khoảng từ tháng XI đến tháng II, tốc độ trung bình 2,4 m/s.

Ngoài ra có gió tín phong, hƣớng Nam - Ðông Nam, khoảng từ tháng III đến tháng V tốc độ trung bình 3,7 m/s. Về cơ bản TPHCM thuộc vùng không có gió bão. Năm 1997, do biến động bởi hiện tượng El-Nino gây nên cơn bão số 5, chỉ một phần huyện Cần Giờ bị ảnh hưởng ở mức độ nhẹ. 4 CHƯƠNG 2 : KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KHẢO SÁT 2.1 Tiêu chuẩn áp dụng 2.1 Các quy trình áp dụng : - Luật xây dựng số 16/2003/QH11, ngày 26 tháng 11 năm 2003 của Quốc hội Nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam; - Nghị định số 209/2004/NĐ–CP, ngày 16 tháng 12 năm 2004 của Chính phủ về quản lý chất lượng xây dựng; - Nghị định số 49/2008/NĐ–CP, ngày 18 tháng 04 năm 2008 của Chính phủ về về sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định 209/2004/NĐ–CP; - Nghị định 99/2007/NĐ-CP, ngày 13 tháng 06 năm 2007 của Chính phủ về quản lý chi phí đầu tư xây dựng công trình; - Nghị định số 112/2006/NĐ-CP ngày 29/9/2006 của Chính phủ về sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 16/2005/NĐ-CP về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình; - Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 12/02/2009 của Chính phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình; - Hợp đồng kinh tế số 255/HĐ-KQL-QLDA1 ký ngày 16/12/2008 giữa Khu quản lý giao thông đô thị số 02 và Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế GTVT phía Nam về việc “Tư vấn khảo sát và lập thiết kế bản vẽ thi công” công trình: Nút giao thông hoàn chỉnh tại vị trí cổng chính của Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.

- Báo cáo thẩm tra lần 1 số 81/BCTT ngày 15/10/2009 của Công Ty TNHH Tư vấn M.H về kết quả thẩm tra thiết kế bản vẽ thi công và tổng dự toán công trình “Nút giao thông hoàn chỉnh tại vị trí cổng chính của Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh”. - Thông báo nội dung cuộc họp ngày 18/11/2009 về việc chỉnh sửa, bổ sung hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công và tổng dự toán công trình “Xây dựng nút giao thông hoàn chỉnh tại vị trí cổng chính của Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh”. 5 - Quyết định số 567/2009/QĐ-CII ngày 24/07/2009 của Công ty CP Đầu tư hạ tầng kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh về duyệt dự án BOT “Mở rộng Xa lộ Hà Nội”.2 Các tiêu chuẩn thiết kế , quy trình, quy phạm được áp dụng Quy trình khảo sát: - Quy trình khảo sát đường ô tô 22TCN263 – 2000; - Quy phạm đo vẽ địa hình 96TCN43 – 90 (Tổng cục địa chính); - Tiêu chuẩn HCM Highway Capacity Manual 2000). - “Các khuyến cáo cho chiếu sáng đường Giao thông và đường dành cho người đi bộ” CIE 115-1995 do Uỷ ban Chiếu sáng Quốc tế ban hành năm 1995; - Và các qui trình, qui phạm, tiêu chuẩn thiết kế hiện hành khác.2 Nhiệm vụ thực hiện : - Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về khả năng thông hành,đánh giá độ phức tạp nút giao, mức phục vụ và thiết kế tổ chức giao thông bằng tín hiệu đèn theo tiểu chuẩn HCM ( Highway Capacity Manual 2000).

- Đánh giá sơ bộ về cảnh quan kiến trúc nút giao thông - Dùng excel xây dựng bảng tính nút giao ngã tư theo tiêu chuẩn HCM Highway Capacity Manual 2000). - Dùng phần mền mô phỏng 3D ( vissim ) để dựng nút giao sau đó phân tích đánh giá mực độ phục vụ nút giao được áp dụng 2.3 Quy mô xây dựng của nút giao và tiêu chuẩn kỹ thuật 2.1 Quy mô + Phạm vi nút giao nằm trong khu vực Gò Vấp Thành phố Hồ Chí Minh - Cấp đường: + Làn xe chính : Đường phố chính đô thị; + Làn song hành : Đường phố gom. - Tiêu chuẩn hình học phù hợp với đường phố chính đô thị, vận tốc 80Km/h như sau : 6 - Bán kính đường cong nằm: + Tối thiểu thông thường 400m + Không cần làm siêu cao 2500m - Dốc dọc tối đa 5% - Dốc dọc tối thiểu mong muốn 0.5% - Bán kính đường cong đứng: + Đường cong lồi tối thiểu mong 4500m muốn + Đường cong lõm tối thiểu mong 3000m muốn - Chiều dài tối thiểu của đường cong 70m đứng - Tiêu chuẩn hình học phù hợp với đường phố gom, vận tốc 60Km/h như sau : - Bán kính đường cong nằm: + Tối thiểu thông thường 250m + Không cần làm siêu cao 1500m - Dốc dọc tối đa 6% - Dốc dọc tối thiểu 0.5% - Bán kính đường cong đứng: + Đường cong lồi tối thiểu mong 2000m muốn 7 + Đường cong lõm tối thiểu mong 1500m muốn - Chiều dài tối thiểu của đường cong 50m đứng 2. Phần nút giao - Nút giao nằm trong khu vực Gò Vấp thành Phố Hồ Chí Minh nên có nhiều xe giao thông qua lại .2 Hệ thống thoát nước mưa - Làn xe chính: + Thiết kế hệ thống rãnh dọc bằng BTCT và cống tròn dọc theo làn xe chính.

Hệ thống rãnh dọc được bố trí 2 mép phần xe chạy của hầm hở, riêng tại đoạn cong có bố trí siêu cao thì rãnh dọc được bố trí tại giải phân cách giữa để thu nước từ phần mặt đường có siêu cao. + Thiết kế hệ thống rãnh đỉnh trên mái taluy của hầm hở để thu nước từ giải phân cách giữa làn song hành và làn xe chính đổ vào nhằm hạn chế nước mưa tràn xuống mái taluy của phần đường chính.3 Kết cấu mặt đường, vỉa hè - Mặt đường bê tông nhựa nóng trên móng cấp phối đá dăm, E yc>190MPa (Theo Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211 – 06 áp dụng cho đường trục chính đô thị) - Vỉa hè: Dùng gạch Terazzo lát vỉa hè 2.4 Công trình phòng hộ và an toàn giao thông Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống an toàn giao thông và công trình phòng hộ theo Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN237-01.5 Hào kỹ thuật 8 Hào kỹ thuật bố trí dọc theo mép trong phần vỉa hè nhằm phục vụ việc lắp đặt các loại cáp thông tin, đường dây điện, đường ống, vv… để sau này tránh đào đường.6 Hệ thống cây xanh, chiếu sáng - Để tạo cảnh quan cho của ngõ đi vào TP.HCM, cây xanh và thảm cỏ được trồng trong phạm vi dành riêng cho dải cây xanh là 17,5m phía bên trái của tuyến chính, dải phân cách giữa, mái taluy hầm hở và vỉa hè đi bộ. - Bố trí hệ thống chiếu sáng 2 bên đường, trên vỉa hè và trong phạm vi nút giao để đảm bảo giao thông và tạo cảnh quan.7 Tổ chức giao thông và an toàn giao thông - Hệ thống an toàn giao thông bao gồm vạch sơn, biển báo được thiết kế theo “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về báo hiệu đường bộ QCVN 41:2012/BGTVT” ban hành theo Thông tư số 17/2012/TT-BGTVT ngày 29/05/2012 của Bộ GTVT. - Vạch sơn: Sử dụng sơn phản quang phù hợp với QCVN 41:2012/BGTVT dùng loại vạch sơn trên làn xe chính có vận tốc > 60km/h và làn song hành có vận tốc ≤ 60km/h.