1
KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH VƯỢT XE TRÊN ĐƯỜNG HAI LÀN XE NGOÀI ĐÔ THỊ VÀ KIẾN NGHỊ CÁC
YÊU CẦU CHO MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN VƯỢT XE TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
Ths. Nguyễn Văn Đăng, Khoa Xây Dựng, trường Đại học Kiến trúc Đà nẵng
PGS,TS. Vũ Hoài Nam, Khoa Cầu đường- Đại học Xây dựng
Tóm tắt
Tầm nhìn vượt xe giữ một vai trò quan trọng trong
vận hành, khai thác và an toàn giao thông của
đường 2 làn xe. Nhận thức được tầm quan trọng
này, nhiều nước trên thế giới đã tập trung nghiên
cứu và dần dần thay thế các mô hình cũ lỗi thời,
khá nhiều nước đã đưa kết quả của mô hình
nghiên cứu mới thực tế hơn vào trong quy trình
thiết kế của mình. Tuy nhiên, ở Việt Nam vẫn chưa
có công bố nào thực sự đề cập đến các mô hình
tầm nhìn vượt xe phù hợp với điều kiện Việt Nam.
Bài báo này trình bày việc lựa chọn một mô hình
phù hợp và các thông số tính toán của nó dựa trên
các so sánh, phân tích các mô hình trên thế giới và
số liệu khảo sát thực tế của 460 lần vượt trên một
số tuyến đường của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu
cho thấy cần thiết phải xây dựng các một mô hình
thỏa mãn hầu hết các hình thái vượt phổ biến, phải
kể đến cơ chế từ bỏ vượt cũng như tất cảc các
thông số tĩnh học, động học và động lực học của
xe trong điều kiện phổ đường, giao thông và điều
khiển phổ biến hiện nay.
Abstract
Passing Sight Distance (PSD) plays an important
role on the traffic safety and operating performace
of the two-lane roads. Many countries around the
world have been recognized such the importace
and grandually reviewing and replacing their
obsolete PSD models with the advanced ones.
However, a suitable model of PSD for Vietnamese
two-lane road has not been studied, ever. Having
based on the site-survey of 460 passing situations
of and the revision of a series of new PSD models
developed around the world,the authors proposed a
comprehensive requirements for a model that is
suitable for PSD of Vietnamese two-lane roads. It
was found that the proposed mode must surrogate
for the critical and popular passing manuavers.
Also, the parameters of the passing and impeding
vehicles in this model such as statics, dynamics
and kinetics in the prevailing road and traffic
conditions are suggested.
1. Mở đầu
Vượt xe giữ một vai trò quan trọng trong
phân tích đánh giá chất lượng khai thác cũng như
các vấn đề về An toàn giao thông (ATGT) cho các
đường hai làn xe, loại đường chiếm tỷ trọng chiều
dài lớn nhất không chỉ ở Việt Nam và trên thế giới.
Nhận thức được vấn đề này, nhiều nước trên thế
giới đã tập trung nhiều nghiên cứu các mô hình và
cơ chế vượt xe phù hợp với điều kiện thực tế của
mình và đưa vào trong các quy trình thiết kế hình
học đường của họ [3]. Phần lớn các nước đều xem
xét quá trình vượt xe dựa trên vị trí không thể quay
đầu (vị trí tới hạn) và khả năng từ bỏ vượt để phát
triển các mô hình đồng thời đi sâu vào nghiên cứu
các thông số lựa chọn để có một mô hình phù hợp
nhất. Tuy nhiên, ở Việt Nam, hầu như chưa có một
nghiên cứu nào về vấn đề này trong khi thực tế các
vấn đề tai nạn giao thông trên các đường hai làn xe
của ta đang dấy lên một mối quan ngại sâu sắc đòi
hỏi phải phát triển các mô hình phù hợp hơn và
dần đưa vào trong tiêu chuẩn kỹ thuật. Mục đích
của nghiên cứu này là thực hiện các cuộc khảo sát
thực tế và đối chiếu với các mô hình đã được phát
triển để từ đó đề xuất xây dựng các yêu cầu cho
một mô hình với các thông số phù hợp nhất có thể
áp dụng ở Việt nam.
2. Các mô hình vượt xe trên thế giới và ở
Việt Nam
Trên thế giới, có hai nhóm mô hình tính toán tầm
nhìn vượt xe là nhóm mô hình không dựa vào vị trí
tới hạn và nhóm mô hình dựa trên vị trí tới hạn.
2.1 Nhóm không dựa vào vị trí tới hạn
và không xét tới khả năng từ bỏ vượt
Mô hình của AASHTO Green Book 2004
[5]:
Theo [7],[11], mô hình vượt xe được sử dụng trong
AASHTO Green Book 2004 [5] được dựa trên kết
quả nghiên cứu thực tế từ những năm 1938 đến
1941 và những nghiên cứu khác thực hiện vào
năm 1958. Mô hình này về cơ bản đã có từ phiên
2
bản AASHTO Blue Book 1954, giá trị PSD yêu cầu
được tính toán theo công thức (1): PSD = d1+d2+d3+d4 (1)
Hình 1: Sơ đồ PSD theo AASHTO Green Book 2004.
Trong đó:
d1 = là chiều dài đi được của xe vượt
trong thời gian phản ứng tâm lý và trong quá
trình tăng tốc để nó bắt đầu lấn sang làn trái
chiều (trong thời gian t1); d2 = là chiều dài
đi được của xe vượt trong quá trình nó chiếm
làn trái chiều (trong khoảng thời gian t2); d3 = là
khoảng cách an toàn giữa xe vượt và xe trên
hướng trái chiều khi kết thúc cú vượt, và d4 = là
khoảng cách mà xe trên hướng trái chiều đi
được trong khoảng hai phần ba thời gian xe
vượt chiếm làn đối chiều d4=2/3d2 (t4=2/3t2).
Mô hình vượt xe của Liên xô cũ [2]
Tầm nhìn vượt xe được tính toán là
chiều dài đoạn S4 được đề cập ở hình 2. Theo
đó
4 2 2 3'
oS L L L L (2)
Hình 2: Sơ đồ PSD của Liên xô cũ [2].
Tình huống vượt xe được giả thiết như
sau: Xe 1 đang chạy nhanh bám sau xe 2 chạy
chậm với khoảng cách an toàn Sh1-Sh2, khi quan
sát thấy làn xe trái chiều không có xe hoặc ở
một quãng cách lớn hơn hoặc bằng S4, xe 1 lợi
dụng làn trái chiều để vượt.
2 2
1 2 1 1 2
4 1
1 2
2 ( )4
2 ( ) ( )o o
V V V V VS V L L
g i V V g i
(3)
Trong đó: L2 = là quảng đường xe vượt
(xe 1) đi được trong giai đoạn 1;L1 = quảng
đường đi được trong thời gian phản ứng tâm lý;
Sh1, Sh2 = Chiều dài hãm xe của xe 1 và xe 2; V1
– V2 = tôc độ tương đối giữa xe 1 và xe 2; với
giả thiết V3=V1; Lo =khoảng cách an toàn giữa xe
vượt và xe đối chiều lúc kết thúc cú vượt (m); φ
= hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường;g = gia
tốc trọng trường (m/s2).
Cũng giống như các mô hình cũ trong
các tiêu chuẩn thiết kế khác, mô hình này không
xét đến khả năng từ bỏ vượt cũng như vị trí tới
hạn.
Mô hình của Wang và Cartmell 1998 [10]:
Wang và Cartmell (1998) đề xuất mô
hình vượt xe gồm 3 giai đoạn như thể hiện ở
hình 3, bao gồm: (1) Xe bị vượt và xe đối chiều
chạy với tốc độ ổn định là Vi và Vo; (2) Xe vượt
tăng tốc từ tốc độ ban đầu, Vps, đến tốc độ ổn
định tối đa lúc vượt, Vpmax, với gia tốc không đổi,
apmax. Xe vượt có thể đạt được giá trị Vpmax ở các
3
giai đoạn khác nhau (ba giai đoạn trên hình)
trong quá trình vượt hoặc có thể khi kết thúc
vượt (trở về làn cũ của mình) mà xe vượt vẫn
đang còn tăng tốc.
Hình 3: Sơ đồ PSD của Wang – Cartmell (1998).
Tầm nhìn vượt xe được tính toán theo
mô hình của Wang-Cartmell là:
1 2 3 1 2 3( )oPSD X X X C V T T T (4)
Trong đó: X1, X2, X3 = chiều dài dọc theo
tuyến đường mà xe vượt đi được tương ứng
trong từng giai đoạn 1, 2 và 3; T1, T2, T3 = thời
gian tương ứng trong các giai đoạn 1, 2 và 3;Vo
= tốc độ của xe đối chiều; Vps= tốc độ xe vượt
lúc ban đầu, Vpsmax là tốc độ vượt cực đại;
C = khoảng cách an toàn giữa xe vượt
và xe đối chiều lúc kết thúc vượt.
2.2 Nhóm dựa vào vị trí tới hạn và xét tới
khả năng từ bỏ vượt
Mô hình của Valkenburg và Micheal (1971)
[6]:
Valkenburg V. và cộng sự [6] đã đưa ra
một khái niệm mới là điểm không thể quay trở lại
(point of no return), đó là điểm được giả thiết
rằng khi xe vượt ở ngang bằng hay đã vượt qua
nó thì tài xế xe vượt có thể xác định được, nếu
tiếp tục và hoàn thành cú vượt đó thì sẽ an toàn
hơn là từ bỏ vượt, vì vậy xe vượt mỗi khi đã
vượt qua điểm này thì được cho là sẽ hoàn
thành cú vượt của mình. Mô hình tính toán tầm
nhìn PSD yêu cầu của Valkenburg được trình
bày ở hình 4 và công thức (5).
PSD = S1+6+S2 ; (m) (5)
Hình 4: Sơ đồ PSD của Van Valkenburg (1971).
Trong đó: S1 =là chiều dài mà xe vượt
đi được từ điểm A (điểm không thể quay trở lại)
đến lúc trở lại làn cũ của mình; S2= là chiều dài
mà xe trên hướng đối chiều đi được tương ứng
với khoảng thời gian đi được của xe vượt trên
đoạn S1. Khoảng an toàn lấy bằng 6m.
Mô hình này là mô hình khá đơn giản
tuy nhiên nó được xem như là một trong những
mô hình đầu tiên sử dụng khái niệm vị trí tới hạn
4
để tính toán giá trị tầm nhìn vượt xe yêu cầu.
Các giá trị S1, S2, là dựa trên quan sát thực
nghiệm chứ không có công thức tính toán cụ
thể.
Mô hình của Glennon (1988)[8], và Rillet
(1989)[9]:
Glennon, 1988 [8] đề xuất một mô hình
vượt xe khá toàn diện và gần với cơ chế vượt xe
thực tế hơn so với các mô hình trước đó dựa
trên khái niệm vị trí tới hạn –là vị trí nơi mà tầm
nhìn cần thiết để từ bỏ hoặc hoàn thành cú vượt
là cân bằng nhau. Không giống như các mô hình
trước đó của Glenon và cộng sự vào các năm
1971 và 1976 [11], mô hình này thiết lập và tính
toán vị trí tương đối của xe vượt và xe bị vượt
lúc xe vượt đến vị trí tới hạn và tầm nhìn tới hạn
tương ứng (critical sight distance) theo biểu đồ
không gian – thời gian như hình 5:
Ghi chú:
(a): Ứng với trường hợp từ bỏ vượt; (b) ứng với trường hợp hoàn thành cú vượt
t1= khoảng thời gian từ lúc xe vượt từ vị trí tới hạn đến lúc hoàn thành cú vượt (s);
t2= khoảng thời gian từ lúc xe vượt từ vị trí tới hạn đến lúc hoàn thành việc từ bỏ vượt trừ đi một
giây thời gian phản ứng tâm lý (s).
ΔC = ΔC’ ;
Hình 5: Đồ thị không gian – thời gian quá trình vượt xe theo Glennon(1988).
2 4 (2 )
2 (2 )
I P I P
C p
G L L v G L LL G m m
v m d v m
(6)
2 ( )P C
C
C v L GS
m
(7)
Trong đó: SC =PSD = Tầm nhìn tới hạn
(ft); ΔC = Khoảng cách giữa chống va trước của
xe vượt và xe bị vượt lúc xe vượt ở vị trí tới hạn
(ft); C = Quảng cách an toàn giữa xe vượt và xe
trên hướng đối chiều khi kết thúc cú vượt (ft); G
= Khoảng cách an toàn giữa xe vượt và bị vượt
khi kết thúc cú vượt (ft); LP = chiều dài xe vượt
(ft); LI : chiều dài xe bị vượt (ft); v = tốc độ xe
vượt và xe trên hướng đối chiều (=tốc độ thiết
kế) (ft/s);m = chênh lệch tốc độ giữa xe vượt và
xe bị vượt (ft/s); và d= gia tốc giảm tốc của xe
vượt khi từ bỏ vượt (ft/s2).
Mô hình của Glennon được xem như là
mô hình đầu tiên phân tích cơ chế vượt xe theo
khái niệm vị trí tới hạn với ý nghĩa là vị trí mà
P t2
(v-m)(P+t2)
LI
G
vP
vt2-dt22/2
C
v(P+t2)
Nh
u c
Çu
tÇ
m n
h×n
(S)
c
(a)
t1
vt1
C
vt1Nh
u c
Çu
tÇ
m n
h×n
(S)
LP
G
(v-m)t1
(b)
c
5
tầm nhìn yêu cầu để từ bỏ và hoàn thành cú
vượt là bằng nhau. Ưu điểm của mô hình này so
với các mô hình trước là đưa ra được quan hệ
toán học rõ ràng để xác định vị trí tương đối của
xe vượt và xe bị vượt lúc xe vượt ở vị trí tới hạn.
Ngoài ra, mô hình của Glennon cũng tích hợp cả
chiều dài của xe vượt và xe bị vượt vào trong
công thức tính toán nên có thể phân tích được
sự thay đổi của giá trị PSD yêu cầu theo chiều
dài xe.
Năm 1989, Rilett [9] dựa trên phương
pháp thiết lập của Glennon trên cơ sở hiệu chỉnh
một số giả thiết của Glennon mà ông cho là
chưa hợp lý để đưa ra kiến nghị về giá trị tầm
nhìn vượt xe của mình. Tuy nhiên các giả thiết
và lập luận của Rillet mang một số nhược điểm
khiến trị số tầm nhìn vượt xe yêu cầu mà ông
tính toán khá lớn so với thực tế khảo sát của
Valkenburg [6] cũng như giá trị tính toán của một
số tác giả khác trên thế giới (xem hình 6).
Mô hình của Yasser Hassan (1995) [7]:
Trên cơ sở của mô hình Glenon (1988)
và Rilett (1989) đề xuất, Hassan Y., và cộng sự
nhận thấy nhiều điểm chưa phù hợp về quãng
cách an toàn giữa các xe, về tốc độ xe vượt lúc
từ bỏ vượt do đó hai ông đã đề xuất mô hình
hiệu chỉnh. Hình 6 so sánh các kết quả tính toán
tầm nhìn vượt xe cho các tốc độ khác nhau. Đề
xuất của Hassan và Glennon được xem là hợp
lý và sát với thực tế hơn so với các mô hình
khác ứng với dải tốc độ từ 40 km/h đến 90 km/h,
khi tốc độ thiết kế tăng cao hơn thì giá trị kiến
nghị theo mô hình của Hassan có xu hướng lớn
hơn thực tế khảo sát. Chính vì vậy, hiện nay mô
hình của Glennon và Hassan đã được đề xuất
trong tính toán tầm nhìn vượt xe của AASHTO
2011 [4], tuy nhiên các thông số đầu vào để tính
toán giá trị tầm nhìn vượt xe không hoàn toàn
giống kiến nghị của hai mô hình này.
Ghi chú: Valkenburg (1): Tầm nhìn yêu cầu ứng với hình thái vượt gò bó
trước- gò bó sau do. Valkenburg (2): Tầm nhìn yêu cầu ứng với hình thái vượt
gò bó trước – tự do sau.
Hình 6: So sánh giá trị PSD theo mô hình của Rilett, Glennon và Hassan với các số liệu thực nghiệm do
Valkenburg thực hiện.
Các nghiên cứu trong nước
Cho đến nay, chưa có một công bố nào
về mô hình vượt xe ở Việt nam, phần lớn khi
thiết kế thường lấy theo giá trị quy định trong
các tiêu chuẩn TCVN 4054-2005 hoặc tham
khảo từ AASHTO.
3. Nghiên cứu thực nghiệm lựa chọn mô
hình vượt xe phù hợp trong điều kiện
Việt Nam
Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm
là: (1) chọn được hình thái vượt phổ biến; (2)
phân tích cơ chế vượt làm cơ sở lựa chọn mô
6
hình; (3) làm cở sở xác định và các thông số
đầu vào để tính toán tầm nhìn yêu cầu trong
điều kiện cụ thể ở Việt Nam. Các hình thái ô tô
vượt xe máy và xe máy vượt ô tô không được
xem xét.
Các vị trí khảo sát hình thái vượt được
lựa chọn là các đoạn thẳng, đoạn cong độ đốc
bé, tầm nhìn tốt, không bị ảnh hưởng bởi nút
giao thông. Đây là các đoạn đường có điều kiện
thuận lợi để thực hiện hành vi vượt xe. Ba vị trí
được lựa chọn là Quốc lộ 1A, KM 881+500; KM
950+600 và tuyến tránh Nam Hải Vân,
KM25+500. Đặc điểm chung là phần xe chạy
7m, lề gia cố 2x2m, lề đất 2x0,5m, độ dốc dọc
đều nhỏ dưới 2%, và đều cho phép vượt.
Việc khảo sát cơ chế vượt được thực
hiện bằng hệ thống cọc định vị kết hợp quay
Camera như ở hình 8. Điểm lắp đặt camera
được giấu kín để tránh ảnh hưởng đến tâm lý
người lái khi vượt.
Hình 7: Hình ảnh đoạn khảo sát, KM25+500, Tuyến tránh Nam Hải Vân (TP Đà Nẵng)
Hình 8: Sơ đồ bố trí camera và hệ thống cọc định vị
Số liệu quay được sau đó lọc được dữ
liệu và loại bỏ sai số do góc đo bằng các công
cụ hỗ trợ và các phần mềm bao gồm: Autocad
2010, Snagit 11.0.0, và Ulead Video Studio Plus
11 nhằm xác định tốc độ, vị trí của các xe trong
suốt quá trình vượt.
25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M 25M40M25M
150M
18M
7
Hình 9: Lưới tọa độ được dựng trong Autocad phục vụ xác định tọa độ
xe vượt và xe bị vượt
Tổng số cú vượt khảo sát được là 460
(cú vượt), tổng số giờ khảo sát tích lũy tính theo
hướng là 33,5 giờ trong 1 tháng quan sát. Một
số kết quả rút ra từ khảo sát:
Về hình thái vượt xe
Các hình thái vượt: gò bó trước – gò bó
sau, gò bó trước – tự do sau và tự do trước – tự
do sau chiếm tỷ lệ lớn . Trong đó hình thái gò bó
trước – tự do sau chiếm tỷ lệ cao nhất 33,7%,
tiếp đến là gò bó trước – gò bó sau chiếm
29,13% cuối cùng là hình thái tự do trước – tự
do sau chiếm 22,17%. Hình thái vượt tự do
trước – gò bó sau rất hiếm khi xảy ra, chiếm
khoảng 3,7% tổng số cú vượt, thậm chí nó còn
xảy ra ít hơn cả dạng từ bỏ vượt (chiếm khoảng
11,3%).
Hình 10: Tần suất xuất hiện các dạng hình thái vượt.
Như vậy tỷ lệ cú vượt theo kiểu gò bó
trước (xe chạy bám đuôi xe bị vượt trước khi
vượt) chiếm khoảng 62,83%, tỷ lệ cú vượt theo
kiểu tự do trước chỉ chiếm 26,4%. Trong khi đó,
tỷ lệ cú vượt có hình thái tự do sau chiếm
55,87%, so với 32,83% số cú vượt có hình thái
gò bó sau.
Về số xe bị vượt và số xe vượt
Kết quả quan sát cho thấy, số xe bị vượt
trong mỗi cú vượt là khá đa dạng từ 1 xe, 2 xe, 3
xe cho đến nhiều xe. Tuy nhiên, số cú vượt có 1
xe bị vượt là phổ biến nhất chiếm tỷ lệ 85,22%,
số cú vượt có 2 xe bị vượt chiếm tỷ lệ thấp hơn
11,09%, còn lại là 3,69% số cú vượt có tổng số
xe bị vượt từ 3 xe trở lên.
Hình 11: Tần suất xuất hiện các cú vượt theo số xe bị vượt.
29,13
3,7
33,7
22,17
11,3
0
5
10
15
20
25
30
35
40G
ò b
ó
- gò
bó
Tự
do
- G
ò
bó
Gò b
ó
- T
ự
do
Tự
do
- T
ự
do
Từ
bỏ
vư
ợt
Tần
su
ất (
%)
85,22
11,09
3,04 0,65
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1 xe bị vượt 2 xe bị vượt 3 xe bị vượt > 3 xe bị vượt
Tần
su
ất (
%)
8
Nếu xét theo số xe vượt trong mỗi cú
vượt, kết quả quan sát cũng cho thấy vẫn tồn tại
một vài cú vượt có nhiều hơn 1 xe đóng vai trò
là xe vượt, tuy nhiên nó chiếm tỷ lệ khá nhỏ và
thông thường những cú vượt này xảy ra trong
điều kiện xe trên hướng đối chiều ở khá xa và
các xe bị vượt là các xe chạy tương đối chậm.
Điều đó cho thấy rằng mô hình một xe vượt một
xe là phổ biến nhất.
Về loại xe vượt và loại xe bị vượt
Quá trình quan sát, nhóm tác giả chia
các loại xe ra làm 6 loại: xe con (kể cả các loại
xe bán tải), xe khách (kể cả xe khách nhỏ và
lớn), xe tải nhẹ (xe 2 trục từ 6 bánh trở xuống có
kích thước nhỏ), xe tải trung (xe 2 trục, 6 bánh
có kích thước lớn), xe tải nặng (xe tải có 3 trục
trở lên) và xe container (xe đầu kéo). Theo kết
quả quan sát được thể hiện trên hình 12 thì có
đến 70,08% số xe con liên quan đến quá trình
vượt đóng vai trò là xe vượt còn lại 29,92% xe
con đóng vai trò là xe bị vượt. Tương tự như vậy
có đến 70,66% xe khách đóng vai trò là xe vượt
còn lại 29,34% đóng vai trò là xe bị vượt. Ngược
lại đối với các loại xe tải nhẹ, tải trung, tải nặng
và xe container thì có đến từ 70% đến 80% trên
tổng số xe từng loại đóng vai trò là xe bị vượt,
còn lại là đóng vai trò xe vượt.
Hình 12: Tần suất xe đóng vai trò là xe vượt và xe bị vượt theo từng loại xe đã khảo sát.
Về hình thái từ bỏ vượt
Từ bỏ vượt trong quá trình sát được bắt
gặp ở tất cả các loại xe. Trong tổng số 52 cú
vượt mà tài xế xe vượt phải từ bỏ có đến
69,23% là xe con, các loại xe còn lại có tỷ lệ
thấp hơn. Tuy nhiên nếu xét theo tổng số xe đã
thực hiện vượt của từng loại thì tỷ lệ bỏ vượt
của xe con cũng gần tương đương với các loại
xe khác (xem hình 13). Xe khách có tỷ lệ từ bỏ
vượt thấp hơn các loại xe khác, sau đó đến xe
tải trung mặc dù số lượng xe tải trung thực hiện
vượt là khá nhỏ.
Hình 13: Tần suất xe vượt thành công và từ bỏ vượt đối với từng loại xe
70
,08
70
,66
24
,86
23
,94
17
,78
22
,92
0
20
40
60
80
100
Xe con Xe khách Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng Xe container
Tần
su
ất
(%) Vai trò là xe bị vượt
Vai trò là xe vượt
85
,77
95
,76
88
,64
97
,06
83
,33
90
,91
14
,23
4,2
4
11
,36
2,9
4
16
,67
9,0
9
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Xe con Xe khách Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng Xe container
Tần
su
ất
(%) Từ bỏ vượt
Vượt thành công
9
Kết quả khảo sát về quá trình vượt thành
công
Kết quả quan trắc bằng video quá trình
vượt được thể hiện thông qua đồ thị không gian
– thời gian giữa xe vượt và bị vượt (gồm 27
video quá trình vượt xe). Chúng được phân
thành hai nhóm:
Nhóm 1 có dạng như hình 14. Diễn biến
chạy xe của xe vượt có thể chia làm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Đường biểu diễn quỹ đạo
xe vượt có dạng đường thẳng gần song song
hoặc dốc hơn một ít so với đường biểu diễn quỹ
đạo xe bị vượt (ứng với đoạn AB trên hình 14).
Giai đoạn 2: Đường biểu diễn quỹ đạo
xe vượt có dạng phi tuyến (cong lõm), đây là giai
đoạn ứng với quá trình tăng tốc của xe vượt
(đoạn BC trên hình). Đường biểu diễn giai đoạn
này có thể xem là đường cong bậc 2 (với gia tốc
tăng tốc không đổi)
Giai đoạn 3: Quỹ đạo xe vượt có dạng
tuyến tính, xe vượt chạy với tốc độ đều (đoạn
CD trên hình).
Hình 14: Đồ thị không gian – thời gian quá trình vượt dạng 1
Đồ thị tọa độ của xe bị vượt trong
trường hợp này gần như là đường thẳng. Tốc
độ xe bị vượt gần như không thay đổi trong quá
trình vượt. Giao điểm giữa đường biểu diễn tọa
độ xe vượt và xe bị vượt là vị trí hai xe ở ngang
bằng nhau. Đồ thị nhóm 1 là dạng đồ thị đặc
trưng cho hình thái vượt gò bó trước – gò bó
sau, hoặc gò bó trước – tự do sau.
Đồ thị đặc trưng của nhóm 2 có dạng
như hình 15. Đường biểu diễn tọa độ của xe
vượt và xe bị vượt đều có dạng đường thẳng,
tốc độ hai xe hầu như đều.
Nhóm 2 là nhóm đặc trưng cho hình thái
vượt tự do trước – tự do sau. Trong trường hợp
này, khi xe vượt chạy với tốc độ cao thường chủ
động chiếm làn trái chiều từ khá xa so với xe bị
vượt.
Hình thái vượt tự do trước – gò bó sau
và hình thái từ bỏ vượt chưa thực hiện ghi lại
được bằng video nên nhóm tác giả chưa có kết
luận.
10
Hình 15: Đồ thị không gian – thời gian quá trình vượt dạng 2
Một số thông số đo được phục vụ
cho tính toán trị số tầm nhìn vượt xe yêu cầu
Thông qua việc xử lý số liệu, các thông số trình
bày trong bảng 1 được nhóm tác giả lựa chọn
dựa trên cơ sở kết quả khảo sát cơ chế vượt,
cùng với việc tham khảo kiến nghị của các tác
giả khác trên thế giới.
Bảng 1: Kiến nghị các thông số để tính toán tầm nhìn vượt xe yêu cầu theo số liệu thực tế đo đạc được
STT Các thông số đầu vào Ký hiệu Đơn vị Khoảng giá
trị đo được
Giá trị kiến nghị
đưa vào tính toán
1 Tốc độ xe vượt và xe đối chiều v km/h 45,1 ÷ 88,8 Vtk(*)
2 Chênh lệch tốc độ xe vượt và xe bị vượt m km/h 7,1 ÷ 38,5 19,2
3 Gia tốc tăng tốc của xe vượt a m/s2 0,27 ÷ 1,08 1,0
4 Gia tốc giảm tốc của xe vượt d m/s2 N/A 3,4
5 Thời gian phản ứng tâm lý P giây N/A 1
6 Quảng cách thời gian giữa các xe h giây N/A 1
7 Chiều dài xe vượt LP m 4,5 ÷ 12,05 6 (12,1)(**)
8 Chiều dài xe bị vượt LI m 3,5 ÷ 19,0 10,94
(*): Tốc độ xe vượt và xe đối chiều lấy bằng tốc độ thiết kế của đường.
(**): trị số ngoài ngoặc ứng với trường hợp xe vượt là xe con, trong ngoặc ứng với xe vượt là xe khách lớn
và phù hợp với các trị số quy định trong TCVN 4054-2005.
N/A= Không đo được do hạn chế về thiết bị, kiến nghị lựa chọn theo các mô hình phù hợp trên thế giới
11
4. Kết luận về các yêu cầu cho mô hình
vượt xe cơ bản cần đưa vào nghiên cứu
ở Việt nam
Các kết luận sau được rút ra từ nghiên cứu:
- Việc lựa chọn một mô hình bao quát được
hết tất cả các hình thái vượt là điều khó
có thể thực hiện được do chúng rất đa
dạng. Do đó, khi xây dựng mô hình vượt
tính toán cần dựa trên hình thái vượt có
tính phổ biến. Trong trường hợp các hình
thái vượt có tần suất (số lần) tương
đương nhau thì cần so sánh tính nguy
hiểm của từng hình thái để đảm bảo các
giá trị tầm nhìn tính toán đủ an toàn cho
các xe.
- Mặc dù chưa thể thực hiện đo đạc được
hết các hình thái vượt, tuy nhiên nhóm tác
giả qua phân tích thực tế cho rằng khi
cần xây dựng mô hình vượt xe trong điều
kiện Việt nam cần kể đến:
o Khả năng từ bỏ vượt.
o Hình thái vượt theo kiểu gò bó
trước do dạng hình này là phổ
biến.
o Kết thúc vượt nên theo kiểu gò
bó sau để đảm bảo đủ độ an
toàn cho giá trị tầm nhìn yêu cầu
tính toán. Thống kê cho thấy hai
hình thái vượt gò bó trước – tự
do sau và gò bó trước – gò bó
sau là hai hình thái tương đối
phổ biến và có tần suất xuất
hiện là khá tương đương.
o Hình thái vượt với 01 xe con
hoặc 01 xe khách đóng vai trò là
xe vượt (đây là hai loại xe vượt
phổ biến) và 01 xe tải đóng vai
trò là xe bị vượt (loại xe bị vượt
phổ biến)
o Xe đối chiều là một xe con do
chúng có tốc độ cao trong dòng
đồng thời có kích thước nhỏ
(sàn xe thấp). Làm như vậy sẽ
làm cho tầm vượt xe kiến nghị
sẽ thiên về an toàn hơn.
- Các mô hình của Glenon (1988),
Hassan (1995) là các mô hình
tương đối phù hợp với tình huống
vượt xe quan sát được trong điều
kiện Việt Nam. Tuy nhiên cần sử
dụng số liệu đo đạc thực tế hoặc
tham khảo kết quả của nghiên cứu
này khi vận dụng các mô hình trên.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1]. Bộ GTVT, TCVN 4054-2005, Đường ôtô –
Yêu Cầu Thiết kế
[2]. Bi-lu-ri-a, (1986). Thiết kế đường ô tô t p 2,
NXB Giáo Dục. Người dịch: Đỗ Bá Chương,
Nguyễn Hào Hoa.
[3]. Vũ Hoài Nam, Nguyễn Văn Đăng, (2012).
Tầm nhìn vượt xe trong các tiêu chuẩn trên thế
giới và vai trò đối với chất lượng khai thác của
đường ô tô hai làn xe. Tạp chí Khoa học Công
nghệ Xây dựng. Số 15/3-2013, 81-92.
Tiếng Anh:
[4]. American Association of State Highway and
Transportation Officials. A policy on Geometric
Design of Highways and Streets 2011, 6th edition
(AASHTO Green Book 2011)
[5]. American Association of State Highway and
Transportation Officials. A policy on Geometric
Design of Highways and Streets 2004, 5th edition
(AASHTO Green Book 2004)
[6]. G.W. Van Valkenburg, Parsons,
Brinckerhoff, Quade and Douglas and Harold L.
Micheal, (1971). Criteria for No-Passing Zone.
Sponsored by Committee on Traffic Control
Devices and presented at the 50th Annual
Meeting, Purdue University, USA.
[7]. Yasser Hassan, Said M. Easa and A.O. ABD El Halim. Passing sight distance on two-lane highways: Review and Revision, 1996. Transportation Research, Part A, Vol 31(4), pp. 453-467.London, UK.
[8]. John C. Glennon, New and Improved Model
of Passing Sight Distance on Two lane
Highways, Transportation Research Record
1195. Washington D.C., USA
[9]. L.R. Rilett, B.G. Hutchinson and Whitney.
Mechanics of the passing maneuveur and the
impact of the large truck., Department of Civil
12
Engineering, Northwestern University, Evanston,
IL, USA, 1989
[10]. Youngji Wang and M.P. Cartmell. New
model for passing sight distance on two-lane
highways, Journal of Transportation
Engineering, 1998 (pp.536-545).
[11]. National Cooperative Highway Research
Program, (2008). Passing Sight Distance
Criteria. NCHRP report 605, Washington D.C.,
USA.