Pgs.ts bùi xuân cậy, ThS NGUYễN QUANG PHúC Thiết kế yếu tố hình học đ- ờng ô tô nhà xuấtbản giao thông vận tải Pgs.ts bùi xuân cậy, ThS NGUYễN QUANG PHúC Thiết kế yếu tố hình học đ- ờng ô tô nhà xuất bản giao thông vận tải hà nội, 2007 APPROVED By Nguyen Quang Phuc at 11:47 pm, 10/20/07 3 LI M U Giáo trình thit k yu t hình hc đng ô tô đc biên son cho sinh viên các ngành ng b, Cu – ng b theo đ cng chng trình ging dy ca trng i hc GTVT, đng thi cng là tài liu tham kho cho sinh viên các chuyên ngành khác trong khoa Công trình, sinh viên ngành kinh t xây dng, khoa Kinh t ca trng i hc GTVT. Giáo trình đc biên son trên c s các giáo trình, bài ging môn hc thit k đng ô tô ca b môn ng b, Trng i hc GTVT, các giáo trình thit k đng ô tô ca Trng i hc Xây dng và cp nht các quy trình thit k đng ô tô ca Vit Nam TCVN 4054 – 05, 22TCN 273-01, tiêu chun thit k hình hc đng ô tô ca Trung Quc, CHLB c, AASHTO- M, . Ni dung giáo trình chia thành 6 chng do PGS.TS Bùi Xuân Cy ch biên và biên son các chng 5, 6; ThS. Nguyn Quang Phúc, biên son t chng 1 đn chng 4.  hoàn thành giáo trình này, chúng tôi xin chân thành cm n PGS.TS Nguyn Quang Ton, TS Trn Th Kim ng, và các thày, cô giáo b môn ng b đã đc, sa cha, b sung, cung cp tài liu và cho nhng nhn xét quý báu. Mc dù đã rt nhiu c gng khi biên son nhng do trình đ và thi gian có hn nên không tránh khi nhiu thiu sót, chúng tôi mong nhn đc các ý kin đóng góp quý báu ca các thày, cô giáo, các bn đng nghip, các em sinh viên đ ln xut bn sau đc hoàn thin hn. Mi đóng góp xin đc gi v Nhà xut bn GTVT, 80B Trn Hng o, Hà Ni hoc B môn ng b, trng i hc GTVT, Láng Thng, ng a, Hà Ni. in thoi 04.7664531; Email: phucnq2002@yahoo.com. Hà Ni, tháng 11 nm 2006 CÁC TÁC GI. REVIEWED By Nguyen Quang Phuc at 11:48 pm, 10/20/07 4 5 CH N G 1 CÁC KHÁI N IM S DN G TRON G MÔN HC THIT K HÌN H HC N G Ô TÔ 1.1 NG B VÀ MNG LI NG B 1.1.1 Tm quan trng ca mng li đng b trong đi sng xã hi a) nh ngha đng b Thut ng v đng  nc ta cng nh mt s nc trên th gii hin nay cha tht thng nht. Trong giáo trình này s dng các đnh ngha sau đây. - ng b : ng b là mt tng hp các công trình, các trang thit b đm bo cho các loi xe và b hành lu thông trên đng đc an toàn, êm thun và kinh t. - ng ô tô: ng dùng cho mi đi tng tham gia giao thông (t ngi đi b đn xe ô tô). Trong các tài liu nc ngoài gi là đng giao thông công cng. + ng ô tô khi đi qua vùng trng, ít dân c và công trình xây dng gi là đng ngoài đô th. + ng ô tô khi đi qua khu dân c tp trung, nhiu công trình xây dng gi là đng đô th. - ng ô tô cao tc: ng giành riêng cho các đi tng tham gia giao thông di chuyn vi tc đ cao. ng ô tô cao tc cng đc chia thành: + ng ô tô cao tc ngoài đô th + ng ô tô cao tc đô th b) nh ngha mng li đng b Tp hp các con đng b có mc tiêu trong mt vùng hay mt quc gia to nên mng li đng b. Mng li đng b ni lin các đim dân c, các khu trung tâm vn hoá, chính tr, công nghip, nông nghip, các trung tâm giao thông nh nhà ga, bn cng, sân bay, . Mng li này phc v cho vic đi li ca các đi tng tham gia giao thông, vn chuyn hàng hoá, hành khách gia các trung tâm đó. Vì vy, dng chung ca mng li trc ht phi phù hp vi hng ca các dòng giao thông chính, đm bo cho các dòng này lu thông thun tin vi thi gian ngn nht, 6 hoc chi phí ít nht đng thi gim đc tác đng xu đn môi trng thiên nhiên và vi chi phí xây dng hp lý. Mc đ phát trin ca mng li đc đánh giá bng các ch tiêu sau: 1. Mt đ đng trên 1000 km 2 din tích lãnh th - Các nc phát trin : 250 -:- 1000 km/1000km 2 - Các nc đang phát trin : 100 -:- 250 km/1000km 2 - Các nc chm phát trin : < 100 km/1000km 2 2. Chiu dài đng trên 1000 dân c xem là  mc đ trung bình khi đt t 3-:-5 km đng có lp mt cp cao trên 1000 dân 3. Chiu dài đng trên 1 phng tin giao thông (ôtô) - Li đng đc xem nh đ nu đt : > 50 m đng / 1 ôtô - Cn b sung : 20-:-30 m đng / 1 ôtô - Thiu : < 20 m đng / 1 ôtô c) Tm quan trng ca mng li đng b trong đi sng xã hi Trong nn kinh t quc dân, vn ti là mt ngành kinh t đc bit và quan trng. Nó có mc đích vn chuyn hàng hoá, hành khách t ni này đn ni khác. Trong quá trình sn xut, nó không làm tng giá tr s dng ca hàng hoá tuy nhiên tm quan trng ca nó d nhn thy trong mi ngành kinh t. Nó cung cp nguyên liu, nhiên liu cho mi nhà máy. Nó vn chuyn VLXD, máy móc ti đ xây lp nhà máy. Trong quá trình sn xut, cng li cn vn chuyn t phân xng ti phân xng, ti kho . Cui cùng khâu phân phi ti tay ngi tiêu dùng cng li phi nh ti vn ti. Vn ti là mch máu ni lin các khu trung tâm kinh t, chính tr, vn hoá, du lch, các khu công nghip, nông nghip, gia thành th vi nông thôn, . phc v cho s phát trin mi lnh vc ca nn kinh t, phát trin xã hi, đm bo an ninh quc phòng . H thng vn ti bao gm các hình thc: vn ti thu, vn ti hàng không, vn ti đng st và vn ti đng b, trong đó vn ti đng b đóng mt vai trò đc bit quan trng, là la chn duy nht khi trung chuyn hành hoá và hành khách ca các hình thc vn ti khác. Vn ti đng b còn rt thích hp khi vn chuyn hành hoá và hành khách c ly va và ngn. Vn ti đng b (ch yu là vn ti ô tô) có nhiu đc đim, trong nhng điu kin nht đnh nhng đc đim này làm cho vn ti đng b có nhiu thun li và hiu qu hn so vi các hình thc vn ti khác: 7 - Có tính c đng cao, linh hot, vn chuyn trc tip không cn thông qua các phng tin trung chuyn. Có th s dng hn hp cho nhiu loi phng tin vn ti. - ng b đòi hi đu t ít vn hn đng st, đ dc dc khc phc đc ln hn nên có th đn đc các ni đa hình him tr. Vì vy v mt chính tr, quc phòng, xã hi đây là mt ngành vn ti rt quan trng. - Tc đ vn ti khá ln, nhanh hn đng thu, tng đng đng st, trên đng cao tc có th chy trên 100 km/h nên trên các c ly ngn nó có th cnh tranh vi hàng không. - Cc phí vn chuyn trên đng b r nhiu so vi hàng không nên lng hành khách và hàng hoá thng chim 80-90% v khi lng hàng và 60- 70% v khi lng vn chuyn,  nc ta là 50% và gn 90%. Nhc đim ln nht ca vn ti ô tô là giá thành vn ti đt hn đng st vì nhiên liu đt, t l s ngi phc v đi vi 1 T.Km cao, t l gia trng lng bn thân và trng lng hàng ln. Tai nn giao thông cao và gây ô nhim môi trng ln cng là nhc đim ch yu ca vn ti đng b so vi các hình thc vn ti khác. Hàng nm trên th gii có khong 25 vn ngi cht vì tai nn giao thông đng b.  nc ta, theo s liu thng kê qun lý ca Cc Cnh sát giao thông đng st đng b (B Công an) ch riêng 8 tháng đu nm 2006, c nc đã xy ra 9.977 v làm cht 8.462 ngi và b thng 7.728 ngi. Các nc phát trin có nhiu bin pháp và đã phòng chng có hiu qu tai nn giao thông đng b nhng đáng tic là  các nc đang phát trin, con s này không ngng tng lên. Công nghip ch to ô tô ngày càng phát trin, ô tô ngày càng đc hoàn thin làm cho sc ch tng, tiêu hao nhiên liu gim, an toàn, ít gây ô nhim môi trng và mng li đng ngày càng hoàn thin nên hình thc vn ti này ngày càng phát trin.  làm rõ hn vai trò ca vn ti đng b, chúng ta phân tích u nhc đim ca các hình thc vn ti khác so vi đng b. * Vn ti thu : Gm có vn ti sông và vn ti bin. u đim chính ca loi hình này là tit kim đc nng lng vn chuyn. S nhiên liu đ chuyn 1 tn hàng ch bng 1% so vi vn ti hàng không nên giá cc rt r. Tin đu t ch yu vào tu bè và bn cng. Vn chuyn đc vi khi lng ln, đng dài, hàng hoá cng knh nh du la, máy móc, than đá, . Loi hình vn ti này có nhc đim là b hn ch bi lung lch, bn cng, phng tin nên không linh hot phi cn các phng tin vn chuyn trung gian 8 (trung chuyn). Ngoài ra còn ph thuc nhiu vào điu kin khí hu thi tit và tc đ vn chuyn chm. Hin nay, c nc ta có trên 80 cng bin ln nh, trong đó mt s cng tng hp quc gia đã và đang đc nâng cp m rng nh Hi Phòng, Cái Lân, à Nng, Quy Nhn, Nha Trang, Sài Gòn, Cn Th, . Tng chiu dài đng sông có khong 41.900 Km sông, kênh các loi, nhng mi qun lý, khai thác vn ti 8.036 Km. Vn ti sông gi vai trò đc bit quan trng trong giao thông  khu vc đng bng sông Hng và sông Cu Long.Tuy nhiên, giao thông vn ti sông vn b hn ch do lung lch thng xuyên b sa bi, khi lng no vét rt ln, thiu thit b dn lung; các cng sông nh, nng lc thp, trang thit b bc xp lc hu, sc cha kho bãi không đ. a s các cng cha có ni kt liên hoàn vi mng giao thông quc gia. * Vn ti hàng không Phng thc vn ti này hin nay phát trin rt nhanh chóng, u đim ca vn ti hàng không là tc đ cao (t 300-1000 km/h) nên tit kim đc thi gian vn chuyn. Ngoài ra còn là hình thc vn ti an toàn và tin nghi đi vi hành khách, loi hình vn ti này rt thích hp vi các c ly va và ln. Nhc đim là giá thành đt; hn ch bi tuyn bay, sân bay, thit b, phng tin nên không c đng mà cn phi có các phng tin trung chuyn. Hin nay, ngành hàng không dân dng Vit Nam đang qun lý, hoc cùng qun lý và khai thác 17 sân bay trong mng cng hàng không sân bay toàn quc, trong đó có 3 sân bay quc t Ni Bài, Tân Sn Nht và à Nng. Trong điu kin vn cp t ngân sách nhà nc còn hn hp, ngành tp trung đu t nâng cp ch yu cho 3 cng hàng không sân bay quc t v các hng mc nhà ga, đng bng, đng ln, sân đ . và mt s sân bay ni đa nh Vinh, Phú Bài, in Biên, Cát Bi, Phú Quc, Buôn Mê Thut, Liên Khng, Pleiku . * Vn ti đng st Tc đ vn chuyn trên đng st khá cao, ti 100 km/h vi tàu thng và gn 300 km/h vi tàu cao tc. Chuyên ch đng dài, giá cc r, vn chuyn đc hàng hoá cng knh, khi lng vn chuyn ln. Cng nh các hình thc vn ti trên, vn ti đng st cng b hn ch bi tuyn đng, nhà ga, phng tin, . nên không c đng mà cn phi có các phng tin trung chuyn. ng st Vit nam tn ti 3 loi kh đng : Kh đng 1m, kh đng1m435 đng lng (c 1m và 1m435) vi tng chiu dài 3.142,69 km gm 2.632 km đng st chính tuyn, 402,69 km đng Ga, 107,95 km đng nhánh .B rng nn đng phn ln là 4,4 m. c bit toàn mng còn hn 300 km dùng ray nh (riêng tuyn Thng Nht còn 206km). 9 Bng 1.1 Mng li đng st Vit Nam (2000) Tuyn đng Tng s ng chính ng ga ng nhánh Thng Nht 1.977,44 1724,95 212,49 40,01 Ph lý -Kin khê 6,91 Diêu Trì -Quy nhn 12,45 10,75 1,69 Mng mán -Phan Thit 12,55 12,00 0,55 Cu Giát-Ngha đàn 32,38 30,00 2,38 à lt -Tri mát 7,65 0,93 6,72 Hà ni -ng đng 228,80 163,30 53,37 12,14 Mai pha -Na dng 33,10 29,64 3,45 Gia Lâm -Hi phòng 136,37 95,74 20,75 19,89 Yên viên -Lao Cai 362,05 285,18 58,65 18,22 ông Anh - Thái nguyên 69,56 54,68 13,08 1,81 Kép -Lu xá 58,71 56,74 1,97 Kép -H Long 134,55 105,06 27,23 2,25 Chi linh - Ph li 17,29 14,88 2,40 Bc hng -Vn in 52,89 49,15 3,74 Tng s 3142,69 2632,06 402,69 107,95 1.1.2 Mng li đng b Vit Nam, hin ti và tng lai phát trin a) Quá trình phát trin ca mng li đng b Vit Nam Theo nhng th tch c, vào thi Hùng Vng, đt Vn Lang đã có nhng tuyn đng cho ngi, nga xe c có th đi t Mê Linh ti Ích Châu (Trung Quc). Bc vào thi k i Vit, đã có nhng tuyn đng nh đng t i La ti biên gii Lng Sn. ây cng là đon đu ca con đng Thiên Lý đc m rng sau này bi vua Lý Thái T. Ngoài ra, còn các con đng dc theo sông Hng t Mê Linh ngc lên Côn Minh, t Bc Ninh đi Ph Li-Lc u ti Qung Ninh sang Trung Quc (c s ca đng 18 hin nay), đng t Thng Long ti vùng đng bng Bc Trung B qua Tam ip vào Ngh An, Hà Tnh, đng "thng đo", tin thân ca quc l 6 ngày nay t Thng Long qua Gt, Hoà Bình, đng t V Ôn (Hng Sn Hà Tnh) vt Trng Sn qua Lào. Ti th k th X,"thng đo" là tuyn đng duy nht ni đng bng sông Hng vi vùng Thanh Ngh, đon đu ca thng đo hu nh trùng vi Quc l 6 hin nay. Trc đó, nm 992, Vua Lê Hoàn còn cho làm con đng t Ca Sót (Hà Tnh) vào đn Châu Lý (Qung Bình) đ di dân. Ngoài ra, t kinh thành Thng Long còn có các tuyn to ra các vùng min núi, đng bng, vùng bin nh đng đi Châu Phong (Sn Tây), Châu ng (Hng Hoá) Tân Châu Long Châu (Hà Bc) Nam Sách, Hng Châu (Hi Hng) Trng Châu (Nam nh, Ninh Bình) vv . [...]... dọc thiết kế Cao độ thiết kế Cao độ thiên nhiên Cự ly lẻ Cự ly cộng dồn Tên cọc Lý trình Đoạn thẳng, đoạn cong Hỡnh 1.2 M tr + Cao + % (id) v chi i cỏc o + D o 16 o S ờnh l tớnh cao c cao ờn tuy c) Tr Tr ngang ngang l hỡnh chi m trờn tuy khi c Trờn tr ngang, cỏc cao mu en, cỏc y Cỏc b a vuụng gúc v tim ỡnh thiờn nhiờn c ng u trỡnh by ph 1.2.2 lu Ta ắp yđ ( -) 1 /m in (%) igcl (%) iđ (%) in (%) Kết... in (%) Kết cấu gia cố lề Kết cấu mặt đuờng gia cố b Chiều rộng mặt đuờng Rãnh dọc c lề đuờng lề đất Ta iđ (%) igcl (%) Đuờng thiên nhiên lu y Cao độ thiết kế tim đuờng đà o( +) 1 /n h7 Km4+700 Lề đuờng B Chiều rộng nền đuờng Hỡnh 1.3 Tr Thi tr ton, ti quy ờn bỡnh ờu c ph 1.2.2 Cỏc b - :B M (ỏo nhi ton, ờm thu ng ti b nh i l Trắc ngang đ- ờng cấp cao Km2+500.00 xe đạp xe thô sơ đừơng gom dải cây xanh... B y 1.8 Bỏn kớnh r Loại xe thiết kế Bán kính rẽ tối thiểu (m) Ký hiệu R0 R1 R2 P SU 7.3 12.8 4.2 8.5 7.8 13.4 Xe buýt đơn Xe buýt nối ghép BUS A-BUS 12.8 11.6 7.4 4.3 14.1 13.3 Xe tải rơ mooc Xe rơ mooc 2 bánh hạng trung WB-12 12.2 5.7 12.6 Xe rơ mooc 2 bánh loại lớn Xe rơ mooc 2 bánh WB-15 WB-19 13.7 13.7 5.8 2.8 14.1 14.0 Xe rơ mooc 2 bánh WB-20 13.7 0 14.2 Xe rơ mooc đôi WB-35 18.3 5.2 18.4 Xe con... lý c ng th ũn hi ỡnh thnh cỏc nhúm xe kộo di Th nh th ũng xe M ũng xe bóo ho, l u l Dũng xe c ựn t p Do v th ỡc B 0 M Loại vùng và mức phục vụ thích hợp Đ- ờng ngoài ô thị ô thị và Ngoại ô Đồng bằng Đồi Núi Loại đ- ờng B B C D Cao tốc (Freeway) Đ- ờng chính (Arterial) Đ- ờng gom (Collector) Đ- ờng địa ph- ơng (Local) B B C D C C D D C C C D 1.3 PHN LO 1.3.1 Cỏc ki Nh trong ph ra hai lo ó trỡnh by,... tr (T) Xe 2 tr 13 T Xe 3 tr 19 T 26 T M [15]: 2 M -1994), lo kớch th h W W R WB2 WB1 F L Hỡnh 1.5 Ký hi B Loại xe thiết kế Xe con Xe tải đơn Xe buýt đơn Xe buýt nối ghép Xe tải rơ moóc Xe rơ moóc 2 bánh hạng trung Xe rơ moóc 2 bánh loại lớn Xe rơ moóc 2 bánh Xe rơ moóc 2 bánh Xe rơ moóc đôi Kớch th giao thụng, vỡ v thi 2 1.7 Kớch th tiờu chu Kích th- ớc (m) Ký hiệu h W L F R WB 1 WB 2 WB 3 WB 4 P SU... ul (1.1) (HV Peak Hourly Volume): L ul (tu (xe/h) l ựa, n m) Tỷ số luu luợng giao thông giờ / ADT (%) Qua i ul n m 365x24=8760 gi chia cho ADT v em cỏc t l nh ỡ th th ũn ỡ bi ch ul ch xỏc ul gi ỡm v h Vi ul i m c n c gi ỡ % 20 18 16 14 Miền núi 12 Đồng bằng 10 Thành phố 8 1 30 50 100 150 8760 Luu luợng giao thông giờ xếp giảm dần trong năm Hỡnh 1.7 T v ul L ul thụng qua m m ng quan gi ul ỡnh theo... D ti Trờn bi v m ờn xe ~ D, ta th ừl ul max ỡ N gi hỡnh 1.9b) th ~ V v cú 5 khu v A-F (xem m N (xe/h) ng g) N (xe/h) Nmax Ni v DN- N max Di D N-max Dj a) b) Hỡnh 1.9 Bi g) M V N-max Mật độ D l ul Vận tốc V xe v m [15,16,17] M (LOS-Level of Service) l th v nh trong m ũng giao thụng v thụng m gia giao 29 M d hay m ng b 1) H ờu nh Z - Khi ỏnh giỏ m Z N tk N max ho Trong ú : Ntk l u l nh Khi Z l cng thu... quy ờn bỡnh ờu c ph 1.2.2 Cỏc b - :B M (ỏo nhi ton, ờm thu ng ti b nh i l Trắc ngang đ- ờng cấp cao Km2+500.00 xe đạp xe thô sơ đừơng gom dải cây xanh 3 làn xe Hỡnh 1.4 Tr 3 làn xe dải cây xanh xe thô sơ đừơng gom xe đạp c 17 B dnh cho giao thụng c gi gi dnh cho cỏc - Ph ph ng ti - Ph dnh cho giao thụng ng: B nhu c il ph ng ti giao thụng di chuy khi vo Ph y cũn l vo, ra - Ln xe: l m ch n d c - Ln . PHúC Thiết kế yếu tố hình học đ- ờng ô tô nhà xuấtbản giao thông vận tải Pgs.ts bùi xuân cậy, ThS NGUYễN QUANG PHúC Thiết kế yếu tố hình học đ- ờng ô tô. tc ch cho phép xe ô tô và mô tô lu thông, nhng trên đng ô tô, theo lut hin hành, tt c các đi tng tham gia giao thông (ô tô, xe máy, xe đp,