Chương II: xác định cấp hạng kỹ thuật và các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến

2.2.1.1.Theo điều kiện về sức kéo:



Khi chuyển động thì sức kéo của bánh xe phải thắng lực cản.(Lực cản

lăn, lực cản không khí, lực cản quán tính và lực cản leo dốc).

Pa Pf + Pw + Pi + Pj (1)

Trong đó: Pa, Pf, Pw, Pj và Pi lần lợt là lực kéo của xe, lực cản lăn, lực cản

không khí, lực cản quán tính và lực cản leo dốc.

Đặt



D=



Pa Pw

G



D: là nhân tố động lực ( sức kéo trên một đơn vị trọng lợng của xe tra

theo biểu đồ nhân tố động lực ). Coi xe chạy trên đờng với vận tốc không đổi

thì đợc viết thành D = f+i.

f :là hệ số lực cản lăn, lấy f=0,022 ( với mặt đờng bê tông nhựa).

i :là độ dốc của đờng, xe lên dốc thì i lấy dấu dơng, xuống dốc thì lấy

dấu âm.

Vậy idmax = D -f

Bảng2.1:Bảng xác định idmax



VTK km/h



VTT km/h



f



D



idmax 0/00



VOLGA



60



100



0,022



0,112



90



ZIL - 150



60



90



0,022



0,04



18



MAZ- 5001



60



70



0,022



0,031



8



Loại xe



2.2.1.2.Theo điều kiện về sức bám:



Để đảm bảo xe chạy tịnh tiến, không quay tại chỗ khi xe lên dốc trong

điều kiện thời tiết bất lợi nhất thì sức kéo phải nhỏ hơn sức bám của bánh xe

với mặt đờng.Ta có công thức.



11



'

i max = D ' f ; với D ' =



1.Gk P

G



Trong đó:

f : hệ số sức cản lăn đợc chọn tuỳ thuộc vào loại mặt đờng thiết kế

D: nhân tố động lực của xe, tra theo biểu đồ nhân tố động lực của mỗi

loại xe.

D: nhân tố động lực xác định theo điếu kiện bám của ôtô.

1: hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đờng, nó phụ thuộc vào tình trạng

mặt đờng và điều kiện xe chạy, khi tính toán lấy 1 trong điều kiện bất lợi

nhất tức là mặt đờng ẩm ớt, bẩn ở đây lấy 1 =0,2

GK: trọng lợng của trục chủ động.

Xe con GK= (0,05ữ0,55) G

Xe tải một trục chủ động GK=(0,6ữ0,7)G

Xe tải có toàn bộ các trục là trục chủ động G K=G( G: trọng lợng toàn bộ

của ô tô)

Pw: sức cản không khí

K . F .V 2

Pw =

13



(kg).



Với K: hệ số sức cản không khí nó phụ thuộc vào hình dạng và độ nhẵn

bề ngoài của xe;

F: diện tích cản gió của ôtô

- Với xe tải trung MAZ-5001

Ta có k = 0,06(kg.sec2/m4); F = 6 m2; V = 60 km/h; Vgió = 0

Gk = 100600 kg;



G = 13625 kg;



12



0,07.6(60) 2

= 116.3kg

Pw =

13



D' =



0,2.100600 116.3

= 1.47.

13625



- Vậy: id Max = 1.47- 0,022 = 1.45

- Với xe tải nhẹ ZIL-150

Ta có k =0.07(kg.sec2/m4); F =3,0 m2; V=60km/k; Vgió=0

Gk =6150 kg;



G=8250 kg;



Pw =



0,07.3,0.(60) 2

= 58.15kg

13



D' =



0,2 x6150 58,15

= 0,14.

8250



Vậy: id Max = 0,14- 0,022 = 0,118.

_ Với xe con

Ta có: K= 0,03(kg.sec2/m4); F = 2,6 m2; VTK = 60 km/h; Vgio= 0

Gk = 640 kg;

PW =

D' =



G = 1280 kg;



0,03.2,6.(60) 2

= 21,6(kg ).

13



.0,2.640 21,6

= 0,083.

1280



Vậy: id Max = 0,083 - 0,022 = 0,061.

Theo tiêu chuẩn thiết kế 4054-2005, với đờng cấp IV độ dốc dọc lớn nhất

idmax= 6%.



13



Dựa vào kết quả tính toán và quy phạm thì có sai khác nhau, song ta chọn

idmâx=6% nh trong quy phạm để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Với độ dốc

dọc lớn nhất là 6% lớn hơn độ dốc tính toán theo điều kiện kéo (leo dốc) của

xe tải nên ta phải kiểm tra lại vận tốc của xe tải:

D f + idmax

Mà f+idmax= 0,022+ 0,06 = 0,082

với D = f + idmax= 0,082 thì V = 35 km/h với xe tải nhẹ.

V = 24 km/h với xe tải trung.

V = 20 km/h với xe tải nặng.

Vậy với độ dốc dọc idmax= 6 thì xe tải chỉ chạy với vận tốc từ 35 ữ20 km/h

không đạt đợc vận tốc thiết kế cũng nh vận tốc lớn nhất của khả năng xe có

thể do đó khi thiết kế tuyến cũng nh thiết kế đờng đỏ trên trắc dọc thì ta phải

cân nhắc kỹ lỡng về độ dốc dọc. Trên tuyến nên cố gắng tránh đồi dốc, đèo

cao để tăng thêm khả năng vận hành của hệ thống xe tải.

2.2. Xác định đặc trng mặt cắt ngang

2.2.1 Xác định số làn xe chạy cần thiết:

-Quy đổi lu lợng xe chạy 1 ngày đêm về lu lợng xe chạy trong 1 giờ: giờ

cao điểm trong ngày dùng hệ số tính đổi kinh nghiệm , trong tính toán lấy

= 0,12

Nqđgiơ= .Nqđ = 0,12.5995 = 719,4 (xecon/giơ)

- Số làn xe cần thiết

n=



N qdgio.

N lth .z



Nlth: khả năng thông xe thực tế



14



z: hệ số mật độ xe chạy trên đờng, lấy z = 0,55





n



=

lx



0.12x5995

= 1,3 (làn)

0.55x1000



2.2.2. Xác định bề rộng làn xe

Công thức B =



b+c

+ x + y (m)

2



Trong đó:

b: chiều rộng thùng xe b = 2,5m

c: cự ly giã hai bánh xe c = 2m

x: cự ly sờn thùng xe đến làn bên cạnh

x = 0,5 + 0,005.60 = 0,8m

y khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy

y = 0,5 + 0,005.60 = 0,8

Vậy B =



2,5 + 2

+ 0,8 + 0,8 = 3,85 (m)

2



Theo quy phạm thì B = 3,5 m Bmật= 7 m

Ta dùng bề rộng xe B = 3,5 m theo quy phạm vì trên dòng xe có nhiều

thành phần dòng xe có kích thớc nhỏ hơn kích thớc xe đã tính, xe có kích thớc

lớn hơn có tỷ lệ ít.

2.2.3. Chiều rộng mặt đờng và nền đờng:

- Chiều rộng phần xe chạy(mặt đờng) đợc xác định theo sơ đồ xếp xe của

Zamakhaep.

Tuỳ theo số làn xe n và cách sắp xếp xe trên các làn, cách tổ chức giao

thông giữa các làn xe cơ giới với nhau, giữa các xe cơ giới với xe thô sơ chiều

rộng xe chạy đợc xác định nh sau:



15



Bm = n.B + Bd = 2.3,5 + 0 = 7 (m)



- Chiều rộng nền đờng

Bn = Bm + 2 ì Ble = 7 + 2 ì 1 = 9 (m)



Trong đó:

Bm :chiều rộng toàn bộ phần xe chạy(m)

B :chiều rộng của một làn xe(m)

n :số làn xe

Bd :bề rộng của dải phân cách(m)

Bn :bề rộng của toàn bộ nền đờng(m)

Ble :chiều rộng lề đờng(m)

2.3.Xác định tầm nhìn xe chạy

2.3.1 Cơ sở tính toán

Hiện nay trong lý thuyết tính đờng ôtô thờng chấp nhận 3 sơ đồ tầm nhìn

Dừng xe trớc chớng ngại vật (sơ đồ I - tầm nhìn một chiều)

Hãm hai xe chạy ngợc chiều nhau (sơ đồ II- tầm nhìn hai chiều)

Xe con vợt xe tải lại gặp xe ngợc chiều (sơ đồ IV- tầm nhìn vợt xe)

Còn một sơ đồ nữa là tầm nhìn tránh xe (SIII) nhng đây không phải là sơ

đồ cơ bản, và đợc sử dụng trong qui phạm nhiều nớc.



16



2.3.2 Tính toán tầm nhìn theo sơ đồ số 1 (SI)



lpu



Sh



l0



1



1

S1



Hình 2.3.2: Sơ đồ tầm nhìn S1

V

K.V 2

+

+ l0

SI =

3.6 254.( i)



Trong đó:

V: tốc độ xe chạy bằng 60 km/h

K: hệ số sử dụng phanh lấy trung bình K = 1.3

: hệ số bám giữa bánh xe và mặt đờng lấy = 0.5

i: độ dốc dọc, ở đây ta tính cho đoạn đờng nằm ngang nên i=0%

lo:cự ly an toàn dự trữ, lấy l0= 10 m

Vậy có: SI =



60 1.3x60 2

+

+ 10 = 63.5(m)

3.6 254x0.5



So sánh với bảng 10[1] ta chọn S1 = 75 (m)

2.3.3 Tính toán tầm nhìn theo sơ đồ số 2 (S2 )



l pu



1



Sh



l0



Sh



2



1



lpu



2



Sii



Hình 2.3.4 : Sơ đồ tầm nhìn S2



17



V

K.V 2

+

+ l0

SII =

1.8 127( 2 i 2 )



Trong đó :

i=0% tính cho đoạn đờng nằm ngang

V = 60 km/h với giả thiết tốc độ của 2 xe chạy ngợc chiều là nh nhau

K = 1.3

= 0.5 trong điều kiện đờng sạch xe chạy với điều kiện bình thờng

L0 = 5 đến 10 m

60 1.3x60 2 x0.5

+

+ 10 = 117(m)

Vậy ta đợc : SII =

1.8 127(0.5 2 0)



So sánh với bảng 10[1] ta chọn S2 = 150 (m)



2.3.5. Tính tầm nhìn vợt xe S4



l1



S1-S2



3



1



1



2



3



1



2



l2



l2'



l3



Siv



Hình 2.3.6 : Sơ đồ tầm nhìn S4

Ta tính với giả thiết sau :

- Xe con chạy với tốc độ V1=60 km/h chạy sang làm ngợc chiều để vợt

xe tải chạy chậm hơn với tốc độ V2=45km/h

- Xét đoạn đờng nằm ngang i=0%

- Tốc độ xe chạy ngợc chiều V3=V1=60km/h



18



- K=1.3;



=0.5;



l0=10 m



Vậy ta có



V

KV12

V1

.

S IV = 2.l 0 + 2.l xecon + 1 +



V V =

1.8 127( i) 1

2





60 1.3x60 2 60

2x5 + 2x4.055 +

.

+

= 500(m)



1.8 127x0.5 60 45







Nh vậy kế hợp với bảng 10[1] chọn trị số sử dụng là S4=350 ( m )

Sau khi tính toán xong ta lập bảng so sánh giữa kết quả tính toán với quy trình

quy phạm TCVN 4054-2005 để chọn ra tiêu chuẩn để thiết kế.



Bảng 2.2: Bảng so sánh lựa chọn tầm nhìn

Tầm nhìn



Stinhtoan (m)



Squipham (m)



Sthietke



S1

S2

S4



63,5

117

500



75

150

350



75

150

350



Ta sử dụng tầm nhìn theo quy phạm, vì tầm nhìn S 1 và tầm nhìn S2 thì ít

xảy ra với đờng cấp IV, tầm nhìn S4 trong quy phạm không có nên ta sử dụng

kết quả tính toán.

2.2. Xác định bán kính tối thiểu đờng cong nằm

Khi xe chạy trong đờng cong, xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi, phải

chịu lực ly tâm, bị cản trở tầm nhìn... do đó phải thiết kế đờng cong sao cho

hợp lý.

2.2.1. Bán kính đờng cong khi có làm siêu cao:

min

Rsc =



V2

127.( à + isc )



19



à : hệ số lực ngang, nó phải đảm bảo điều kiện chống lật, chống trợt

ngang, êm thuận nên à đợc chọn bằng 0,15

isc: độ dốc siêu cao của đờng cong, theo quy trình quy phạm thì độ dốc

tối đa của siêu cao là 6%.

V: vận tốc thiết kế xe chạy trong đờng cong.

Vậy:



R



R



Và



min

sc



min

sc



(60) 2

=

= 135( m). (bán kính tối thiểu giới hạn)

127.(0,15 + 0,06)

(60) 2

(tt ) =

= 149( m). (bán kính tối thiểu thông thờng)

127.(0,15 + 0,04)



2.4.2. Bán kính đờng cong khi không làm siêu cao.

min

Rkhongsc =



V2

(m).

127.( à in )



Hệ số lực ngang à trong trờng hợp này lấy bằng 0,08

in: độ dốc ngang của đờng ( độ dốc siêu cao ở phần lng đờng) theo quy

phạm chọn in = 0,02

R



min

khongsc



(60) 2

=

= 472 (m).

127.(0,08 0,02)



Bảng 2.3 : Bảng so sánh kết quả tính toán với quy trình quy phạm và lựa

chọn

Đờng cong

Có siêu cao

Có siêu cao thông thờng

Không siêu cao



Rtt (m)

135

149

472



Rquy phạm (m)

125

250

1500



Rsử dụng

135

250

1500



Bán kính tính toán nhỏ hơn quy phạm quy định, song kết quả ta chọn

theo quy phạm là vì:



20



-Tạo cảm giác thoải mái cho lái xe và khách hàng khi xe chạy trong đờng

cong.

-Mở rộng tầm nhìn cho lái xe, giảm lực trợt ngang, chống lật an toàn cho

xe cũng nh khách hàng.

Bảng phân tích quan hệ giữa bán kính đờng cong nằm, độ dốc siêu cao và

min

min

hệ số lực ngang à bằng cách thay đổi bán kính trong khoảng Rsc đến Rkhongsc



(theo 4054-05)

Bảng 2.4: Bảng xác định isc

R(m)

isc

à



>150

0

Khôn

g sc



285



250



220



200



185



170



155



145



135



0.02



0.02

5

0.08

8



0.03



0.03

5

0.10

7



0.04



0.04

5

0.11

7



0.05



0.05

5

0.13

9



0.06



0.08



0.09

3



21



0.11

5



0.13

3



0.15