Sử dụng mô hình IHSDM để đánh giá an toàn giao thông trên tuyến đường xuyên đảo Cát Bà, thành phố Hải Phòng
Để thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội, thành phố Hải Phòng đang dần hoàn thiện hệ thống hạ tầng giao thông kết nối ngoài đô thị. Đặc điểm của những tuyến đường này là có địa hình phức tạp như đường xuyên đảo Cát Hải - Cát Bà (TL356), nơi tiềm ẩn tai nạn giao thông rất cao. Việc ứng dụng mô hình tương tác thiết kế an toàn đường bộ - IHSDM để phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố hình học của tuyến đường xuyên đảo Cát Bà đến an toàn giao thông là cần thiết. Kết quả của nghiên cứu này đưa ra được biểu đồ dự báo rủi ro tai nạn giao thông của tuyến đường, trên cơ sở đó đề xuất các hướng tổ chức giao thông trong quá trình khai thác tuyến đường.
- Tổng quan về dự án
Xây dựng tuyến đường xuyên đảo Cát Hải - Cát Bà để đáp ứng nhu cầu đi lại ngày càng tăng cao của du khách và cư dân trên quần đảo Cát Bà. Điều đó phù hợp với định hướng phát triển du lịch của thành phố và góp phần hoàn thiện hệ thống hạ tầng giao thông khu vực, thúc đẩy phát triển kinh tế cũng như an ninh quốc phòng của địa phương.
Tuyến đường được thiết kế theo quy mô đường cấp IV-MN, vận tốc thiết kế 40km/h theo tiêu chuẩn TCVN 4054-05.
Bảng 1. Các thông số kỹ thuật của tuyến đường [1]
Tên chỉ tiêu |
Đơn vị |
Giá trị |
Vận tốc thiết kế Vtk |
km/h |
40 |
isc max |
% |
7 |
Bán kính cong Rmin |
m |
60 |
Bán kính cong Rtt |
m |
125 |
Bán kính Rksc |
m |
600 |
Tầm nhìn S1 |
m |
40 |
Độ dốc dọc idmax |
% |
10 |
Bán kính cong đứng lồi Rmin |
m |
700 |
Bán kính cong đứng lõm min |
m |
450 |
Độ dốc ngang phần xe chạy |
% |
2 |
Bề rộng lề |
m |
0,6 |
Theo tiêu chuẩn đường cấp IV-MN, tuyến đường được thiết kế với các thông số kỹ thuật như sau [1] :
Bề rộng nền đường : Bnền = 11,2m.
Bề rộng mặt đường : Bmặt = 10,0m.
Bề rộng lề đất : Blề đất = 2x0,6m.
Độ dốc ngang mặt đường : imặt = 2%.
Độ dốc ngang lề đất : ilề = 0%.
Bảng 2. Lưu lượng xe trung bình năm (AADT) [2]
(Đơn vị: PCU/ngày đêm)
Loại xe |
2020 |
2025 |
2030 |
2035 |
Xe con |
121 |
242 |
475 |
862 |
Xe bus nhỏ |
87 |
176 |
345 |
625 |
Xe bus lớn |
169 |
340 |
666 |
1208 |
Tải nhỏ |
296 |
718 |
1282 |
1796 |
Tải trung |
336 |
843 |
1492 |
1625 |
Tải 3 trục |
401 |
1062 |
1851 |
2103 |
Tải > 3 trục |
227 |
698 |
1171 |
1213 |
Xe máy |
0 |
0 |
0 |
0 |
Xe đạp |
0 |
0 |
0 |
0 |
Tổng |
1638 |
4080 |
7282 |
8219 |
Hình 1. Mặt bằng tổng thể tuyến đường
2. Sử dụng IHSDM để đánh giá mức độ ATGT của dự án
2.1. Mối quan hệ giữa các thông số kỹ thuật của tuyến đường với tai nạn giao thông
Theo một số nghiên cứu khoa học trên thế giới cho thấy, khuyết điểm trong thiết kế hình học tuyến đường là một trong những nguyên nhân quan trọng gây tai nạn giao thông. Sản phẩm của thiết kế là các bộ phận cơ bản của tuyến: bình đồ, trắc dọc, trắc ngang. Sự kết hợp các yếu tố kỹ thuật của tuyến ảnh hưởng đến quá trình khai thác, vận hành sau này.
Các yếu tố hình học điển hình như: vận tốc thiết kế, đoạn thẳng quá dài, bán kính đường cong nằm, hệ số ma sát ngang, độ dốc dọc của đường, tầm nhìn, sự phối hợp giữa nội bộ tuyến, giữa các yếu tố tuyến đường với môi trường xung quanh,… có mối quan hệ mật thiết với tai nạn giao thông. Việc đánh giá mối quan hệ này là rất cần thiết để đưa ra các tiêu chí về an toàn giao thông nhằm có các thước đo định lượng ngay từ khâu thiết kế mới, nâng cấp mở rộng tuyến đường.
2.2. Tổng quan về IHSDM
IHSDM - mô hình tương tác thiết kế an toàn đường bộ đã và đang được sử dụng rộng rãi trên các nước tiên tiến như: Mỹ, Anh, Ý, New Zealand,… Tuy nhiên, tại Việt Nam việc nghiên cứu, đánh giá mức độ an toàn giao thông của các tuyến đường thiết kế mới, đang được khai thác, sử dụng chưa được đề cập.
IHSDM sử dụng các yếu tố hình học và yếu tố quang học để đánh giá tổng thể tuyến đường với tiêu chí đánh giá như: Dự báo tai nạn, độ an toàn, biểu đồ vận tốc, những vị trí bất lợi về tầm nhìn,… Vì vậy, sử dụng IHSDM để đánh giá mức độ an toàn giao thông của đường này là cần thiết.
Hình 2. Cửa sổ nhập dữ liệu của IHSDM [3]
IHSDM gồm 6 mô đun để đánh giá các thiết kế của đường ngoài đô thị:
• PRM - Mô đun đánh giá tiêu chuẩn thiết kế;
• CPM - Mô đun dự đoán rủi ro tai nạn;
• DCM - Mô đun Tính bền vững của thiết kế;
• TAM - Mô đun phân tích giao thông;
• IRM - Mô đun đánh giá nút giao cắt đồng mức;
• DVM - Mô đun người – xe;
Tùy thuộc vào các tiêu chí cần sử dụng, người dùng có thể lựa chọn một trong các mô đun trên.
Trong bài báo này tác giả sử dụng mô đun CPM để dự báo tai nạn giao thông. CPM xác định các vị trí có tần số và tỷ lệ dự báo tai nạn cao nhất trên tổng thể dọc tuyến và từng phân đoạn tuyến đường. Ngoài là cơ sở để xác định “rủi ro”, mô đun này còn hỗ trợ xây dựng thư viện số tai nạn lịch sử cho các tuyến đường có quy mô tương tự trong tương lai.
Thuật toán tính dự báo tai nạn gồm 3 thành phần: cơ sở các mô hình, hệ số hiệu chuẩn, hệ số hiệu chỉnh tai nạn (AMFs). [4]
Phương trình (1), (2) được sử dụng để dự báo số lượng tai nạn phân đoạn đường ô tô trong mô đun CPM.
2.3. Sử dụng IHSDM dự báo tai nạn của tuyến đường xuyên đảo Cát Hải - Cát Bà
Trong cửa sổ nhập dữ liệu chứa nhiều tab: Tổng quát, Bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, làn,... Mỗi tab dữ liệu, người dùng nhập dữ liệu bắt buộc hoặc dữ liệu lựa chọn.
Mô đun CPM cần các dữ liệu bắt buộc đó là:
• Đoạn thẳng, đoạn cong trên bình đồ;
• Đoạn chuyển đổi dốc trên trắc dọc tuyến đường;
• Vận tốc khai thác, địa hình,chức năng của tuyến đường, lưu lượng xe dự báo năm tương lai;
• Các dữ liệu trong menu trắc ngang tuyến đường;
• Số lượng tai nạn lịch sử;
Hình 3. Cửa sổ dữ liệu bình đồ tuyến đường [3]
Với dữ liệu thu được từ hồ sơ thiết kế tổ chức thi công tuyến đường xuyên đảo Cát Hải - Cát Bà. Sau khi khai báo đầy đủ các cửa số dữ liệu, IHSDM tiến hành phân tích và trả các kết quả: Biểu đồ dự báo tai nạn tổng thể dọc tuyến đường và dự báo tai nạn trên đoạn thẳng, đoạn cong, đoạn chuyển tiếp của đường. Những con số dự báo chi tiết và tổng số tai nạn, tỷ lệ % hậu quả của tai nạn.
Kết quả thu được qua mô hình đánh giá IHSDM:
Hình 4. Biểu đồ tổng kết dư báo tai nạn tuyến đường
Kết quả được thống kê chi tiết qua Bảng 3,4:
Năm thứ nhất đánh giá |
2020 |
Năm thứ n đánh giá |
2035 |
Chiều dài tuyến đường (km) |
1,8017 |
AADT (vpd) |
3,372 |
Số lượng tai nạn dự báo |
|
Tổng số tai nạn |
17,32 |
Số tai nạn gây tử vong và chấn thương |
5,56 |
Số tai nạn gây tử cong và chấn thương nghiêm trọng |
3,05 |
Thiệt hại về tài sản |
11,76 |
% tổng số tai nạn |
|
Tử vong và chấn thương |
32 |
Tử vong và chấn thương nghiêm trọng |
18 |
% thiệt hại tài sản |
68 |
Dự kiến tỷ lệ tai nạn |
|
Tỷ lệ tai nạn (số tai nạn/km/năm) |
1,6026 |
Tỷ lệ tử vong và chấn thương (số tai nạn/km/năm) |
0,5144 |
Tỷ lệ tử vong và chấn thương nghiêm trọng (số tai nạn/km/năm) |
0,2821 |
Tỷ lệ thiệt hại tài sản (số tai nạn/km/năm) |
1,0881 |
Bảng 3. Bảng dự báo tần số và tỷ lệ tai nạn trên toàn bộ tuyến