Bài giảng Thiết kế đường ô tô - Chương 2: Thiết kế bình đồ tuyến - Nguyễn Tấn Dương

rình đường cong chuyển tiếp dạng Clô-tô-it
 Đoạn ĐCCT được thiết kế với điều kiện:
 Tốc độ xe chạy trên đường thẳng bằng tốc độ xe chạy trên đường 
cong.
 Phương trình ĐCCT phù hợp với qũy đạo xe chạy trong thực tế, bán 
kính đường cong thay đổi tỉ lệ nghịch với góc ngoặt của bánh xe trước 
và được xác định bằng công thức:
trong đó:
LA – Chiều dài khung xe, m;
 - góc ngoặt của bánh xe trước;
 - bán kính đường cong tại điểm tính toán, m.
 =


LA


R
2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 90
2.4.2 Phương trình đường cong chuyển tiếp dạng Clotoit
 Ngoài đường thẳng,  = 0, tăng dần khi vào đường cong và tại tiếp đầu 
của đường cong tròn có bán kính bằng R,  = 0 và ta có:
 Nếu xe chạy với tốc độ không đổi v (m/s), tốc độ quay góc ngoặt của bánh 
xe trước không đổi là , gọi S là chiều dài đoạn đường xe chạy được trên 
ĐCCT, t là thời gian xe chạy tương ứng, ta có:
Thay vào trên, ta có:
Vì LA, v,  là những đại lượng không đổi nên:
Do đó: 
Phương trình trên là cơ sở để thiết kế ĐCCT. Nó chính là phương trình 
đường cong dạng Clotoit.
 =


 = .  =
. 

 =
. 
. 
. 

=  = 
 =


 =


10/5/20
31
2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 91
2.4.2 Phương trình đường cong chuyển tiếp dạng Clô-tô-it
Phương trình đường cong Clotoit : 
Hằng số C có thể xác định từ điều kiện: khi S = L 
(tại cuối ĐCCT) thì  = R và ta có:
C = .S = R.L = A2
A được gọi là thông số của đường cong Clotoit
L là chiều dài ĐCCT
P.trình được chuyển sang hệ tọa độ đề các:
(đây là phương trình hội tụ nhanh nên chỉ cần
tính 2 số hạng đầu là đủ)
 =


 = 
 =


-
2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 92
2.4.3 Xác định chiều dài ĐCCT tối thiểu
 Chiều dài ĐCCT được xác định từ điều kiện để lực ly tâm tăng dần dần 
không gây cảm giác khó chịu cho hành khách khi xe chạy vào đường cong.
 Muốn vậy tốc độ tăng gia tốc ly tâm I không được vượt quá trị số cho phép 
có thể gây khó chịu cho hành khách. Lực ly tâm phải tăng từ từ, thay đổi từ 
0 ở ngoài đoạn thẳng đến trị số cực đại v2/R khi vào đến đường cong tròn 
với độ tăng gia tốc ly tâm là I.
(Giá trị độ tăng gia tốc ly tâm theo Liên Xô cũ và Việt Nam I=0.5 m/s3)
 Thời gian xe chạy trên đoạn ĐCCT có thể xác định theo công thức:
 Do đó chiều dài ĐCCT có thể xác định:
 Nếu v tính bằng km/h thì:
 =

. 
 =

47. 
 ()
 = .  =

. 
 ()
2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 93
2.4.4 Trình tư cắm ĐCCT
* Bước 1: Xác định các thông số cơ bản của
đường cong tròn:
Tiếp tuyến đường cong: 
Chiều dài đường cong: 
Phân cự: p=
* Bước 2: Xác định chiều dài ĐCCT: LCT từ đó
xác định thông số
* Bước 3: Xác định góc kẹp 0 = LCT/2R và kiểm tra 0 ≤ /2 (ko thỏa thì phải tăng R)
* Bước 4: Xác định tọa độ điểm cuối ĐCCT (x0,y0) có S=LCT và độ dịch chuyển t,p
và và
10/5/20
32
2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 94
2.4.4 Trình tư cắm ĐCCT
* Bước 5: Tính lại bán kính đường cong tròn
R1=(R+p) và tính lại yếu tố đường cong tròn
theo R1:
* Bước 6: Xác định chiều dài phần còn lại của
đường cong tròn
* Bước 7: Xác định lý trình điểm bắt đầu NĐ
và kết thúcNC của đường cong chuyển tiếp
* Bước 8: Xác định tọa độ các điểm của ĐCCT cách nhau 5-10m ứng với thông số A.
* Bước 9: Tính và cắm phần đường cong tròn còn lại Ko
2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 95
2.4.5 Trình tư cắm đường cong tròn
* Bước 2: Chọn khoảng cách cắm cọc l=5-20m tùy R, từ đó xác định góc chắn
Từ đó tính được tọa độ điểm thứ n theo công thức:
x’n= R.sin(n.)
y’n= R.[1-cos(n.)]
* Bước 1: Xác định hệ
trục tọa độ (x’o’y’):
Từ A đo một đoạn
tAB=y0.cotg0 được B, 
sau đó nối B với O’ 
được trục o’y’  o’y’
2.5 MỞ RỘNG ĐƯỜNG VÀ ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 96
2.5.1 Khái niệm
 Khi xe chạy vào đường cong, quỹ
đạo bánh trước và sau không trùng
nhau nên dải chiều rộng mà ô tô
chiếm chỗ sẽ lớn hơn trên đường
thẳng
 Để đảm bảo điều kiện xe chạy trên
đường cong tương đương như trên
đường thẳng, ở các đường cong có
bán kính nhỏ cần phải mở rộng phần
xe chạy thêm chiều rộng e (D).
H3.4 Sơ đồ xác định độ mở rộng mặt đường
trong đường cong
10/5/20
33
2.5 MỞ RỘNG ĐƯỜNG VÀ ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 97
2.5.2 Tính toán độ mở rộng
 Độ mở rộng e có thể xác định theo
hệ thức lượng vòng tròn:
 Để xét đến đến độ sàng ngang khi
xe chuyển động với vận tốc V ta
hiệu chỉnh như sau:
Như vậy độ mở rộng mặt đường cho đường có 2 làn xe được tính gần
đúng theo công thức sau
Với LA: chiều dài từ đầu xe tới trục bánh xe sau
e : độ mở rộng của 1 làn xe ; V là vận tốc xe chạy (km/h)
2.5 MỞ RỘNG ĐƯỜNG VÀ ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 98
2.5.3 Bố trí độ mở rộng trong đường cong
Đoạn nối mở rộng bố trí trùng với đường
cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao
Lnối= max(LCT,LSC). Nếu không có hai yếu
tố chuyển tiếp, siêu cao thì :
- Bố trí ½ trên đường thẳng và ½ trên
đường cong
- Trên đoạn nối thì mở rộng dần đều
(tuyến tính) theo tỷ lệ 1:10 (tức mở rộng
1m trên chiều dài tối thiểu là 10m)
 Lnối = 10E
Mở rộng được bố trí một nửa về phía
bụng và một nửa về phía lưng đường
cong. Khi khó khăn có thể bố trí về một
phía bụng hoặc lưng đường cong.
2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 99
2.6.1 Tầm nhìn trong đường cong
 Tầm nhìn trên đường cong nằm được kiểm tra đối với các ô 
tô chạy trên làn xe phía bụng đường cong với giả thiết mắt 
người lái xe cách mép mặt đường 1,5m và ở độ cao cách 
mặt đường 1,2m (tương ứng với trường hợp xe con).
Muốn đảm bảo được tầm nhìn S trên đường cong cần phải 
xác định được phạm vi phá bỏ chướng ngại vật cản trở tầm 
nhìn, thường dùng hai phương pháp:
 Phương pháp đồ giải
 Phương pháp giải tích
10/5/20
34
2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 100
2.6.2 Phương pháp đồ giải
 Trên bình đồ đường cong nằm vẽ với tỉ lệ lớn (Hình 3.9), theo 
đường quỹ đạo xe chạy, định điểm đầu và điểm cuối của những 
dây cung có chiều dài bằng chiều dài tầm nhìn S. Vẽ đường cong 
bao những dây cung này ta có đường giới hạn nhìn. Trong phạm 
vi của đường bao này tất cả các chướng ngại vật đều phải được 
phá bỏ như cây cối, nhà cửa,
H3.5 Sơ đồ xác định tầm nhìn theo phương pháp đồ giải
2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 101
2.6.3 Phương pháp giải tích
 Xác định khoảng cách cần đảm bảo tầm nhìn tại điểm chính giữa 
đường cong z. Trong phạm vi đường cong tròn, đường giới hạn 
nhìn vẽ theo đường tròn cách quỹ đạo xe chạy một khoảng cách 
là z. Từ hai đầu của đường cong, kéo dài về hai phía mỗi bên 
một đoạn bằng S trên quỹ đạo xe chạy. Từ hai điểm cuối của hai 
đoạn thẳng này vẽ đường thẳng tiếp xúc với đường tròn trên ta 
sẽ có đường giới hạn nhìn (Hình 3.6).
H3.6 Sơ đồ xác định tầm nhìn theo
phương pháp giải tích
2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 102
2.6.3 Phương pháp giải tích
 Xác định khoảng cách cần đảm bảo tầm nhìn z, có 2 trường hợp
 Khi chiều dài đường cong K nhỏ hơn cự ly tầm nhìn S (Hình3.7a)
 Khi chiều dài đường cong K lớn hơn cự ly tầm nhìn S (Hình3.7b)
H3.7 Sơ đồ xác định khoảng cách z
a) Khi S>K; b) Khi S<K
10/5/20
35
2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 103
2.6.3 Phương pháp giải tích
 Trường hợp 1: khi K<S
Ta có: z = DE + EH
Mà DE = OD – OE = R1 – OE
R1 là bán kính quỹ đạo đường cong xe chạy
Do đó ta có:
 =  = /2 =
1
2
( − )/2
 =  1 − 

2
+
1
2
( − )

2
2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 104
2.6.3 Phương pháp giải tích
 Trường hợp 2: khi K>S
Ta có:
Trong đó: 
1 – góc giới hạn bởi cung của đường tròn có chiều 
dài bằng cự ly tầm nhìn S.
Với
R là bán kính đường cong,m
B là chiều rộng mặt đường,m
 =  1 − 

2
 =
180. 

 = R − (
B
2
− 1.5m)
2.7 NỐI TIẾP CÁC ĐƯỜNG CONG TRÊN BÌNH ĐỒ
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 105
2.7.1 Nối tiếp 2 đường cong cùng chiều
Hai đường cong cùng chiều có thể nối trực tiếp 
với nhau hoặc giữa chúng có một đoạn thẳng 
chêm tùy từng trường hợp cụ thể:
 Nếu hai đường cong cùng chiều không có 
siêu cao hoặc có cùng độ dốc siêu cao thì 
có thể nối trực tiếp với nhau và ta có đường 
cong ghép.
 Nếu hai đường cong cùng chiều gần nhau 
mà không có cùng độ dốc siêu cao:
 Giữa chúng phải có một đoạn thẳng
chêm m đủ dài để bố trí hai đoạn ĐCCT 
hoặc hai đoạn nối siêu cao, tức là:
10/5/20
36
2.7 NỐI TIẾP CÁC ĐƯỜNG CONG TRÊN BÌNH ĐỒ
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 106
2.7.1 Nối tiếp 2 đường cong cùng chiều
 Nếu chiều dài đoạn thẳng chêm giữa hai 
đường cong không có hoặc không đủ thì 
tốt nhất là thay đổi bán kính để hai đường 
cong tiếp giáp nhau và có cùng độ dốc 
siêu cao cũng như độ mở rộng theo độ 
dốc siêu cao và độ mở rộng lớn nhất. Tỉ 
số bán kính giữa hai đường cong kề nhau 
trong đường cong ghép không được lớn 
hơn 1.3 lần.
 Nếu vì điều kiện địa hình không thể dùng 
đường cong ghép mà vẫn phải giữ đoạn 
thẳng chêm ngắn thì trên đoạn thẳng đó 
phải thiết kế mặt cắt ngang một mái 
(siêu cao) từ cuối đường cong này đến 
đầu đường cong kia.
2.7 NỐI TIẾP CÁC ĐƯỜNG CONG TRÊN BÌNH ĐỒ
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 107
2.7.2 Nối tiếp 2 đường cong ngược chiều
 Hai đường cong ngược chiều có bán 
kính lớn không yêu cầu làm siêu cao 
thì có thể nối trực tiếp với nhau.
 Trường hợp cần phải làm siêu cao thì 
chiều dài đoạn thẳng chêm phải đủ 
dài để có thể bố trí hai đoạn ĐCCT 
hoặc hai đoạn nối siêu cao
(có thể chọn m≥ 2V với V là vận tốc tính
toán km/h)
10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 108
CHƯƠNG 3 
THIẾT KẾ TRẮC DỌC