Chương Thiết kế chương trình hỗ trợ thiết kế hình học tổ chức giao thông nút khác mức 2.1 Đặt vấn đề Hiện việc tính toán nút giao thông phức tạp, yếu tố ảnh hưởng đến việc tính toán nhiều Các chương trình hỗ trợ thiết kế nút giao nhiều AutoCAD Civil 3D, MX Road, Novapoint … nhiên để sử dụng chương trình việc tính toán liệu hình học đầu vào phải tự tính thủ công Trong phạm vi yêu cầu đồ án rộng, sở nghiên cứu cách thức xây dựng chương trình cố gắng nắm bắt phương hướng cụ thể để đề xuất phương án xây dựng chương trình có tính khả thi hữu ích sau Chương trình hỗ trợ thiết kế hình học phần mặt nút 2.2 Thiết kế hệ thống phần mềm 2.2.1 Giới thiệu dự án phần mềm Phần mềm có tên “TKnut” với mục đích hỗ trợ người dùng đẩy nhanh công tác thiết kế nút giao khác mức Đối tượng sử dụng phần mềm tất người quan tâm đến tự động hóa thiết kế vẽ hình học tổ chức giao thông nút giao khác mức (kể nút giao mức), cụ thể kĩ sư thiết kế, tham gia dự án thiết kế xây dựng nút giao Yêu cầu hệ thống hỗ trợ: phần cứng máy tính, yêu cầu cấu hình bình thường, cài hệ điều hành Window XP chạy AutoCAD 2004 trở lên Yêu cầu người dùng: Người dùng phải hiểu rõ kiến thức chuyên ngành thiết kế hình học tổ chức giao thông nút giao, có khả sử dụng máy tính, phần mềm AutoCAD 2.2.3 Mục tiêu chương trình Mục tiêu cụ thể phần mềm: tính toán thông số hình học nút giao khác mức, xuất vẽ bình đồ nút giao 2.2.3 Xác định phân tích nhu cầu người dùng Phương pháp xác định nhu cầu người dùng: - Qua thực tế thiết kế cụ thể nút giao khác mức - Qua trao đổi diễn đàn cầu đường, gặp gỡ hỏi thăm người làm việc nút giao thông Nhu cầu người dùng: STT Tên nhu cầu Giao diện đơn giản Mô tả Yêu cầu chương trình phải dễ hiểu có lênh tắt dễ dùng Cần lấy thông số hình học Tính toán thông số hình nút bán kính nhánh rẽ, học nút giao khác mức chiều dài chuyển tiếp, cá kích thước mũi rẽ nhánh nối Xuất vẽ bình đồ nút AutoCAD để dễ dàng chuyển sang phần mềm khác chuyên nghiệp để hoàn thiện thiết kế Xuất vẽ bình đồ nút AutoCAD Phân tích nhu cầu người dùng: - Nhu cầu 1: người dùng mong muốn chương trình tiện lợi lại dễ dàng nắm bắt cách thức hoạt động nó, thể chương trình cung cấp lệnh từ menu sử dụng lệnh tắt để gọi giao diện làm việc cách nhanh chóng - Đối với nhu cầu 2: việc tính toán thông số hình học nút phức tạp nhiều thời gian, mặt khác khó quản lý liệu, nên việc hỗ trợ tự động hóa thiết kế thông số cần thiết, người dùng sử dụng thông số để sử dụng phần mềm khác hoàn thiện thiết kế trắc dọc, trắc ngang … phần mềm MX Road, AutoCAD Civil 3D, Mova Point… - Đối với nhu cầu 1: phần mềm thiết kế hình học đường chạy AutoCAD nhiều, người dùng thông thường muốn có vẽ bình đồ sơ nút giao, cụ thể nhánh nối, người dùng xem xét hiệu chỉnh lại số liệu để có kết tốt Sơ đồ chức cho người dùng Mô tả chi tiết khối chức Khối 1: Nhập số liệu Khối chức cung cấp cho người dùng công cụ nhập liệu đầu vào liên quan đến dự án, liệu cấp hạng thiết kế tuyến đường đường phụ giao (nút giao giao hai đường cấp tuy, việc phân thành đường đường phụ để làm việc với liệu tính toán dễ hơn, không mang tính so sánh cấp hạng đường lớn, đường nhỏ) Ngoài việc nhập liệu để người dùng lựa chọn dạng giao hai đường (ngã ba, ngã tư hay đặc biệt khác) lựa chọn dạng nút giao đặc trưng cho trường hợp giao, kèn trumpet cho giao ngã ba, nút ngã tư hoa thị Khối 2: Lựa chọn thông số tính toán Khối chức cho phép người dùng lựa chọn lại thông số chương trình tự động tính toán, nhiên chưa có hiệu chỉnh theo tiêu chuẩn hiệu chỉnh lại để phù hợp với công tác thi công Khối 3: Lưu dự án Khối cho phép người dùng lưu lại dự án mà vừa làm hay làm dở dang tiếp tục vào lần sau Khối thường chực form sử dụng chương trình để người dùng lưu lại dự án lúc Khối 4: Xuất vẽ Sau người dùng lựa chọn chấp nhận thông số tính toán, khối chức cho phép người dùng xuất vẽ bình đồ nút giao (bình đồ thể mặt nút) 2.2.4 Phân tích toán Công nghệ xây dựng: Xây dựng chương trình AutoCAD, kết hợp ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 để dễ dàng đóng gói chương trình Trong AutoCAD sử dụng ngôn ngữ VBA để dễ dàng can thiệp vào đối tượng AutoCAD VBA ngôn ngữ lập trình đơn giản, dễ sử dụng Kết hợp AutoLip để xây dựng lệnh tắt, đơn giản hóa cho người sử dụng Sơ đồ tổng quát chương trình: Bắt đầu Tính toán - Lựa chọn nút Tính toán & lựa chọ thông số cho nhánh rẽ Sai Kiểm tra nhánh Đạt Vẽ bình đồ nút giao Kết thúc Hình 2.1 Sơ đồ thuật toán chương trình Phân tích kĩ thuật Khối 1: liệu đâu vào bao gồm: - Cấp hạng tuyến đường đường phụ: o Vận tốc thiết kế o Dữ liệu mặt cắt ngang o Lưu lượng xe thiết kế năm tương lai - Dạng nút giao: ngã ba, ngã tư, dạng khác - Góc giao nút giao Khối 2: tính toán lựa chọn nút: - Dữ liệu đầu vào: liệu người dùng nhập từ bước dầu tiên, lựa chọn dạng nút giao cụ thể (nút ngã ba kèn Trumpet, nút ngã tư hình hoa thị…) - Dữ liệu đầu ra: số lượng dạng nhánh rẽ: o Nhánh rẽ trực tiếp o Bán trực tiếp o Gián tiếp Khối 3: tính toán lựa chọn thông số cho nhánh rẽ - Dữ liệu đầu vào: số lượng dạng nhánh rẽ mà khối đưa - Số liệu đầu ra: tự động tính toán thông số hình học cho nhánh rẽ bao gồm bán kính, vận tốc tối ưu, chiều dài đường cong chuyển tiếp, thông số chuyển tiếp tăng giảm tốc, cho phép người dùng lựa chọn lại thông số cho phù hợp với thực tế Khối 4: Kiểm tra nhánh - Dữ liệu đầu vào: liệu đầu khối 3, quy tắc thiết kế hình học nút giao khác mức Việt Nam số nước khác - Dữ liệu đầu ra: kết kiểm tra liệu có phù hợp với số quy định thiết kế hay không: o Đúng: tiếp tục o Sai: thông báo để người dùng làm lại bước trước đồng ý làm tiếp với liệu cũ Khối 5: vẽ bình đồ nút giao - Dữ liệu đầu vào: kết thông số hình học nhánh rẽ - Dữ liệu đầu ra: vẽ bình đồ mặt nút giao Cơ sở tính toán Từ liệu đầu vào chương trình khuyến cáo nên lựa chọn dạng nút giao thông nào, nút khác mức liên thông hoàn chỉnh hay không hoàn chỉnh Đưa dạng nút giao giao cho người dùng lựa chọn, ứng với dạng nút giao bao gồm cách nhánh rẽ tương ứng, chương trình tính toán với nhánh rẽ cụ thể Các dạng nhánh rẽ bao gồm sau: - Nhánh rẽ phải trực tiếp - Nhánh rẽ trái o Nhánh rẽ trái trực tiếp qua cầu vượt, áp dụng cho nút ngã ba hình chữ T – khác mức liên thông hoàn chỉnh o Nhánh rẽ trái gián tiếp o Nhánh rẽ trái bán trực tiếp Mỗi nhánh rẽ có sơ đồ tính toán riêng người dùng lựa chọn, tính toán thiết kế hình học cho nhánh rẽ thường tính riêng theo dạng nút giao khác mức, tham khảo tài liệu [12] Ví dụ sơ đồ tính toán đường nhánh rẽ trái nút giao ngã dạng kèn Trumpet: Hình 2.2 Sơ đồ tính toán nhánh rẽ trái nút giao kèn Trumpet Từ hình vẽ cho thấy, nút giao hình ống có hai loại đường nhánh rẽ trái; - Đường nhánh rẽ trái gián tiếp có dạng cánh hoa thị nối từ đường phụ vào đường ABCDE - Đường nhánh rẽ trái bán trực tiếp có dạng hình cánh hoa nối từ đường sang đường phụ Đây đường nhánh phức tạp bao gồm đoạn cong thẳng:A1KK1U1U Ta tính chiều dài hai đường rẽ trái sau: - Đầu tiên xác định R theo tốc độ tính toán V d độ nghiêng siêu cao Bán kính đường cong nằm hoa thị bằng: Rf =R+d Trong đó: d – khoảng cách trục hai xe đoạn cong tròn có đường hai dành cho hai dòng xe ngược chiều d= B + ∆E (B-Bề rộng phần xe chạy, ∆E – Độ mở rộng mặt đường đường cong) - Tính khoảng cách: Khoảng cách AO tính theo công thức biết: (R + AO= Khoảng cách: yK sin η cosβ R cos β + yk ) = α cosβ sin α sin η sin AS= AG α cos AG GP=GS= tgα α = AP sin 2 Ký hiệu: n- khoảng cách trục hai xe đường phụ khoảng cách A1A bằng: A1 A = n b = sin α 2sin α A1S1=AS+nctgα + ntg α (b: bề rộng phần xe chạy đường phụ) = AS + n ( ctgα + tg Từ tính đoạn A1K: A1K=A1S1-KS1 A1K=A1S1-TH1 α ) TH1- Đường tang lớn với góc ngoặt 900 + α Chiều dài đường cong KK1 : LKK1=K01+2L1 Trong đó: K01= π R1 γ ' 180 Tính đoạn K1U1: K1U1=GP+GS+SS1-S1K1-U1P U1P=TH Nên : K1U1=2GP + SS1 –TH1-TH Chiều dài toàn đường nhánh rẽ trái bán trực tiếp bình đò nối từ đường vào đường phụ: Lh(1) = A1K + LKK1 + K1U1+LU1U LU1U=KO2+2L Với KO2= πR γ 180 Trong đó: L- Chiều dài đường cong chuyển tiếp đường cong rẽ phải, γ = 900 − α + 2β Chiều dài đoạn có đường chiều nhánh rẽ trái nối từ đường vào đường phụ: L'h (1+ 2) = π R + R1 ϕ ( ) + AB + LBC 180 2 LBC-chiều dài đường cong chuyển tiếp BC Chiều dài đoạn có chiều bình đồ đường nhánh rẽ trái gián tiếp (đường nhánh 2) tính theo công thức: L'h (2) = πR ϕ + LED 180 Trong : LED – chiều dài đường cong chuyển tiếp ED Chiều dài toàn đường nhánh rẽ trái gián tiếp nối từ đường phụ vào đường chính: L'h (1+ 2) = π R + R1 ϕ π R ϕ ( ) + + LED 180 2 180 Và khoảng cách từ vị trí giao A1 trục dải chuyển tốc với trục xe đường phụ đến đầu đoạn rẽ phải U đường nhánh rẽ trái bán trực tiếp: A1U=A1A+AP+PU A1U= n GP + + TH sin α sin α 2.2.5 Thiết kế sở liệu Sử dụng sở liệu để lưu thông số dự án, sử dụng định dạng file text để lưu trữ Tất liệu lưu chung file với cấu trúc sau: Thông số - tab - giá trị - tab – mô tả File bao gồm hai cột, cách dấu tab Trên hàng, cột mang tên thông số, cột hai mang tên giá trị, cột ba mô tả cho thông số, vd: So lan truc chinh So lan truc phu mot ben mot ben 2.2.6 Thiết kế giao diện Chương trình gồm Form chính: - Nhập liệu: liệu ban đầu liên quan đến trục trục phụ giao cắt - Lựa chọn nút: cho người dùng lựa chọn dạng nút giao phù hợp - Tính toán nhánh rẽ: ứng với dạng nút giao, số lượng nhánh rẽ tương ứng chương trình tính toán theo sơ đồ tính mà người dùng lựa chọn form4 “sơ đồ tính” - Sơ đồ tính: ứng với nhánh rẽ thông thường có sơ đồ tính toán có bố trí xe chuyển tiếp song song sơ đồ nhánh rẽ vuốt trực tiếp Các tính bản: - Chương trình có khả lưu dự án để tính toán lần - Xuất bình đồ nút giao môi trường AutoCAD để chương trình hỗ trợ thiết kế hình học khác AutoCAD Civil 3D hoàn thiện - Đưa số giá trị tham khảo tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam AASHTO Form “Nhập liệu” Hình 2.3: Form nhập liệu Nhập thông số ban đầu cho trục trục phụ, đó: - Nút “Tham khảo TCVN” “Tham khảo AASHTO” đưa số giá trị tham khảo mặt cắt ngang đường - Nút “Save”: có chức lưu giá trị vào file liệu *.txt - Nút “lựa chọn nút >>”: chuyển sang form Form “Lua chon nut” Hình 2.4: Form lựa chọn dạng nút giao Form có chức hướng cho người dùng chọn dạng nút giao có hình dạng có định lưu sãn chương trình - Nút “Chọn trục chính”, “Chọn trục phụ”: vẽ AutoCAD vẽ sơ hai đường Polyline đại diện cho hai trục đường giao cắt nhau, người dùng sử dụng hai nút để lựa chọn trục đường trục đường phụ theo liệu ban đầu nhập vào - Nút “ Chọn tim cầu”: Chọn trục đường vị trí có cầu vượt qua - Nút “Save”: có chức lưu giá trị vào file liệu *.txt - Nút “Tính toán nhánh >>”: chuyển sang form Form “Tinh toan nhanh re” Hình 2.5: Form Tính toán nhánh rẽ - Nút “Sơ đồ tính”: chuyển sang form “So tinh toan”, người dùng chọn sơ đồ tính toán cho nhánh tương ứng có list “Chọn nhánh”, thông số form tự động tính toán, người dùng lựa chọn lại thông số cho phù hợp - Nút “Save”: có chức lưu giá trị vào file liệu *.txt, chọn nút này, đồng thời chương trình kiểm tra lại liệu nhánh vừa tính toán chọn thông số xem có phù hợp với quy tắc thiết kế không - Nút “Vẽ nhánh”: tự động vẽ nhánh vẽ AutoCAD - Nút “thoát”: thoát khỏi dự án Form “So tinh toan” Hình 2.6: Form Sơ đồ tính toán cho nhánh rẽ Cho phép người dùng lựa chọn sơ đồ tính toán riêng cho nhánh rẽ Kết luận Qua việc tìm hiểu cách thức xây dựng chương trình “hỗ trợ thiết kế hình học tổ chức giao thông nút khác mức” rút số vấn đề sau: - Chương trình thực chưa đáp ứng nhu cầu thực tế mà mang tính ví dụ, nhiên tham khảo tính toán - Việc tính toán nút khó chương trình muốn tính toán cho tất dạng nút giao - Nên xây dựng chương trình theo hướng thiết kế dạng nhánh rẽ nối hai trục đường với [...]... rẽ Kết luận Qua việc tìm hiểu cách thức xây dựng chương trình hỗ trợ thiết kế hình học và tổ chức giao thông nút khác mức có thể rút ra được một số vấn đề sau: - Chương trình thực sự chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế mà chỉ mang tính ví dụ, tuy nhiên có thể tham khảo trong tính toán - Việc tính toán nút là khó khi một chương trình muốn tính toán cho tất cả các dạng nút giao - Nên xây dựng chương trình. .. vd: So lan truc chinh So lan truc phu 3 mot ben 2 mot ben 2. 2.6 Thiết kế giao diện Chương trình gồm 4 Form chính: - Nhập dữ liệu: các dữ liệu ban đầu liên quan đến trục chính và trục phụ giao cắt nhau - Lựa chọn nút: cho người dùng lựa chọn dạng nút giao phù hợp - Tính toán nhánh rẽ: ứng với mỗi dạng nút giao, số lượng nhánh rẽ tương ứng sẽ được chương trình tính toán theo các sơ đồ tính mà người dùng... và AASHTO Form “Nhập dữ liệu” Hình 2. 3: Form nhập dữ liệu Nhập các thông số ban đầu cho trục chính và trục phụ, trong đó: - Nút “Tham khảo TCVN” và “Tham khảo AASHTO” đưa ra một số giá trị tham khảo về mặt cắt ngang đường chính - Nút “Save”: có chức năng lưu các giá trị vào file dữ liệu *.txt - Nút “lựa chọn nút >>”: chuyển sang form tiếp theo Form “Lua chon nut” Hình 2. 4: Form lựa chọn dạng nút giao. .. người dùng lựa chọn lại thông số cho phù hợp - Nút “Save”: có chức năng lưu các giá trị vào file dữ liệu *.txt, khi chọn nút này, đồng thời chương trình kiểm tra lại dữ liệu đối với các nhánh vừa tính toán và chọn thông số xem có phù hợp với các quy tắc thiết kế không - Nút “Vẽ nhánh”: tự động vẽ nhánh ra bản vẽ AutoCAD - Nút “thoát”: thoát khỏi dự án Form “So do tinh toan” Hình 2. 6: Form Sơ đồ tính toán... “sơ đồ tính” - Sơ đồ tính: ứng với một nhánh rẽ thông thường có các sơ đồ tính toán như có bố trí làn xe chuyển tiếp song song hoặc sơ đồ nhánh rẽ vuốt trực tiếp Các tính năng cơ bản: - Chương trình có khả năng lưu dự án để có thể tính toán trong các lần tiếp theo - Xuất bình đồ nút giao ra môi trường AutoCAD để các chương trình hỗ trợ thiết kế hình học khác như AutoCAD Civil 3D hoàn thiện - Đưa ra... nút giao Form này có chức năng hướng cho người dùng chọn ra một dạng nút giao có hình dạng có định đã được lưu sãn trong chương trình - Nút “Chọn trục chính”, “Chọn trục phụ”: trong bản vẽ AutoCAD đã được vẽ sơ bộ hai đường Polyline đại diện cho hai trục đường giao cắt nhau, người dùng sử dụng hai nút này để lựa chọn trục đường chính và trục đường phụ theo dữ liệu ban đầu nhập vào - Nút “ Chọn tim cầu”:... LU1U=KO2+2L Với KO2= πR γ 180 Trong đó: L- Chiều dài đường cong chuyển tiếp của đường cong rẽ phải, và γ = 900 − α + 2 2 Chiều dài của đoạn chỉ có đường một chiều của nhánh rẽ trái 1 nối từ đường chính vào đường phụ: L'h (1+ 2) = π R + R1 ϕ ( ) + AB + LBC 180 2 2 LBC-chiều dài đường cong chuyển tiếp BC Chiều dài đoạn chỉ có một chiều trên bình đồ của đường nhánh rẽ trái gián tiếp (đường nhánh 2) được... cầu”: Chọn trục đường và vị trí có cầu vượt đi qua - Nút “Save”: có chức năng lưu các giá trị vào file dữ liệu *.txt - Nút “Tính toán nhánh >>”: chuyển sang form tiếp theo Form “Tinh toan nhanh re” Hình 2. 5: Form Tính toán nhánh rẽ - Nút “Sơ đồ tính”: chuyển sang form “So do tinh toan”, người dùng chọn sơ đồ tính toán cho nhánh tương ứng có trong list “Chọn nhánh”, khi đó các thông số trong form sẽ... của đường nhánh rẽ trái gián tiếp (đường nhánh 2) được tính theo công thức: L'h (2) = πR ϕ + LED 180 2 Trong đó : LED – chiều dài đường cong chuyển tiếp ED Chiều dài toàn bộ đường nhánh rẽ trái gián tiếp nối từ đường phụ vào đường chính: L'h (1+ 2) = π R + R1 ϕ π R ϕ ( ) + + LED 180 2 2 180 2 Và khoảng cách từ vị trí giao nhau A1 của trục dải chuyển tốc với trục của làn xe ngoài cùng của đường phụ... TH sin α sin α 2 2 .2. 5 Thiết kế cơ sở dữ liệu Sử dụng cơ sở dữ liệu ngoài để lưu các thông số của dự án, sử dụng định dạng file text để lưu trữ Tất cả dữ liệu được lưu chung trong một file với cấu trúc như sau: Thông số - tab - giá trị - tab – mô tả File bao gồm hai cột, cách nhau bởi dấu tab Trên cùng một hàng, cột một mang tên các thông số, cột hai mang tên giá trị, cột ba mô tả cho thông số, vd: ... đích hỗ trợ người dùng đẩy nhanh công tác thiết kế nút giao khác mức Đối tượng sử dụng phần mềm tất người quan tâm đến tự động hóa thiết kế vẽ hình học tổ chức giao thông nút giao khác mức (kể nút. .. thể để đề xuất phương án xây dựng chương trình có tính khả thi hữu ích sau Chương trình hỗ trợ thiết kế hình học phần mặt nút 2. 2 Thiết kế hệ thống phần mềm 2. 2.1 Giới thiệu dự án phần mềm Phần... toán riêng cho nhánh rẽ Kết luận Qua việc tìm hiểu cách thức xây dựng chương trình hỗ trợ thiết kế hình học tổ chức giao thông nút khác mức” rút số vấn đề sau: - Chương trình thực chưa đáp ứng