Nghiên cứu áp dụng lý thuyết vector điểm vào thiết kế hình học tuyến đường

Thứ tư, 20/01/2021 08:08 GMT+7

Theo đề tài nghiên cứu khoa học của nhóm tác giả Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh: Thiết kế hình học tuyến đường từ lâu đã được chú trọng để thiết kế phù hợp nhất với từng tuyến đường và khu vực. Tuy nhiên, việc tính toán và thiết kế sao cho tối ưu hóa còn nhiều hạn chế do thiếu công cụ hỗ trợ. Nghiên cứu này tập trung giới thiệu về lý thuyết vector điểm để thiết kế hình học tuyến đường.

Ảnh minh họa

Trước hết, lý thuyết tính toán các thành phần trên tuyến đường sẽ được giới thiệu dựa trên nền tảng lý thuyết về các dạng đường cong đã được phát triển. Một số phân tích sai số sẽ được thực hiện nhằm đánh giá độ tin cậy của lý thuyết đề xuất. Một tuyến hình học thực tế sẽ được thiết kế với lý thuyết vector điểm. Kết quả thiết kế được thảo luận khi so sánh với kết quả từ phần mềm thiết kế tuyến đường thông dụng.

Ngày nay, cùng với tốc độ phát triển của các quốc gia trên thế giới và công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, việc xây dựng các tuyến đường trở thành nhu cầu cấp thiết và mang tính thời đại của xã hội. Các tuyến đường là mạch máu nối liền các khu trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa, du lịch, các khu công nghiệp, nông nghiệp, giữa thành thị và nông thôn phục vụ cho sự phát triển mọi lĩnh vực của nền kinh tế, phát triển xã hội, đảm bảo an ninh - quốc phòng. Đồng thời, GTVT đường bộ là phương thức vận tải quan trọng, cơ động, có tính xã hội hóa rất cao, cần đi trước một bước để tạo tiền đề, làm động lực phát triển kinh tế - xã hội. Do đó, các tuyến đường và yếu tố ảnh hưởng đến tuyến đường cần được nghiên cứu kĩ lưỡng theo một quan điểm tổng hợp, không chỉ nặng về tính toán mà còn quan tâm đến cấu tạo và các biện pháp thực hiện, không chỉ nặng về phân tích cơ học mà còn chú ý phân tích vật lí, không chỉ chú trọng kĩ thuật mà còn nghiên cứu xã hội học về người sử dụng đường, không chỉ để ý đến môi trường mà còn ảnh hưởng của con đường tới môi trường và ngược lại.

Để giải quyết vấn đề đó, bài báo đưa ra phương pháp thiết kế tuyến đường thông qua lý thuyết vector điểm. Ưu điểm của lý thuyết vector điểm là xác định các tọa độ điểm trên tuyến đường dựa theo các vector, do đó thuận tiện trong việc chuyển hóa thành các giải thuật trong việc lập trình. Đồng thời áp dụng lý thuyết vector điểm vào ngôn ngữ lập trình Fortran - vốn là một phần mềm lập trình thiên về tính toán khá lâu đời và được sử dụng rộng rãi trong giới nghiên cứu học thuật nên phần mềm đã phát triển rất nhiều và không khó để tìm thấy một lượng lớn các thuật toán hoặc các hàm con hữu ích của Fortran trên mạng Internet.

Đề tài cung cấp thêm một phương pháp xác định tuyến đường, với cách tiếp xúc vấn đề hoàn toàn mới, giúp người sử dụng có thể làm chủ được các chương trình tính toán, đặc biệt là đưa ra cho sinh viên và kỹ sư chuyên ngành công trình giao thông một góc nhìn toàn diện về thiết kế hình học tuyến cũng như có thể phát triển để áp dụng cho nhiều nghiên cứu liên quan. Trong nghiên cứu này, phương pháp lý thuyết vector điểm được sử dụng để thiết kế hình học tuyến thông qua ngôn ngữ lập trình Fortran, với mã nguồn mở đề xuất, người dùng hoàn toàn có thể can thiệp vào thuật toán của chương trình và cập nhật nó ngày càng hoàn thiện hơn và phù hợp với nhu cầu sử dụng. Để đảm bảo độ chính xác của phương pháp này thì phần mềm Civil 3D cũng được sử dụng để thiết kế tuyến và so sánh đánh giá khách quan. Mục đích chính của nghiên cứu là đề xuất phương pháp lý thuyết vector điểm trong thiết kế hình học tuyến đường và đánh giá tính khả thi trong việc áp dụng thực tế.

Nghiên cứu này bao gồm các công thức tính toán đường cong trong sách Công trình giao thông, Phần 1: Thiết kế đường ô tô (N. Đ. Huân và N. V. Mùi, 2013) và lý thuyết vector điểm. Nghiên cứu sử dụng các loại đường cong có trong tiêu chuẩn TCVN 4054 - 2005, theo đó trắc dọc và bình đồ bao gồm đường thẳng và các loại đường cong sau: đường cong parabol bậc 2, đường cong clothoid, đường cong tròn. Hệ tọa độ được sử dụng để tính toán các tọa độ điểm trên đó được gọi là hệ tọa độ giả định OXYZ (kí hiệu là T) với gốc tọa độ đặt tại điểm O.

Để kiểm tra tính chính xác của phương pháp lý thuyết vector điểm, các phần mềm thiết kế đường thông dụng cũng được sử dụng để xác định tọa độ từng điểm trên tuyến đường. Từ kết quả trên có thể kết luận: Kết quả từ phương pháp đề xuất là hoàn toàn hợp lý với sai số không đáng kể so với các phần mềm thông dụng để thiết kế tuyến đường. Phương pháp lý thuyết vector điểm là đáng tin cậy và hoàn toàn có thể áp dụng trong thực tế.

Nguồn: Tạp chí GTVT

Tìm theo ngày :

Đánh giá

(Di chuột vào ngôi sao để chọn điểm)
  
Khách online:2406
Lượt truy cập: 115940064