Tại sao đường cao tốc không có những đoạn thẳng dài và đường cua gấp?

Thông thường các khách du lịch và người đi công tác đều có kinh nghiệm như thế này: Khi đi ô tô trên đường cao tốc, hầu như hầu như không có đoạn thẳng quá dài, cũng không có những đường cua rất gấp và lên xuống dốc rất cao. Tại sao vậy?

Mọi người đều biết, đường thẳng nối hai điểm là đường ngắn nhất, tuy nhiên ở đường cao tốc lại hầu như không có đoạn thẳng quá dài. Đó là vì khi xe chạy trên đường cao tốc, nếu chạy lâu trên đường thẳng với tốc độ cao, sẽ làm cho thị giác của người lái xe mệt mỏi, sức chú ý bị phân tán, thậm chí gây mơ màng buồn ngủ, bất lợi cho an toàn chạy xe. Nếu sau khi chạy một đoạn thẳng, lại có một đoạn cong, thì có thể kích thích sự tập trung của người lái, duy trì sự thận trọng khi lái. Hơn nữa, trên thực tế khi xây dựng đường cao tốc cũng thường gặp một số đoạn cần phải chạy vòng tránh như núi cao, hồ đầm và những đoạn có điều kiện địa chất không tốt, do vậy, đường cao tốc tất nhiên phải có nhiều đoạn cong. Ví dụ đường cao tốc Bắc Kinh - Đường Sơn dài hơn 150 km đã có mấy chục đoạn cong.

Vậy thì, tại sao trên đường cao tốc không có đoạn cua gấp và dốc cao?

Số là, ô tô khi chạy trên đường cong, sẽ sinh ra lực ly tâm theo hướng ngang, đường cong càng gấp, tốc độ càng nhanh thì lực ly tâm càng lớn. Khi lực ma sát giữa mặt đường và bánh xe nhỏ hơn lực theo hướng ngang, thì ô tô có thể bị lật ra ngoài, gây tai nạn giao thông. Muốn tránh hiện tượng đó, có hai biện pháp là giảm tốc độ xe và tăng bán kính cong của đoạn đường. Trên đường cao tốc, tốc độ ô tô đều rất nhanh, do đó khi thiết kế đường cong, người ta cố gắng tăng bán kính cong, giảm lực ly tâm, như vậy có thể khiến cho ô tô khi chạy với tốc độ cao vẫn có thể chạy trên đường cong được dễ dàng. Đường cao tốc là do nhiều đoạn đường cong có bán kính rất lớn nối liền với nhau, đường cong dài thì người đi trên xe không cảm thấy ảnh hưởng của lực ly tâm.

Đường cao tốc còn quy định, ở vùng đồng bằng độ dốc tối đa là 3%, có nghĩa là cứ chạy 100 m thì chỉ có thể lên xuống nhiều nhất là 3 m. Bởi vì độ dốc càng lớn, thì xe chạy càng chậm, khó phát huy đặc điểm của đường cao tốc. Khi xuống dốc, xe trượt xuống, khó điều khiển, có thể gây tai nạn. Còn khi xe chạy qua đoạn đường lồi lên, xe sẽ chịu một lực ly tâm thẳng góc hướng lên trên, nếu lực ly tâm rất lớn, thì xe gần giống như mất trọng lượng, việc điều khiển hướng có thể mất tác dụng, rất bất lợi cho việc chạy xe an toàn. Đồng thời, độ dốc quá lớn, còn có thể ảnh hưởng đến tầm nhìn của người lái xe, không nhìn thấy đường ở phía trước.