Báo cáo khoa học: "các phương pháp quy hoạch hệ thống cảng hàng không" ppsx

Nguyễn Đình Chung Công ty thiết kế & tư vấn XDCT hμng không ADCC Tóm tắt: Bμi báo giới thiệu các phương pháp quy hoạch hệ thống cảng hμng không CHK, sân bay được nhiều quốc gia áp dụng

các phương pháp quy hoạch hệ thống cảng hàng không

PGS TS phạm huy khang

Bộ môn Đường ôtô - Sân bay Trường Đại học Giao thông Vận tải

ThS Nguyễn Đình Chung

Công ty thiết kế & tư vấn XDCT hμng không (ADCC)

Tóm tắt: Bμi báo giới thiệu các phương pháp quy hoạch hệ thống cảng hμng không

(CHK), sân bay được nhiều quốc gia áp dụng để thiết quy hoạch hệ thống CHK, sân bay, đáp ứng được nhu cầu tăng trưởng của lượng hμnh khách, hμng hóa

Summary: The article introduces different airport system planning methods, which are using popularly in many countries in order to satisfy their increasing air transport demand in both passenger and cargo

I mở đầu

Việc quy hoạch hệ thống cảng hàng

không (CHK), sân bay là vấn đề có tính chiến

lược, mang ý nghĩa chính trị, kinh tế to lớn

Các quốc gia phát triển như Mỹ, Anh, Pháp,

Nga, rất chú trọng phát triển hệ thống CHK,

sân bay phục vụ công tác vận chuyển hành

khách và hàng hoá, đặc biệt trong công tác

tìm kiếm, cứu nguy, chữa cháy, động đất, sạt

lở đất, ngập lụt, kiểm soát an toàn giao thông,

phòng chống tội phạm nguy hiểm xuyên quốc

gia, đảm bảo trật tự trị an, ổn định xã hội trong

việc phát triển bền vững

Việt Nam là nước có nhiều thiên tai bão

lụt, có đường biên giới dài bao bọc dải đất có

diện tích hẹp, có hải phận và thềm lục địa

rộng lớn (gấp 3 diện tích đất liền) việc phát

triển ngành hàng không là nhu cầu sống còn,

cấp thiết để đảm bảo sự phát triển kinh tế ổn

định vững chắc, bảo vệ chủ quyền quốc gia,

an ninh biên giới trong tình hình mới

Đề án Quy hoạch mạng CHK, sân bay

đến năm 2010 có xét nhu cầu đến năm 2020

đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại

Quyết định số 911/1997/QĐ-TTg ngày

24/10/1997 Từ khi phê duyệt đến nay, hệ

thống CHK, sân bay đã có nhiều sự thay đổi Phương pháp thiết kế quy hoạch mạng CHK, sân bay được sử dụng trong đề án không rõ ràng và khoa học chưa đáp ứng được nhu cầu thực tiễn đặt ra của ngành vận tải hàng không nước ta, Ngành hàng không dân dụng đến nay vẫn còn thiếu các văn bản pháp quy, các tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành đồng bộ, thống nhất cho công tác quy hoạch hệ thống CHK, sân bay Hiện nay có nhiều phương pháp quy hoạch hệ thống CHK, sân bay như sau:

II Nội Dung

1 Phương pháp toán học quy hoạch

hệ thống cảng hàng không

Sử dụng mô hình toán học với đồ thị là ẩn của hai tham số (V, L) Trong đó V là tập hữu hạn các điểm được gọi là tập các đỉnh của đồ thị, L là một phần của tích Đề các VxV được gọi là tập các cạnh của đồ thị

Hệ thống cảng hàng không (CHK) được coi là một đồ thị toán học trên trong đó các

đỉnh là các CHK, còn các cạnh là các đường bay từ CHK này đến CHK kia Hệ thống CHK phải là một đồ thị liên thông Gán cho mỗi

cạnh (vi, vj) chỉ số P (vi, vj) là số đo hiệu quả

vận chuyển từ CHK vi đến CHK vj

Bài toán quy hệ thống CHK được đưa về

bài toán:

- Xác định tập các CHK trên một vùng

lãnh thổ hoặc cả nước: V;

- Tìm đồ thị liên thông (V, L) trong đó tập

L là tập các đường bay từ CHK này đến CHK

kia;

- Xác định hiệu quả vận chuyển:

∑P(vi,vj)→ max

Để xác định được tập V phải dựa trên

chiến lược phát triển ngành hàng không,

ngành giao thông vận tải và chiến lược phát

triển kinh tế - xã hội

2 Phương pháp lượng hoá thiết kế quy

hoạch mạng

Nội dung của phương pháp này là đưa ra

các tiêu chí thiết kế quy hoạch hệ thống CHK

phản ánh nhiều phạm vi ảnh hưởng đối với

quá trình phát triển và khai thác của hệ thống

CHK:

- Các yếu tố kinh tế - xã hội: dân số, diện

tích, tổng thu nhập, tỉ lệ dân số có thu nhập

cao, cơ cấu các ngành sản xuất,

- Các yếu tố về chính sách giá cả, luật

cạnh tranh, quan điểm mở sân bay,

- Quy mô các loại CHK, khả năng phát

triển, diện tích chiếm đất,

- Xu thế phát triển ngành hàng không

trong nước và trên thế giới;

- Kết quả dự báo vận chuyển hàng

không, xác định lượng hành khách, hàng hoá

cần đạt được để sân bay hoạt động hiệu quả;

- Khoảng cách giữa các sân bay

Các tiêu chí này được luận chứng kinh tế-

kỹ thuật để lượng hoá đưa ra các giá trị cụ thể

làm tiêu chuẩn cho việc thiết kế

3 Phương pháp cho điểm các sân bay

- Đưa ra một số tiêu chuẩn mở sân bay

và các tuyến đường bay Trên cơ sở các thang

điểm ứng với tầm quan trọng của từng sân

bay cũng như tuyến đường bay được khai

thác;

- Chấm điểm với từng sân bay theo các chỉ tiêu này;

- Sắp xếp các sân bay trên cơ sở số điểm

đạt được Lựa chọn các sân bay quy hoạch thành hệ thống các sân bay, các sân bay chưa đạt yêu cầu là các sân tiềm năng được xem xét và có thể đưa và quy hoạch trong hệ thống mạng ở giai đoạn sau

4 Phương pháp chuyên gia

Trên cơ sở các điều kiện kinh tế xã hội, hiện trạng hệ thống CHK, nhu cầu VTHK đưa

ra cho các chuyên gia nghiên cứu, xem xét và trả lời theo biểu mẫu có các câu hỏi đặt sẵn:

1 Trên phạm vi toàn lãnh thổ, vùng, khu vực cần có bao nhiêu CHK?;

2 Hệ thống mạng đường bay giữa các CHK như thế nào?, khoảng cách giữa các CHK là bao nhiêu thì đạt hiệu quả kinh tế;

3 Mô hình quy hoạch hệ thống CHK như thế nào là hợp lý với điều kiện và hoàn cảnh kinh tế - xã hội cũng như góp phần vào việc

đảm bảo an ninh quốc gia;

4 Quy hoạch chức năng các CHK trong

hệ thống mạng như thế nào để hội nhập với

hệ thống mạng đường bay khu vực và thế giới; Sau đó bộ phận tổng hợp tập hợp lại ý kiến của các chuyên gia Nhiều ý kiến chưa thống nhất thì tiếp tục lặp lại cho đến khi các ý kiến được thống nhất

5 Phương pháp quy hoạch động

Đây là phương pháp có tính đến sự phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật - công nghệ và kinh tế Với các yếu tố động như xu hướng công nghệ máy bay, xu hướng thương mại điện tử Đây là phương pháp quy hoạch dựa trên các số liệu mờ (không đầy đủ, chính xác) nên còn được gọi là phương pháp quy hoạch mờ Phương pháp này ngoài việc xác

định yếu tố ổn định còn phải tính đến các yếu

tố động (không ổn định) Đây là phương pháp khó áp dụng ở những nước chậm phát triển vì khi sử dụng phương pháp này cần phải có những công cụ khoa học công nghệ mạnh

6 Phương pháp quy hoạch kiểu hành chính

Đây là phương pháp được áp dụng ở các nước kém phát triển trong đó có Việt Nam

Việc quy hoạch kiểu hành chính thường dựa

trên kế hoạch chung của Nhà nước và của

Ngành hàng không Trên cơ sở các nhu cầu

có tính hành chính như mở đường bay mang ý

nghĩa chính trị, thương mại, du lịch, để yêu

cầu xây dựng các CHK Sau đó các nhà quy

hoạch sẽ xây dựng kế hoạch và thiết kế hệ

thống CHK đáp ứng các nhu cầu trên Phương

pháp quy hoạch kiểu hành chính thường duy ý

chí, có độ trễ lớn và khó thích ứng, thay đổi khi

điều kiện mới nảy sinh Đặc biệt phương pháp

này thường thiếu tính tổng thể và tính hệ

thống Do đó các nước tiên tiến ít sử dụng

phương pháp này

7 Phương pháp dựa trên mô hình

phân luồng tuyến bay

Các tham số của mô hình:

K - Số loại máy bay (B747, B767,

A320, A321, ATR72, );

n - Số CHK, SB tham gia vào mạng;

fij - Số lượng hành khách cần vận

chuyển từ CHK i đến j (trong t năm);

dij - Khoảng cách bay giữa hai CHK

i, j;

ck - Giá thành vận tải (chi phí vận

tải) loại máy bay k/1km;

bk - Dung lượng chuyên chở (số chỗ

ngồi) của loại máy bay k;

Mk - Số lượng loại máy bay k hiện có

(hiện đang khai thác bay);

- quãng đường lớn nhất có thể bay được của loại máy bay k trong một lần cất

hạ cánh;

max

k

d

- Số giờ khai thác bay trung bình lớn nhất cho phép theo quy định kỹ thuật

của loại máy bay k trong năm;

max

k

g

- Số giờ khai thác bay thấp nhất

theo quy định của loại máy bay k trong năm;

min

k

g

vk - Vận tốc trung bình thực tế của

loại máy bay k;

, tương ứng là số chuyến ít nhất và nhiều nhất của loại máy bay

k được phép bay trên tuyến bay từ i đến j trong năm;

) ij

min(

k

N max(ij)

k

N

k j ,j , ,j

sân bay mà loại máy bay k không cất hạ cánh

được

Các biến quyết định của bài toán:

- Số chuyến bay bằng loại máy bay k trên đường bay từ CHK i đến j trong năm;

k ij

x

Tổng chi phí vận tải trên tất cả các tuyến bay:

∑∑∑

= = =

ì

ì

= n

1 i

n 1 j

K 1 k

k ij k

ij c x d

) x ( F

Bài toán đặt ra như sau: Hãy tìm phương

án phân luồng { }k

ij

x sao cho:

Min x

c d )

x ( F

n 1 i

n 1 j

K 1 k

k ij k

ijì ì →

= = =

(1)

Với các ràng buộc thoả mãn yêu cầu về thực tế và kỹ thuật như sau:

∑

=

ì

≤ K

1 k

k ij k

f i,j = 1, n (2)

max k k

k

n 1 i

n 1 j

k ij ij min

v M

x d g

ì

ì

≤

≤

∑∑

= =

(3)

⎪

⎪

⎪

⎪

⎩

⎪

⎪

⎪

⎪

⎨

⎧

=

=

>

=

K ,

1 k

n ,

1 j ,

d d

0 x

max k j , i

k j , i

(4)

⎪

⎩

⎪

⎨

⎧

∈

=

k

k ij

J j 0 x

⎪

⎪

⎩

⎪

⎪

⎪

⎨

⎧

=

=

≤

≤

≤

k ,

1

k

n ,

1 j

,i

N x N

0 min(k ij) kij max(k ij)

(6)

Ràng buộc (2) có nghĩa là khả năng vận

tải của các loại máy bay sử dụng phải lớn hơn

hoặc bằng tổng khối lượng vận chuyển trên tất

cả các tuyến bay;

Ràng buộc (3) có nghĩa là số giờ khai

thác bay trung bình trong một năm của

loại máy bay k không được vượt quá số giờ

trung bình cho phép đã quy định về kỹ

thuật;

Ràng buộc (4) có nghĩa là nếu quãng

đường lớn nhất có thể bay được của loại máy

bay k trong một lần CHC nhỏ hơn khoảng

cách từ CHK i đến j thì loại máy bay k không

được bay trên tuyến bay này;

Ràng buộc (5) có nghĩa là nếu sân bay

thì loại máy bay k không được phép cất

hạ cánh tại sân bay j;

k

J

j =

Ràng buộc (6) có nghĩa là số chuyến bay

bằng loại máy bay k trên chặng bay từ CHK i

đến j không vượt quá chuyến bay và

không ít hơn chuyến bay

) ij max(

k

N

) ij min(

k

N

Đây là bài toán quy hoạch tuyến tính

nguyên có số biến khá lớn, đang được

nghiên cứu để ứng dụng vào việc phân

luồng các tuyến bay của hãng Hàng không

Việt Nam

iii Kết luận

Các phương pháp quy hoạch hệ thống

CHK, sân bay chưa thật rõ ràng, tường minh

và chưa được chứng minh một cách khoa học,

lôgic, không phân biệt rõ các yếu tố ảnh

hưởng đến kết quả quy hoạch Các chỉ tiêu

quan trọng đánh giá kết quả thiết kế quy

hoạch mạng chưa được đề cập rõ ràng trong

các phương pháp Tuy nhiên, các phương

pháp trên là tài liệu bổ ích cho các nhà nghiên

cứu, thiết kế trong lĩnh vực này Việc nghiên

cứu hoàn thiện phương pháp quy hoạch hệ

thống CHK, sân bay trong điều kiện đặc thù nước ta là rất cần thiết và cấp bách làm cơ lý luận trong công tác thiết kế quy hoạch một hệ thống CHK

Phương pháp quy hoạch dựa trên mô hình phân luồng tuyến bay trong thiết kế quy hoạch hệ thống CHK, sân bay nhằm đáp ứng nhu cầu VTHK với tổng chi phí nhỏ nhất được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm Mô hình này phù hợp với thực tế của VTHK Việt Nam trong giai đoạn hiện nay bởi các lý do sau: số chuyến bay không quá lớn, trục nan hoa mạng đường bay thuận lợi, số sân bay trung chuyển trên mạng ít, số loại máy bay và

số máy bay mỗi loại hạn chế, Đây là bài toán quy hoạch tuyến tính nguyên có số biến khá lớn, đang được nghiên cứu để ứng dụng vào việc phân luồng các tuyến bay của hãng Hàng không Việt Nam

Tài liệu tham khảo

[1] PGS.TS.Phạm Huy Khang Quy hoạch sân

bay-Cảng hàng không- NXB Xây dựng 2006

[2] Công ty Khảo sát thiết kế Hàng không - Cục hàng không dân dụng Việt Nam (1995) Đề án thiết

kế quy hoạch mạng cảng hàng không - sân bay dân dụng toàn quốc giai đoạn 1995 - 2010;

[3] Cục hàng không dân dụng Việt Nam - Bộ Giao thông vận tải (2004) Quy hoạch phát triển ngành Hàng không dân dụng Việt Nam giai đoạn đến

2010 và định hướng 2020;

[4] Federal Aviation Administration "Advisory Circular - The Airport System Planning Process AC No: 150/5070-7" November 10, 2004;

[5] Federal Aviation Administration "Advisory Circular - The Airport System Planning AC No: 150/5070" 14/02/ 1997;

[6] International Civil Aviation Organization, Airport planning Manual Doc 9184-AN/902 Part 1 Master Planning First Edition - 1977;

[7] Robert Horonjeff Francis X McKelvey

Planning & Design of Airport Fourth Edition - 1993; [8] CTPOиTEљHЫE HOPMЫ и пPABилA POCCийCKOй фEДEPAции-AЭРОДРОМЫ CHип

2.05.08 - 1985 ; [9] Viện khoa học hàng không 04/2003 & 01/2004, Thông tin kinh tế-kỹ thuật hàng không♦