nguyễn đình chung Công ty TV hμng không ADCC Tóm tắt: Nghiên cứu giải pháp quy hoạch hệ thống cảng hμng không CHK trong điều kiện Việt Nam nhằm đáp ứng sự nghiệp xây dựng vμ bảo vệ tổ
Trang 1giải pháp quy hoạch hệ thống cảng hàng không
trong điều kiện việt nam
PGS TS phạm huy khang
Bộ môn Đường ôtô vμ sân bay Khoa Công trình - Trường Đại học GTVT
ThS nguyễn đình chung
Công ty TV hμng không ADCC
Tóm tắt: Nghiên cứu giải pháp quy hoạch hệ thống cảng hμng không (CHK) trong điều
kiện Việt Nam nhằm đáp ứng sự nghiệp xây dựng vμ bảo vệ tổ quốc trong bối cảnh ngμnh hμng không nước ta đang từng bước phát triển vμ hội nhập lμ một vấn đề cần thiết, có ý nghĩa quan trọng cho tương lai của ngμnh hμng không Việt Nam Bμi viết nμy đề cập các mục tiêu cơ bản trong quy hoạch, giới thiệu các phương pháp quy hoạch hệ thống (CHK) cùng các chỉ tiêu đánh giá kết quả quy hoạch nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu, biên soạn một tiêu chuẩn kỹ thuật quy hoạch hệ thống CHK trong tương lai
Summary: Studying Solution to The Airport System Planning in VietNam conditions to
satisfy the building and the defence of the Country, In devoloping and gradually integrating of VietNam Aviation Administration The Article mentiones Planning-Goals, introduces Airport System Planning Design Methods and Technical Standards appraise Planning-results to provide Science-Basis for studying, publishing an Airport System Planning Technical Criteria in the Future
i đặt vấn đề
Việc quy hoạch hệ thống CHK 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, SB 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 phát triển bền vững
Việt Nam là nước có nhiều thiên tai bão lụt, có đường biên giới dài bao bọc đất đai 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 cảng hàng không, 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 cảng hàng không đã có nhiều sự thay đổi Phương pháp thiết kế quy hoạch mạng 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
Trang 2tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành đồng bộ,
thống nhất cho công tác quy hoạch hệ thống
cảng hàng không
ii xác định các mục tiêu cơ bản
trong quy hoạch hệ thống CHK
Việc quy hoạch hệ thống cảng hàng
không phải đáp ứng các mục tiêu cơ bản sau:
Đảm bảo các yêu cầu về an ninh quốc
phòng của quốc gia: Là mục tiêu hết sức
quan trọng của mỗi quốc gia khi xây dựng hệ
thống CHK Bởi hệ thống CHK là cơ sở để
chuyển quân, trang thiết bị quân sự, đảm bảo
sức chiến đấu của lực lượng không quân, khi
có chiến tranh;
Thỏa m∙n các yêu cầu về chính trị - x∙
hội của quốc gia: Đó là việc góp phần giữ
gìn sự ổn định chính trị và chính sách phát
triển các vùng trọng điểm, các vùng xa xôi
hẻo lánh, nó trở thành công cụ để phát triển
kinh tế - xã hội của đất nước;
Đáp ứng các nhu cầu về phát triển
kinh tế, thương mại, du lịch và giao lưu
quốc tế: Đây là mục tiêu hết sức quan trọng
trong việc quy hoạch mạng CHK Mục tiêu
phát triển kinh tế là mục tiêu cơ bản của mọi
quốc gia Việc quy hoạch không chỉ đáp ứng
được nhu cầu vận tải hiện nay mà còn phải
đón đầu, dự báo các nhu cầu sắp tới, đặc biệt
là sự hợp tác quốc tế về vận chuyển hàng
không, tạo ra một mạng lưới giao thông đường
không thuận tiện, hiệu quả;
Đảm bảo các nhu cầu về bảo vệ môi
trường - sinh thái: Là yêu cầu có tính thời đại
và quốc tế cao Việc giữ gìn môi trường sinh
thái đang là nhiệm vụ chung của các quốc
gia Hệ thống cảng hàng không phải đáp ứng
các yêu cầu nghiêm ngặt về tiếng ồn, chất
thải và các tác động đến môi trường xung
quanh trong khi vận hành sân bay
iii Các phương pháp quy hoạch hệ thống Cảng hμng không
3.1 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
3.2 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,
Trang 3- 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
3.3 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
3.4 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
3.5 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
3.6 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
Trang 43.7 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);
max
k
d - quãng đường lớn nhất có thể bay
được của loại máy bay k trong một lần cất hạ
cánh;
max
k
g - Số giờ khai thác bay trung bình lớn
nhất cho phép theo quy định kỹ thuật của loại
máy bay k trong năm;
min
k
g - Số giờ khai thác bay thấp nhất theo
quy định của loại máy bay k trong năm;
vk - Vận tốc trung bình thực tế của loại
máy bay k;
)
ij
min(
k
N , 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 max(
k
N
k j ,j , ,j
J = là tập hợp các sân bay
mà loại máy bay k không cất hạ cánh được
Các biến quyết định của bài toán:
k
ij
x - Số chuyến bay bằng loại máy bay k
trên đường bay từ CHK i đến j trong năm;
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 (
1 i
n 1 j
K 1 k
k ij k
∑ ∑ ∑ ì ì
=
Với các dàng buộc thoả mãn yêu cầu về thực tế và kỹ thuật như sau:
≤
=
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)
và (5)
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
∈
=
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 k
J
j = thì loại máy bay k không được phép cất hạ cánh tại sân bay j;
Trang 5Ràng 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
iv Các chỉ tiêu đánh giá kết quả
thiết kế quy hoạch
Dự báo và kết quả dự báo nhu cầu vận chuyển hàng không của cả nước và của từng
sân bay: làm cơ sở cho việc xác định quy mô
từng CHK;
Khoảng cách giữa các CHK: Theo kinh nghiệm của thế giới, khoảng cách hiệu quả
giữa các CHK có tuyến bay trực tiếp phục vụ
các loại máy bay trên 50 hành khách là
500km Đối với máy bay nhỏ hơn 50 hành
khách, khoảng cách này nhỏ hơn;
Lượng hàng khách/năm đạt được để CHK hoạt động hiệu quả: theo số liệu tham khảo
của Mỹ là 1.000.000HK/1năm và Liên Xô
300.000HK/1năm;
Chỉ tiêu kinh tế tổng hợp: Tổng mức đầu tư cho toàn hệ thống, suất đầu tư cho từng
CHK, thời gian hoàn vốn,
v kết luận
Các phương pháp quy hoạch hệ thống CHK chưa thật rõ ràng, tường minh chưa được
chứng minh một cách khoa học và lôgic, chưa
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
Các chỉ tiêu đánh giá kết quả thiết kế quy hoạch mang nhiều tính định tính, ít dữ liệu
định lượng
Bài toán phân luồng tuyến bay trong thiết
kế hệ thống CHK 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
Việc nghiên cứu hoàn thiện các phương pháp quy hoạch, luận chứng kinh tế - kỹ thuật các chỉ tiêu đánh giá làm cơ lý luận trong công tác thiết kế, đánh giá quy hoạch một hệ thống CHK
Tài liệu tham khảo [1] 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;
[2] PGS.TS.Phạm Huy Khang Thiết kế quy hoạch
cảng hàng không Giáo trình giảng dạy Ngành xây dựng đường ôtô và sân bay ĐHGTVT, 11-2005 [3] "Изыкания и проектирование аэродромов " Профю Глушкова Москва Транспорт1992
[4] 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;
[5] Federal Aviation Administration "Advisory Circular - The Airport System Planning Process AC No: 150/5070-7" November 10, 2004;
[6] Federal Aviation Administration "Advisory Circular - The Airport System Planning AC No: 150/5070" 14/02/ 1997;
[7] International Civil Aviation Organization, Airport planning Manual Doc 9184-AN/902 Part 1 Master Planning First Edition - 1977;
[8] Robert Horonjeff, Francis X McKelvey Planning & Design of Airport Fourth Edition - 1993; [9] Cтроитељные нормы и правипа Pоссийской федерации - Aзродромы снип 2.05.08 - 1985; [10] Viện khoa học hàng không 04/2003 & 01/2004, Thông tin kinh tế-kỹ thuật hàng không♦