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

các phơng pháp quy hoạch hệ thống cảng hàng không


PGS. TS phạm huy khang
Bộ môn Đờng ôtô - Sân bay
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
ThS. Nguyễn Đình Chung
Công ty thiết kế & t vấn XDCT hng không (ADCC)
Tóm tắt: Bi báo giới thiệu các phơng pháp quy hoạch hệ thống cảng hng không
(CHK), sân bay đợc nhiều quốc gia áp dụng để thiết quy hoạch hệ thống CHK, sân bay, đáp
ứng đợc nhu cầu tăng trởng của lợng hnh khách, hng 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
lợc, mang ý nghĩa chính trị, kinh tế to lớn.
Các quốc gia phát triển nh 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 nớc có nhiều thiên tai bão

lụt, có đờng 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 đợc Thủ tớng 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.
Phơng pháp thiết kế quy hoạch mạng CHK,
sân bay đợc sử dụng trong đề án không rõ
ràng và khoa học cha đáp ứng đợc nhu cầu
thực tiễn đặt ra của ngành vận tải hàng không
nớc 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 phơng
pháp quy hoạch hệ thống CHK, sân bay nh
sau:
II. Nội Dung
1. Phơng 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 đợc gọi là tập các đỉnh của đồ

thị, L là một phần của tích Đề các VxV đợc
gọi là tập các cạnh của đồ thị.
Hệ thống cảng hàng không (CHK) đợc
coi là một đồ thị toán học trên trong đó các
đỉnh là các CHK, còn các cạnh là các đờng
bay từ CHK này đến CHK kia. Hệ thống CHK
phải là một đồ thị liên thông. Gán cho mỗi

cạnh (v
i
, v
j
) chỉ số P (v
i
, v
j
) là số đo hiệu quả
vận chuyển từ CHK v
i
đến CHK v
j
.
Bài toán quy hệ thống CHK đợc đa về
bài toán:
- Xác định tập các CHK trên một vùng
lãnh thổ hoặc cả nớc: V;
- Tìm đồ thị liên thông (V, L) trong đó tập
L là tập các đờng bay từ CHK này đến CHK
kia;
- Xác định hiệu quả vận chuyển:

max)v,v(P
ji
.
Để xác định đợc tập V phải dựa trên
chiến lợc phát triển ngành hàng không,
ngành giao thông vận tải và chiến lợc phát
triển kinh tế - xã hội.
2. Phơng pháp lợng hoá thiết kế quy
hoạch mạng
Nội dung của phơng pháp này là đa ra
các tiêu chí thiết kế quy hoạch hệ thống CHK
phản ánh nhiều phạm vi ảnh hởng 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 nớc và trên thế giới;
- Kết quả dự báo vận chuyển hàng
không, xác định lợng hành khách, hàng hoá
cần đạt đợc để sân bay hoạt động hiệu quả;
- Khoảng cách giữa các sân bay.
Các tiêu chí này đợc luận chứng kinh tế-
kỹ thuật để lợng hoá đa ra các giá trị cụ thể

làm tiêu chuẩn cho việc thiết kế.
3. Phơng pháp cho điểm các sân bay
- Đa ra một số tiêu chuẩn mở sân bay
và các tuyến đờng bay. Trên cơ sở các thang
điểm ứng với tầm quan trọng của từng sân
bay cũng nh tuyến đờng bay đợc khai
thác;
- Chấm điểm với từng sân bay theo các
chỉ tiêu này;
- Sắp xếp các sân bay trên cơ sở số điểm
đạt đợc. Lựa chọn các sân bay quy hoạch
thành hệ thống các sân bay, các sân bay
cha đạt yêu cầu là các sân tiềm năng đợc
xem xét và có thể đa và quy hoạch trong hệ
thống mạng ở giai đoạn sau.
4. Phơng pháp chuyên gia
Trên cơ sở các điều kiện kinh tế xã hội,
hiện trạng hệ thống CHK, nhu cầu VTHK đa
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 đờng bay giữa các
CHK nh thế nào?, khoảng cách giữa các
CHK là bao nhiêu thì đạt hiệu quả kinh tế;
3. Mô hình quy hoạch hệ thống CHK nh
thế nào là hợp lý với điều kiện và hoàn cảnh
kinh tế - xã hội cũng nh góp phần vào việc
đảm bảo an ninh quốc gia;
4. Quy hoạch chức năng các CHK trong

hệ thống mạng nh thế nào để hội nhập với
hệ thống mạng đờng bay khu vực và thế giới;
Sau đó bộ phận tổng hợp tập hợp lại ý
kiến của các chuyên gia. Nhiều ý kiến cha
thống nhất thì tiếp tục lặp lại cho đến khi các ý
kiến đợc thống nhất.
5. Phơng pháp quy hoạch động
Đây là phơng pháp có tính đến sự phát
triển nhanh của khoa học kỹ thuật - công
nghệ và kinh tế. Với các yếu tố động nh xu
hớng công nghệ máy bay, xu hớng thơng
mại điện tử. Đây là phơng pháp quy hoạch
dựa trên các số liệu mờ (không đầy đủ, chính
xác) nên còn đợc gọi là phơng pháp quy
hoạch mờ. Phơng pháp này ngoài việc xác
định yếu tố ổn định còn phải tính đến các yếu
tố động (không ổn định). Đây là phơng pháp
khó áp dụng ở những nớc chậm phát triển vì
khi sử dụng phơng pháp này cần phải có
những công cụ khoa học công nghệ mạnh.
6. Phơng pháp quy hoạch kiểu hành
chính
Đây là phơng pháp đợc áp dụng ở các
nớc kém phát triển trong đó có Việt Nam.

Việc quy hoạch kiểu hành chính thờng dựa
trên kế hoạch chung của Nhà nớc và của
Ngành hàng không. Trên cơ sở các nhu cầu
có tính hành chính nh mở đờng bay mang ý
nghĩa chính trị, thơng 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. Phơng
pháp quy hoạch kiểu hành chính thờng duy ý
chí, có độ trễ lớn và khó thích ứng, thay đổi khi
điều kiện mới nảy sinh. Đặc biệt phơng pháp
này thờng thiếu tính tổng thể và tính hệ
thống. Do đó các nớc tiên tiến ít sử dụng
phơng pháp này.
7. Phơng 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;
f
ij
- Số lợng hành khách cần vận
chuyển từ CHK i đến j (trong t năm);
d
ij
- Khoảng cách bay giữa hai CHK
i, j;
c
k
- Giá thành vận tải (chi phí vận
tải) loại máy bay k/1km;
b
k
- Dung lợng chuyên chở (số chỗ

ngồi) của loại máy bay k;
M
k
- Số lợng loại máy bay k hiện có
(hiện đang khai thác bay);
- quãng đờng lớn nhất có thể
bay đợc 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
v
k
- Vận tốc trung bình thực tế của
loại máy bay k;
, tơng ứng là số
chuyến ít nhất và nhiều nhất của loại máy bay
k đợc phép bay trên tuyến bay từ i đến j
trong năm;

)ijmin(
k
N
)ijmax(
k
N

{
}
qk21k
j, ,j,jJ
=
là tập hợp các
sân bay mà loại máy bay k không cất hạ cánh
đợc.
Các biến quyết định của bài toán:
- Số chuyến bay bằng loại máy
bay k trên đờng bay từ CHK i đến j trong
năm;
k
ij
x
Tổng chi phí vận tải trên tất cả các tuyến
bay:

== =
ìì=
n
1i
n

1j
K
1k
k
ij
kij
xcd)x(F

Bài toán đặt ra nh sau: Hãy tìm phơng
án phân luồng
{
}
k
ij
x sao cho:
Minxcd)x(F
n
1i
n
1j
K
1k
k
ijkij
ìì=

== =
(1).
Với các ràng buộc thoả mãn yêu cầu về
thực tế và kỹ thuật nh sau:

=
ì
K
1k
k
ij
kij
xbf
i,j = 1, n (2).
max
k
kk
n
1i
n
1j
k
ij
ij
min
k
g
vM
xd
g0
ì
ì

==

(3).











=
=
>
=
K, 1k
n, 1j,i
dd
0x
max
kj,i
k
j,i
(4).
và (5).

=
k
k
ij
Jj
0x










=
=

k, 1k
n, 1j,i
NxN0
)ijmax(
k
k
ij

)ijmin(
k
(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 lợng 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 đợc vợt quá số giờ
trung bình cho phép đã quy định về kỹ
thuật;
Ràng buộc (4) có nghĩa là nếu quãng
đờng lớn nhất có thể bay đợc của loại máy
bay k trong một lần CHC nhỏ hơn khoảng
cách từ CHK i đến j thì loại máy bay k không
đợc bay trên tuyến bay này;
Ràng buộc (5) có nghĩa là nếu sân bay
thì loại máy bay k không đợc phép cất
hạ cánh tại sân bay j;
k
Jj =
Ràng buộc (6) có nghĩa là số chuyến bay
bằng loại máy bay k trên chặng bay từ CHK i
đến j không vợt quá chuyến bay và
không ít hơn chuyến bay.
)ijmax(
k
N
)ijmin(

k
N
Đây là bài toán quy hoạch tuyến tính
nguyên có số biến khá lớn, đang đợc
nghiên cứu để ứng dụng vào việc phân
luồng các tuyến bay của hãng Hàng không
Việt Nam.
iii. Kết luận
Các phơng pháp quy hoạch hệ thống
CHK, sân bay cha thật rõ ràng, tờng minh
và cha đợc chứng minh một cách khoa học,
lôgic, không phân biệt rõ các yếu tố ảnh
hởng đến kết quả quy hoạch. Các chỉ tiêu
quan trọng đánh giá kết quả thiết kế quy
hoạch mạng cha đợc đề cập rõ ràng trong
các phơng pháp. Tuy nhiên, các phơng
pháp trên là tài liệu bổ ích cho các nhà nghiên
cứu, thiết kế trong lĩnh vực này. Việc nghiên
cứu hoàn thiện phơng pháp quy hoạch hệ
thống CHK, sân bay trong điều kiện đặc thù
nớc ta là rất cần thiết và cấp bách làm cơ lý
luận trong công tác thiết kế quy hoạch một hệ
thống CHK.
Phơng 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 đợc
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 đờng 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 đợc 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 hớng 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]. CTPO
TEHE HOPM PABA
POCCCKO EEPA-A CH
2.05.08 - 1985 ;
[9]. Viện khoa học hàng không 04/2003 & 01/2004,
Thông tin kinh tế-kỹ thuật hàng không