QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG

BÀI GIẢNG

QUY HOẠCH MẠNG
LƯỚI ĐƯỜNG

TS. CHU CÔNG MINH
Tháng 3 năm 2008


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ QUY HOẠCH GIAO THÔNG ĐÔ THỊ ............ 3
1.1 Định nghĩa ..................................................................................................... 3
1.2 Quy hoạch giao thông đô thị ......................................................................... 3
1.3 Quy trình quy hoạch giao thông.................................................................... 3
1.3.1 Xác lập mục tiêu (Formulation of goals and objectives): ...................... 4
1.3.2 Thu thập số liệu (Inventory):.................................................................. 4
1.3.3 Phương pháp phân tích (Analytical methods) ........................................ 5
1.3.4 Dự đoán (Forecasting) ............................................................................ 5
1.3.5 Thiết lập phương án (Formulating of alternative plans) ........................ 5
1.3.6 Đánh giá (Evaluation) ............................................................................ 5
1.3.7 Thực thi (Implementation) ..................................................................... 5

1.4 Mô hình mạng lưới đường ............................................................................ 5
1.4.1 Mô hình vòng xuyên tâm ....................................................................... 6
1.4.2 Mô hình nan quạt ................................................................................... 6
1.4.3 Mô hình ô bàn cờ ................................................................................... 7
1.4.4 Mô hình ô bàn cờ chéo ........................................................................... 8
1.4.5 Mô hình hỗn hợp .................................................................................... 9
1.4.6 Mô hình tự do ....................................................................................... 10
1.5 Lựa chọn mô hình mạng lưới đường .......................................................... 11
1.6 Các chỉ tiêu đánh giá mạng lưới đường đô thị ............................................ 12
1.6.1 Hệ số gãy khúc: .................................................................................... 12
1.6.2 Mật độ lưới đường chớnh:.................................................................... 12
1.6.3 Mật độ diện tích đường (γ) ................................................................... 13
1.6.4 Mật độ diện tích trên đầu người dân .................................................... 13
CHƯƠNG 2
CÁC MÔ HÌNH QUY HOẠCH GIAO THÔNG ......................... 15
2.1 Mô hình trực tiếp......................................................................................... 15
2.2 Mô hình dự báo nhu cầu 4 bước ................................................................. 16
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH NHU CẦU VẬN TẢI (TRIP GENERATION) .......... 0
3.1 Xác định số chuyến phát sinh bằng phương pháp hệ số tăng trưởng: .......... 0
3.2 Phương pháp phân loại tương ứng ................................................................ 1
3.3 Phân tích hồi quy .......................................................................................... 3
3.3.1 Các dạng hồi quy:................................................................................... 3
3.3.2 Mục tiêu của phân tích hồi quy .............................................................. 4
3.3.3 Biến số trong hàm hồi quy ..................................................................... 4
3.3.4 Đánh giá hàm hồi quy ............................................................................ 5
3.3.5 Áp dụng hàm hồi quy vào mô hình phân tích nhu cầu phát sinh ........... 8
CHƯƠNG 4
PHÂN BỔ NHU CẦU VẬN TẢI (TRIP DISTRIBUTION).......... 9
4.1 Các phương pháp hệ số tăng trưởng ............................................................. 9

4.1.1 Phương pháp hệ số đồng nhất ................................................................ 9
4.2 Phương pháp hệ số tăng trưởng bình quân ................................................. 10
4.2.1 Phương pháp hệ số tăng trưởng Detroit ............................................... 10
4.3 Phương pháp Frata ...................................................................................... 10
1


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

4.4 Mô hình hấp dẫn ......................................................................................... 13
4.4.1 Mô hình hấp dẫn Drew ......................................................................... 16
CHƯƠNG 5
PHÂN CHIA PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG (MODE CHOICE)
19
5.1 Mô hình phân tích tương quan hồi quy ....................................................... 19
5.2 Mô hình xác suất lựa chọn phương tiện vận tải của mỗi cá nhân (Logit
model) ................................................................................................................... 22
5.2.1 Hàm thoả dụng và bất thoả dụng.......................................................... 22
5.2.2 Mô hình logit đa nhõn tố ...................................................................... 23
5.2.3 Mô hình phân tích hành vi ................................................................... 24
CHƯƠNG 6
PHÂN CHIA LƯU LƯỢNG TRÊN TOÀN BỘ MẠNG LƯỚI .... 5
6.1 Phương pháp ấn định lưu lượng cho tuyến ngắn nhất ................................ 15
6.1.1 Thuật toán tìm đường ngắn nhất .......................................................... 16
6.2 Phương pháp phân chia theo tỉ lệ ................................................................ 19
6.2.1 Phương pháp đa nhân tố áp dụng ở California..................................... 19
6.3 Phương pháp năng lực giới hạn .................................................................. 20
6.3.1 Mô hình sử dụng bởi cục đường bộ Mỹ............................................... 20

6.3.2 Phương pháp Drew ............................................................................... 21
6.4 Phân chia lưu lượng hành khách công cộng ............................................... 22
6.5 Tổng kết ...................................................................................................... 22
6.6 Hành vi giao thông của cá nhân và gia đình ............................................... 23
6.7 Xác định lưu lượng trên mạng lưới đối với vận tải hàng hoá ..................... 23
CHƯƠNG 7
QUY HOẠCH GIAO THÔNG CÔNG CỘNG ............................ 25
7.1 Mô hình chi phí ........................................................................................... 25
7.1.1 Mô hình chi phí xe buýt: ...................................................................... 25
7.1.2 Cách thức tiến hành .............................................................................. 26
7.2 Thiết kế và vận hành hệ thống giao thông công cộng: ............................... 30
7.3 Năng lực vận chuyển đường sắt .................................................................. 32
7.4 Thiết kế vận hành ........................................................................................ 33
7.5 Thiết kế vận hành xe buýt : ......................................................................... 36
7.6 Khả năng thông hành của giao thông công cộng ........................................ 38
7.7 Kế hoạch tuyến đường ................................................................................ 39
7.8 Khoảng cách giãn xe ................................................................................... 40
7.9 Xây dựng thời gian biểu.............................................................................. 42

2


Quy hoạch mạng lưới đường

CHƯƠNG 1

TS. Chu Công Minh

GIỚI THIỆU VỀ QUY HOẠCH GIAO
THÔNG ĐÔ THỊ

1.1 Định nghĩa
-

Quy hoạch là quá trình hướng đến tương lai, chuẩn bị cho tương lai.
Quy hoạch giao thông là một quá trình chuẩn bị những tiện ích và dịch vụ
cho tất cả những phương tiện cho nhu cầu giao thông trong tương lai.
Tập trung vào các vấn đề như nhu cầu giao thông trong tương lai; mối quan
hệ giữa những hệ thống giao thông, các tiện ích, việc sử dụng đất, các hoạt
động kinh tế xã hội; những ảnh hưởng đến kinh tế, xã hội, môi trường của
phương án quy hoạch đề nghị; những yêu cầu về tài chính, đồng thuận của
các cấp cơ quan và người dân đối với phương án đề nghị, …

1.2 Quy hoạch giao thông đô thị
-

Mục đích:
1. Nhằm đảm bảo nhu cầu đi lại được nhanh chóng, tiện lợi và an toàn, từ đó:
2. Phân tích thiếu hụt của các tiện ích giao thông hiện tại;
3. Đánh giá yêu cầu trong tương lai.

-

Phương pháp tiếp cận chung:
1. Xác định nhu cẩu giao thông: Quy hoạch cho vận chuyển con người và
hàng hóa;
2. Xác định khả năng cung cấp: Vị trí, công suất (capacity) và các tiện ích
giao thông.

-

Phương pháp tiếp cận chi tiết:
1. Trình bày các phương pháp thu thập thông tin;
2. Phát triển các mô hình giao thông, các phương thức giao thông trên cơ sở
các thông tin thu thập được.

1.3 Quy trình quy hoạch giao thông
UTP = UT (nghiên cứu) + UT (mô hình)
UT (nghiên cứu) : Tính toán tại thời điểm hiện tại (t = 0)
UT (mô hình) : Tính toán tại thời điểm tương lai (t = T)
Có rất nhiều phương pháp để diễn tả quy trình quy hoạch giao thông:
Ví dụ về một quy trình quy hoạch giao thông đô thị
3


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Xác lập mục tiêu
Thu thập số liệu
Phương pháp phân tích
Dự đoán
Thiết lập phương án
Đánh giá
Thực thi
Hình 1.1 Quy trình quy hoạch giao thông đô thị
1.3.1 Xác lập mục tiêu (Formulation of goals and objectives):
-

Xác định mục đích của việc làm quy hoạch, các việc cần làm, thời gian hoàn
thành;
Xác định các vấn đề (problems) và các ràng buộc (constrains);

Ví dụ: Mục đích chung (goal): Cải tạo an toàn giao thông;
Mục đích chi tiết (objectives):
-

Giảm thiểu tai nạn giao thông;
Giảm chấn thương và tử vong do tai nạn giao thông;
Tăng cường an toàn giao thông cho từng đối tượng sử dụng đường.

1.3.2 Thu thập số liệu (Inventory):
-

Thu thập số liệu (data collection);
Quan trắc (survey).

Thu thập số liệu thích hợp:
Dân số: Thành phần và số lượng;
Sử dụng đất: Quỹ đất dành cho giao thông vận tải, công nghiệp, thương mại,…

4


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Kinh tế - xã hội: thu nhập, lực lượng lao động, số lượng xe máy, ôtô đăng ký (car

ownership)
Kiểu đi lại: Như thế nào, ở đâu, khi nào, …
Quan trắc tình hình hiện tại và cách ứng xử của người sử dụng đường (driver
behavior)
Kiểu đường: Đường cao tốc, đường nội bộ, …
Quan trắc vận tốc;
Điều tra tai nạn;
Quan trắc đỗ xe;
Quan trắc hệ thống tín hiệu đèn.
1.3.3 Phương pháp phân tích (Analytical methods)
-

Phân tích số liệu;
Phát triển mô hình phù hợp hệ thống giao thông hiện tại và tương lai.

Sử dụng thông tin từ bước 2 để phát triển các mô hình;
Sử dụng các mô hình để dự đoán nhu cần giao thông trong tương lai.
1.3.4 Dự đoán (Forecasting)
-

Dự đoán tình hình tương lai;
Yêu cầu: Dự đoán về dân số, các hoạt động kinh tế, xã hội, .. Thông
thường,năm tính toán (target year) là 5 – 20 năm.

1.3.5 Thiết lập phương án (Formulating of alternative plans)
Nhiều phương án được đưa ra để so sánh, đánh giá trên cơ sở đó lựa chọn một
phương án phù hợp nhất.
1.3.6
-

Đánh giá (Evaluation)
Trình bày các phương án;
Đánh giá các phương án: Khảo sát và thử tất cả các phương án nhẳn chọn ra
phương án tốt nhất thỏa mãn mục tiêu để ra như tính khả thi về kỹ thuật và
kinh tế, môi trường và xã hội.

1.3.7 Thực thi (Implementation)
Dự trù kinh phí hoạt động: Thiết kế chi tiết; Đấu thầu; Tài chính.
1.4 Mô hình mạng lưới đường
Sơ đồ hay mô hình mạng lưới đô thị phụ thuộc vào điều kiện địa hình, điều kiện lịch
sử phát triển của đô thị. Mạng lưới đường đô thị thường có các dạng sơ đồ sau:
5


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

vòng xuyên tâm, hình nan quạt, bàn cờ, bàn cờ chéo, hỗn hợp nhiều dạng và sơ đồ
tự do.
1.4.1 Mô hình vòng xuyên tâm
Thường thấy ở các đô thị cổ châu Âu như Moscow, Paris, Lyon, London…
Đặc điểm: các đường hướng tâm nối trung tâm với các khu phố xung quanh. Các
đường vòng đai nói liền với các khu vực của đô thị với nhau và sử dụng cho vận tải
quá cảnh.
Ưu điểm: Liên hệ giữa các khu phố với nhau và giữa các khu phố với trung tâm
được thuận tiện và thời gian chuyến đi ngắn
Nhược điểm: Luồng giao thông vào trung tâm thành phố thường tập trung lớn, gây
khó khăn cho việc tổ chức giao thông, bố trí các gara, nơi đỗ xe…

Hình 1.2 Mạng lưới đường ở thủ đô London như hình vòng tròn xuyên tâm
1.4.2 Mô hình nan quạt
Thường gặp tại các đô thị nằm ven bờ biển, ven sông, ven hồ
Đặc điểm: Là một nửa của sơ đồ vòng xuyên tâm, gồm các đường hướng tâm và
các đường đai (đường ngang) bao quanh khu trung tâm nối liên các khu phố với
nhau và với khu trung tâm.

6


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Mô hình mạng lưới đường kiểu này co các ưu và nhược điểm của mô hình vòng
xuyên tâm.

Hình 1.3 M¹ng l−íi ®−êng ë thñ ®« Moscow nh− h×nh nan qu¹t
1.4.3 Mô hình ô bàn cờ
Thường gặp ở nhiều đô thị nước Mỹ như Chicago, Newyork, Rangun, thành phố Hồ
Chí Minh…
Đặc điểm: Các đường phố vuông góc với nhau chia các khu phố thành các hình chữ
nhật hoặc hình vuông.
Ưu điểm: Đơn giản, thuận tiện cho việc quy hoạch xây dựng nhà cửa, công trình và
tổ chức giao thông, không gây căng thẳng giao thông ở khu trung tâm
Nhược điểm: Đường đi thực tế kéo dài nhiều so với đường chim bay, tăng 20-30%
so với sơ đồ vòng xuyên tâm đơn điệu về mạng lưới.

7

Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Hình 1.4 M¹ng l−íi ®−êng ë thµnh phè San Francisco nh− « bµn cê
1.4.4 Mô hình ô bàn cờ chéo
Tương tự như mô hình ô bàn cờ người ta thêm các đường chéo hướng vào khu trung
tâm để giảm khoảng cách đi lại giữa các khu vực với nhau và từ các khu vực vào
khu trung tâm.
Ưu điểm: Khắc phục được các nhược điểm của mô hình ô bàn cờ
Nhược điểm: Phân chia khu phố thành nhiều ô tam giác gây khó khăn cho quy
hoạch xây dựng nhà cửa, xuất hiện các ngã sáu, bảy, tám làm cho việc tổ chức giao
thông phức tạp hơn.

8


Quy hoch mng li ng

TS. Chu Cụng Minh

Hỡnh 1.5 Mạng lới đờng ở thành phố Chicago nh ô bàn cờ ô chéo
1.4.5 Mụ hỡnh hn hp
õy l s kt hp gia mụ hỡnh vũng xuyờn tõm v mụ hỡnh ụ bn c. Mụ hỡnh ny
cú mng li ng ph thao dng ụ bn c trong khu trung tõm v hng tam ra
phớa ngoi.
u im: Gim bt c lng giao thụng ln tp trung v mt im, ng thi
khong cỏch i cỏc hng cng c rỳt ngn.

Hỡnh 1.6 Mô hình hỗn hợp

9


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Hình 1.7 M¹ng l−íi ®−êng ë thñ
thñ ®« Berlin nh− « bµn cê,
cê, vßng trßn xuyªn t©m hçn
hîp
1.4.6 Mô hình tự do
Hướng của các đường phố tự do tuỳ theo điều kiện địa hình, điều kiện phân bố khu
dân cư, khu công nghiệp… với mục đích đảm bảo đi lại tiện lợi và giá thành hạ.

10


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Hình 1.8 Mạng lưới đường ở thủ đô Bangkok
1.5 Lựa chọn mô hình mạng lưới đường
Bảng 1.1 Đề xuất một số mô hình mạng lưới đường chủ yếu trong từng khu
chức năng
TT
1

Khu chức năng

Loại đường

Khu trung tâm thươg Đường phố chính cấp 1,2

Dạng mạng lưới giao thông
Phương án 1
Phương án 2
Dạng hướng tâm

mại CBD

Dạng

hướng

tâm có vành
đai

2
3

Khu công nghiệp nhẹ, Đường phố chính cấp 2, Dạng hỗn hợp
tiểu công nghiệp

đường khu vực

Khu dân cư

Đường phố chính cấp 2, Dạng bàn cờ

Dạng nan quạt
Dạng hỗn hợp

đường khu vực, đường nội bộ
4

Khu công nghiệp nặng Đường khu vực, đường nội Dạng bàn cờ

Dạng hỗn hợp

bộ

11


Quy hoạch mạng lưới đường
5

Khu vui chơi giải trí

TS. Chu Công Minh

Đường phố chính cấp 2, Dạng tự do

Dạng hỗn hợp

đường khu vực, đường nội bộ

6
7

Khu vực cơ sở hạ tầng Đường phố chính cấp 2, Dạng bàn cờ
xã hội

đường khu vực, đường nội bộ

Khu nông nghiệp

Đường cao tốc, đường khu Dạng bàn cờ

Dạng hỗn hợp
Dạng hỗn hợp

vực, đường nội bộ
8

Khu ngoại thành

Đường cao tốc, đường khu Dạng hỗn hợp

Dạng tự do

vực, đường nội bộ

Nguyên tắc chung để chọn phương án tối ưu là căn cứ vào điều kiện cụ thể về địa
hình, về các yêu cầu quy hoạch chung sự phân bố các khu chức năng đô thị (khu
công nghiệp, dân cư, thương mại..) để đưa ra các luận chứng về kinh tế, kỹ thuật,
kiến trúc… Tuy nhiên về tiêu chuẩn giao thông có thể đánh giá một cách tương đối

thông qua các chỉ tiêu đánh giá như sau.
1.6 Các chỉ tiêu đánh giá mạng lưới đường đô thị
Cụ thể sử dụng một số chỉ tiêu cụ thể sau để đánh giá.
1.6.1 Hệ số gãy khúc:
Hệ số gãy được tính bằng tỷ số của tổng chiều dài đường đi thực tế các điểm của
mạng lưới đường phố chia cho tổng khoảng cách giữa chúng theo đường chim bay.
Sơ đồ mạng lưới được xem là hợp lý nếu hệ số gãy < 1,15, trung bình từ 1,15 đến
1,25 không hợp lý nếu > 1,25. Cần lưu ý là ngay về mặt giao thông vận tải mà xét
thì chỉ tiêu hệ số gãy chưa xét được các yếu tố về lượng xe chạy theo các hướng và
địa hình do đó chỉ mang tính gần đúng.
1.6.2 Mật độ lưới đường chính:
δ=

∑l
∑F

(Km/km2)

Với

∑l : Tổng chiều dài đường chính;
∑ F: Diện tích đô thị.
Khi mật độ đường chính lớn thì giao thông thuận tiện, nhưng nếu quá lớn thì một
mặt tăng vốn đầu tư vào xây dựng đường xá, mặt khác số đường giao nhau tăng lên
làm ảnh hưởng tốc độ xe chạy và khả năng thông xe của đường. Ngược lại, nếu mật
độ nhỏ, xe cộ phải đi lại vòng vèo, mất nhiều thời gian. Thông thường, người ta cho

12

Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

rằng khoảng cách hợp lý giữa các tuyến đường chính khoảng 800m – 1000m. Khi
đó, mật độ đường chính 2 – 2.5 km/km2.
Khi ấn định mật độ đường chính, cần chú ý:
Khu vực trung tâm đô thị, giao thông tập trung, mật độ đường chính có thể lớn hơn
so với khu vực xung quanh và ngoại ô.
Đối với đô thị nhỏ và trung bình, mật độ đường chính thường nhỏ hơn so với đô thị
lớn.
Bảng 1.2 Mật độ đường chính theo quy mô đô thị
Quy mô dân số
(ngìn người)
δ

<50

100

250

500

1000

1.5

1.6 – 1.7

2 – 2.5

2.8 – 3

3.2 – 3.5

Khi đường tương đối hẹp, mật độ đường chính nờn bố trí cao hơn so với nơi đường
cú chiều rộng tương đối lớn, có năng lực thông xe cao hơn.
1.6.3 Mật độ diện tích đường (γ)
Mật độ diện tích đường là tỷ số của tổng diện tích đất dành cho đường trên diện tích
dùng đất của đô thị.
γ=

∑ ( L × B)
∑F

(m2/km2) hoặc (km2/km2)

Với
L : Chiều dài đường từng đoạn;
B : Chiều rộng đường tương ứng;
F : Diện tích dùng đất của đô thị.
Diện tích dùng đất dành cho đường bao gồm diện tích dùng đất cho bến xe, quảng
trường, đường các loại. Ở Los Angeles γ = 50%, New York γ = 35%, Paris (khu
trung tâm) γ = 24%, Tokyo (23 khu) γ = 13.5%, nội thành Hà Nội γ = 8%.
1.6.4 Mật độ diện tích trên đầu người dân
λ=

∑ ( L × B) = γ
n

m

(m2/người)

Với
L : Chiều dài đường (m);
B : Chiều rộng đường (m);
n : Số dân của đô thị;
γ : Mật độ diện tích đường (%);
13


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

m : Mật độ nhân khẩu (người/m2).
Theo quy định của Trung Quốc, λ= 6 – 10 m2/người dùng cho thời gian trước mắt
(5 – 10 năm), λ= 11 – 14 m2/người dùng cho tương lai (15 – 20 năm). Ở Hà Nội,
đường nội thành chỉ đạt λ= 3.38 m2/người.

14


Quy hoạch mạng lưới đường

CHƯƠNG 2

TS. Chu Công Minh

CÁC MÔ HÌNH QUY HOẠCH GIAO THÔNG

Mục tiêu cuối cùng của mô hình giao thông là xác định lưu lượng giao thông trong
i, j ,k

tương lai: V p , m , r (t )
Từ điểm đi i (origin i) đến điểm đến j bởi nhóm k cho mục đích p dùng phương tiện
m bằng đường r ở năm t. Có thể được viết lại như sau:

V pi ,, mj ,,kr (t ) = D ip,,jm, k, r (t ) . S ip,,jm,k,r (t )
Với D là hàm nhu cầu, S là hàm cung cấp hay mức độ phục vụ (level of service)
ứng với nhu cầu cho trước:

D ip,,jm, k, r (t ) = S ip,,jm,k,r (t ) . A(t )
A(t) là hàm hoạt động, biểu diễn bởi:
A(t) = Ap(t) .Ii(t) .Rr(t) .Ee(t) .Un(t)
Pp(t)
Ii(t)
Rr(t)
Ee(t)
Un(t)

hệ số về dân số;
hệ số về công nghiệp;
hệ số về dân cư;
hệ số công việc;
hệ số sử dụng đất.

Hiện tại, có hai dạng mô hình được sử dụng để xác định lưư lượng giao thông: mô

hình trực tiếp và mô hình gián tiếp.
Ở dạng thứ nhất, hàm nhu cầu được dự đoán bằng 1 bước duy nhất. Ở dạng thứ hai,
lưu lượng xe trong tương lai được đánh giá theo nhiều bước liên tiếp, nổi tiếng nhất
trong mô hình này là phương pháp bốn bước (four-step model).
2.1 Mô hình trực tiếp
Một lý thuyết liên quan đến nhu cầu đi lại đề nghị rằng người đi đường lựa chọn đi
lại một cách đồng thời chứ không theo một chuỗi các bước liên tiếp, do đó mô hình
dự báo phải xây dựng dựa trên lý thuyết trên.
Công thức Quandt and Baumol xác định nhu cầu đi lại liên thành phố như sau:
QIJK = a0 ( PI ) a1 ( PJ ) a 2 (C IJ * ) a 3 (

C IJK a 4
H
D
) ( H IJ * ) a 5 ( IJK ) a 6 ( IJK ) a 7 (YIJ ) a 8
C IJ *
H IJ *
DIJ *

15


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Ở đây:
QIJK :
PJ , PJ :
CIJ* :

CIJK :
HIJ
:
HIJK :
DIJ* :
DIJK :
YIJ
:
a0...a8 :

Lưu lượng đi lại giữa thành phố J và J theo phương tiện K
Dân số của I và J
Chi phí đi lại tối thiểu giữa I và J
Chi phí đi lại giữa I và J bằng phương tiện K
Thời gian đi lại tối thiểu giữa I và J
Thời gian đi giữa I và J bằng phương tiện K
Tần suất khởi hành của phương tiện được sử dụng nhiều nhất
Tần suất khởi hành của phương tiện K
Tỉ lệ thu nhập trung bình giữa I và J
Các tham số xác định

• Mô hình này, phương trình nhu cầu phát sinh đồng thời cũng là nhu cầu phân
bổ, sử dụng các biến số về đặc điểm sử dụng đất (dân số), đặc điểm kinh tế
xã hội (thu nhập), và đặc tính sử dụng các phương tiện vân tải giữa các vùng
(chi phí, thời gian đi lại, tần suất phục vụ) để xác định nhu cầu theo từng
phương thức vận tải giữa các vùng (QIJK).
• Với các đô thị lớn, việc xác định và ứng dụng mô hình 1 bước là không khả
thi. Mô hình 1 bước với quá trình tính toán đơn giản có thể sử dụng ở những
khu vực có số lượng vùng ít và mạng lưới giao thông không quá phức tạp,
được sử dụng phổ biến để tính toán lượng cầu phản ứng nhanh.

2.2 Mô hình dự báo nhu cầu 4 bước
Theo mô hình 4 bước, các yếu tố cơ bản tác động đến hành vi giao thông được liệt
như sau:
1.
2.
3.
4.

Quyết định đi lại với một mục đích nhất định(nhu cầu phát sinh)
Lựa chọn nơi đến (phân bổ nhu cầu)
Lựa chọn phương tiện vận tải (lựa chọn phương tiện)
Lựa chọn tuyến hoặc đường đi (xác định mạng lưới)

Hình 2.1 sẽ minh hoạ các bước dự báo nhu cầu đi lại. Trong mô hình này đầu ra của
một bước là đầu vào của bước tiếp theo. Trong mỗi bước các biến độc lập và các
biến phụ thuộc sẽ được sử dụng.

16


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Cơng Minh

Đặc điểm KTXH và sử
dụng đất

Nhu cần phát sinh
Phân bổ nhu cầu
Đặc điểm của hệ thơng

GTVT
Chọn lựa phương tiện
Xác định mạng lưới

Lợi ích trực tiếp của
người sử dụng
Hình 2.1 Quy trình dự báo nhu cầu vận tải 4 bước
Nhận xét:
• Nhiều quan điểm chống lại quy trình dự báo nhu cầu 4 bước truyền thống.
Người ta cho rằng chúng khá cồng kềnh, tốn kém và đòi hỏi một khối
lượng dữ liệu lớn;
• Ở những thời điểm nhất đònh, mô hình này phụ thuộc vào số liệu của các
phần khác, và kết quả đạt được bởi qui trình tính toán bước lặp chứ không
phải một nghiệm tối ưu trực tiếp;
• Sai số tại mỗi bước tính toán sẽ ảnh hưởng đến các bước tiếp theo vì đầu
ra của một bước sẽ là đầu vào của một bước kế nó;
• Nhu cầu vận tải phát sinh là không phụ thuộc vào đặc điểm của cung vận
tải và các tiến bộ về mặt công nghệ vận tải…;
• Mặc dầu có các nhược điểm như vậy mô hình dự báo này vẫn được sử
dụng phổ biến, lý do cơ bản nhất là mô hình này đã qua nhiều thử nghiệm
thành công và phương pháp xác đònh được xây dựng rất hoàn chỉnh. Quá
trình dự báo 4 bước nói chung được sử dụng như một phương pháp chủ yếu
cho đến ngày nay.

17


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Cơng Minh

Biểu thức toán học:
Oi = αx A(t)x
DJ = ßx A(t)x
V(t)ij
= δij Oi(t) Dj(t)
m
V(t)ij
= φijm V(t)ij
V(t)ijmr = φijmr V(t)ijm

Xác đònh nhu cầu
Phân bổ nhu cầu
Lựa chọn phương thức
Xác đònh mạng lưới

2.3 Sơ lược về dữ liệu cần thiết để xây dựng mơ hình
Thu thập một số lượng lớn dữ liệu là việc rất cần thiết nhằm xây dựng mơ hình dự
báo nhu cầu giao thơng. Dữ liệu sử dụng cho mơ hình được phân loại sơ lược bao
gồm từ việc định nghĩa vùng nghiên cứu, xác định các thơng tin chi tiết về hệ thống
mạng lưới đường, … và được chia làm bốn nhóm như sau:
•
•
•
•

Vùng nghiên cứu
Các hoạt động đơ thị
Hệ thống mạng lưới đường
Nhu cầu đi lại

Từ những kiến thức có được về 4 nhóm trên, các chun gia quy hoạch giao thơng
sẽ xây dựng một hệ thống dữ liệu cần thiết để tiến hành quy trình dự báo nhu cầu
giao thơng.
2.3.1 Vùng nghiên cứu:
Định nghĩa ranh giới vùng nghiên cứu: Trước khi tiến hành q trình dự báo
nhu cầu giao thơng, người làm cơng tác quy hoạch phải nắm rõ vùng nghiên cứu là
gì. Vùng nghiên cứu có thể bao gồm cả những vùng đã, đang và chưa phát triển
trong vòng 20, 30 năm tới, phụ thuộc vào mục đích quy hoạch. Ranh giới của vùng
nghiên cứu được xác định thơng qua mục đính quy hoạch, dựa trên ranh giới tự
nhiên, mức độ phát triển, điều kiện chính trị, …
Phân chia vùng nghiên cứu: Vùng nghiên cứu được chia ra thành nhiều vùng
nhỏ nhằm hỗ trợ nhà quy hoạch nối kết thơng tin về các hoạt động, nhu cầu vận tải,
nhu cầu sử dụng đất trong vùng cần nghiên cứu. Trong quy hoạch giao thơng, các
vùng nhỏ này được gọi đơn giản là vùng (Zone). Khơng có quy định cụ thể về kích
thước của mỗi vùng, nó phụ thuộc vào mật độ dân số hoặc điều kiện phát triển tự
nhiên. Ở khu vực trung tâm thành phố (CBD), các vùng có thể có kích thước rất nhỏ
như chỉ vài dãy nhà, nhưng các vùng ở xa khu vực trung tâm, kích thước mỗi vùng
có thể lên đến hơn 20km2. Với vùng nghiên cứu có số dân hang triệu người, có thể
được chia ra chi tiết đến 600 – 800 vùng. Mơ hình HOUTRANS cho khu vực phát
triển vùng bao gồm thành phố Hồ Chí Minh và một vài tỉnh lân cận có 270 vùng.
Thơng thường, việc phân chia các vùng dựa trên việc đồng nhất về các hoạt động xã
18


Quy hoạch mạng lưới đường
đư

TS. Chu Công Minh

ương m
mại, khu công
hội, ví dụ như vùng này là khu dân ccư, vùng kia la khu thương
nghiệp, … và ranh giớii giữa
gi các vùng thường được dựaa trên ranh giới
gi tựu nhiên,
đường xá, địa giớii các quận,
qu huyện, phường, xã, …

Vùng nghiên cứu
c

Vùng
Hình 2.2 Vùng và ranh giới vùng

19


Nhu cầu vận tải

Phân bổ nhu cầu

Lựa chọn phương tiện

Lựa chọn tuyến

Chuyến đi phát sinh
Vùng

Oi

1

47

2

66

3

110

Tổng

223

Chuyến đi thu hút

Vij

1

2

3

Oi

P/tiện

V32m

Tuyến

V32xe máy

1

10

18

19

47

Xe máy

20

R1

5

2

30

32

4

66

Xe con

15

R2

12

Vùng

Dj

3

5

40

65

110

Xe buýt

5

R3

3

1

45

Dj

45

90

88

223

Tổng

40

Tổng

20

2

90

3

88

Tổng

223


CHƯƠNG 3

XÁC ĐỊNH NHU CẦU VẬN TẢI (TRIP
GENERATION)

• Số các chuyến đến và đi của mỗi vùng liên quan đến đặc điểm sử dụng đất và
các đặc điểm kinh tế xã hội của người sử dụng giao thông cũng như các yếu
tố khác có liên quan đến giao thông vận tải.
• Mô hình dự báo xác định tổng nhu cầu có đầu vào là đặc điểm quy mô sử
dụng và đầu ra là số tổng chuyến đi phát sinh và hấp dẫn của mỗi vùng.
• Khối lượng hàng hoá cần vận chuyện được xác định chủ yếu từ các dự báo
khả năng sản xuất và tiêu thụ, nhằm vào một số mặt hàng chính.
• Biểu diễn về mặt toán học
Oi = f(Li)
Dj = f(Lj)
Với:

Oi =
Dj =
Li, Lj =

Số lượng chuyến phát sinh trong vùng i;
Số lượng chuyến đến vùng i;
Cường độ sử dụng đất trong vùng i và j.

Phân loại
sử dụng đất

Đánh giá hoạt động sử dụng đất

Sinh hoạt

Li, số người sống trong vùng
Li, số công nhân sống trong vùng
Lj, số công việc trong vùng
Lj, diện tích khu công nghiệp (Km2) trong vùng
Lj, số chỗ đậu xe trong vùng
Lj, diện tích kinh doanh trong vùng
Lj, số lượng phòng trong các khách sạn
Lj, khả năng chứa (số chỗ) của khu giải trí

Công nghiệp
Kinh doanh
Giải trí

Số lượng chuyến

Oi
Oi
Dj

Dj
Dj
Dj
Dj
Dj

Các phương pháp được sử dụng:
1. Hệ số tăng trưởng (Expansion Factor)
2. Phương pháp phân loại tương ứng (cross-classification)
3. Phân tích hồi quy (regression analysis)
3.1 Xác định số chuyến phát sinh bằng phương pháp hệ số tăng trưởng:
• Theo các nghiên cứu trước đây, như Detroit Metropolitan Area Traffic Study,
sử dụng hệ số tăng trưởng đơn giản để xác định số lượng chuyến trong tương
lai trong các vùng.
• Ở dạng đơn giản nhất, sử dụng các dữ liệu lấy từ khảo sát từ việc sử dụng đất.


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Ví dụ 3.1:
Dân số của thành phố Gi Gi năm 2007 là 1,000,000 dân và số lượng chuyến phát
sinh năm 2007 là 250,000 chuyến. Nếu dân số năm cần tính toán được dự đoán là
1,250,000. Dự đoán số lượng chuyến vào năm đó.
Giải:
Hệ số tăng trưởng

= 1,250,000/1,000,000
= 1.25

Số lượng chuyến ở năm cần tính toán: 1.25 × 250,000
= 312,500 chuyến.
Ví dụ 3.2:
Thông tin ở bảng dưới đây được thu thập ở thành phố RCA năm 1995 và dự đoán
cho năm 2010.
Năm
1995
2010

Dân số
800,000
900.000

Số lượng công nhân
300,000
320,000

Sở hữu xe
100,000
120,000

Nếu số lượng chuyến/ngày năm 1995 là 125,000 chuyến. Dự đoán số chuyến năm
2010. Giả sử rằng số chuyến/ngày = f(dân số, số công nhân, sử hữu xe)
Giải:
Hệ số tăng trưởng: 900,000/800,000 ; 375,000/300,000 ; 120,000/100,000
= 1.125 ; 1.25 ; 1.2
Tổng hợp : 1.125 × 1.25 × 1.2 = 1.69
Tổng số lượng chuyến năm 2010 là : 1.69 × 125,000 = 211,250 chuyến
3.2 Phương pháp phân loại tương ứng
Phương pháp này ở bước đầu tiên là xác định nhân tố ảnh hưởng (biến số) nào sẽ

được sử dụng để tính toán nhu cầu. Các đặc điểm kinh tế xã hội thường được phân
thành như sau:
• Số xe riêng: 0, 1, 2, 3+
• Quy mô hộ gia đình: 2, 3, 4, 5, 6+
• Thu nhập hộ gia đình: 500,000 – 1,000,000; 1,000,000 – 2,000,000; ..
Số liệu điều tra thực tế về số chuyến đi của mỗi hộ gia đình và các thông tin cần
thiết khác được thu thập. Sau đó, người ta phân loại từng nhân tố ảnh hưởng trên
vào các mức tương ứng.
Hệ số đi lại bình quân sẽ được tính cho từng loại hộ gia đình ứng với số xe sở hữu.
Hệ số này được sử dụng để tính số chuyến đi trong tương lai.
1


Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

Ví dụ 3.3:
Số hộ gia đình, tổng số chuyến đi và mức độ sở hữu xe được sắp xếp trong bảng sau:
Số xe riêng sở hữu
Quy mô
gia đình

Số hộ

0
Số chuyến

1
Số chuyến

Số hộ

Số hộ

2
Số chuyến

1

925

1098

1872

4821

121

206

2

1471

2105

1934

6129

629

1501

3

1268

1850

3071

13989

4178

19782

4+

745

1509

4181

18419

4967

25106

Dự báo số hộ gia đình ở vùng A, phân loại theo quy mô gia đình và mức độ sở hữu
xe riêng theo bảng sau:
Số xe riêng sở hữu
Quy mô gia đình

0

1
2
3
4+

1
24
10
11
3

2+
42
51
31
17

8
107

158
309

Tính số chuyến đi phát sinh tù vùng này năm 2010.
Giải: Trước tiên, ta tính hệ số đi lại bình quân của hộ gia đình bằng cách chia tổng
số chuyến đi cho tổng số gia đình
Số xe riêng sở hữu
Quy mô gia đình

0

1

2+

1

1.19

2.57

1.70

2

1.43

3.16

2.17

3

1.45

4.55

4.74

4+

2.02

4.40

5.05

Dự báo số chuyến đi phát sinh từ vùng A trong tương lai như sau:
Số xe riêng sở hữu
Quy mô gia đình

0

1

2+

Tổng cộng

2

Quy hoạch mạng lưới đường

TS. Chu Công Minh

1

29

108

14

151

2

14

161

232

407

3

16

141

749

906

4+

6

75

1561

1642

Tổng cộng

65

485

2556

3106

Chú ý: Số chuyến là nguyên nên phương pháp này chấp nhận làm tròn số.
3.3 Phân tích hồi quy
Phân tích hồi quy là phương pháp toán học được lập trình cho máy tính. Rất nhiều
phần mềm thống kê hiện nay sử dụng phương pháp này như EXCEL, SPSS,…

Trong thực tế một hiện tượng này không chỉ liên quan đến một hiện tượng khác mà
thường nó liên quan đến rất nhiều hiện tượng. Nhu cầu đi lại của người dân cũng
vậy. Ta gọi nhu cầu đi lại của vùng nghiên cứu là y và các yếu tố ảnh hưởng đến nó
là x1, x2 và sử dụng kỹ thuật hồi quy để xác định mối quan hệ giữa biến phụ thuộc y
và các biến độc lập x.
y = f(x1, x2, …)
Mối quan hệ hồi quy có thể là tuyến tính, phi tuyến với biến đơn hoặc đa biến.
3.3.1 Các dạng hồi quy:
Hàm hồi quy tuyến tính nhiều biến số
y = a + b1x1 + b2x2 + b3x3
Hàm hồi quy phi tuyến
y = eax+b
y = ax2+b
Hàm hồi quy chặn 0
y = ax
y = a1x1 + a2x2 + …
AÙp dụng các hàm hồi quy vào mô hình phân tích nhu cầu phát sinh, các biến phụ
thuộc là Oi và biến độc lập là Ci, Wi hoặc X1, X2
Oi = 12,5 + 2,105Ci + 0,88Wi
ở đây
Oi
Ci

Số chuyến đi phát xuất từ vùng i
Số xe riêng sở hữu bởi mỗi hộ gia đình trong vùng i
3