Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật ô tô - máy kéo: Nghiên cứu ứng dụng xe Bus siêu tụ điện Supercapacitor tại Tp. Hồ Chí Minh

Để giảm vấn đề ô nhiễm môi trường, thành phố cần phải đưa vào các loại phương tiện thân thiện với môi trường như xe buýt sử dụng CNG hiện này thành phố đã đưa vào sử dụng 21 xe chạy bằng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Trịnh Văn Chính (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Trần Hữu Nhân (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS.TS Nguyễn Hữu Hường (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 28 tháng 7 năm 2014

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1 PGS.TS Phạm Xuân Mai

2 TS Nguyễn Lê Duy Khải 3 TS Trần Hữu Nhân 4 PGS.TS Nguyễn Hữu Hường 5 TS Nguyễn Thành Tâm Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giáLV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đãđược sửa chữa (nếu có)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN NGỌC LỄ MSHV: 11130429

Ngày, tháng, năm sinh: 05/10/1982 Nơi sinh: LONG AN

Chuyên ngành: KỸ THUẬT Ô TÔ – MÁY KÉO Mã số: 60 52 35

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng xe bus siêu tụ điện Supercapacitor tại TP Hồ Chí Minh

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu đánh giá hiện trạng tình hình hoạt động của giao thông công cộng trên địa bàn TP HCM

- Phân tích dự báo nhu cầu đi lại và hướng phát triển các loại hình giao thông công cộng hiện đại không gây ô nhiêm môi trường, đảm bảo sự phát triển bền vững

- Nghiên cứu chọn thí điểm một tuyến đường ứng dụng xe bus siêu tụ điện Supercapacitor, đánh giá hiệu quả kinh tế - xã hội của chúng

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) : 19/8/2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) :

20/6/2014

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên):

TS TRỊNH VĂN CHÍNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành

thông qua ngày 18/6/2013

Đầu tiên tôi xin gửi đến tập thể Khoa Kỹ Thuật Giao Thông, trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP HCM lời cám ơn sâu sắc nhất Sau quá trình học tập tại đây, các thầy cô trong khoa đã hướng dẫn tận tình, đã truyền cho tôi những kiến thức chuyên sâu trong ngành để giúp tôi có được những kiến thức cần thiết để thực hiện nội dung luận văn này

Xin chân thành cảm ơn đến TS Trịnh Văn Chính, cán bộ hướng dẫn luận văn, người thầy mẫu mực mà tôi rất ngưỡng mộ, một chuyên gia trong lĩnh vực giao thông Trong thời gian thực hiện luận văn, thầy đã chỉ dạy tôi rất nhiều, cung cấp cho tôi nhiều tài liệu rất bổ ích và những góp ý của thầy đã giúp tôi hoàn thành được nội dung luận văn

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến Ông Dan Ye, người sáng lập, giám đốc điều hành của Senautec (Yan De, Founder & CEO Senautec Automobile Technologies) chuyên gia về xe điện, đặc biệt là lĩnh vực xe buýt siêu tụ Capabus Trong thời gian thực hiện luận văn, Ông Dan Ye đã có những trao đổi, góp ý, cung cấp tài liệu để giúp tôi hoàn thành được luận văn này

Tuy đã hoàn thành nội dung luận văn, do trình độ và thời gian có hạn, kính mong Hội đồng khoa học, quý thầy cô có những nhận xét, đóng góp để luận văn này được hoàn thiện hơn Xin trân trọng cảm ơn

Học viên: Nguyễn Ngọc Lễ

Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi xin cam đoan:

- Thực hiện nội dung luận văn dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Trịnh Văn

Hình 2.1: Phân loại tuyến theo vị trí 6

Hình 2.2: Phân loại tuyến theo địa lý 7

Hình 2.3: Nhà chờ xe bus 13

Hình 3.1: Các loại tụ điện 18

Hình 3.2: Cấu trúc siêu tụ điện với Các bon 19

Hình 3.3: Cấu trúc siêu tụ điện của Graphene 20

Hình 3.4: Mật độ năng lượng pin, ắc quy và siêu tụ điện 20

Hình 3.5: Nguồn năng lượng siêu tụ điện 20

Hình 3.6: Quản lý năng lượng siêu tụ điện 24

Hình 3.7: Xe bus siêu tụ tại Thượng Hải, Trung Quốc 25

Hình 3.8: Hệ thống nạp xe bus siêu tụ 25

Hình 3.9: Thiết kế khung xe bus bằng máy tính 25

Hình 3.10: Lắp ráp khung xương xe bus 26

Hình 3.11: Một kiểu mối ghép hàn 26

Hình 3.12: Lắp ráp cabin cho xe bus 26

Hình 3.13: Xe bus siêu tụ SWB6121SC 27

Hình 3.14: Mô hình người ở tuổi lao động 28

Hình 3.15: Thông số ghế ngồi theo mặt cắt ngang 29

Hình 3.16: Thông số kích thước buồng lái theo GOST 12024-66 30

Hình 4.1: Làn đường dành riêng cho xe bus 34

Hình 4.2: Xe bus capabus chạy chung với các loại xe khác 35

Hình 4.3: Vị trí khảo sát đếm xe thứ 1 36

Hình 4.4: Vị trí khảo sát đếm xe thứ 2 37

Hình 4.5: Sơ đồ tuyến xe bus số 1 44

Hình 4.6: Hệ thống mạng điện của thành phố Hồ Chí Minh 48

Hình 4.7: Sơ đô tổng quát hệ thống cung cấp điên cho capabus 49

Hình 4.8: Sơ đồ điều khiển hệ thống Siemens ELFA 52

Hình 4.9: Động cơ điện do Siemens chế tạo 52

Hình 4.12: Quá trình nạp của xe bus siêu tụ điện 54

Hình 4.13: Các thông số kích thước của trạm nạp 55

Hình 4.14: Bến xe bus đậu trong khuôn viên bến xe Miền Đông 58

Hình 4.15: Vị trí xây dựng depot capabus tại BX Chợ Lớn 60

Hình 4.16: Một góc depot của công ty Sunwin 60

Hình 4.17: Cơ cấu tổ chức của công ty O&M 63

Hình 4.18: Mô hình đề xuất quản lý và điều hành ITS cho xe chạy điện 68

Hình 4.19: Tổng quan hệ thống kiểm soát thông tin xe bus 68

Hình 4.20: Máy bán vé tự động cho mạng lưới giao thông công cộng tại Melbourne, Australia 72

Hình 4.21: Hình ảnh về máy soát vé tự động trên xe Tram 72

Hình 4.22: Màn hình hiển thị camera tại trung tâm 73

Hình 5.1: Tỷ lệ phát thải ô nhiễm theo các nguồn phát thải chính của Việt Nam 75

Hình 5.2: Tỷ lệ phất thải các khí gây ô nhiễm 76

Hình 5.3: Xe bus CNG tuyến số 1 nhập từ Hàn Quốc 87

Hình 5.4: Đánh giá mức độ tiếng ồn của CNG 90

Hình 5.5: Xe bus CNG 62 chỗ 97

Hình 5.6: Xe capabus 64 chỗ 97

Hình 5.7: Không gian bố trí của capabus 98

Hình 5.8: Bố trí dành cho người khuyết tật 98

Bảng 2.1: Thống kế trạm dừng, nhà chờ, biển treo 13

Bảng 3.1: So sánh các loại ắc quy 20

Bảng 3.2: Thông tin siêu tụ điện của một số hãng trên thế giới 22

Bảng 3.3: Các kích thước xe bus của công ty Sunwin 22

Bảng 3.4: Kích thước cơ thể con người trong lứa tuổi lao động 28

Bảng 3.5: Thông số ghế ngồi 30

Bảng 4.1: Thông số đếm xe tại vị trí 1 hướng 1 36

Bảng 4.2: Thông số đếm xe tại vị trí 1 hướng 2 37

Bảng 4.3: Thông số đếm xe tại vị trí 2 hướng 1 38

Bảng 4.4: Thông số đếm xe tại vị trí 2 hướng 2 38

Bảng 4.5: Tốc độ tăng trưởng GDP bình quân khu vực 38

Bảng 4.6: Tốc độ tăng trưởng giao thông khu vực 38

Bảng 4.7: Thể hiện mối quan hệ giữa %GDP và % tăng trưởng giao thông 39

Bảng 4.8: Kết quả dự báo giao thông vào giờ cao điểm 41

Bảng 4.9: Thông số đếm xe tại vị trí 2 hướng 1 41

Bảng 4.10: Dự báo lưu lượng xe trong những năm 2013, 2015, 2020, 2025, 2030 42

Bảng 4.11: Thông số đếm xe tại vị trí 2 hướng 2 42

Bảng 4.12: Dự báo lưu lượng xe trong những năm 2013, 2015, 2020, 2025, 2030 42

Bảng 4.13: Thông số đếm xe tại vị trí 1 hướng 1 43

Bảng 4.14: Dự báo lưu lượng các năm 2013, 2015, 2020, 2025, 2030 43

Bảng 4.15: Thông số đếm xe tại vị trí 1 hướng 2 43

Bảng 4.16: Dự báo lưu lượng xe các năm 2013, 2015, 2020, 2025, 2030 44

Bảng 4.17: Thời gian giãn cách và năng lực của Capabus 44

Bảng 4.18: Vị trí trạm dựng, nhà chờ tuyến thiết kế (lượt đi) 49

Bảng 4.19: Vị trí các trạm dừng, nhà chờ cho tuyến thiết kế (lượt về) 50

Bảng 4.20: Thông số kỹ thuật của trạm nạp capabus 54

Bảng 5.1: Thống kê so sánh thông số xe bus CNG và capabus 74

Bảng 5.2: Dự tính chi phí đầu tư tuyến capabus 79

Bảng 5.3: Định mức kinh tế kỹ thuật đối với hoạt động xe bus 80

Bảng 5.4: Giá thành vận chuyển của các nhóm xe bus 82

Bảng 5.5: Các yếu tố cấu thành giá thành vận tải 82

Bảng 5.6: Chi phí bảo dưỡng sửa chữa hằng năm giữa CNG và Diesel 83

Bảng 5.7: Chi phí bảo dưỡng sửa chữa hằng năm giữa Diesel và capabus 84

Bảng 5.8: Chi phí bảo dưỡng sửa chữa hằng năm giữa CNG và capabus 84

Bảng 5.9: Giá thành vận tải theo tính toán của capabus 84

Bảng 5.10: Thông số so sánh giữa xe CNG và capabus 85

Bảng 5.11: Chi phí tiết kiệm nhiên liệu được trong một năm trên tuyến 87

Bảng 5.12: Mức độ phát sinh khí nhà kính 89

Bảng 5.13: Độ giảm khí nhà kính CO2 trong năm 89

Bảng 5.14: Mức giảm lượng khí thải trên tuyến thí điểm xe bus CNG 89

Bảng 5.15: So sánh độ phát thải khi chạy trong trung tâm thành phố 92

Bảng 5.16: Tổng hợp lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính các loại xe 92

Bảng 5.17: Mức độ ồn các loại xe bus đường phố 93

Bảng 5.18: Tổng hợp các thông số và tiêu chí so sánh CNG và capabus 98

VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TIẾNG VIỆT

Chương 1: Tổng quan 1

1.1 Sự cần thiết phải nghiên cứu: 1

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: 3

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới: 3

1.2.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam: 3

1.3 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu: 4

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu: 4

1.3.2 Đối tượng nghiên cứu: 4

1.4 Nội dung và phạm vi nghiên cứu: 4

1.4.1 Nội dung nghiên cứu: 4

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: 5

1.5 Phương pháp nghiên cứu: 5

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài: 5

Chương 2: Tổng quan về giao thông ở TP HCM 6

2.1 Các loại hình và số lượng tuyến xe bus hiện tại: 6

2.2 Lộ trình và cự ly các tuyến: 7

2.3 Phân bố xe bus và khả năng kết nối với người dân: 8

2.4 Thời gian hoạt động các tuyến trong mạng lưới xe bus 8

2.5 Sản lượng vận tải hiện tại của hệ thống xe bus 9

2.6 Công tác quản lý điều hành xe bus 9

2.7 Hiện trạng hoạt động của xe bus trên tuyến 9

2.8 Hiện trạng các công trình trên tuyến 13

2.9 Các tồn tại của hệ thống xe bus, hệ thống giao thông, cách khắc phục 14

3.1 Nguyên lý hoạt động của siêu tụ điện Supercapacitor 18

3.2 Các đặc điểm của siêu tụ điện 21

3.3 Các ứng dụng của siêu tụ điện 21

3.4 Thiết kế xe bus siêu tụ điện cho TP HCM 24

3.5 Tóm tắt chương 3 33

Chương 4: Phương án bố trí, tính toán, khai thác tuyến xe bus Capabus trên tuyến số 1, Bến Thành – BX Chợ Lớn 34

4.1 Tổng quan về tuyến số 1 34

4.2 Các chỉ tiêu khai thác tuyến capabus 45

4.3 Phương án cung cấp điện 47

4.4 Chọn động cơ điện 51

4.5 Phương án bố trí trạm nạp, trạm dừng, nhà chờ 53

4.6 Quản lý và điều hành hệ thống Capabus 60

4.7 Ứng dụng công nghệ điều khiển giao thông thông minh vào điều hành hệ thống capabus 64

4.8 Đề xuất mô hình ITS cho hệ thống capabus tại TP HCM 70

4.9 Tóm tắt chương 4 73

Chương 5: Đánh giá hiệu quả sử dụng tuyến Capabus đề xuất 74

5.1 Hiệu quả vận chuyển hành khách và giải tỏa ách tắc giao thông 74

5.2 Đánh giá ô nhiễm môi trường 75

5.3 Hiệu quả sử dụng xe bus capabus của tuyến thí điểm 87

5.4 So sánh xe bus CNG và capabus tại TP HCM 91

5.5 Tổng hợp so sánh xe bus CNG và capabus 98

5.6 Phân tích SWOT về capabus của tuyến số 1 100

Chương 6: Kết luận và đề xuất hướng phát triển 103

6.1 Kết luận 103

6.2 Đề xuất hướng phát triển 104

Tài liệu tham khảo Phụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Sự cần thiết phải nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội của cả nước cũng giống như các thành phố lớn khác trên thế giới hiện nay cũng đang nhức nhối về bài toán quy hoạch và giao thông đô thị

Hệ thống mạng lưới giao thông thành phố Hồ Chí Minh (TP HCM) phân bố không đều, chất lượng đường thấp, đường dành cho giao thông thì phần lớn các tuyến đường đều hẹp chỉ khoảng 19% diện tích đường có chiều rộng trên 12 m có thể tổ chức vận chuyển bằng xe buýt thuận lợi, 35% diện tích đường có chiều rộng từ 7 m đến 12 m có thể tổ chức vận chuyển bằng xe buýt nhỏ lưu thông, còn lại 46% diện tích đường còn lại có thể dùng cho các phương tiện xe hai bánh lưu thông [1]

Theo báo cáo của trung tâm quản lý và điều hành vận tải hành khách công cộng, toàn TP HCM hiện có 148 tuyến xe buýt với khoảng 3.096 xe buýt các loại vận chuyển 342 triệu lượt khách/năm, trung bình khoảng 939.600 hành khách/ngày đáp ứng được 7,2% nhu cầu đi lại của người dân thành phố Ngoài ra còn có khoảng 10.710 xe taxi và có hơn 4 triệu xe gắn máy Bên cạnh đó, hệ thống bến bãi còn thưa thớt, số lượng và diện tích bến bãi còn ít, chỉ chiếm khoảng 0,1% diện tích đô thị [2]

Trung tâm quản lý và điều hành vận tài hành khách công cộng đặt ra chỉ tiêu là đến năm 2025, xe buýt đáp ứng được khoảng 40% nhu cầu đi lại của người dân Việc làm trước mắt là sắp xếp, xây dựng mới các tuyến xe và chọn lựa các loại hình xe buýt mới Hiện nay, các tuyến xe buýt phân bố chưa đồng đều Mạng lưới xe buýt tập trung dày đặc ở 19 quận (chiếm 67% tổng cự ly các tuyến đường) Trong khi đó, các tuyến ở các huyện ngoại thành lại rất thưa thớt Do cách phân bố trên nên tỷ lệ trùng lắp tuyến lên đến 56,6% [6]

Bên cạnh các vấn đề trên, thì hiện nay vấn đề ô nhiễm không khí trong thành phố lại rất đáng báo động, đặc biệt là xu hướng gia tăng nồng độ các chất độc hại trong không khí như benzene, ôxit nitơ, bụi, chì….Nồng độ một số chất ô nhiễm đều vượt tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng không khí xung quanh dân cư lẫn chất lượng

không khí ven đường Theo số liệu được chi Cục bảo vệ môi trường TP HCM công bố tháng 4 năm 2010, kết quả quan trắc từ đầu năm 2010 cho thấy, mức độ ô nhiễm bụi tại nhiều khu vực dân cư của thành phố tăng đáng báo động, cụ thể như sau: - Bụi: 88% quan trắc không đạt quy chuẩn (theo QCVN 05:2009/BTNMT), có những thời điểm vượt QCVN lên tới 8,7 lần

- Chì: nồng độ dao động từ 0,39 – 0,53µg/m3 Tăng từ 1,02 – 1,70 lần trên cả 6 trạm so với tháng 4 năm 2009, giảm 1,06 – 1,22 lần trên 4 trạm quan trắc so với tháng 3 năm 2010

- NO2: nồng độ dao động từ 0,14 đến 0,22 mg/m3; 35% quan chắc không đạt chuẩn (QCVN 05:2009/BTNMT) và có xu hướng giảm so với cùng kỳ năm trước và tháng 03/2010

- Tiếng ồn: 63% số liệu quan trắc đạt quy chuẩn (TCVN 5949:1998), dao động từ 65-86dB [3]

Để giải quyết vấn đề giao thông đô thị thì thành phố cần phải phát triển giao thông công cộng và hạn chế sử dụng phương tiện cá nhân Tuy nhiên đầy là vấn đề mang tính chiến lược và tưng bước làm cho hợp lý Đây là yếu tố sống còn góp phần giảm kẹt xe, giảm ô nhiễm môi trường và phục vụ cho sự phát triển bền vững Để giảm vấn đề ô nhiễm môi trường, thành phố cần phải đưa vào các loại phương tiện thân thiện với môi trường như xe buýt sử dụng CNG (hiện này thành phố đã đưa vào sử dụng 21 xe chạy bằng CNG tuyến số 1 Bến Thành – BX Chợ Lớn, Công ty TNHH Một thành viên xe khách Sài Gòn), Biofuel (biodiesel, biogas), Ethanol (hiện nay đã triển khai xăng E5, đến năm 2015 sẽ sử dụng đại trà xăng E5 trên toàn quốc)…Mở rộng và xây dựng thêm các tuyến đường mới, đường vành đai, metro, xe buýt nhanh BRT…

Theo báo cáo của phòng thống kê và đánh giá năng lượng thế giới thuộc Tập đoàn dầu khí quốc gia Anh BP ngày 13/06/2009 thì nhiên liệu hóa thach sẽ cạn kiệt trong vòng 40 năm nữa Trữ lượng khí đốt tự nhiên đã được thẩm định cũng tăng nhẹ và đủ đáp ứng nhu cầu trong vòng 60 năm tới Chính vì thế, việc nghiên cứu và ứng dụng nguồn năng lượng mới trên xe buýt hiện nay là việc làm rất quan trong và cấp

thiết cho quá trình phát triển kinh tế, xã hội của thành phố Đề tài “Nghiên cứu ứng

dụng xe bus siêu tụ điện Supercapacitor tại TP HCM” là một vấn đề thiết thực

nhằm đa dạng hóa các loại hình giao thông công cộng, góp phần cải thiện môi trường, hạn chế sử dụng dầu mỏ, mang tính thực tiễn cao góp phần đắc lực cho việc hình thành đô thị công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020 Để tiện cho việc

trình bày những phần sau, chúng tôi thống nhất viết tắt từ xe bus siêu tụ điện

Supercapacitor là Capabus 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan trong và ngoài nước 1.2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới

- Tổng Công ty Sunwin Bus (Sunwin Bus Corporation) là công ty liên doanh giữa Trung Quốc và Thụy Điển đã nghiên cứu và ứng dụng xe buýt siêu tụ điện Supercapacitor vào giao thông công cộng ở Trung Quốc và một số nước khác trên thế giới

- GS Yuri Gogotsi, Khoa Kỹ thuật cơ khí, Đại học Drexel đã có những nghiên cứu chuyên sâu về siêu tụ điện Supercapacitor và mở ra một triển vọng rất lớn trong ngành công nghệ vật liệu trong đó có ứng dụng vào giao thông công cộng trên thế giới

1.2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, tính đến thời điểm này chưa có nghiên cứu nào về xe buýt siêu tụ điện Supercapacitor Tuy nhiên cũng có nhiều đề tài và công trình nghiên cứu về giao thông công cộng thành phố nhằm mục tiêu là đa dạng hóa các loại hình giao thông công cộng thành phố và phát triển bền vững của giao thông thành phố trong tương lai bao gồm:

- Nghiên cứu hệ thống quản lý năng lượng và điều khiển tích hợp ô tô điện, luận văn cao học do PGS TS Phạm Xuân Mai hướng dẫn và đã bảo vệ thành công năm 2011, trường ĐHBK TP HCM

- Nghiên cứu và ứng dụng hệ thống Trolleybus trên đường Nguyễn Văn Linh Quận 7, TP HCM, luận văn cao học do TS Trịnh Văn Chính hướng dẫn và đã bảo vệ thành công năm 2009, trường ĐHBK TP HCM

- Nghiên cứu xe buýt phù hợp với mạng lưới giao thông thông TP HCM, luận văn cao học do PGS TS Phạm Xuân Mai hướng dẫn và đã bảo vệ thành công tại trường ĐHBK TP HCM

- Nhóm nghiên cứu của trường ĐHBK TP HCM với đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện và phát triển mạng lưới tuyến xe buýt TP HCM”

Tuy nhiên các đề tài và công trình nghiên cứu trên chưa đề cập đến xe buýt siêu tụ điện Supercapacitor Do đó, đề tài này kế thừa và tiếp tục đề xuất một loại hình phương tiện giao thông công cộng mới để góp phần đa dạng hóa các loại phương tiện giao thông công cộng của giao thông thành phố trong tương lai

1.3 Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu:

hiệu quả kinh tế xã hội của xe buýt siêu tụ capabus so với các loại xe buýt dùng năng lượng hóa thạch và khả năng áp dụng tại TP HCM

1.3.2 Đối tƣợng nghiên cứu

Xe buýt siêu tụ điện capabus chạy bằng điện nhập khẩu từ Trung Quốc của công ty Sunwin, loại xe 64 chỗ (kể cả đứng và ngồi)

1.4 Nội dung và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đề tài tập trung vào các nội dung chính sau đây:

- Nghiên cứu đánh giá hiện trạng tình hình hoạt động của giao thông công cộng trên địa bàn TP HCM

- Phân tích dự báo nhu cầu đi lại và hướng phát triển các loại hình giao thông công cộng hiện đại không gây ô nhiêm môi trường, đảm bảo sự phát triển bền vững - Nghiên cứu chọn thí điểm tuyến số 1 Bền Thành – Bến xe Chợ Lớn để ứng dụng xe buýt siêu tụ điện capabus, đánh giá hiệu quả về mặt kinh tế - xã hội của chúng

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: - Khảo sát dựa trên mô hình hiện có tại một quốc gia có ứng dụng xe buýt siêu tụ

điện capabus như Trung Quốc - Chỉ khảo sát mức độ gây ô nhiễm, khả năng vận hành, chuyên chở của hệ thống, tính tiện nghi, yếu tố mỹ quan đô thị của TP HCM

- Chỉ nghiên cứu và đề xuất giải pháp tối ưu trên một tuyến đường nhất định

1.5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu theo hướng phân tích những dữ kiện, kiến thức đã thu được từ những nghiên cứu trước đó, từ đó chọn lọc và tổng hợp lại cho phù hợp với điều kiện hiện tại của TP HCM

- Phương pháp kinh nghiệm: Sử dụng kinh nghiệm của các nước đã vận hành và khai thác thành công hệ thống, các tiêu chuẩn ngành, các mô hình phân bố và tổ chức vận tải hành khách công cộng

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Tham gia đóng góp vào hệ thống giao thông công cộng tại Việt Nam, tương tự như các đô thị khác ở khu vực và thế giới TP HCM cũng phải ứng dụng hệ thống này nhằm đa dạng hóa các loại hình giao thông công cộng

- Định hướng phát triển giao thông thành phố thành giao thông đô thị được đúc kết ba vấn đề chính sau đây: Cải thiện chất lượng môi trường, cải thiện an toàn giao thông, tăng thêm việc làm Tất cả nhằm cải thiện sức khỏe người dân và sự phát triển bền vững của thành phố

- Ứng dụng vào con đường cụ thể đủ điều kiện lắp đặt hệ thống, phù hợp

với cơ sở hạ tầng của thành phố trong tương lai

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ GIAO THÔNG Ở TP HCM 2.1 Các loại hình và số lượng tuyến xe buýt hiện tại

Hình 2.1: Phân loại tuyến theo vị trí (%) [5]

2.1.2 Theo địa lý tuyến

Theo vùng địa lý, các tuyến xe buýt được chia thành tuyến nội thành, ngoại thành và nội ngoại thành

- Nội thành: Các tuyến hoạt động trong khu vực nội thành - Ngoại thành: Các tuyến hoạt động ở khu vực ngoại thành - Nội ngoại thành: Các tuyến có hành trình xuyên suốt từ ngoại thành vào đến nội thành

Hình 2.2: Phân loại tuyến theo địa lý [5]

Với mục tiêu thu hút lượng khách đi xe buýt càng nhiều càng tốt, hạn chế dần việc sử dụng phương tiện cá nhân và giảm ách tắc giao thông đô thị, TP Hồ Chí Minh đã bắt đầu khôi phục và phát triển đội ngũ xe buýt từ năm 2002 Nếu như lúc mới bắt đầu, TP Hồ Chí Minh chỉ có khoảng 580 xe buýt loại từ 17 đến trên 39 ghế và đa phần đều hết niên hạn sử dụng, thì sau hàng loạt chính sách khuyến khích đầu tư phương tiện, hỗ trợ lãi suất vay khi mua xe mới, hỗ trợ giá vé đến nay, số lượng xe buýt đã tăng lên khoảng 3.434 đầu xe, với 270 tuyến Hiện lượng xe buýt này đã có thể phủ khắp địa bàn thành phố Theo Trung tâm Quản lý điều hành vận tải hành khách công cộng TP Hồ Chí Minh, khối lượng xe buýt có trợ giá vận chuyển hành khách năm 2012 đạt khoảng 369 triệu lượt khách, tăng 16% so năm 2011 Theo đó, mức trợ giá năm 2012 cũng tăng lên 1.400 tỷ đồng Trong những năm gần đây, số tiền ngân sách trợ giá vé cho hành khách đi xe buýt năm sau luôn cao hơn năm trước: Nếu như năm 2010 là 800 tỷ đồng, thì năm 2011 đã tăng lên 1.269 tỷ đồng Năm 2013, thành phố giao vốn trợ giá xe buýt khoảng 1.470 tỷ đồng, tuy nhiên Sở GTVT TP Hồ Chí Minh dự kiến số tiền trợ giá năm 2013 có thể đến 1.550 tỷ đồng Theo Sở GTVT, số tiền trợ giá hàng năm tăng thường do tác động chính từ hai yếu tố là tiền lương và biến động tăng giá nhiêu liệu Chẳng hạn, chỉ tính riêng phần chênh lệch chi phí tiền lương năm 2013 sẽ làm tăng thêm khoảng 210 tỷ đồng so năm 2012, đó chưa kể những biến động giá nhiên liệu trong thời gian vừa qua

2.2 Lộ trình và cự ly các tuyến xe buýt

Lộ trình các tuyến được tổ chức đi qua hầu hết các trung tâm thương mại, dịch vụ, du lịch trên khắp thành phố Hiện tại, lộ trình tuyến đi qua hầu hết các đường

phố cấp 1, 2 và một số đường khu trục Tổng cự ly toàn mạng lưới xe buýt ở TP HCM hiện nay kể cả tuyến chuyên dùng là 3499 km và 210,5 km cho 114 tuyến buýt phổ thông (kể cả trùng lắp trên các tuyến đường) Như vậy là tăng thêm 1542 km chiều dài so với năm 2002

- Trong đó tuyến dài nhất là tuyến: Bình Khánh – Cần Thạnh với cự ly là 45,6 km - Tuyến ngắn nhất là tuyến: BX Củ Chi – Cầu Cai Thầy với cự ly là 5,8 km

- Cư ly trung bình tuyến trong toàn mạng là 18,63 km - Các tuyến xuyên tâm và tiếp tuyến là các tuyến có cự ly dài nhất do các tuyến này đi từ ngoại thành xuyên qua trung tâm thành phố Các tuyến hướng tâm có cự ly vừa ngắn nhất vì tuyến này xuất phát từ vùng ngoại vi đến trung tâm thành phố - Các tuyến nội thành và ngoại thành có cự ly dài nhất do các tuyến này chạy toàn bộ ngoài ngoại thành hay một phần ở ngoại thành nên cự ly dài

2.3 Phân bố xe buýt và khả năng kết nối với người dân

Hiện nay sự phân bố các tuyến xe buýt theo địa bàn là chưa đồng đều Xe buýt chủ yếu là tập trung chủ yếu ở các trung tâm thành phố Chợ Bến thành có 28 tuyến chạy qua, Chợ Lớn có 14 tuyến chạy qua Mật độ xe buýt đi đi qua trung tâm dày đặc

Mật độ đường có xe buýt ở thành phố khá thấp (19,2%) nhưng lại phân bố không đều Mật độ số đường xe buýt tập trung đông nhất ở các Quận trung tâm như Quận 1, 3, 5, 6 và các Quận 10, 11 Còn ở các Quận huyện ngoại thành thì mật độ đường

có xe buýt rất nhỏ như: huyện Cần Giờ, Củ Chi, Quận Bình Tân

2.4 Thời gian hoạt động của tuyến trong mạng lưới xe buýt

Thời gian hoạt động xe buýt hiện nay là 14 h từ 5h đến 19h, thời gian này chưa đáp ứng được nhu cầu đi lại của nhiều tầng lớp nhân dân như: những người buôn bán hàng ăn sáng sớm, những công nhân làm tăng ca vào buổi tối, học sinh – sinh viên học thêm vào buổi tối….Thời gian để đáp ứng nhu cầu của người dân, thời gian hoạt động của người dân thành phố thường bắt đầu từ 4 h hoạt động đến 22h30 mỗi ngày

2.5 Sản lƣợng vận tải hiện tại của hệ thống xe buýt

Sản lượng vận tải của hệ thống xe buýt tăng đều hàng năm nhưng chỉ đáp ứng được 5 – 7% nhu cầu đi lại của người dân thành phố Do vậy, cần cải thiện, nâng cao chất lượng để nâng cao hơn nữa

2.6 Công tác quản lý điều hành xe buýt [5]

Mạng lưới xe buýt TP HCM hiện nay có 29 đơn vị vận tải dưới sự quản lý và điều hành của Trung tâm quản lý và điều hành Vận tải hành khách công cộng (TTQL&ĐH VTHKCC) TP HCM bao gồm:

- Công ty quốc doanh: Công ty TNHH xe khách Sài Gòn (Saigon Bus) - Công ty TNHH: Công ty TNHH Vận tải TP HCM (Citranco)

- Công ty liên doanh: Công ty Liên Doanh Ngôi Sao Sài Gòn (Saigon Star) - Số còn lại là 26 hợp tác xã

Trong đó đơn vị khai thác nhiều nhất là công ty xe khách Sài Gòn với số tuyến hoạt động là 30 tuyến

Việc tổ chức và quản lý hoạt động VTHKCC bằng xe buýt được thực hiện theo quy định của Ủy ban Nhan dân TP HCM số 321/2003/QĐ-UBND [18] và đã được Sở Giao Thông Vận Tải phân cấp quản lý cho trung tâm quản lý điều hành VTHKCC

Việc quản lý điều hành hiên nay chủ yếu là do con người Vé đi xe buýt là vé bằng giấy, vé tập, vé tháng, một số tuyến có vé tự động thí điểm trên 5 tuyến Đó là các tuyến: Lê Hồng Phong - ĐHQG (mã số 53), bến xe (BX) miền Tây - ĐHQG (mã số 10), BX An Sương - BX Chợ Lớn (mã số 66), BX Hiệp Thành - công viên Đầm Sen (mã số 145), Củ Chi - Bến Thành (mã số 13)

Việc quản lý phương tiện còn quản lý đơn giản bằng việc giám sát chưa áp dụng rộng rãi công nghệ thông tin, GPS trong quản lý hoạt động của phương tiện trên đường

2.7 Hiện trạng hoạt động của xe buýt trên tuyến 2.7.1 Phân bố hoạt động của xe buýt trên tuyến

Trong một ngày toàn bộ mạng lưới xe buýt TP HCM có tổng cộng 3400 xe hoạt động Trung bình trên một tuyến trong một ngày có 35 xe hoạt động Tuyến có số

xe hoạt động nhiều nhất là tuyến số 8(Bến xe Quận 8 – Thủ Đức) với số xe hoạt động là 56 xe Tuyến có số xe hoạt động ít nhất là tuyến số 77 Đông Hòa – Cần Thạnh có số xe hoạt động là 4 xe

Các tuyến hướng tâm và tiếp tuyến là có số lượng nhiều để đáp ứng nhu cầu vận chuyển đi lại của hành khách Tuyến xuyên tâm có số lượng xe ít nhưng do đáp ứng nhu cầu đi lại của một số lượng lớn người dân nên số xe trên tuyến cũng khá lớn (16 xe)

Tuyến nội ngoại thành do chuyên chở nhiều nên dùng nhiều xe nhất cho một tuyến Đối với ngoại thành do cự ly dài, di chuyển nhiều cần nhiều xe hoạt động trên tuyến hơn so với tuyến xe nội thành (cự ly ngắn hơn)

2.7.2 Các thông số hoạt động của xe buýt trong mạng lưới tuyến

Thời gian giãn cách cao điểm: thời gian giãn cách cao điểm là 2 phút đến 40 phút Thời gian giãn cách cao điểm lớn nhất là 40 phút trên tuyến số 77 từ Bình Khánh đi Cần Thạnh Thấp nhất là 2 phút trên tuyến số 43 từ Văn Thánh đi Phà Cát Lái và trung bình cho toàn bộ tuyến là 10 phút

Thời gian giãn cách thấp điểm: Thời gian giãn cách cao điểm từ 8 phút đến 90 phút Thời gian giãn cách thấp điểm cao nhất là 90 phút trên tuyến số 82 Bến xe Chợ Lớn – Ngã ba Tân Quý Tây Thấp nhất là 8 phút trên tuyến 32, 58, 141 và trung bình cho toàn mạng là 17 phút

Thời gian hành trình: thời gian giãn cách cao điểm từ 15 phút đến 90 phút Trên toàn bộ mạng lưới xe buýt thì thời gian hành trình lớn nhất là 90 phút trên các tuyến 30, 55, 90 và nhỏ nhất là 15 phút trên tuyên số 83 Bến Xe Củ Chi – Cầu Cai Thầy và thời gian hành trình trung bình cho toàn mạng là 52,7 phút

Thời gian hành trình của một tuyến xe buýt phụ thuộc vào cự ly hành trình và lượng xe cộ và mật độ dân số lớn Các tuyến phụ thuộc do chủ yếu chạy ở ngoại vi thành phố nên thời gian hành trình ngắn do ít cản trở bởi giao thông

Một yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến thời gian hành trình là thời gian lên xuống các trạm xe buýt Trong nội thành do bố trí các trạm chờ xe buýt ngắn nên khoảng thời gian lên xuống lâu làm tăng thời gian hành trình lên Ở ngoài thành phố thì số trạm chờ ít nên thời gian hành trình được rút xuống đáng kể

Thời gian quay vòng: thời gian quay vòng của tuyến phụ thuộc nhiều vào thời gian hành trình và thời gian giãn cách Thời gian giãn cách cao điểm từ 18 phút đến 30 phút Do tuyến vành đai và tuyến phụ có cự ly tuyến trung bình thấp nên thời gia quay vòng ngắn

Tuyến hướng tâm cũng có thời gian quay vòng ngắn vì phải hoạt động liên tục trong nội thành để đưa rước hành khách nhanh chóng

Các tuyến xuyên tâm và tiếp tuyến có cự ly tuyến cao nên thời gian hành trình kéo dài

Vận tốc lữ hành: vận tốc lữ hành của các tuyến phụ là lớn nhất do các xe buýt đi chủ yếu phía ngoài thành phố, không bị cản trở, ách tắc giao thông

Các tuyến hướng tâm do chủ yếu hoạt động trong thành phố, bị cản trở bởi giao thông, mật độ dân số cao nên vận tốc lữ hành nhỏ Các tuyến phụ hoạt động ở ngoại ô thành phố nên vận tốc lữ hành cao

Vận tốc trung bình của các tuyến nội thành là thấp nhất do nó đi trong nội thành, bị cản trở nhiều bởi các phương tiện giao thông một yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc của nó do sự bố trí các trạm dừng trong thành phố Khoảng cách của các trạm dừng trong thành phố thường là 300 – 400 m nên thời gian khách lên xuống xe cũng ảnh hưởng đến vận tốc lữ hành của xe

Vận tốc quay vòng: vận tốc quay vòng phụ thuộc vào vận tốc lữ hành và thời gian giãn cách của các xe trên tuyến

Các tuyến hướng tâm và vành đai có vận tốc quay vòng ít nhất do quãng đường ngắn và thời gian hành trình ngắn nhất Tuyến phụ có thời gian quay vòng nhiều nhất do hoạt động ở ngoài TP HCM

Tuyến phụ cận có vận tốc quay vòng lớn nhất do hoạt động ở ngoài thành phố Tuyến nội thành vận tốc quay vòng nhỏ nhất do hoạt động trong nội thành

2.7.3 Số chuyến hoạt động của một xe trong một ngày trên một tuyến

Số chuyến của một xe phụ thuộc vào số lượng xe trên tuyến, thời gian giãn cách và chiều dài tuyến Nếu trên tuyến có ít xe thì số chuyến nhiều, còn trên tuyến có nhiều xe thì số chuyến đi lại ít đi Tính bình quân số chuyến trung bình trên cả mạng lưới là 9,76 chuyến/xe Tuyến có số chuyến nhiều nhất là tuyến số 1 Chợ Bến

Thành – Chợ Bình Tây và tuyến số 142 với 19 chuyến Tuyến có số chuyến/xe ít nhất là tuyến số 13 Bến Thành – Củ Chi và tuyến số 90 Bình Khánh – Cần Thạnh với số chuyến là 5 chuyến

2.7.4 Lƣợng hành khách vận chuyển của một xe buýt trong ngày

Trên toàn mạng lưới có 113 tuyến và số xe hoạt động là 1977 xe, vận chuyển 777621 hành khách/ngày [số liệu năm 2008] Tính trung bình cho một xe có 697,4 hành khách/ngày Trên mạng lưới thì tuyến số 8 Bến Xe Quận 8 – Thủ Đức là tuyến có sản lượng vận chuyển của một xe trong một ngày cao nhất 32416 hành khách/ngày Tuyến có năng lực vận chuyển ít nhất là tuyến số 77 Đồng Hòa – Cần Thạnh với 315 hành khách/ngày

Các tuyến hướng tâm, xuyên tâm, tiếp tuyến có sản lượng vận chuyển hành khách lớn hơn hẳn so với tuyến vành đai và tuyến phụ do nó vận chuyển được khối lượng hành khách lớn hơn so với hai tuyến còn lại

Các tuyến vành đai và tuyến phụ có năng lực vận chuyển thấp Tuyến nội ngoại thành có năng lực vận chuyển cao nhất Tuyến phụ cận có năng lực vận chuyển thấp nhất

Tuyến nội thành có năng lực vận chuyển cao hơn tuyến ngoại thành vì số lượng hành khách lớn hơn và số chuyến nhỏ nên năng lực vận chuyển trên một xe cao

hơn

2.7.5 Hệ số lợi dụng sức chứa trên chuyến

Tính trung bình cho toàn mạng lưới thì hệ số lợi dụng sức chứa chuyển chở của mạng là 0,81 Nhưng thực tế có nhiều tuyến có hệ số lợi dụng sức chứa chỉ có 0,1 cho tuyến số 612 và 0,2 cho tuyến số 83 và nhiều tuyến 0,3 – 0,6

Các tuyến có hệ số lợi dụng sức chứa lớn hơn 0,9 thì đa số là các tuyến có xe sử dụng là 12 chỗ Do đó trên các tuyến này cần tiến hành thay thế các loại xe cũ kỹ bằng các loại xe có số chỗ lớn hơn nhằm giải quyết nhu cầu đi lại của người dân Còn trên các tuyến có hệ số lợi dụng sức chứa lớn hơn 0,9 mà sử dụng các loại xe khác thì có thể tiến hành tăng chuyến hoặc đưa vào các loại xe có số chỗ lớn hơn

Đối với các loại hình tuyến thì hệ số lợi dụng sức chứa tương đối là như nhau trừ trường hợp của tuyến phụ cận là nhỏ do chưa thu hút được khách, số lượng tuyến ít

nên cần tăng cường để đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân dân

2.8 Hiện trạng các công trình trên tuyến 2.8.1 Tạm dừng, nhà chờ xe buýt

Tính đến năm 2008, trên địa bàn thành phố có 420 nhà chờ, 2500 trụ dừng và 800 biển treo được bố trí trên hệ thống mạng lưới tuyến

Bảng 2.1: Thống kê trạm dừng, nhà chờ, biển treo [6]

Đa số các nhà chờ hiện nay thực hiện được chức năng cơ bản là làm nơi cho hành khách đợi xe, có chỗ ngồi tránh năng mưa Cung cấp một số thông tin về lộ trình tuyến xe buýt đi qua, thời gian giãn cách, thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, loại vé, giá vé Tuy nhiên, hiện nay không phải tất cả các nhà chờ đều đáp ứng đủ các yêu cầu của hành khách Một số trạm dừng xe buýt chỉ bố trí đơn sơ Có nơi chỉ là vạch sơn ô dừng của xe buýt

Hình 2.3: Nhà chờ xe buýt

2.8.2 Bến bãi xe buýt

Nhà ga hành khách dành riêng cho xe buýt: hiện nay trung tâm quản lý và điều hành VTHKCC đang quản lý 4 bến xe dành riêng cho xe buýt đó là: trạm điều hành Sài Gòn, Ga hành khách Chợ Lớn, Ga hành khách Quận 8 và bãi xe Văn Thánh Bến xe hoạt động trong các bến xe buýt liên tỉnh: ngoài các bến xe ở trên còn có các bến xe liên tỉnh mà xe buýt hoạt động chung đó là Bến xe Miền Đông, Bến xe Miền Tây, Bến xe Ngã Tư Ga và Bến xe An Sương

Bãi xe đầu cuối: ngoài các tuyến có đầu cuối là các bến xe, đa số còn lại dùng lòng lề đường làm nơi đậu đỗ do không có diện tích dành riêng cho hoạt động VTHKCC Các bến xe buýt do các doanh nghiệp xe buýt quản lý: gồm có 6 bãi hậu cần với diện tích khoảng 8,2 ha trong đó 4 bãi do công ty TNHH một thành viên xe khách Sài Gòn quản lý, một bãi do Công ty Ngôi Sao vận tải Sài Gòn quản lý, một bãi do hợp tác xã 19/5 quản lý Ngoài ra còn một số bãi ở Thủ Đức và Củ Chi

Trạm trung chuyển: Bến thành có diện tích 2510 m 2 Bãi đậu xe số 1 Phạm Ngũ Lão 600 m2, bãi đậu xe số 2 Công viên 23/9 với diện tích 1610 m2 Đây hiện đang là trạm trung chuyển xe buýt lớn nhất TP HCM Nơi tập trung của nhiều tuyến xe buýt đi qua hay là trạm cuối cùng Tuy nhiên nếu xét đến cơ sở hạ tầng thì còn quá nhiều thiếu thốn Lượng xe và khách tập trung tại đây rất cao Bình quân một phút trên dưới 10 xe vào giờ thấp điểm và có thể tăng gấp đôi vào giờ cao điểm Chính điều này chưa đủ diện tích bến bãi cho xe buýt Đa phần dọc theo các đường Hàm Nghi, Lê Lai gần dó Trong tương lai dự án bến xe tại Công viên 23/9 diện tích 8100 m2 được thực hiện góp phần cải thiện tình trạng này

2.9 Các tồn tại của hệ thống xe buýt, hệ thống giao thông và biện pháp khắc phục

2.9.1 Vấn đề bố trí tuyến và luồng tuyến trùng lắp

Mạng lưới tuyến buýt hiện nay có dạng hướng tâm, kết nối trực tiếp từ khu vực ngoại vi đến trung tâm thành phố Đặc điểm của mạng lưới này là chưa có sự phân cấp giữa các tuyến Hầu hết các tuyến được xây dựng trên cơ sở kết nối trực tiếp giữa hai điểm có nhu cầu đi lại Các tuyến buýt hiện nay chỉ mới là những tuyến rời rạc chồng lên nhau chứ chưa phải là mạng Điều này làm hạn chế khả năng khai

thác của mạng lưới tuyến và không thuận tiện cho việc đi lại của người dân trên toàn thành phố cũng như trùng lắp cao

Hiện tại, độ trùng lắp các tuyến buýt hiện nay xem trung bình khoảng 65,5% trên toàn mạng lưới Nhưng tiêu chí về mức độ trùng lắp tuyến xe buýt phù hợp là không quá 30 – 40% Mật độ bao phủ thấp nên khả năng tiếp cận với người dân thấp

Giải pháp cải thiện: Điều chỉnh mạng lưới theo tuyến hướng trục – tuyến nhánh,

giảm bớt tuyến trùng lắp, tăng khả năng tiếp cận xe buýt của người dân tiến tới hoàn thiện mạng lưới và phát triển bền vững trong tương lai

2.9.2 Phương tiện xe buýt chưa phù hợp khai thác trên tuyến và điều kiện đường sá

Xét về mặt cơ cấu phương tiện, hiện nay thành phố ta có bốn nhơm phương tiện nhóm xe buýt cở nhỏ có số chỗ dưới 17 chỗ có khoảng 824 xe chiếm 26% tổng số xe buýt, số còn lại là xe buýt trung loại 40 chỗ (B40) chiếm 8%, 55 chỗ (B55) chiếm 26%, riêng loại xe buýt lớn có 80 chỗ (B80) chiếm 40% Nếu xét về bề rộng mặt đường, phần lớn là đường hẹp, tỉ lệ chiều dài đường có bề mặt rộng nhỏ hơn 7 m chiếm 36%, chỉ có khoảng 21% chiều dài có lòng đường rộng trên 12 m để có thể tổ chức vận chuyển hành khách bằng xe buýt được thuận lợi Còn lại là 42% chiều dài lòng đường rộng từ 7 m đến 12 m chỉ có thể cho các xe ô tô con, xe buýt vừa và trung lưu thông Vì vậy, xe buýt lớn hoạt động rất khó khăn vào giờ cao điểm và dễ gây tắc nghẽn giao thông Hơn nữa sản lượng vận tải thấp, hệ số lợi dụng sức trên một số tuyến thấp cho thấy có sự lãng phí về sức chứa

Giải pháp cải thiện: Cần xem xét điều chỉnh cho phương tiện trên tuyến cho phù

hợp với đường, hệ số lợi dụng sức chứa phải trên trung bình để nâng cao hiệu suất

vận tải

2.9.3 Xe buýt hoạt động khó khăn, thiếu làn đường ưu tiên cho xe buýt

Cơ cấu phương tiện tham gia giao thông ở TP HCM không cân đối Xe máy chiếm đến 92%, xe máy hoạt động không đồng nhất, không tuân thủ luật giao thông, ý thức tham gia giao thông của người điều khiển xe máy còn hạn chế Điều này làm cho tình trạng giao thông phức tạp và xe buýt hoạt động khó khăn trong

dòng xe máy nhất là khi xe ra vào trạm và khi đi qua các giao lộ Tại nhiều nút giao thông thường xảy ra ùn tắc giao thông mỗi lúc xe buýt dừng đỗ gây ùn tắc cục bộ Hiện nay, thành phố chưa có tuyến dành riêng cho xe buýt, xe buýt cùng lưu thông chung với các phương tiện khác, vì vậy xe buýt phải bơi trong dòng xe máy với vận tốc thấp Điều này dẫn đến hiện tượng không đảm bảo thời gian làm việc cho công nhân viên, thái độ phục vụ của tài xế và nhân viên chưa tốt, chất lượng phương tiện còn hạn chế nên chưa thu hút được hành khách tham gia

Giải pháp cải thiện:Trong bối cảnh kẹt xe nghiêm trọng như hiện nay ở thành phố,

với những tuyến đường có lưu lượng lớn để làm tăng tốc độ vận doanh, rút ngắn thời gian đi lại, thu hút hành khác đi xe buýt hướng tới những tuyến đường dành riêng cho xe buýt Đồng thời nâng cao kỹ năng nghề nghiệp cho tài xế và nhân viên xe buýt để tạo ấn tượng tốt cho hành khách tham gia xe buýt

2.9.4 Khả năng đáp ứng, phục vụ nhu cầu đi lại thấp

Tổng khối lượng VTHKCC năm 2012 đạt 369 triệu lượt khách, tăng 16% so với năm 2011 , đáp ứng khoảng 7,2% nhu cầu đi lại của người dân thành phố Điều này cho thấy xe buýt chưa thu hút hành khách

Giải pháp cải thiện: Nâng cao chất lượng phục vụ bằng cách nâng cao chất lượng

phương tiện, xe phải trang bị điều hòa không khí, xe thân thiện với môi trường Đồng thời nâng cao chất lượng phục vụ bằng kéo dài thời gian phục vụ, rút ngắn thời gian giãn cách, xe buýt chạy đúng biểu đồ, tiếp viên tài xế phải ân cần, lịch sự với khách hàng

2.9.5 Công tác quản lý điều hành và cơ sở vật chất hỗ trợ công tác điều hành

Cơ sở vật chất hỗ trợ điều hành còn đơn giản, chủ yếu là con người Hiện nay, cũng đã đa dạng các hình thức tuyên truyền, dịch vụ xe buýt như: dán đề can quảng bá bên ngoài xe buýt, dán trên trụ trạm dừng, nhà chờ xe buýt, in sơ đồ các tuyến xe buýt thể nghệm phát cho hành khách, in tờ bướm phát cho hành khách và lập trang Web cung cấp thông tin cho hành khách

Tuy nhiên, công tác thông tin tuyền truyền hiện nay chưa phổ biến để nhiều người dân hiểu rõ hơn về dịch vụ xe buýt như cần đi đâu, đón ở đâu, mất bao nhiêu thời gian…

Nhìn chung, công tác quản lý cũng như các cơ sở vật chất quản lý chủ yếu bằng con người còn thô sơ Chưa có trang bị thiết bị hiện đại để quản lý như hệ thống định vị toàn cầu GPS và GIS, hệ thống vé chỉ đơn giản là bằng giấy chưa có dạng vé từ

Giải pháp cải thiện: Ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ công tác điều hành quản

lý như vé từ, hệ thống quản lý thông minh ITS, GPS và GIS

2.9.6 Thiếu quỹ đất dành cho giao thông

Mật độ diện tích đường cũng như mật độ về số con đường chiếm tỉ lệ thấp và phân bố trên các quận huyện Theo tính toán, mật độ diện tích trên diện tích đất của thành phố chỉ đạt 0,012 km2/km2 bằng 1,2% thấp hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn của một thành phố có quy mô lớn là 18,5 – 20% Đất dành cho giao thông bao gồm mạng lưới đường và bến bãi, chiếm tỉ lệ rất thấp 0,1%

Thiếu quỹ đất để hình thành các trạm trung chuyển, nơi đậu xe ở điểm đầu điểm cuối tuyến xe buýt Một số trạm dừng, nhà chờ xe buýt bố trí chưa hợp lý… Đây là một khó khăn lớn nhất hiện nay đối với hoạt động của xe buýt Việc thiếu quỹ đất để hình thành các trạm trung chuyển lớn thể hiện rõ ở sự thiếu liên kết và hỗ trợ phục vụ giữa các tuyến buýt với nhau làm cho các tuyến hoạt động độc lập thiếu liên kết chính là nguyên nhân phát sinh số lượng tuyến quá lớn cho cùng một khu vực phục vụ, tăng số tuyến và phân tán hành khách, giảm hiệu quả khai thác của tuyến và mạng lưới tuyến

Giải pháp cải thiện: kiến nghị thành phố hỗ trợ đầu tư kết cấu hạ tầng, tăng cường

quỹ đất cho mạng lưới xe buýt Điều chỉnh và quy hoạch lại giao thông cho hợp lý và phải có chiến lược phù hợp để thực hiện việc này

2.10 Kết luận chương 2

Mạng lưới hiện tại của TP HCM tuy có nhiều cải tiến nhưng vẫn còn nhiều bất cập về mạng lưới tuyến, phương tiện, công tác quản lý, cơ sở hạ tầng Cơ sở hạ tầng đang được đầu tư cải thiện như quy hoạch phát triển giao thông đô thị đến năm 2020 Vì vậy, hệ thống mạng lưới xe buýt VTHKCC cũng cần phân tích tìm ra giải pháp để phát triển bền vững trong tương lai

CHƯƠNG 3: CHỌN XE BUS SIÊU TỤ SUPERCAPACITOR CHO TP HCM 3.1 Nguyên lý hoạt động của siêu tụ điện Supercapacitor

a (Tụ điện truyền thống) b (Tụ điện có lớp điện phân) c (Siêu tụ điện)

Hình 3.1: Các loại tụ điện

Tụ điện là hai bản kim loại phân cách giữa chúng là chất điện môi Điện dung của tụ điện C tính bằng fara đặc trưng cho khả năng tích lũy năng lượng điện trường của nó Điện dung của tụ điện phẳng tính bằng:

AC

d



Trong đó là hằng số điện môi của lớp cách điện, A là diện tích bản cực của tụ điện, d là khoảng cách giữa hai bản cực Để tăng điện dung C cần chế tạo tụ điện có diện tích bản cực lớn, bằng cách sử dụng nhiều lá nhôm mỏng quấn lại hoặc giảm khoảng cách giữa hai bản cực Tuy nhiên khi giảm khoảng cách thì điện áp định mức của tụ điện cũng giảm đi Trong tụ điện truyền thống năng lượng được tích lũy bởi hạt mang điện là các điện tử và tạo nên điện áp giữa hai bản cực các tụ điện thông thường chỉ có điện dung cỡ microfara (một phần triệu fara) Tụ điện hóa có lớp điện phân (hình 3.2b) tạo nên lớp điện môi oxit nhôm rất mỏng, bền vững nên điện dung của nó tăng rõ rệt Trong siêu tụ điện (hình 3.2c) còn gọi là

supercapacitor hoặc ultracapacitor, bản cực là than hoạt tính có cấu trúc gồm nhiều lỗ rỗng Nhờ cấu trúc gồm lỗ rỗng nhỏ li ti này mà diện tích bản cực tăng lên rất nhiều Do đó điện dung có thể đạt được cỡ fara lớn hơn điện dung của tụ điện hóa thông thường hàng triệu, thậm chí hàng tỷ lần Hằng số điện môi của siêu tụ điên có thể đạt tới 500 Fara Để chế tạo các bản cực trong siêu tụ điện người ta thường sử

dụng:

- Carbon nanotubes - Oxit kim loại - Polyme dẫn điện

Hình 3.2: Cấu trúc siêu tụ điện với các bon

Mới đây, nhóm nghiên cứu của Đại học Monash đã phát triển được siêu tụ điện bằng vật liệu Graphene với kỹ thuật hoàn toàn mới và có tính năng vượt trội so với siêu tụ điện truyền thống Một siêu tụ điện truyền thống hiện tại có mật độ năng lượng thấp chỉ từ 5-8 Wh/l (đơn vị mật độ năng lượng dự trữ trong một thể tích nhất định) Và điều này có nghĩa là siêu tụ điện truyền thống phải có kích thước rất lớn hoặc phải sạc liên tục Trong khi đó, mật độ năng lượng của siêu tụ điện bằng Graphene khoảng 60 Wh/l (cao khoảng 12 lần so với siêu tụ điện truyền thống đang thương mại hóa trên thị trường) Điều này đang mở ra một triển vọng rất lớn để phát triển ngành công nghiệp ô tô điện trong tương lai

Hình 3.3: Cấu trúc của siêu tụ điện Graphene

Hình 3.4: Mật độ năng lượng pin, ắc quy và siêu tụ điện

Bảng 3.1: So sánh các loại ắc quy

Loại ắc quy Năng lƣợng

riêng (W/kg)

Dung lƣợng riêng (Wh/kg)

Hiệu suất năng lƣợng

(%)

Tuổi thọ (số lần nạp tối

đa)

Chi phí (US$/kWh)

Ắc quy Cadnium

Ắc quy metal-hydride

Ắc quy air

Ắc quy Sulfur

Ắc quy nickel-chloride

Ắc quy polyme

3.2 Các đặc điểm của Siêu tụ điện

So với pin và ăcquy thông thường siêu tụ điện có những đặc điểm sau: - Cho phép nạp rất nhanh (nạp đầy trong khoảng 30 giây)

- Cho phép phóng nạp nhiều lần (hàng vạn lần) so với từ 200 đến 1000 lần của ăcquy

- Phương pháp nạp đơn giản, không cần mạch cảnh báo nạp đầy, khi quá tải không gây ảnh hưởng tới tuổi thọ

- Tuổi thọ cao, trên 10 năm

3.3 Các ứng dụng của siêu tụ điện

Hiện nay các siêu tụ điện đã được thử nghiệm làm nguồn điện trong các phương tiện giao thông Trung Quốc đã thử nghiệm xe bus chạy điện sử dụng siêu tụ điện (capabus) thay cho ăcquy có khả năng nạp đầy trong khi đỗ tại bến lấy khách Năm 2006 tại Thượng Hải đã chạy thí điểm 2 tuyến xe bus chạy điện sử dụng siêu tụ điện Năm 2001 và 2002 nước Đức đã thử nghiệm tuyến xe bus công cộng sử dụng kết hợp diesel và siêu tụ điện Từ năm 2003 tại Manheim Sadbahn, nước Đức đã vận hành tuyến đường đường sắt nhẹ sử dụng siêu tụ điện để tích năng lượng phanh Siemens AG đã phát triển Sibac Energy Storage dựa trên siêu tụ điện dùng cho phương tiện di động Công ty Senelec cũng đã phát triển hệ thống giao thông dựa trên siêu tụ điện Cùng với sư phát triển của công nghệ nano các siêu tụ điện có tương lai đầy hứa hẹn

Bảng 3.2: Thông tin siêu tụ điện của một số hãng trên thế giới

Bảng 3.3: Các kích thước xe bus của công ty Sunwin:

Các chỉ tiêu SWB61221EV2 SWB6121SC - Chiều dài xe (mm) 11,980 11980

- Chiều cao sàn xe (mm) 145 145

- Bán kính vòng nhỏ nhất (m)

- Tốc độ lớn nhất (km/h) >=50 >=50

Khung gầm - Công suất động cơ điện (kW)

Điện áp đầu ra (V) DC 500-700V DC320-600V

Năng lƣợng dùng cho xe bus siêu tụ điện

Khác với ô tô bus chạy nhiên liệu hóa thạch, năng lượng dùng cho xe bus siêu tụ điện là năng lượng điện Hệ thống cung cấp điện bao gồm một trạm biến đổi bao gồm máy biến áp và hệ thống chỉnh lưu nhằm cung cấp năng lượng cho xe bus siêu tụ hoạt động

Hình 3.5: Nguồn năng lượng siêu tụ điện [nguồn: SENAUTEC]

Hình 3.6: Quản lý năng lượng siêu tụ điện [nguồn: SENAUTEC]

Năng lượng điện cung cấp cho xe bus siêu tụ tương tự như cung cấp năng lượng cho tàu điện có hiệu điện thế từ 600 – 700 VDC Bộ chuyển đổi sử dụng diode thì được sử dụng rộng rãi trên thế giới hiện nay tùy theo công nghệ phát triển của mỗi quốc gia Hiện nay còn có một hệ thống nữa là kỹ thuật thysistor, nhưng nó còn khá mới

Xe bus siêu tụ sử dụng cần tiếp điện được đặt trên mui trần xe Tại mỗi trạm nạp, tài xế chỉ cần ấn nút tiếp điện là hệ thống tiếp điện sẽ thực hiện việc tiếp điện cho hệ thống thông qua dây dẫn phía trên cần nạp sau khi đã chuyển đổi Cần nạp đặt cách mặt đất khoảng 4500 – 4600 mm

3.4 Thiết kế xe bus siêu tụ Supercapacitor cho TP.HCM 3.4.1 Công nghệ sản xuất xe bus

Việc thiết kế và tính toán xe bus siêu tụ hoàn toàn giống như thiết kế và tính toán xe bus sử dụng động cơ đốt trong hiện nay Tuy nhiên, xe bus siêu tụ điện chỉ khác ở chỗ là sử dụng động cơ điện được lấy nguồn trực tiếp được bố trí ở các trạm dừng Vì thế xe bus siêu tụ điện cần thiết kế thêm hệ thống nạp để lấy nguồn từ các trạm dừng

Hình 3.7: Xe bus siêu tụ tại Thượng Hải, Trung Quốc

Hình 3.8: Hệ thống nạp xe bus siêu tụ

Xe bus siêu tụ điện cũng lưu thông trong làn giao thông hỗn hợp và sử dụng bánh hơi như xe bus thông thường nên phương pháp thiết kế khung cũng hoàn toàn tương tự

Hình 3.9: Thiết kế khung xe bus bằng máy tính

Thực hiện các bước căn bản như: nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật, dây chuyền và quy trình sản xuất, sản xuất xe mẫu, ghế ngồi

Tất cả những chi tiết rời, những cụm được thiết kế, lắp ráp thành từng mảng

Hình 3.10: Lắp ráp khung xương xe bus

Hình 3.11: Một kiểu mối ghép hàn

Thao tác lót sàn: gắn taplo cho cabin người lái

Hình 3.12: Lắp ráp cabin cho xe bus

3.4.2 Chọn xe bus siêu tụ điện mẫu cho TP HCM

Mục tiêu là chọn lựa xe bus siêu tụ điện sao cho phù hợp với điều kiện đường xá TP HCM, tạo sự thoải mái, hài lòng của hành khách và vấn đề kinh tế kỹ thuật

Hình 3.13: Xe bus siêu tụ điện SWB6121SC [SENAUTEC]

Hiện nay công ty Sunwin chỉ có một loại xe bus siêu tụ capabus SWB6121SC Do

đó, trên tuyến đường khảo sát và tính toán, đề xuất thực hiện với loại xe bus siêu tụ này

Xe bus SW6121SC do công ty Sunwin sản xuất với giá bán khoảng 400.000 USD

(Bảng giá do công ty Sunwin đưa ra), tương đương 8.464.000.000 đồng [1USD =

21.160 VNĐ, Nguồn: Ngân hàng SacomBank], giá trạm nạp 100.000 USD, tương

đương 2.116.000.000 đồng So với giá thành xe bus hiện tại tuy đắt hơn nhưng tính năng của nó thì tốt hơn nhiều

Việc tính toán, chi phí vận hành, thiết kế nhà chờ, bến bãi sẽ được thực hiện ở các

chương sau

3.4.3 Cơ sở lý thuyết việc bố trí ghế ngồi

* Cơ sở lý thuyết về việc thiết kế và bố trí ghế ngồi xe bus

Phương án thiết kế ghế ngồi cũng dực trên cơ sở là con người ở lứa tuổi lao động, và cũng dực vào tiêu chuẩn kích thước ghế ngồi xe khách của Việt Nam