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 . 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. 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. 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