Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Nghiên cứu quy hoạch giao thông vận tải đường bộ đô thị ở Việt Nam theo hướng giảm nhẹ biến đổi khí hậu

Xuất phát từ thực tế trên, việc thực hiện đề tài luận án: “Nghiên cứu quy hoạch giao thông vận tải đường bộ đô thị ở Việt Nam theo hướng giảm nhẹ biến đổi khí hậu” là cần thiết, có ý ngh

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

PHẠM ĐỨC THANH

NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐƯỜNG BỘ ĐÔ THỊ Ở VIỆT NAM THEO HƯỚNG

GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 62.58.02.05

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2016

Công trình được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Quang Đạo

GS.TS Phạm Cao Thăng

Phản biện 1: GS.TSKH Lâm Quang Cường

Trường Đại học Xây dựng

Phản biện 2: PGS.TS Phan Cao Thọ

Trường Đại học Đà Nẵng

Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Đăng Quế

Viện khoa học KTTV và Biến đổi khí hậu

Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo quyết định số: 409/QĐ-HV, ngày 16 tháng 02 năm 2016 của Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự

vào hồi giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân sự

- Thư viện Quốc gia

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã trở thành mối đe doạ lớn nhất của nhân loại trong thế kỷ 21 và được cả thế giới quan tâm Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới [29], Việt Nam là một trong 5 nước dễ bị tổn thương nhất do BĐKH

và mực nước biển dâng Gần đây nhất, tại kỳ họp Đại hội đồng Liên hợp quốc

khóa 70 (28/9/2015-3/10/2015) đã chính thức thông qua “Chương trình nghị

sự phát triển bền vững toàn cầu năm 2030” bao gồm 17 mục tiêu phát triển

bền vững (PTBV) nhằm đạt được 3 thành tựu đó là: chấm dứt đói nghèo, đấu tranh với tình trạng bất bình đẳng và ứng phó với BĐKH

Ứng phó với BĐKH là hoạt động của con người nhằm giảm nhẹ BĐKH và thích ứng với BĐKH Vấn đề ứng phó với BĐKH cũng được Đảng và Nhà nước ta đặc biệt quan tâm và xác định ứng phó với BĐKH có ý nghĩa sống còn đối với Việt Nam và đã đặt ra nhiệm vụ ứng phó với BĐKH cho từng ngành và từng địa phương

Trong lĩnh vực giảm nhẹ BĐKH ở Việt Nam hiện nay, các nghiên cứu sâu về quy hoạch giao thông vận tải (GTVT) liên quan tới giảm nhẹ BĐKH còn ít được

đề cập đến Có thể xem đây là những nội dung thuộc lĩnh vực nghiên cứu cơ bản của ngành GTVT, hay nói khác đi là những nghiên cứu phục vụ cho quá trình xây dựng chiến lược, quy hoạch GTVT Xuất phát từ thực tế trên, việc thực hiện đề tài

luận án: “Nghiên cứu quy hoạch giao thông vận tải đường bộ đô thị ở Việt Nam theo hướng giảm nhẹ biến đổi khí hậu” là cần thiết, có ý nghĩa khoa học

ưu khí thải và nhiên liệu tiêu thụ nhằm giảm nhẹ BĐKH

+ Lựa chọn tỷ lệ phương tiện và dạng đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH Thông qua tiêu chí GTVT có khả năng giảm nhẹ BĐKH góp phần củng cố, bổ sung lý thuyết về dạng đô thị PTBV

3 Đối tượng nghiên cứu: Đề cập 3 thành phần của hệ thống GTVT đường bộ

đô thị: phương tiện, đường bộ đô thị và quản lý phát triển liên quan đến phát

- 2 -

thải khí nhà kính (KNK) và BĐKH

4 Phạm vi nghiên cứu

Lĩnh vực quy hoạch GTVT đường bộ đô thị ở Việt Nam

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng các phương pháp: phương pháp phân tích tổng hợp, chuyên gia và kế thừa để đánh giá tình hình quy hoạch GTVT đường bộ đô thị có liên quan tới BĐKH trên thế giới và ở Việt Nam; phương pháp mô hình hóa để xây dựng các mối quan hệ toán học giữa khí thải phương tiện và vận tốc xe chạy, giữa tỷ lệ phương tiện và mật độ dân cư đô thị; phương pháp thực nghiệm để đo khí thải của các phương tiện giao thông ở đô thị Việt Nam, phương pháp điều tra khảo sát để điều tra nhu cầu sử dụng phương tiện giao thông của người dân

6 Cấu trúc của luận án

Luận án gồm phần mở đầu, 04 chương, phần kết luận và kiến nghị, với 124 trang thuyết minh, trong đó có 42 bảng, 56 hình vẽ đồ thị Ngoài ra, luận án còn có 97 tài liệu tham khảo và 52 trang phụ lục

Mở đầu Trình bày tính cấp thiết và bố cục luận án

Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 2 Xây dựng khung tiêu chí trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị

theo hướng giảm nhẹ BĐKH

Chương 3 Quy hoạch mạng lưới đường và tuyến theo hướng giảm nhẹ BĐKH Chương 4 Lựa chọn tỷ lệ phương tiện và dạng đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH Kết luận và kiến nghị

7 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của luận án có thể tham khảo khi xây dựng chiến lược phát triển GTVT theo hướng PTBV và lý thuyết tối ưu hoá trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị theo hướng nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu, giảm phát thải, giảm hành trình đi lại, nâng cao hiệu quả sử dụng đất góp phần giảm nhẹ BĐKH Các nội dung của luận án góp phần cung cấp một số cơ sở lý thuyết mới cho việc giảm bớt lượng phát thải và tiêu thụ nhiên liệu trong hệ thống GTVT đường bộ đô thị, trong đó đáng chú ý bao gồm: xây dựng và đưa ra các tiêu chí về quy hoạch GTVT đường bộ đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH; xây dựng bài toán về thiết lập MLĐ và tuyến tối ưu phát thải khí và tiêu thụ nhiên liệu; xác định tỷ lệ phương tiện đồng thời củng cố lý thuyết về ảnh hưởng của dạng đô thị đến giảm nhẹ BĐKH

8 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của luận án có thể xem xét, sử dụng tham khảo trong điều kiện Việt Nam như: Khung tiêu chí về quy hoạch GTVT đường bộ đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH tham khảo được trong xây dựng chiến lược và quy hoạch phát triển GTVT; mô hình toán học tính khí phát thải theo loại xe ô tô con và tốc độ xe chạy,

mô hình xác định tỷ lệ phương tiện theo mật độ dân cư đô thị có thể tham khảo trong việc phân chia phương thức trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị (bước 3

trong mô hình 4 bước); bài toán xác định MLĐ và tuyến tối ưu trên cơ sở giảm thiểu lượng phát thải và tiêu thụ nhiên liệu có thể tham khảo trong việc ấn định mạng lưới trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị (bước 4 trong mô hình 4 bước) Các kết quả nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm và điều tra xã hội học trong luận án

có thể áp dụng trong thực tiễn quy hoạch GTVT đường bộ đô thị ở Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Một số khái niệm về quy hoạch GTVT có liên quan tới BĐKH

Ở phần này tác giả đã trình bày:

- Các khái niệm cơ bản về GTVT có liên quan tới BĐKH; nguyên nhân và ảnh hưởng của hiện tượng BĐKH; tác động tương hỗ giữa BĐKH và hệ thống GTVT; tình hình quy hoạch GTVT đô thị của Việt Nam hiện nay Theo Ngân hàng thế giới [29], lượng phát thải khí CO2 do ngành GTVT chiếm 25% toàn nền kinh tế xã hội, trong đó lượng phát thải khí CO2 của GTVT đường bộ lại chiếm tới 92,4% lượng phát thải khí của toàn ngành Do vậy, nghiên cứu để giảm khí thải CO2 của GTVT đường bộ đóng vai trò to lớn và then chốt nhằm giảm khí thải CO2 do GTVT gây ra

- Phân tích ba yếu tố cơ bản nhằm giảm phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu của các phương tiện GTVT gồm: (1) sử dụng hiệu quả nhiên liệu, (2) sử dụng nhiên liệu thay thế, (3) quản lý tổng mức tăng lượng xe luân chuyển

(VKT – Vehicle Kilomet Traveled);

- Phân tích giải pháp để quản lý tổng mức tăng lượng xe luân chuyển VKT: cần kết hợp giữa việc tăng hiệu quả sử dụng xe (tăng tỷ lệ sử dụng phương tiện vận tải công cộng, giảm xe cá nhân) và giảm số km hành trình (giảm chiều dài tuyến, giảm bớt số hành trình)

1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về quy hoạch GTVT liên quan tới giảm nhẹ BĐKH

Luận án đã tổng hợp 51 kết quả nghiên cứu của các đề tài, bài báo khoa học, sách, hội nghị, hội thảo trong và ngoài nước về quy hoạch GTVT đường

bộ đô thị có liên quan tới BĐKH theo 04 nhóm và rút ra những nhận xét sau:

- Về kết nối giữa quy hoạch GTVT và BĐKH: nội dung trong các tài liệu

chưa nghiên cứu về nguyên tắc quy hoạch GTVT theo hướng giảm nhẹ BĐKH;

- Về tính toán phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu của các phương tiện GTVT đường bộ: luận án đã giới thiệu 07 phương pháp tính toán trên thế giới

Các phương pháp này không được xây dựng trên cơ sở phương tiện đang lưu thông với các điều kiện tự nhiên, loại xăng, chế độ bảo dưỡng ở Việt Nam

- Về giảm phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu của các phương tiện GTVT đường bộ: các nghiên cứu chưa đi sâu về quy hoạch MLĐ và tuyến giao thông

theo hướng giảm nhẹ BĐKH

- 4 -

- Về quan hệ giữa dạng đô thị và giao thông: các nghiên cứu còn rất ít và

chưa đề cập đến vấn đề giảm phát thải KNK

1.3 Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Từ các nhận xét trên, vấn đề nghiên cứu quy hoạch GTVT đường bộ đô thị ở Việt Nam theo hướng giảm nhẹ BĐKH được chọn làm nội dung nghiên cứu Ở

mỗi chương tiếp theo, luận án sẽ giải quyết các nội dung chủ yếu sau:

- Nghiên cứu về nguyên tắc quy hoạch GTVT theo hướng giảm nhẹ BĐKH

- Nghiên cứu về quy hoạch MLĐ và tuyến giao thông theo hướng giảm nhẹ BĐKH

- Nghiên cứu về lựa chọn tỷ lệ phương tiện và dạng đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG KHUNG TIÊU CHÍ TRONG QUY HOẠCH GTVT ĐƯỜNG BỘ ĐÔ THỊ THEO HƯỚNG GIẢM NHẸ BĐKH

Hiện nay, khi quy hoạch GTVT thì vấn đề liên quan đến BĐKH chưa được quy định rành mạch và đặc biệt chưa quy định các khung tiêu chí có tính pháp

lý Do vậy, việc xây dựng khung tiêu chí trong quy hoạch GTVT theo hướng giảm nhẹ BĐKH là cần thiết để có cái nhìn tổng quan nhất về vấn đề quy hoạch GTVT theo hướng giảm nhẹ BĐKH

2.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng khung tiêu chí

Phần này, tác giả trình bày: khái niệm tiêu chí; cơ sở pháp lý hiện hành và kết quả nghiên cứu trong nước; cơ sở từ xu thế của thế giới và các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài

2.2 Kiến nghị khung tiêu chí và các giải pháp tổng thể

2.2.1 Xây dựng khung tiêu chí trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH

Trên cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng khung tiêu chí, tác giả đã xây dựng khung tiêu chí quy hoạch GTVT đường bộ đô thị theo hướng giảm nhẹ

BĐKH như bảng 2.4 trong luận án Khung tiêu chí tác giả xây dựng gồm 19

tiêu chí chia làm 4 nhóm:

- Nhóm các tiêu chí về quy hoạch mạng lưới đường và tuyến (4 tiêu chí);

- Nhóm các tiêu chí về quy hoạch phương tiện (4 tiêu chí);

- Nhóm các tiêu chí về quy hoạch đô thị (6 tiêu chí);

- Nhóm các tiêu chí về đẩy mạnh sử dụng nhiên liệu xanh, phương tiện xanh (5 tiêu chí);

2.2.2 Các giải pháp tổng thể trong quy hoạch GTVT theo hướng giảm nhẹ BĐKH

Từ các tiêu chí trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH (bảng 2.4), tác giả đã đề xuất 23 giải pháp giảm nhẹ BĐKH trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị (bảng 2.5) theo 3 nhóm: (1) nhóm các giải pháp kỹ thuật gồm 12 giải pháp; (2) nhóm các giải pháp về quản lý gồm 4 giải pháp; (3) nhóm các giải pháp về thể chế gồm 7 giải pháp

2.3 Vận dụng khung tiêu chí vào quy hoạch GTVT

Với kết quả nghiên cứu đã trình bày ở mục 2.2, từ các tiêu chí này ứng với từng thời kỳ, từng địa phương mà có thể đặt vấn đề xây dựng các chỉ tiêu thích hợp, ví dụ như chỉ tiêu về chọn loại phương tiện vận tải, chỉ tiêu về sử dụng năng lượng Như vậy, với khung tiêu chí tác giả đề xuất có thể tham khảo được khi xây dựng chiến lược và lập quy hoạch GTVT theo hướng giảm nhẹ BĐKH

2.4 Kết luận chương 2

Tác giả đã đề xuất khung tiêu chí liên quan đến giảm phát thải khí của hệ

thống giao thông đô thị (bảng 2.4) Từ đó đưa ra các giải pháp tổng thể trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH (bảng 2.5)

Bước đầu sử dụng các tiêu chí này vào nghiên cứu nhiều hơn những chỉ tiêu

định lượng về quy hoạch MLĐ và tuyến theo hướng giảm nhẹ BĐKH (chương 3) và lựa chọn tỷ lệ phương tiện và dạng đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH ở điều kiện nước ta (chương 4) là con đường tìm đến hoàn thiện một hệ thống

GTVT bền vững, làm giảm quá trình BĐKH

CHƯƠNG 3 QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG VÀ TUYẾN THEO

HƯỚNG GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Trên phương diện quy hoạch MLĐ và tuyến theo hướng giảm nhẹ BĐKH được thể hiện qua các tiêu chí số 1, 2, 3 trong khung tiêu chí đã được đề xuất ở chương 2, thì vấn đề đặt ra là làm thế nào để giảm thiểu phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu trong GTVT? Giải quyết vấn đề này có nhiều cách cả lý thuyết lẫn thực tế Trong nghiên cứu của mình, tác giả nghiên cứu theo 2 hướng sau:

1 Ứng dụng bài toán quy hoạch MLĐ lý thuyết kết hợp với mô hình tính khí thải để quy hoạch MLĐ lý thuyết theo mục tiêu tối ưu về phát thải khí và tiêu thụ nhiên liệu

2 Xác định tuyến giao thông trong MLĐ sao cho tối ưu về phát thải khí và tiêu thụ nhiên liệu

3.1 Cơ sở khoa học quy hoạch MLĐ và tuyến theo hướng giảm nhẹ BĐKH 3.1.1 Ba bài toán kinh điển trong quy hoạch MLĐ lý thuyết

Năm 1977, N.A Rômanenko [51] công bố 3 bài toán quy hoạch MLĐ lý thuyết theo mục tiêu tối ưu tổng thời gian vận chuyển, tối ưu tổng chiều dài tuyến, tối ưu tổng giá thành vận chuyển Đây là các bài toán được xếp vào hàng kinh điển trong quy hoạch MLĐ lý thuyết Tác giả luận án đưa hàm mục tiêu là khí phát thải và nhiên liệu tiêu thụ vào bài toán đường nối, bài toán đường nhánh, bài toán lưới đường có quan hệ vận tải tam giác để tìm mạng lưới đường và tuyến giao thông tối ưu

3.1.2 Các mô hình tính lượng khí phát thải và nhiên liệu tiêu thụ của các phương tiện giao thông đường bộ

Luận án đã tìm hiểu 7 phương pháp tính toán khí thải của các tổ chức lớn trên thế giới gồm các phương pháp của: Ủy ban Liên Chính phủ về BĐKH (IPCC),

- 6 - Vương quốc Anh, Cơ quan bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), Liên Xô, Trung Quốc, HDM-4, Cơ quan môi trường Châu Âu (EEA) Tác giả đã so sánh 7

phương pháp trên theo 9 tiêu chí đánh giá (bảng 3.5) và chia làm 2 nhóm:

- Nhóm 1: gồm các phương pháp phục vụ tính toán khái quát, thì phương pháp của Vương Quốc Anh có ưu điểm hơn cả

- Nhóm 2: gồm các phương pháp phục vụ tính toán chi tiết, thì phương pháp của cơ quan môi trường Châu Âu (mô hình COPERT) có ưu điểm hơn cả

3.1.3 Bài toán tìm đường đi ngắn nhất trong lý thuyết đồ thị

Tác giả giới thiệu bài toán tìm đường đi ngắn nhất trong lý thuyết đồ thị và 02 thuật toán cơ bản để giải gồm: thuật toán Bellman-Ford và thuật toán Dijkstra

3.1.4 Phương pháp phân tích đa mục tiêu

Từ kết quả so sánh thị phần của 9 phương pháp phân tích đa mục tiêu [79] (bảng 3.6) thấy rằng Phương pháp phân tích quá trình phân cấp – AHP

(Analytic Hierarchy Process) được sử dụng rộng rãi và gần như chiếm ưu thế

(40,2%) trong việc đánh giá và đưa ra quyết định đối với các dự án GTVT Do vậy, tác giả sử dụng phương pháp AHP để nghiên cứu trong luận án

3.2 Phương pháp thực nghiệm xây dựng mô hình tính lượng khí phát thải của các phương tiện giao thông đường bộ đô thị ở Việt Nam

3.2.1 Địa điểm, đặc điểm mẫu đo và số lượng mẫu thí nghiệm

- Địa điểm thí nghiệm: Trung tâm đăng kiểm xe cơ giới 19.01V

- Mẫu đo khí thải là các xe ô tô con đến đăng kiểm và được sản xuất theo tiêu chuẩn khí thải Euro 2 Các xe ô tô con được phân làm 3 nhóm theo dung tích động cơ (CC) giống như cách phân loại của Cơ quan môi trường Châu Âu Việc

đo đạc khí thải của các phương tiện ô tô tại trạm đăng kiểm xe cơ giới có lợi thế là số lượng mẫu nhiều, đa dạng chủng loại xe, đa dạng tuổi xe và tập mẫu

mô tả đúng thực tế thành phần các loại xe đang lưu thông hiện nay Đây là đặc điểm mà nếu đo đạc tại các phòng thí nghiệm động cơ chuyên dụng sẽ khó có thể thực hiên được với số lượng mẫu nhiều và đa dạng như vậy

- Số lượng mẫu đo đạc gồm 115 xe thể hiện trong bảng 3.7 của luận án

3.2.2 Phương pháp và quy trình đo khí thải

Tác giả tiến hành đo ngẫu nhiên các phương tiện đến đăng kiểm trong vòng

15 ngày và thực hiện theo quy trình đo khí thải tại trung tâm đăng kiểm Phương pháp đo mẫu khí thải theo qui định trong TCVN 6438:2005

3.2.3 Cách đo và xử lý số liệu đo

Để phương tiện ở chế độ vòng quay không tải nhỏ nhất; gắn cảm biến tốc

độ vào động cơ (hình 3.2); gắn đầu đo khí thải vào ống xả phương tiện (hình 3.3); quan sát màn hình máy tính và chờ 30s để số liệu đo ổn định và ghi nhận kết quả (hình 3.4); tăng dần ga và lặp lại các thao tác trên

Hình 3.2 Thao tác gắn cảm biến tốc

độ vào động cơ Hình 3.3 Thao tác gắn đầu đo khí thải vào ống xả phương tiện

- Kết quả đo

Cần lọc bỏ các số liệu đo đạc của các

xe không đạt theo tiêu chuẩn khí thải Euro 2 trước khi đưa vào phân tích, tính toán

Hình 3.4 Màn hình kết quả đo khí thải

phương tiện có động cơ xăng

3.3 Kết quả xây dựng mô hình tính khí thải của ô tô con ở Việt Nam

3.3.1 Xây dựng mô hình tính khí thải của ô tô con ở Việt Nam

Từ các số liệu đo đạc, tác giả đã xây dựng mối quan hệ giữa khí thải và vận tốc của các loại ô tô con theo tiêu chuẩn khí thải Euro 2, kết quả như bảng 3.8:

Bảng 3.8 Quan hệ khí thải và vận tốc của ô tô con theo tiêu chuẩn khí thải Euro 2

- 8 -

Ghi chú:

f(V): là phương trình tính tổng khí thải CO và HC tương đương CO 2

f CO (V): là phương trình tính khí thải CO tương đương CO 2

f HC (V): là phương trình tính khí thải HC tương đương CO 2

3.3.2 So sánh mô hình tính khí thải tác giả xây dựng và mô hình COPERT

Mô hình Copert tính toán riêng cho các loại khí phát thải, không tính tổng hợp các khí và không quy đổi ra tương đương CO2 Do vậy, khi sử dụng cần tính khí thải thành phần sau đó quy đổi tương đương CO2 rồi mới tính được tổng khí thải tương đương CO2 Mô hình tính khí thải tác giả xây dựng vừa có thể tính riêng thành phần từng khí vừa có thể trực tiếp tính tổng khí thải tương đương CO2 Như vậy, mô hình tác giả xây dựng sẽ đơn giản hơn trong việc sử dụng Tuy nhiên mô hình tác giả xây dựng có sự hạn chế là được xây dựng trong điều kiện xe không tải Theo PGS.TS Hoàng Tùng [52] vấn đề này có thể khắc phục bằng cách nhân kết quả khí thải đo đạc (điều kiện không tải) với hệ

số điều chỉnh 1,25 để quy đổi về lượng khí thải của xe trong điều kiện có tải

3.3.3 Bình luận về các yếu tố thực tế ảnh hưởng đến kết quả xây dựng mô hình tính khí thải

Tác giả đã tiến hành đo đạc khí thải của các xe ô tô con đến trạm đăng kiểm nên tập mẫu đảm bảo tính ngẫu nhiên và đại diện cho các loại xe, tuổi xe đang lưu thông tại Việt Nam

Có rất nhiều yếu tố thực tế của đường và người lái xe ảnh hưởng tới kết quả xây dựng mô hình tính khí thải như: khả năng thông hành của đường, mức độ

ùn tắc của đường, độ dốc dọc của đường, loại mặt đường, tình trạng mặt đường, ảnh hưởng của gió, ảnh hưởng của khả năng người lái xe nếu kể tới hết các yếu tố này thì vô cùng phức tạp và nếu có đề cập tới thì cũng làm phức

tạp cho người sử dụng nên tác giả chọn quan điểm sử dụng giá trị vận tốc trung bình để gián tiếp phản ánh ảnh hưởng của toàn bộ các yếu tố thực tế kể trên Việc sử dụng vận tốc trung bình cũng là cách làm của nhiều nước trên thế

giới như các mô hình của Châu Âu và mô hình của HDM-4 sử dụng vận tốc trung bình, mô hình của Trung Quốc sử dụng vận tốc thiết kế để tính toán khí thải trên đường

3.3.4 Ứng dụng kết quả tính khí thải cho các loại ô tô con ở Việt Nam

Trên cơ sở mô hình tương quan khí thải và vận tốc của các nhóm xe ô tô con

mà tác giả xây dựng, ta có thể lựa chọn vận tốc khai thác khoảng 60km/h sẽ có khí thải thấp nhất Từ đó vấn đề đặt ra là đường trong đô thị có

50km/h-cần thiết phải thiết kế với tốc độ cao hay không? Theo tác giả, ngoại trừ đường cao tốc đô thị, còn các trục đường chính đô thị nên giảm tốc độ thiết kế về khoảng 60km/h ÷ 70km/h so với tiêu chuẩn hiện nay vì những lý do:

- Dù có thiết kế đường đô thị (trừ đường cao tốc) với tốc độ thiết kế cao thì tốc độ khai thác vẫn thấp, đặc biệt ở các đô thị lớn, mật độ xe cao thì tốc độ

khai thác còn thấp hơn rất nhiều tốc độ thiết kế

- Ô tô con lưu thông trên đường với vận tốc trong khoảng 50km/h – 60km/h

sẽ phát thải khí và tiêu thụ nhiên liệu ít nhất Vận tốc khai thác càng di chuyển với tốc độ cao >70 km/h thì xe ô tô càng phát thải và tiêu thụ nhiều nhiên liệu

3.4 Kết quả quy hoạch MLĐ theo hướng giảm nhẹ BĐKH

3.4.1 Xét bài toán 1: bài toán đường nối theo mục tiêu tối ưu phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu

Đường AB đã được xác định trước Điểm C nằm ngoài AB Biết quan hệ vận tải CA, CB cụ thể:

- Lưu lượng xe chạy giữa C và A là NA Trong đó có m loại xe khác nhau và

ta gọi NA,i là số xe của loại xe thứ i đi từ C đến A và ngược lại:



 m

i i A

N

1

- Lưu lượng xe chạy giữa C và B là NB Trong

đó có m loại xe khác nhau và ta gọi NB,i là số xe của

loại xe thứ i đi từ C đến B và ngược lại:



 m

i i B

N

1

Do khí phát thải và nhiên liệu sử dụng có quan hệ tỷ

lệ thuận nên có thể sử dụng mục tiêu tối ưu tổng phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu làm hàm mục tiêu Khi đó vị trí điểm D được xác định bởi góc  sao cho tổng phát thải KNK và nhiên liệu tiêu thụ của các phương tiện đi từ C đến A và B nhỏ nhất là:

).(

)(

).(

)(cos

, , 1

,

, , 1

,

i B i A m

i i n i

i B i A m

i i ch i

N N V f

N N V f

m - số loại xe

của loại xe thứ i và có thể được xác định thông qua tốc độ thiết kế khi xét đến ảnh hưởng của lưu lượng và được xác đinh thông qua biểu thức tham khảo ở [27]:

i B i A TK

i n TK i n i n

TK i ch i B i A TK

i ch TK i ch i ch

V N N V

V V

V N N V

V V

,

, , 2

, , ,

, , , 2

, , ,

121 4

121 121 2

, min 121 4

121 121 2

bình Việc chứng minh bài toán trên và minh họa bằng ví dụ số đã được trình bày chi tiết trong luận án

3.4.2 Xét bài toán 2: bài toán đường nhánh theo mục tiêu tối ưu phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu

Ba điểm A, B, C được xác định trước Biết quan hệ vận tải AB và AC (BC không có quan hệ vận tải) cụ thể:

- Lưu lượng xe chạy giữa B và A là NB Trong đó có n loại xe khác nhau và

ta gọi NB,i là số xe của loại xe thứ i đi từ B đến A và ngược lại:

N

1

, (3.13)

- Lưu lượng xe chạy giữa C và A là

NC Trong đó có n loại xe khác nhau và ta

gọi NC,i là số xe của loại xe thứ i đi từ C

N

1 , (3.14)

Do khí phát thải và nhiên liệu sử dụng

có quan hệ tỷ lệ thuận nên có thể sử dụng mục tiêu tối ưu phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu làm hàm mục tiêu Vị trí điểm O để có một đường chạy chung AO

và hai nhánh OB và OC xác định bởi góc  và  để tổng khí thải và tiêu hao nhiên liệu các phương tiện nhỏ nhất thỏa mãn:

;

0

180

.

cos

.

cos

0 0

0

1

, , , 1

, , 1

, ,

i

i C i OC i n

i

i B i OB

f

(3.15)

trong đó: n - số loại xe khác nhau

f (V ), f (V ), f (V ) – là các công thức xác định lượng khí thải và tiêu

hao nhiên liệu của từng loại xe i khi di chuyển với tốc độ trung bình V OA,i , V OB,i

V OC,i

Việc chứng minh bài toán trên và minh họa bằng ví dụ số đã được trình bày chi tiết trong luận án

3.4.3 Xét bài toán 3: bài toán lưới đường có quan hệ vận tải tam giác theo mục tiêu tối ưu phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu

Ba điểm A, B, C được xác định trước Biết 3 điểm A, B, C có quan hệ vận tải lẫn nhau cụ thể:

- Lưu lượng xe chạy từ A đến B và ngược lại là NAB Trong đó có n loại xe khác nhau và ta gọi NAB,i là số xe của loại xe thứ i đi từ A đến B và ngược lại:





 n

i i AB

N

1 , (3.16)

- Lưu lượng xe chạy từ A đến C và ngược lại là

NAC Trong đó có n loại xe khác nhau và ta gọi

NAC,i là số xe của loại xe thứ i đi từ A đến C và

N

1 , (3.17)

- Lưu lượng xe chạy từ B đến C và ngược lại là NBC Trong đó có n loại xe khác nhau và ta gọi NBC,i là số xe của loại xe thứ i đi từ B đến C và ngược lại:

N

1 , (3.18)

Do khí phát thải và nhiên liệu sử dụng có quan hệ tỷ lệ thuận nên có thể sử dụng mục tiêu tối ưu tổng phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu làm hàm mục tiêu Vị trí điểm O nối giữa 3 điểm A, B, C xác định bởi góc  và  để tổng khí thải và tiêu hao nhiên liệu các phương tiện nhỏ nhất thỏa mãn:

;

0

180

.

cos

.

cos

0 0

0 1

, , ,

1

, , , 1

, , ,

n

i

i BC i AC i OC i n

i

i BC i AB i OB i

N N V

f

N N V f N

N V f

- 12 - nhiên liệu của từng loại xe thứ i khi di chuyển với vận tốc trung bình V OA,i ,

i

OB

V , , VOC,i trên đoạn đường OA, OB, OC

n - số loại xe khác nhau

3.4.4 Ý kiến của tác giả về việc ứng dụng 3 bài toán quy hoạch MLĐ lý thuyết theo mục tiêu tối ưu phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu vào thực tế

Khi kết quả tính toán là góc  (đối với bài toán 1) hoặc cặp góc  và  (đối với bài toán 2 và 3) thì với đường ngoài đô thị hay đường đô thị cũng không thể áp dụng ngay giá trị này để thiết kế mạng lưới mà cần dựa vào điều kiện thực tế để có thể giúp việc chọn tuyến tốt nhất theo các mục tiêu đặt ra Cụ thể với một mạng lưới, theo bài toán quy hoạch MLĐ lý thuyết ta tìm được điểm

D0 xác định bởi góc 0 là điểm tối ưu để kết nối giữa C và AB, tuy nhiên: giữa đường CD0 có thể gặp khó khăn về địa hình mà không thể xây dựng mới hoặc mạng lưới cũ đã có đường CD1 và CD2 lân cận CDo

Bài toán thực tế đặt ra là chọn tuyến CD 1 hay CD 2 sẽ tốt hơn về mặt phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu?

Hình 3.14 Minh hoạ ứng dụng 3 bài toán quy hoạch MLĐ lý thuyết theo mục

tiêu tối ưu phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu vào thực tế

Phương án có giá trị  gần nhất với 0 sẽ là phương án hiệu quả hơn các phương án khác về mặt khí thải và nhiên liệu Ví dụ minh họa như ở hình 3.14,

do 2 - 0<1 - 0 nên phương án tuyến CD2 sẽ tốt hơn phương án tuyến

CD1 về mặt phát thải KNK và tiêu thụ nhiên liệu

3.4.5 Bình luận về việc phân tích đa mục tiêu trong quy hoạch MLĐ lý thuyết

Chúng ta đều biết 3 muc tiêu trụ cột: kinh tế - xã hội - môi trường trong quy hoạch phát triển GTVT bao gồm hệ thống các chỉ tiêu và tiêu chí rất đa dạng và phức tạp Có thể khẳng định rằng không bao giờ cùng một lúc có thể đạt được tối ưu cũng như thỏa mãn đồng thời các mục tiêu cùng một lúc Vì vậy khi quy hoạch GTVT nếu có nhiều mục tiêu khác nhau thì có thể ứng dụng phương