giải pháp quy hoạch hệ thống cảng hàng không trong điều kiện việt nam PGS. TS. phạm huy khang Bộ môn Đờng ôtô v sân bay Khoa Công trình - Trờng Đại học GTVT ThS. nguyễn đình chung Công ty TV hng không ADCC Tóm tắt: Nghiên cứu giải pháp quy hoạch hệ thống cảng hng không (CHK) trong điều kiện Việt Nam nhằm đáp ứng sự nghiệp xây dựng v bảo vệ tổ quốc trong bối cảnh ngnh hng không nớc ta đang từng bớc phát triển v hội nhập l một vấn đề cần thiết, có ý nghĩa quan trọng cho tơng lai của ngnh hng không Việt Nam. Bi viết ny đề cập các mục tiêu cơ bản trong quy hoạch, giới thiệu các phơng pháp quy hoạch hệ thống (CHK) cùng các chỉ tiêu đánh giá kết quả quy hoạch nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu, biên soạn một tiêu chuẩn kỹ thuật quy hoạch hệ thống CHK trong tơng lai. Summary: Studying Solution to The Airport System Planning in VietNam conditions to satisfy the building and the defence of the Country, In devoloping and gradually integrating of VietNam Aviation Administration. The Article mentiones Planning-Goals, introduces Airport System Planning Design Methods and Technical Standards appraise Planning-results to provide Science-Basis for studying, publishing an Airport System Planning Technical Criteria in the Future. i. đặt vấn đề Việc quy hoạch hệ thống CHK 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, SB 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 phát triển bền vững. Việt Nam là nớc có nhiều thiên tai bão lụt, có đờng biên giới dài bao bọc đất đai 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 cảng hàng không, 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 cảng hàng không đã có nhiều sự thay đổi. Phơng pháp thiết kế quy hoạch mạng 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 cảng hàng không. ii. xác định các mục tiêu cơ bản trong quy hoạch hệ thống CHK Việc quy hoạch hệ thống cảng hàng không phải đáp ứng các mục tiêu cơ bản sau: Đảm bảo các yêu cầu về an ninh quốc phòng của quốc gia: Là mục tiêu hết sức quan trọng của mỗi quốc gia khi xây dựng hệ thống CHK. Bởi hệ thống CHK là cơ sở để chuyển quân, trang thiết bị quân sự, đảm bảo sức chiến đấu của lực lợng không quân, khi có chiến tranh; Thỏa mn các yêu cầu về chính trị - x hội của quốc gia: Đó là việc góp phần giữ gìn sự ổn định chính trị và chính sách phát triển các vùng trọng điểm, các vùng xa xôi hẻo lánh, nó trở thành công cụ để phát triển kinh tế - xã hội của đất nớc; Đáp ứng các nhu cầu về phát triển kinh tế, thơng mại, du lịch và giao lu quốc tế: Đây là mục tiêu hết sức quan trọng trong việc quy hoạch mạng CHK. Mục tiêu phát triển kinh tế là mục tiêu cơ bản của mọi quốc gia. Việc quy hoạch không chỉ đáp ứng đợc nhu cầu vận tải hiện nay mà còn phải đón đầu, dự báo các nhu cầu sắp tới, đặc biệt là sự hợp tác quốc tế về vận chuyển hàng không, tạo ra một mạng lới giao thông đờng không thuận tiện, hiệu quả; Đảm bảo các nhu cầu về bảo vệ môi trờng - sinh thái: Là yêu cầu có tính thời đại và quốc tế cao. Việc giữ gìn môi trờng sinh thái đang là nhiệm vụ chung của các quốc gia. Hệ thống cảng hàng không phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về tiếng ồn, chất thải và các tác động đến môi trờng xung quanh trong khi vận hành sân bay. iii. Các phơng pháp quy hoạch hệ thống Cảng hng không 3.1. 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. 3.2. 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. 3.3. 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. 3.4. 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. 3.5. 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. 3.6. 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. 3.7. 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); max k d - quãng đờng lớn nhất có thể bay đợc của loại máy bay k trong một lần cất hạ cánh; max k g - Số giờ khai thác bay trung bình lớn nhất cho phép theo quy định kỹ thuật của loại máy bay k trong năm; min k g - Số giờ khai thác bay thấp nhất theo quy định của loại máy bay k trong năm; v k - Vận tốc trung bình thực tế của loại máy bay k; )ijmin( k N , 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; )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: k ij x - Số chuyến bay bằng loại máy bay k trên đờng bay từ CHK i đến j trong năm; Tổng chi phí vận tải trên tất cả các tuyến bay: ìì= === n 1i n 1j K 1k k ijkij 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 dàng buộc thoả mãn yêu cầu về thực tế và kỹ thuật nh sau: ì = K 1k k ijkij xbf i,j = 1, n (2) max k kk n 1i n 1j k ijij 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 k Jj = thì loại máy bay k không đợc phép cất hạ cánh tại sân bay j; 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. iv. Các chỉ tiêu đánh giá kết quả thiết kế quy hoạch Dự báo và kết quả dự báo nhu cầu vận chuyển hàng không của cả nớc và của từng sân bay: làm cơ sở cho việc xác định quy mô từng CHK; Khoảng cách giữa các CHK: Theo kinh nghiệm của thế giới, khoảng cách hiệu quả giữa các CHK có tuyến bay trực tiếp phục vụ các loại máy bay trên 50 hành khách là 500km. Đối với máy bay nhỏ hơn 50 hành khách, khoảng cách này nhỏ hơn; Lợng hàng khách/năm đạt đợc để CHK hoạt động hiệu quả: theo số liệu tham khảo của Mỹ là 1.000.000HK/1năm và Liên Xô 300.000HK/1năm; Chỉ tiêu kinh tế tổng hợp: Tổng mức đầu t cho toàn hệ thống, suất đầu t cho từng CHK, thời gian hoàn vốn, v. kết luận Các phơng pháp quy hoạch hệ thống CHK cha thật rõ ràng, tờng minh cha đợc chứng minh một cách khoa học và lôgic, cha 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. Các chỉ tiêu đánh giá kết quả thiết kế quy hoạch mang nhiều tính định tính, ít dữ liệu định lợng. Bài toán phân luồng tuyến bay trong thiết kế hệ thống CHK 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. Việc nghiên cứu hoàn thiện các phơng pháp quy hoạch, luận chứng kinh tế - kỹ thuật các chỉ tiêu đánh giá làm cơ lý luận trong công tác thiết kế, đánh giá quy hoạch một hệ thống CHK. Tài liệu tham khảo [1]. 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; [2]. PGS.TS.Phạm Huy Khang. Thiết kế quy hoạch cảng hàng không. Giáo trình giảng dạy Ngành xây dựng đờng ôtô và sân bay. ĐHGTVT, 11-2005. [3]. " " 1992. [4]. 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; [5]. Federal Aviation Administration "Advisory Circular - The Airport System Planning Process AC No: 150/5070-7" November 10, 2004; [6]. Federal Aviation Administration "Advisory Circular - The Airport System Planning AC No: 150/5070" 14/02/ 1997; [7]. International Civil Aviation Organization, Airport planning Manual. Doc 9184-AN/902 Part 1 Master Planning. First Edition - 1977; [8]. Robert Horonjeff, Francis X. McKelvey. Planning & Design of Airport. Fourth Edition - 1993; [9]. C P - A 2.05.08 - 1985; [10]. Viện khoa học hàng không 04/2003 & 01/2004, Thông tin kinh tế-kỹ thuật hàng không . 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 Hàng không Việt Nam. iv. Các chỉ tiêu đánh giá kết quả thiết kế quy hoạch Dự báo và kết quả dự báo nhu cầu vận chuyển hàng không của cả nớc và của từng sân bay: làm cơ sở cho việc xác định quy. lánh, nó trở thành công cụ để phát triển kinh tế - xã hội của đất nớc; Đáp ứng các nhu cầu về phát triển kinh tế, thơng mại, du lịch và giao lu quốc tế: Đây là mục tiêu hết sức quan trọng trong