Bài giảng quy hoạch mạng lưới đường: Phần 2 (chi tiết, mới nhất)

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

CHƯƠNG 4 PHÂN BỔ NHU CẦU VẬN TẢI (TRIP

DISTRIBUTION)

• Sau khi phân tích nhu cầu vận tải phát sinh, chúng ta biết số chuyến đi và đến của mỗi vùng Oi và Dj. Trong bước này chúng ta sẽ xác định số chuyến đi phân bổ giữa các vùng với nhau;

• Việc xác định số chuyến đi giữa mỗi vùng phụ thuộc vào đặc điểm hấp dẫn của các điểm đích ở các vùng khác và chi phí cũng như mức độ thuận lợi và hạn chế của việc đi lại;

• Phương pháp

1. Các phương pháp hệ số tăng trưởng: hệ số đồng nhất, hệ số bình quân, hệ số tăng trưởng Detroit

2. Phương pháp Fratar 3. Mô hình hấp dẫn

ij = V0 Vt Vt ij V0 ij F

ij F số chuyến đi từ vùng i tới vùng j ở năm nghiên cứu t số chuyến đi từ vùng i tới vùng j ở năm gốc t = 0 hệ số tăng trưởng trung bình trong toàn bộ khu vực

4.1 Các phương pháp hệ số tăng trưởng Các phương pháp hệ số tăng trưởng có đặc điểm là tính toán đơn giản 4.1.1 Phương pháp hệ số đồng nhất Phương pháp này sử dụng một hệ số tăng trưởng (hệ số bình quân) cho toàn khu vực nghiên cứu

ij F12

Ví dụ 4.1: Số chuyến đi lại giữa hai vùng i và j là 5000 chuyến. Hệ số tăng trưởng của toàn bộ thành phố trong 20 năm sau được tính là 2.5. Hệ số chuyến đi giữa hai vùng này trong năm tương lai là bao nhiêu? Giải:

ij = V0 12 = 5000 × 2.5 = 12500 (chuyến)

Vt Vt

Nhược điểm là không thực tế và cho sai số lớn. Ví dụ với các khu vực chưa phát triển, ở thời điểm hiện tại nhu cầu đi lại bằng 0, nếu áp dụng phương pháp này thì nhu cầu tương lai cũng bằng 0, điều này là không thể chấp nhận được.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

ij (Fi + Fj)/2 số chuyến đi từ vùng i tới vùng j ở năm nghiên cứu t số chuyến đi từ vùng i tới vùng j ở năm hiện tại t = 0 hệ số tăng trưởng tại vùng i hệ số tăng trưởng tại vùng j

ij = V0 Vt Vt ij V0 ij Fi Fj

4.2 Phương pháp hệ số tăng trưởng bình quân Phương pháp này sử dụng hệ số tăng trưởng bình quân của hai khu vực

ij = V0

ij (Fi + Fj)/2

Ví dụ 4.2: Số chuyến đi lại giữa vùng 1 và vùng 8 vào năm gốc là 1000 chuyến. Trong thời gian 20 năm sau người ta dự tính hệ số phát triển của hai vùng này là 3.2 và 2.7. Tính số chuyến đi lại giữa vùng 1 và 8 trong tương lai? Giải:

Vt V18 = 1000 (3,2 + 2,7)/2 = 2950 (chuyến)

ij = V0

ij (Fi Fj)/FTB

4.2.1 Phương pháp hệ số tăng trưởng Detroit

Vt Vt ij V0 ij Fi Fj FTB số chuyến đi từ vùng i tới vùng j ở năm nghiên cứu t số chuyến đi từ vùng i tới vùng j ở năm hiện tại t = 0 hệ số tăng trưởng tại vùng i hệ số tăng trưởng tại vùng j hệ số tăng trưởng bình quân toàn khu vực. FTB = ΣFi/n

ij (Fi Fj)/FTB

ij = V0 59 = 1500 (1,75 ì 2,05) /2,2 = 2446 (chuyến)

Ví dụ 4.3: Số chuyến đi lại giữa vùng 5 và vùng 9 vào năm gốc là 1500 chuyến. Trong vòng 20 năm sau, dự tính vùng 5 và vùng 9 phát triển với hệ số tăng trưởng 1,75 và 2,05. Hệ số tăng trưởng trung bình trong toàn khu vực tính được là 2.2. Tính số chuyến đi lại trong tương lai giữa hai vùng 5 và 9? Giải:

Vt Vt

4.3 Phương pháp Frata Đây là phương pháp sử dụng quy trình tính toán bước lặp do Thomas J. Frata. Quy trình chung như sau: 1. Phân bổ chuyến đi từ i đến j trên cơ sở hệ số tăng trưởng của vùng i;

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

2. Số chuyến đi trong tương lai phát sinh ở mỗi vùng được tính bằng cách nhân hệ số tăng trưởng với số chuyến đi hiện tại ở vùng đó;

3. Số chuyến đi này được phân phối đến các vùng khác thông qua hệ số tăng trưởng và số chuyến đi ở các vùng đó

(Số chuyến)ij = (số chuyến tương lai)i ì (số chuyến hiện tại)ij(hệ số tăng trưởng) Σ(số chuyến hiện tại)(hệ số tăng trưởng)

4. Sự phân phối này tạo ra từng cặp giá trị Vij và Vji . Trung bình cộng hai giá trị trên.

5. Giá trị trung bình cho từng vùng khác với tích số giao thông hiện tại trong vùng đó và hệ số tăng trưởng. Tính toán lại hệ số tăng trưởng mới theo công thức:

Hệ số tăng trưởng = Số chuyến Tổng số chuyến đi trong vùng đó

6. Tính toán lại với hệ số tăng trưởng mới.

7. Lặp lại cho đến khi tổng số chuyến đi trong vùng xấp xỉ bằng lưu lượng thiết kế.

Ví dụ 4.4:

Lưu lượng xe hiện tại và hệ số tăng trưởng ở vùng 1 đến vùng 4 như bảng dưới. Tính toán lưu lượng trong tương lai bằng phương pháp Fratar.

Đến vùng

Từ vùng

1 2 3 4 1 2 3 4 - 10 12 18 10 - 14 14 12 14 - 6 18 14 6 -

Vùng

1 2 3 4

40 38 32 38 Hiện tại

2 3 1.5 1 Hệ số tăng trưởng

80 114 48 38 Đánh giá tương lai

Giải: Bước 3: Tính Vij

1 V 12 80 =

F 2 +

V +

× FVFVFV 13 4

4.36

1 =V 12

10 3 × 5,1 12 ×

3 +×

1 21 114 =

FV 1 21 FVFVFV 23 4

5.41

114

1 =V 21

10 14

2 × 5,1 ×

2 +×

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

8.21

1 =V 13

12 12

5,1 5,1

× ×

3 +×

1 =V 31

2 12 × 14 163 ×+×

2 +×

8.21

1 =V 14

18 1 × 5,1 12 ×

3 +×

7.15

1 =V 41

18 14

2 5,163

× ×+×

2 +×

Tương tự như vậy tính được

5.41

' =V 12

4.36 + 2

9.18

' =V 13

8.21 + 2

8.21

7.15

8.18

' =V 14

+ 2

Bước 4:

Tương tự V’23 = 35.7

V’24 = 23.6

V’34 = 4.0

Bước 5:

Kiểm tra FiΣ Vik=Σ V’ik (*)

2 (10 + 12 + 18) = 39 + 18,9 + 18,8

Ta có ma trận

1 2 3

1 - 39 18.9 4 Σ V’ik 76.7 18.8 FiΣ Vik 80 ≠

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

2 3 4 39 18.9 18.8 - 35.7 23.6 35.7 - 4.0 23.6 4.0 - 98.3 28.6 46.4 114 48 38 ≠ ≠ ≠

Do vậy tiếp tục bước 5

F i

VF Σ ik i V Σ ik

04.1

2' =F 1

40 × 7,76

16.1

' =F 2

114 3,98

82.0

' =F 3

48 6,58

82.0

' =F 4

38 4,46

Tính các hệ số tăng trưởng

i = Fn-1

Quay lại bước 1, lặp lại cho đến khi Fn

F =

mm 1 2 2 d

4.4 Mô hình hấp dẫn Mô hình này được phát triển từ định luật hấp dẫn Newton, định luật đó như sau:

ở đây:

Lực hấp dẫn giữa hai vật thể

F m1,m2 Khối lượng hai vật thể d Khoảng cách giữa hai vật thể

V = ij

DO i n C ij

Các nhà dự báo đã sử dụng mô hình này để tính nhu cầu đi lại của dân cư từ vùng này đến vùng khác; ở đây giả thiết m1 là số chuyến đi xuất phát vùng 1 và m2 là số chuyến đi hấp dẫn đến vùng 2, d là khoảng cách giữa hai vùng, F là số chuyến đi của hai vùng. Từ công thức và giả thiết trên ta có nhận xét khi quy mô của hai vùng càng lớn, khoảng cách giữa hai vùng càng nhỏ thì số chuyến đi giữa hai vùng càng lớn và ngược lại. Vậy mô hình hấp dẫn dạng tiền đề có dạng sau:

ở đây:

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

số chuyến đi từ vùng i đến vùng j với một mục đich nào đó số chuyến đi phát sinh ở vùng i với mục đich đó số chuyến đi hấp dẫn đến vùng j với cùng mục đich thời gian đi lại (hoặc chi phí đi lại hoặc khoảng cách) từ vùng i đến Vij Oi Dj Cij vùng j

n K hằng số thực nghiệm (thường thay đổi tùy thuộc mục đich chuyến đi) hệ số thực nghiệm

Giả thiết rằng:

• Tổng các chuyến đi liên vùng bằng tổng số chuyến đi phát xuất từ vùng đó

∑ Vij = Oi

• Tổng các chuyến đi đến một vùng bằng tổng số chuyến hấp dẫn của vùng đó

DOC i

F ij

∑ Vij = Dj

Do vậy ta có biểu thức trên được viết dưới dạng sau: Với:

số chuyến đi từ vùng i đến vùng j với một mục đich nào đó; hệ số; số chuyến đi phát sinh ở vùng i; số chuyến đi hấp dẫn đến vùng j; hệ số của ij; hệ số điều chỉnh kinh tế xã hội của ij; vùng phát sinh; vùng hấp dẫn; số vùng. Vịj C Oi Dj Fij Kij i j n

)

O i

KFDOC ( j

∑∑ V = ij

1 =

(

)

KFD ij j

Theo giả thiết nêu trên, tổng chuyến phát sinh tại i phải bằng Oi. Do đó:

j 1 = 1

C i

(

)

KFD ij j

= n ∑

1 =

= ∑ OC i i

V ij

KFD ij j

KFDO j = n ∑

1 =

Từ đó ta có thể tính được số chuyến đi liên vùng theo công thức

Quy hoạch mạng lưới đư đường TS. Chu Công Minh TS. Chu Công Minh

ến/ngày. Thời gian đi ùng này cho như sau, giả sử F31 c) có tổng số chuyến đi phát sinh là 602 chuyến/ng ùng 1, 2, 4, 5 và sức hấp dẫn của các vùng này cho nh 34 = 18, F35 = 4, tất cả Kij = 1. Ví dụ 4.5: Vùng 3 (vùng gốc) có tổng s lại đến các vùng 1, 2, 4, 5 và s = 6, F32 = 29, F33 = 45, F34 Vùng đến Số chuy ố chuyến Thời gian đi lại

1 1080 1080 20

2 531 531 7

4 47 10

5 82 25

Tính Vij

Vùng 1 1080 chuyến/ng ày

20 phút

Vùng 2

Vùng 3

Vùng 5

7 phút 7

25 phút

602 chuyến/ngày

82chuyến/ 82chuyến/ ngày

531 chuyến/ng ày

10 phút

Vùng 4

47chuyến/ ngày

V ij

KFD ij j

KFDO j = n ∑

1 =

147

Giải:

=V 31

1080

531 531

× 29

16 +××

602 ×

1080 1 +×

0.16 ×× 76 45 × +

chuyến chuy

Tương tự

V32 = 350 chuyến

V33 = 78 chuyến

V34 = 19 chuyến

V35 = 8 chuyến

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

4.4.1 Mô hình hấp dẫn Drew

Trong mô hình hấp dẫn số chuyến đi giữa hai vùng liên quan trực tiếp đến các hoạt động trong khu vực mà được thể hiện bởi số chuyến đi phát sinh và quan hệ tỉ lệ nghịch với sự phân chia giữa các khu vực được thể hiện bởi hàm thời gian đi lại.

ijV = Oi

Cho Oi, Dj, Vij, x tìm ma trận phân bổ chuyến đi Vij cho năm tương lai với các ràng buộc sau

ijV = Dj

1. ∑

2. ∑

iO = ∑

3. ∑

Ma trận OD

j .. n 1 2 .. Oi

1 V1j V1n O1 V11 V12

2 V2n O2 V21

i Vij Oi

m Vmn On Vm1

Dj Dn Dj D1 D2 Dj

Mô hình hấp dẫn dạng tổng quát:

-x

Vij = Kij Oi Dj Z(tij)

ở đây Z(tij)

là nhân tố phản ánh mức trở ngại đi lại thường có dạng Ztij) = tij thời gian đi lại giữa hai vùng i và j hệ số phản ánh mục đích đi lại của người dân

với các chuyến đi còn lại tij x 0,5 ≤ x ≤ 1 với các chuyến đi làm 2 ≤ x ≤ 3

-x

Kij được biểu diễn bởi ai và bj; Kij = aibj Ta có

Vij = ai bj Oi Dj tij

tDb / j

x ij

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

x tOa / i i ij

ai = 1/∑

bj = 1/∑

Các bước tính toán

(1) theo công thức

1. Giả thiết là tất cả các bj = 1

)1( a i

)

1 tDb ( / j

x ij

∑=

(1)

2. Tính các hệ số ai

3. Tính các Vij

(1) = ai

(1)bj Oi Dj /tij

(2) theo công thức

Vij

)2( j

(

)

1 )1( tOa / i

x ij

∑=

(2) theo công thức trên

4. Tính các hệ số bj

5. Tính các hệ số ai

(2) (2) = ai

6. Tính Vij

(2) bj

(2) Oi Dj /tij

n-1

Vij

7. Tiếp tục cho đến khi n = ai n-1 n = bi n-1 n = Vij Vij

Ví dụ 4.6: Tính số chuyến đi theo phương pháp mô hình hấp dẫn với n = 1 biết ma trận thời gian đi lại và tổng số chuyến đi của mỗi vùng cho như nhau:

1 18 19 30 40000 2 13 14 25 40000 Oi 35000 10000 35000 2 3 4 Di

Giải: Bước 1:

(cid:15)(cid:16)

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

(cid:15)(cid:16)

1 (cid:3)(cid:4) = = 1.887 × 10 + 40000 18 40000 13

(cid:15)(cid:16)

1 (cid:3)(cid:4) = = 2.015 × 10 + 40000 19 40000 14

(cid:15)(cid:16)

1 (cid:3)(cid:4) = = 3.409 × 10 + 40000 30 40000 25

(cid:15)(cid:16)

1 (cid:15)(cid:16) + 2.015 × 10 × + 3.409 × 10 × 1.887 × 10 × 10000 13 35000 30 35000 18 (cid:20)(cid:21) = = 1.148

1 (cid:15)(cid:16) 1.887 × 10 × + 2.015 × 10 × + 3.409 × 10 × 35000 13 10000 14 35000 25

(cid:15)(cid:16)

(cid:20)(cid:4) = = 0.885 Bước 2:

(cid:15)(cid:16)

1 = 1.895 × 10 (cid:3)(cid:4) = + 0.885 × 1.148 × 40000 13 40000 18

1 = 2.021 × 10 (cid:3)(cid:4) = + 0.885 × 1.148 × ….. 40000 14 40000 19

V21 = 1.895×10-4 ×1.148×35000×40000/18 = 16931 V22 = 1.895×10-4 ×0.885×35000×40000/13 = 18069 …..

1 16931 4887 18182 2 18069 5113 16818 Vùng 2 3 4

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

CHƯƠNG 5 PHÂN CHIA PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG

(MODE CHOICE)

Mô hình phân chia phương tiện giao thông được sử dụng nhằm xác định nhu cầu (người - chuyến) của mỗi phương tiện giao thông. Số chuyến từ vùng i đến vùng j sử dụng phương tiện m. Trong nhiều nghiên cứu về giao thông, người ta cho rằng có một nhóm người được xử lý riêng ở bước này. Đó là nhóm người không có lựa chọn nào khác ngoài việc phải sử dụng giao thông công cộng (transit captive). Nhóm người đó bao gồm người nghèo, người già, trẻ em, hoặc là người không có phương tiện giao thông cá nhân. Nhóm còn lại có thể tự do lựa chọn giữa giao thông cá nhân và giao thông công cộng. Từ đó, số người sử dụng giao thông công cộng được tính bằng tổng những người thích sử dụng giao thông công cộng và bắt buộc sử dụng giao thông công cộng. Các nhân tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương tiện vận tải:

• Chi phí đi lại • Thời gian đi lại

Ngoài ra còn các nhân tố khác như sau:

• Đặc điểm người đi lại: khả năng có xe riêng, thu nhập thực tế của hộ gia đình, trình độ văn hoá, số người trong gia đình, nơi ở của họ

• Đặc điểm chuyến đi: Mục đích đi lại (đi làm/học đi mua sắm, đi chơi…) khoảng cách đi lại, hướng đi tới các trung tâm thương mại, thời gian đi lại trong ngày.

• Đặc điểm của hệ thống giao thông: thời gian đi lại, nếu đi xe buýt thời gian đi bộ tới bến, thời gian chờ xe, thời gian trên xe, thời gian chuyển tuyến…) khả năng thực thi, mức độ thuận tiện và thoải mái.

Các mô hình phân chia phương thức vận tải

1. Mô hình phân tích tương quan hồi quy. 2. Mô hình xác suất lựa chọn phương tiện vận tải của mỗi cá nhân.

Mô hình phân tích tương quan hồi quy

5.1 Việc lựa chọn một trong hai phương thức vận tải cá nhân hoặc công cộng được phân tích bởi mô hình phân tích tương quan hồi quy. Mô hình này bao gồm 4 yếu tố sau:

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

• Thời gian đi lại tương đối TTR • Chi phí đi lại tương đối CR • Tình hình tài chính của khách hàng EC • Chất lượng phục vụ tương đối L

Thời gian trên phương tiện công cộng A. Thời gian đi lại tương đối TTR TTR biểu thị tỉ số giữa thời gian đi lại (từ cửa tới cửa) bằng phương tiện công cộng chia cho thời gian đi laị (từ cửa tới cửa) bằng phương tiện cá nhân. Thời gian trên phương tiện cá nhân

x 1

x 5

TTR

+ +

x 2 x 6

x 3 x 7

x 4 x 8

TTR =

Trong đó:

thời gian trên phương tiện công cộng (xe buýt) thời gian trung chuyển khi đi xe buýt thời gian đợi xe buýt thời gian đi bộ đến các bến xe buýt thời gian đi bộ sau khi xuống xe buýt thời gian lái xe riêng thời gian gửi xe ở bãi đỗ thời gian đi bộ từ bãi đố đến điểm đích và ngược lại x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

(

x 9 5,0 +

x 10

x 11

x 12

x 13

Giá vé phương tiện công cộng CR = Giá vé phương tiện cá nhân B. Chi phí đi lại tương đối CR CR là tỉ số giữa chi phí đi lại bằng phương tiện công cộng chia cho chi phí đi bằng phương tiện cá nhân

Trong đó:

giá vé phương tiện công cộng chi phí nhiên liệu chi phí thay dầu nhớt phí đỗ xe số người trung bình trong xe x9 x10 x11 x12 x13

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Mục đích của việc đưa x13 và 0,5x12 vào biểu thức trên nhằm tính chi phí đi lại bằng phương tiện cá nhân trên cùng một mặt bằng so sánh với chi phí đi lại bằng phương tiện công cộng. Ngoài ra có thể đưa thêm một số chi phí dài hạn khác để tính toán chi phí sử dụng phương tiện cá nhân như chi phí săm lốp, chi phí bảo hiểm, chi phí bảo dưỡng sửa chữa, chi phí mua phương tiện. C. Tình hình tài chính của hành khách EC EC biểu thị bởi chỉ tiêu thu nhập bình quân hàng năm của mỗi người dân ở vùng phát sinh chuyến đi. D. Chất lượng phục vụ tương đối L Chất lượng phục vụ tương đối rất khó xác định do chịu ảnh hưởng bởi nhiều nhân tố như không khí trong xe buýt, mức độ tiện nghi thoải mái, khả năng thuận tiện khi trung chuyển, độ êm của xe, số ghế sẵn có. Tuy vậy người ta đã lượng hoá một cách tương đối chất lượng phục vụ bằng công thức sau:

x 2

x 5

+++ +

x 4 x 8

x 3 x 7

L = Thời gian hao phí ngoài phương tiện công cộng Thời gian đỗ xe riêng + Thời gian đi bộ

Các nhà phân tích thường sử dụng phương pháp phân tích tương quan hồi quy đa nhân tố để thiết lập các mối quan hệ giữa các biến độc lập và các biến phụ thuộc. Để đơn giản hoá bằng đồ thị các biến chi phí đi lại tương đối CR, tình hình tài chính của hành khách EC và chất lượng phục vụ tương đối L được phân theo từng nhóm riêng biệt như sau:

EC 0,0 - 3,1 3,1 - 4,7 4,7 - 6,2 6,2 - 7,5 CR 0,0 - 0,5 0,5 - 1,0 1,0 - 1,5 ≥ 1,5 L 0,0 - 1,5 1,5 - 3,5 3,5 - 5,5 ≥ 5,5

Sau đó sử dụng phương trình tương quan hồi quy hai biến: thị phần sử dụng phương tiện công cộng và thời gian đi lại tương đối TTR cho từng nhóm riêng. Hình vẽ 3.2 thể hiện đồ thì biểu diễn mối quan hệ giữa thị phần sử dụng phương tiện vận tải công cộng và thời gian đi lại tương đối TTR, chi phí tương đối CR, tình hình tài chính EC, chất lượng phục vụ L, ở đây mỗi hình vẽ bao gồm 4 đường cong phụ thuộc vào 4 mức giá trị của L.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Ví dụ 5.1: Lưu lượng xe giữa hai vùng tại giờ cao điểm ở năm thiết kế được tính toán là 2000 chuyến với thành phần như sau: 200 chuyến buộc dùng giao thông công cộng (trip captive), 600 chuyến từ các gia đình có thu nhập EC3, còn lại 1200 chuyến EC5. Sử dụng hình vẽ 3.2 để tính tỉ lệ sử dụng giao thông công cộng dựa trên thành phần thu nhập. Cho biết TRR = 2; CR = 0.8; L = L4. Giải: Bắt buộc dùng giao thông công cộng: 200 ì 1 = 200 chuyến. Nhóm EC3: 600 ì 0.25 = 150 chuyến. Nhóm EC5: 1200 ì 0.20 = 240 chuyến. 5.2 Mô hình xác suất lựa chọn phương tiện vận tải của mỗi cá nhân (Logit model)

Mô hình hồi quy đa nhân tố đơn giản về lý thuyết nhưng lại rất khó trong việc tính toán và sử dụng nhất là trong trường hợp có nhiều hơn hai phương thức vận tải cạnh tranh nhau. Mô hình xác suất phân tích khả năng lựa chọn phương tiện vận tải có hiệu quả hơn khi áp dụng tính toán thực tế. Hai mô hình phân tích xác suất với các mẫu rời rạc được sử dụng là mô hình probit và mô hình logit trong đó mô hình logit được sử dụng phổ biến hơn. Các mô hình này đó được ứng dụng trong rất nhiều trường hợp phân tích về sự lựa chọn của con người với các giải pháp cạnh tranh nhau. Mô hình đưa ra các biến mô tả tình hình trạng thái lựa chọn mà cơ sở là dựa trên lý thuyết về hành vi người tiêu dựng. Mỗi giải pháp được mô tả bởi hàm thoả dụng (hoặc bất thoả dụng), và xác suất mà một người lựa chọn một trong hàng loạt các giải pháp được biểu diễn bằng biểu thức toán học trên quan điểm lợi ích kể trên. Quá trình thực hiện mô hình bao gồm hai bước: lựa chọn dạng biểu thức toán học và xác định dạng chính xác của hàm thoả dụng trên cơ sở chuỗi dữ liệu của năm gốc. 5.2.1 Hàm thoả dụng và bất thoả dụng Hàm thoả dụng xác định mức độ thoả mãn của một cá nhân theo sự lựa chọn của họ. Hàm bất thoả dụng biểu thị tổng chi phí (tương tự như khỏi niệm mức độ trở ngại đi lại) tương ứng với mỗi sự lựa chọn của cá nhân. Độ lớn của hàm thoả dụng phụ thuộc vào đặc điểm (hoặc thuộc tính) của mỗi sự lựa chọn và đặc điểm kinh tế xã hội của mỗi cá nhân tương ứng với mỗi lựa chọn đó.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Để xác định một hàm thoả dụng cần phải lựa chọn các biến và dạng hàm phản ánh quan hệ liên quan giữa các biến số Hàm thoả dụng (hoặc bất thoả dụng) thường được biểu diễn dưới dạng tuyến tính như sau:

U = a0 + a1X1 + a2X2 + …. + a1X1

P k

e e Σ

Trong đó các ai và Xi là các tham số và biến số độc lập mô tả phương thức vận tải i. Các biến số này đều phản ánh khả năng cung ứng của hệ thống giao thông và các đặc điểm kinh tế xã hội của người sử dụng vận tải. 5.2.2 Mô hình logit đa nhân tố Mô hình logit đa nhân tố cho phép xác định % các cá nhân sẽ lựa chọn một phương thức vận tải k theo mối quan hệ sau:

Trong đó:

Pk Uk n xác suất cá nhán chọn lựa phương thức vận tải k hàm thoả dụng của phương thức vận tải k số phương thức vận tải

Ví dụ 5.2: Sau khi thu thập số liệu người ta đó xây dựng được hàm thoả dụng cho phương thức vận tải k như sau: Uk = ak - 0,025X1 - 0,032X2 - 0,015X3 - 0,002X4 Trong đó:

thời gian đi lại (phút) thời gian đợi (phút) thời gian trung chuyển (phút) tổng chi phớ đi lại (ngàn đồng) X1 X2 X3 X4

Dự báo phân bổ chuyến đi liên vùng cụ thể ở năm tương lai là Vij = 5000 người chuyến/ngày. Trong năm dự báo, những người đi các chuyến đi này có thể chọn lựa giữa hai phương thức vận tải là xe máy riêng (A) hoặc hệ thống xe buýt địa phương (B). Đặc điểm của hệ thống phục vụ ở năm dự báo của hai phương thức vận tải được tính toán như sau:

Đặc điểm Xe máy riêng Xe buýt địa phương X1 5 10 X2 0 15 X3 20 40 X4 5 2,5

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Áp dụng mô hình logit để tớnh nhu cầu vận tải của hai phương thức nói trên ở năm tương lai. Lời giải: Hàm thoả dụng tính được: U(A) = -1,635; U(B) = -1,895 Theo mô hình logit ta có:

P(A) = e-1.635/ (e-1.635+ e-1,895) = 0,565 P(B) = e-1,895/ (e-1,635+ e-1.895) = 0,435

Như vậy nhu cầu vận tải của mỗi phương thức là:

m tỉ lệ % mà cá nhân sẽ lựa chọn phương thức m để đi từ vùng i tới vùng j

Vij(A) = 0,565 ỡ 5000 = 2825 chuyến/ngày Vij(B) = 0,435 ỡ 5000 = 2175 chuyến/ngày

5.2.3 Mô hình phân tích hành vi Mô hình phân tích hành vi dựa trên cơ sở phân tích phản ứng của mỗi cá nhân đối với các phương thức vận tải Pij

m = f(Zij

m) sẽ có dạng sau:

m = f (Zij

exp

(

m P ij

exp

− (

)

−

Pij

Biểu thức toán học Pij m ) ij m z ij

Trong đó:

tổng chi phí quy đổi đi từ vùng i tới vùng j bằng phương thức m m + δtij số tiền bỏ ra để đi từ i đến j theo phương thức m hao phí thời gian đi từ i tới j giá trị thời gian (tính bằng tiền) của người sử dụng vận tải, δ thường

m Zij m= Cij Zij m Cij m tij δ khó xác định. Ví dụ 5.3: Tính nhu cầu đi lại theo mỗi phương thức trong hai phương thức đi xe buýt B và đi xe riêng C, biết δ = 3,6 (ngàn đồng/giờ). Tổng nhu cầu đi lại là 12000 chuyến/ngày.

m Phương thức B Phương thức C Cij 3 5 Tij 20’ 10’ Zij 4,2 5,6 exp (-Zij 0.015 0.0037 Pij 0.8 0.2 Vij 9600 2400

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

1,000 12000 ∑

Xác định giá trị thời gian đi lại δ (tính bằng tiền) Chúng ta biết yếu tố quyết định đến việc lựa chọn phương thức vận tải là:

B C - Cij C B - tij

C) với giá trị của

B - tij

Chi phí đi lại tương đối Cij Thời gian đi lại tương đối tij

C) thì lái xe sẽ chọn đi xe riêng của họ C) thì lái xe sẽ chọn đi xe buýt

Để so sánh hai yếu tố này với nhau chúng ta tiến hành nhân (tij thời gian δ.

C - Cij C - Cij

B) < δ (tij B) > δ (tij

B - tij B - tij

Nếu (Cij Nếu (Cij

Ví dụ 5.4: Tính giá trị của thời gian từ các số liệu sau:

Thời gian đi lại (phút) Số TT Chi phí đi lại (ngàn đồng)

tC 6 15 40 11 21 25 18 60 8 15 tB 18 25 55 21 36 37 33 80 18 35 CC 4,5 8.0 10.0 6.0 6.0 8.5 8.0 13.0 5.5 9.5 CB 1.0 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 2.0 1.0 1.0 2.0 Phương thức lựa chọn Xe riêng Xe buýt Xe buýt Xe buýt Xe riêng Xe buýt Xe riêng Xe buýt Xe riêng Xe riêng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lời giải: Người điều tra

B - tij 12 15 15 10

C - Cij 3.5 4 6 4.5

B - tij 10 15 10 12 20

C - Cij 7 8 5 6.5 12

Chọn xe riêng C Cij tij Chọn xe buýt C Cij tịj

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

7.5 10 20

72 δ > 25.5 67 δ < 38.5

=> 0,354 < δ < 0,5446

5.3 Ví dụ 1 về mô hình lựa chọn đa nhân tố Nghiên cứu việc sử dụng phương tiện của sinh viên trường Đại học Thương mại Hà Nội 5.3.1 Địa điểm nghiên cứu: Vùng nghiên cứu các đặc điểm: Nghiên cứu này được thực hiện tại trường Đại học Thương Mại Hà Nội (HUC) vào năm 2000. Trường Đại học Thương Mại Hà Nội có 25.000 sinh viên chính quy, 500 giảng viên và nhân viên. Trường Đại học Thương Mại Hà Nội tọa lạc tại Quận Cầu Giấy, nằm ở phía Tây Hà Nội. Khuôn viên của trường có diện tích 200.000 m2, bao gồm cả các giảng đường, ký túc xá của giảng viên và sinh viên. Tổng cộng có 20% sinh viên và 45% giảng viên và nhân viên sống tại ký túc xá trong trường. Trong trường có một bãi đỗ xe buýt, khoảng cách gần nhất từ bãi đỗ xe buýt đến giảng đường là 350m. Bãi đỗ này phục vụ tuyến số 7, Bờ Hồ-Đại học Thương mại. Trong thời điểm này, tuyến xe buýt này được vận hành bởi công ty xe buýt Hà Nội với 4 xe mini-buýt với tầng suất 15 phút mỗi chuyến và có quãng đường là 9km. Phương tiện di chuyển chính của cán bộ, công nhân viên nhà trường, sinh viên là xe con, xe máy, xe đạp, đi bộ và cả xe buýt. Tổng cộng có 4 bãi gửi xe trong và ngoài khuôn viên dành riêng cho xe máy và xe đạp. Phí đậu xe thay đổi tùy vào bãi đậu xe trong và ngoài khuôn viên. Tuyến đường chính nối giữa HUC và trung tâm Hà Nội là tuyến Tràng Thi – Nguyễn Thái Học – Kim Mã – Vòng xoay Cầu Giấy – Cầu Giấy – Vòng xoay Thăng Long – HUC, tổng cộng quãng đường vào khoảng 9km. Các loại phương tiện: Mục đích của việc nghiên cứu này nhằm xác định tỷ lệ và số lượng phương tiện sử dụng cho mục đích đi lại của sinh viên trong trường. Vì có rất nhiều loại phương tiện được sử dụng, do đó trong nghiên cứu này, các loại phương tiện được giới hạn cho các loại thông dụng, hay được sử dụng nhất. Từ nghiên cứu thực tế ngoài hiện trường, phương tiện sử dụng chính là xe đạp, xe máy và xe buýt> phương pháp lựa chọn đa biến sẽ tính toán xác suất sử dụng phương tiện do người đi đường lựa chọn là một hàm số của các biến về đặc điểm kinh tế xã hội, đăc điểm của từng loại phương tiện, … Mục đích: Đánh giá nhu cầu sử dụng phương tiện lđóng vai trò cực ký quan trọng trong quy hoạch phát triển hệ thống giao thông của Hà Nội. Mô hình logit đa nhân tố không những được sử dụng cho việc tính toán nhu cầu sử dụng các loại phương tiện mà còn đánh giá các chính sách giao thông của các cơ quan quản lý. Trong trường hợp này, chính quyền thành phố muốn khuyến khích việc sử dụng dịch vụ xe buýt bằng cách tăng số lượng xe buýt phục vụ, tăng tầng suất phục vụ và giảm giá

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

iP )( n

e ∑ ∈ ≥ 0

1)( =

)(iPn n iP

nCj

vé. Trong nghiên cứu này, xác suất lựa chọn phương tiện và đánh giá chính sách thông qua việc giảm 30% thời gian chờ và 20% giá vé của dịch vụ xe buýt. 5.3.2 Thiết kế mẫu phỏng vấn và phương pháp lấy mẫu: Phương pháp lẫy mẫu ngẫu nhiên được thực hiện trong nghiên cứu này. Tổng số mẫu là 50 mẫu, được thực hiện bởi việc phỏng vấn ngẫu nhiên 50 sinh viên trong tổng số 25.000 sinh viên trong trường. Tất cả các sinh viên phỏng vấn thuộc tầng lớp trung lưu, đều sở hữu xe đạp và xe máy. Trong đó, 13 sinh viên sử dụng xe buýt thường xuyên để phục vụ mục đích đi lại đến trường và ngược lại. 5 sinh viên sống rất gần bến xe buýt và 10 sinh viên trả lời là không thích xe buýt. Phương pháp phỏng vấn được sử dụng là phương pháp RP (Revealed Preference) phản ánh việc lựa chọn thực tế của các sinh viên trong nghiên cứu này. Phỏng vấn được thực hiện ngay sau giờ học. Người được phỏng vấn trả lời các câu hỏi như họ sử dụng phương tiên nào đến trường, chi phí và thời gian đi, thời gian trên xe buýt và chờ xe buýt, khoảng cách đi lại từ nhà đến trường, … 5.3.3 Lý thuyết về lựa chọn đa nhân tố Mô hình đa nhân tố (MNL) được biểu diễn bởi biểu thức dưới đây :

)(iPn i,j là các loại phương tiện trong tập hợp các loại phương tiện sẵn có (trong

Với 1 ≥ ∑ ∈ là xác suất người n lựa chọn phương tiện i;

trường hợp này, đó là xe đạp, xe máy và xe buýt);

Vin là hàm hữu dụng của người n chọn phương tiện i;

Hàm hữu dụng Vin trong nghiên cứu này được giả định là hàm tuyến tính của các biến thành phần :

Vin = βk * xink

βk là hệ số của hàm hữu dụng thứ kth của biến xink của người n chọn phương tiện i.

Bi = β1 + β3 xn3

Bi + β4 xn4

Bi + β5 xn5

Bi + β6 xn6

Phương pháp Tối đa Khả năng (Maximum Likelihood Method) được sử dụng để tính toán các hệ số βk dựa trên các hàm hữu dụng được định nghĩa như sau:

Mo = β3 xn3

Mo + β4 xn4

Mo + β5 xn5

Vn Vn

Bu = β2 + β3 xn3

Bu + β4 xn4

Bu + β5 xn5

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Bi : Hàm hữu dụng cho người n chọn phương tiện xe đạp; Mo : Hàm hữu dụng cho người n chọn phương tiện xe máy; Bu : Hàm hữu dụng cho người n chọn phương tiện xe buýt; Bi Bi Bi Bi Mo : Thời gian đi lại bằng xe máy; Mo : Thời gian mất mát còn lại do việc sử dụng xe máy; Mo : Chi phí và phí đậu xe cho việc sử dụng xe máy; Bu Bu Bu

: Thời gian đi lại bằng xe đạp; : Thời gian mất mát còn lại do việc sử dụng xe đạp; : Chi phí và phí đậu xe cho việc sử dụng xe đạp; : Biến thể hiện quãng đường di chuyển ngắn (1: ngắn, 0: dài).

: Thời gian đi lại bằng xe buýt; : Thời gian mất mát còn lại do việc sử dụng xe buýt; : Vé xe buýt With : Vn Vn Vn xn3 xn4 xn5 xn6 xn3 xn4 xn5 xn3 xn4 xn5

: Tham số thể hiện đặc điểm đi lại của phương tiện. : Tham số thể hiện đặc điểm quãng đường đi lại. Trong nghiên cứu này, β1 và β2 là hằng số. β3, β4, β5 β6

* L

iP )( n

Tham số hằng số thể hiện sự khác nhau giữa các hàm thỏa dụng của các loại phương tiện (khi tất cả các biến còn lại là như nhau). Do đó, ta chỉ cần 2 tham số cho loại phương tiện xe đạp và xe buýt mà không cần cho xe máy. Trong nghiên cứu này, ta sử dụng biến biểu thị quãng đường đi lại ngắn hay dài. Biến này chỉ ảnh hưởng đến phương tiện xe đạp. Biến này bằng 1 nếu khoảng cách đi lại ngắn (khoảng cách đi lại dưới 3km), bằng 0 nếu ngược lại. Thời gian đi lại trên xe và ngoài xe ảnh hưởng khác nhau đến hàm thỏa dụng, do đó ta thiết lập hai biến để thể hiện mức độ ảnh hưởng khác nhau trong việc chọn lựa phương tiện. Thời gian đi lại và phí đậu xe trong cả 3 phương tiện xe đạp, xe máy, xe buýt có tầm ảnh hưởng tương đương nhau trong việc chọn phương tiện. Ta sử dụng 1 tham số để thể hiện mức độ ảnh hưởng này. Bởi vì các cá thể sinh viên có sự lựa chọn phơpng tiện độc lập nhau, tích số giữa các xác suất sử dụng phương tiện được sử dụng để xây dựng hàm khả năng (Likelihood function):

∏ ∏

1 = ∈

' β

)

−

( ' β

∑ ∑

∑

1 = ∈

Cj ∈

Lấy logarit hai vế của phương trình, ta có hàm tối đa hóa khả năng:

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

yin : 1 nếu người n chọn phương tiện i; : 0 ngược lại.

β1 β4 β3 β2 β5 β6

1 0 IVTT OVTT Chi phí đi lại và phí đậu xe 1 nếu khoảng cách ngắn 0 ngược lại

0 OVTT IVTT 0 0 Chi phí đi lại và phí đậu xe

OVTT IVTT 0 1 Phí đậu xe 0

Tham số trong mô hình logit đa nhân tố : Xe đạp Xe máy Xe buýt Nghi chú: Thời gian đi lại trên phương tiện; IVTT : Thời gian mất mát còn lại do việc sử dụng phương tiện; OVTT : Quãng đường ngắn được định nghĩa là quãng đường đi lại dưới 3 km.

5.3.4 Đánh giá kết quả Kết quả của hàm thỏa dụng được tính toán như sau:

Tên tham số Giá trị

Số TT 1 2 3 4 5 6 -3.52 -0.099 -0.026 -0.095 -0.518 2.004 Hệ số xe đạp Hệ số xe buýt Thời gian trên xe (IVTT) Thời gian ngoài xe (OVTT) Chi phí và vé đậu xe Quãng đường ngắn (Chỉ ảnh hưởng đến việc chọn xe đạp)

: 50; : 100; : -54.931 : -53.960

L( Thống kê: Số lượng mẫu phỏng vấn Số trường hợp L(0) L(c) ^ β) : -30.446

-2(L(0) – L( : 48.97

^ β)) ^ β))

-2(L(c) – L( ρ2 2 : 47.028 : 0.446 : 0.337

(cid:22)̅

• Vì tất cả các cá thể sinh viên có cùng khả năng chọn trong một tập hợp các loại

(

−

1 =

= 50(3-1) = 100; phương tiện, do đó số trường hợp được tính như sau: N ∑

• Giá trị của hàm khả năng (likelihood function) khi tất cả các tham số đều bằng 0

1 = • L(c) : Giá trị của hàm khả năng (likelihood function) khi chỉ có biến hằng số,

(khi giả sử tất cả các loại phương tiện có xác suất được chọn là như nhau): N = -54.931; L(0) = - ∑

^ β), khi giá trị hàm khả năng là lớn nhất (maximum likelihood function),

L(c) = -53.960;

^ β) = -30.446;

• L(

^ β) > L(c) >L(0). Điều này thể hiện giá trị lớn nhất của

• Ta nhận thấy rằng L(

^ β) và giá trị nhỏ nhất của hàm này là L = L(0).

hàm khả năng là L = L(

^ β)), là giá trị thống kê được sử dụng khi kiểm định giả thuyết thống

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

^ β)) =

• -2(L(0) – L(

kê khi tất cả các tham số đều bằng 0. Trong trường hợp này, -2(L(0) – L( 48.97

^ β)), là một giá trị thống kê khác, dùng để kiểm định giả thuyết thống kê khi tất cả các tham số ngoại trừ tham số hằng số đều bằng 0; Trong trường hợp này,

• -2(L(c) – L(

^ β)) = 47.028

-2(L(c) – L(

• ρ2, là giá trị thể hiện khả năng phản ánh hành vi lựa chọn của mô hình, nó được

^ L β ( ) L )0(

tính toán bởi biểu thức 1 - . Trong trường hợp này, ρ2 = 0.446.

2, là một hệ số đánh giá mô hình, tương tự như ρ2 và được tính bởi công thức

•

2 = 1 -

^ ( ) −β L )0(

(cid:22)̅

• Giá trị cảu các tham số được thể hiện ở bảng trên. Giá trị của hai hằng số mang dấu “-“ thể hiện khi tất cả các gía trị của các biến khác là như nhau thì sinh viên sẽ chọn xe máy. Giá trị của hằng số xe đạp nhỏ hơn xe buýt có nghĩa là sinh viên sẽ chọn xe buýt làm phương tiện thay thế sau xe máy;

• Tất cả các giá trị về thời gian, chi phí, vé đậu xe đều mang dấu “-“ thể hiện sinh viên không thích khi các biến này tăng. Hay nói cách khác, khi các biến này tăng, hàm thỏa dụng giảm, sinh viên có xu hướng chọn phương tiện khác thay thế;

• Giá trị tuyệt đối của tham số IVTT nhỏ hơn OVTT (0.026< 0.095), thể hiện sinh viên yêu thích thời gian ngồi trên xe hơn là thời gian chờ xe, ...

• Đối với giá trị tham số đường đi ngắn, mang dấu “+”, thể hiện sinh viên thích sử dụng phương tiện đi lại bằng xe đạp nếu quãng đường đi lại ngắn và các biến khác là như nhau.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Hình 5.1 Thuật giải tối đa hóa hàm khả năng

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

k ,[*],

jknx ],

[ ϖβ

jnP ],[

k ,[*],

jknx ],

[ ϖβ

e = J ∑

1 =

jny ],[{

jknxjnP ]} ],

−

Trong đó:

1 =

F[ω,k] =∑∑

iknx ,[ ],

jnPjknx ,[

,[*]

]

ilnx ],,[

lnx ,,[

jnPj ,[*]

]

−

(

∑ ∑

∑

1 =

 )   

   

  inP ],[  

H[k,l] =

Bi + 2.0041

5.3.5 Phân tích ảnh hưởng khi chính sách thay đổi Sau khi tính toán các giá trị tham số, ta có thể viết lại các hàm thảo dụng cho từng phương tiện như sau:

Bi = -3.5024 – 0.02599 xn3

Bi – 0.09541 xn4

Bi - 0.51814 xn5

Vn xn6

Mo = -0.02599 xn3

Mo – 0.09541 xn4

Mo – 0.51814 xn5

Bu = -0.09919 - 0.02599xn3

Bu –0.09541 xn4

Bu – 0.51814 xn5

Bằng cách sử dụng phương pháp trung bình hóa các biến trong hàm thảo dụng áp dụng cho từng cá thể sinh viên đơn lẻ để thành lập mô hình tổng hợp. Để áp dụng phương pháp này, ta thành lập “người đại diện” với đặc điểm sử dụng trung bình

_ x là giá trị trung bình của p(x), ta

các giá trị trong toàn thể mẫu thu thập được. Đặt

_ x ) với:

xấp xỉ W(I) như P(i/

W(i) : Hệ số của tổng mẫu T chọn phương tiện i;

_ x ) : Xác suất của “người đại diện” trong T chon phương tiện i.

2 và lấy bình quân gia quyền để tính VBi.

1 and VBi

P(i/

Bi = -3.5024 – 0.02599*26.56 ––0.51814*2.84 = -6.5065 Bi = -3.5024 – 0.02599*26.56 ––0.51814*2.84 + 2.0041= -4.5023

Trrong nghiên cứu này, bằng cách lấy trung bình các giá trị IVTT, OVTT, chi phí đi lại và vé gửi xe, vé xe buýt, ta có thể tính toán giá trị hàm thỏa dụng cho các loại phương tiện đối với toàn bộ mẫu khảo sát VBi, VMo, VBu. Tuy nhiên, hàm thảo dụng cho phương tiện xe đạp lại có biến chiều dài quãng đường, do đó ta chia ra là 2 nhóm VBi

Bi V 1

Bi 2

V1 V2

V + 50

= -5.7048 (cid:1)

VMo = -0.02599*16.82 – 0.09541*8.14 – 0.51814*7.1 = -4.89252

Bu = -0.09919 -0.02599*23.58 – 0.09541*11.9 – 0.51814*8.52 = -

7048

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

7048

89252

26188

−

89252

−

P(xe đạp) = = 0.26 Vn 6.26188 Xác suất sử dụng các loại phương tiện: − e − e

7048

89252

26188

−

e − e

26188

−

P(xe máy) = = 0.59

7048

89252

26188

−

e − e

Bu = -0.09919 -0.02599*23.58 – 0.09541*11.9*0.7 – 0.51814*8.52*0.8 = -

P(xe buýt) = = 0.15

7048

−

Số lượng chuyến đi bằng xe đạp đến HUC: 0.26 * 25,000 = 6500 chuyến; Số lượng chuyến đi bằng xe máy đến HUC: 0.59 * 25,000 = 14750 chuyến; Số lượng chuyến đi bằng xe buýt đến HUC: 0.15 * 25,000 = 3750 chuyến; Khi chính sách giao thông thay đổi, giá trị hàm thảo dụng của việc lựa chọn xe buýt cũng thay đổi theo. Ta tính toán lại bằng cách lấy 70% giá trị trung bình OVTT và 80% vé xe buýt, các giá trị còn lại giữ nguyên, ta có: Vn 5.03836 Xác suất sử dụng các loại phương tiện sau khi thay đổi chính sách như sau:

7048

89252

03836

−

e − e

89252

−

= 0.19 P(xe đạp) =

7048

89252

03836

−

e − e

03836

−

P(xe máy) = = 0.43

7048

89252

03836

−

e − e

P(xe buýt) = = 0.38

Số lượng chuyến đi bằng xe đạp đến HUC sẽ thay đổi là: 0.19 * 25,000 = 4750 chuyến; Số lượng chuyến đi bằng xe máy đến HUC sẽ thay đổi là: 0.43 * 25,000 = 10750 chuyến;

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Số lượng chuyến đi bằng xe buýt đến HUC sẽ thay đổi là: 0.38 * 25,000 = 9500 chuyến; So sánh số lượng chuyến đi bằng các loại phương tiện trước và sau khi thay đổi chính sách:

Giảm 26.92 % chuyến đi bằng xe đạp. Giảm 27.12 % chuyến đi bằng xe máy. Tăng 153.33 % chuyến đi lại bằng xe buýt.

5.4 Ví dụ 2 về mô hình lựa chọn đa nhân tố Tính toán tỷ lệ sử dụng xe buýt nhằm tổ chức xe buýt kết nối nhà ga Bến Thành phục vụ hành khách sử dụng tuyến đường sắt đô thị Bến Thành - Suối Tiên. 5.4.1 Mục đích của nghiên cứu Nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả khai thác của tuyến đường sắt đô thị Bến Thành - Suối Tiên thông qua việc tổ chức kết nối hiệu quả ở các nhà ga bằng xe bus, đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng của hành khách sử dụng xe bus kết nối; đồng thời góp phần cải thiện mạng lưới vận tải hành khách công cộng khu vực trung tâm thành phố. 5.4.2 Phương pháp thực hiện Gồm có các bước như sau: Bước 1: Nội dung công việc ở bước này bao gồm:

• Khảo sát điều tra phỏng vấn thu thập số liệu ở năm hiện tại làm cơ sở, phục vụ cho việc xây dựng hàm thỏa dụng cho mỗi loại phương thức đi lại (xe buýt, ôtô, xe gắn máy, xe đạp, đi bộ);

• Thu thập, nghiên cứu tài liệu về tuyến đường sắt đô thị Bến Thành – Suối Tiên: dự báo lưu lượng hành khách trong giờ cao điểm ở nhà ga Bến Thành năm 2014 ngay khi tuyến đường sắt đô thị Bến Thành – Suối Tiên được đưa vào khai thác; thiết kế tổ chức chạy tàu (quy mô, sức chở của đoàn tàu, giãn cách chạy tàu)… nhằm xác định được các yêu cầu về giải tỏa hành khách tại ga métro Bến Thành ứng với một chuyến métro trong giờ cao điểm;

• Nghiên cứu hiện trạng và đặc điểm khai thác của các tuyến xe buýt tại khu vực chợ Bến Thành, nghiên cứu hiện trạng mạng lưới đường bộ trong khu vực, tìm hiểu các quy hoạch của khu vực ... làm cơ sở tổ chức xe bus nối kết nhà ga Bến Thành.

Bước 2: Xây dựng hàm thỏa dụng cho mỗi loại phương thức đi lại:

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Sau khi nghiên cứu, phân tích nhiều trường hợp, đề tài xác định dạng hàm thỏa dụng ứng với mỗi loại phương thức lựa chọn như sau: - Hàm thỏa dụng cho xe bus:

Vbus = a0_bus + a3*x3_bus + a4*x4_bus + a6*x6_bus - Hàm thỏa dụng cho xe máy:

Vmo = a0_mo + a2*x2_mo + a3*x3_mo + a4*x4_mo + a6*x6_mo - Hàm thỏa dụng cho xe đạp:

Vbi = a0_bi + a2*x2_bi + a3*x3_bi + a4*x4_bi + a6*x6_bi - Hàm thỏa dụng cho đi bộ:

Vft = a3*x3_ft + a4*x4_ft Với:

x2: số phương tiện cá nhân sở hữu x3: khoảng cách đi lại (km) x4: thời gian (kể cả trên xe và hao phí, phút) x6: chi phí (chi phí trực tiếp cần thiết và các chi phí khác, nghìn đồng) a2, a3, a4, a6: các tham số đi kèm với các biến số tương ứng. a0_bus, a0_mo, a0_bi: các biến số không đi kèm với biến số của các loại

phương tiện.

P k

Vk e = ∑ Vk e

Bước 3: Xác định tỷ lệ đảm nhận của từng loại phương thức đi lại ở năm nghiên cứu dự báo theo công thức sau:

Trong đó:

Pk: xác suất cá nhân chọn lựa phương thức vận tải k Vk: hàm thoả dụng của phương thức vận tải k n: số phương thức vận tải

5.4.3 Kết quả hàm thỏa dụng Ước lượng hệ số ứng với từng loại biến số trong hàm thỏa dụng của từng loại phương thức đi lại: Kết quả xuất ra từ chương trình hỗ trợ tính toán Hielow như sau: Số biến số Tên biến số Hệ số ước tính Độ tin cậy |t value|

hằng số của xe bus -2,117 6,12 1

hằng số của xe môtô -4,571 3,78 2

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

3 hằng số của xe đạp -3,196 2,74

4 số phương tiện cá nhân sở hữu +2,54

5 khoảng cách đi lại -0,1898 2,27 3,185*10-07

6 thời gian - 0,1551 11,13

chi phí 6,61 7 -0,161

Các trị số kiểm tra mô hình:

-321,535 -479,466 -553.131

: : : : 0,419 : 0,406 : 3,329 : 0,315 L(β) L(c) L(0) 2 0ρ 0barρ cρ cbarρ

Đánh giá kết quả thu được: - Hệ số a2 (đi với biến số sở hữu phương tiện cá nhân): + Dấu: mang dấu “+”, cho thấy khi một cá nhân sở hữu càng nhiều phương tiện giao thông thì cá nhân đó sẽ có xu hướng sử dụng phương tiện cá nhân của mình làm phương tiện đi lại nhiều hơn. Dấu “+” là hợp lý; + Độ tin cậy: sai số chuẩn là 1,118, giá trị tuyệt đối hệ số t là 2,27 > 1,96, cho thấy độ tin cậy của hệ số này >95%. + Hệ số được ước tính hợp lý. - Hệ số a3 (đi với biến số khoảng cách đi lại): + Dấu: mang dấu “-”, chỉ ra rằng người sử dụng không thích khi hệ số này tăng, nghĩa là khi biến số khoảng cách đi lại tăng thì mức độ thỏa dụng của sự lựa chọn sẽ giảm. + Độ tin cậy: sai số chuẩn là 5,960*105, giá trị tuyệt đối hệ số t là 3,185*10-07 < 1,96: hệ số này có độ tin cậy không cao do người được phỏng vấn khó trả lời chính xác được chiều dài quãng đường mình đi, chỉ là ước chừng, phỏng đoán; so với các loại biến số còn lại họ có thể xác định và trả lời chính xác như thời gian, số phương tiện cá nhân sở hữu. Thực tế, khi tiến hành phỏng vấn, người được phỏng vấn có khó khăn và mất thời gian suy ngẫm, ước tính khi trả lời câu hỏi này. - Hệ số a4 (đi với biến số thời gian) + Dấu: mang dấu “-”, chỉ ra rằng người sử dụng không thích khi hệ số này tăng, nghĩa là khi biến số thời gian đi lại tăng thì mức độ thỏa dụng của sự lựa chọn sẽ giảm. + Độ tin cậy: sai số chuẩn là 1,394*10-02, giá trị tuyệt đối hệ số t là 11,13>1,96, cho thấy mực độ tin cậy của hệ số này >95%. + Hệ số được ước tính hợp lý.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

- Hệ số a6 (đi với biến số chi phí) + Dấu: mang dấu “-”, chỉ ra rằng người sử dụng không thích khi hệ số này tăng, nghĩa là khi biến số chi phí đi lại tăng thì mức độ thỏa dụng của sự lựa chọn sẽ giảm. + Độ tin cậy: sai số chuẩn là 2,434*10-02, giá trị tuyệt đối hệ số t là 6,61>1,96, cho thấy mực độ tin cậy của hệ số này >95%. + Hệ số được ước tính hợp lý. - Các hệ số a0_bus, a0_mo, a0_bi: + Các hệ này đều mang dấu “-”, khi các biến số mỗi loại thuộc các phương thức lựa chọn bằng nhau, thì người sử dụng sẽ chọn phương thức là đi bộ là phương thức tốt nhất. Sau đó, giá trị tuyệt đối của hệ số không đi kèm biến số của phương thức xe bus là nhỏ nhất, cho thấy khi các biến số mỗi loại thuộc các phương thức lựa chọn bằng nhau thì xe bus là phương thức được ưu tiên lựa chọn thứ 2, sau đó là xe đạp và cuối cùng là xe máy. + Độ tin cậy: giá trị tuyệt đối hệ số t của các hệ số này lần lượt là 6,12; 3,78; 2,74 >1,96, cho thấy mực độ tin cậy của hệ số này >95%. Thay giá trị các hệ số vừa tìm được và đánh giá ở trên, ta có các hàm thỏa dụng như sau:

Vbus = -2,11 - 0,18*x3_bus - 0,15*x4_bus - 0,16*x6_bus Vmo= -4,57 +2,54 *x2_mo - 0,19 *x3_mo - 0,15 *x4_mo - 0,16* x6_mo Vbi = -3,19 + 2,54*x2_bi - 0,19*x3_bi - 0,15*x4_bi - 0,16*x6_bi Vft = - 0,19*x3_ft - 0,15*x4_ft

5.4.4 Tỷ lệ đảm nhận của các loại phương thức ở năm nghiên cứu dự báo (2014): Tham khảo số liệu nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu phát triển GTVT, khoảng cách đi lại trung bình của hành khách tiếp tục chuyến đi chuyển tiếp từ métro ở năm nghiên cứu là 10km và trong tương lai xa sẽ giảm xuống còn 8km do sự phát triển của đô thị và dịch vụ của khu vực trung tâm này. Chọn trị số 10km là giá trị biến số của khoảng cách đi lại trong hàm thỏa dụng. Về chi phí: Tham khảo số liệu nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu phát triển GTVT, cho thấy chỉ số GDP của thành phố trong những năm vừa qua đạt trung trình khoảng 11% và dự kiến trong những năm tới chỉ đạt khoảng 8%. Giá trị chi phí cho đi lại tăng khoảng 3-5% năm. Khả năng sở hữu về số phương tiện cá nhân cũng chưa thay đổi nhiều. Từ những nhận định này, ta xác định giá trị các biến số của mỗi phương thức trong hàm thỏa dụng ở năm nghiên cứu, dự báo như sau: - Các biến số của phương thức xe bus:

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

+ Khoảng cách đi lại: x3_bus = 10 + Thời gian đi lại (bao gồm thời gian trên xe bus, thời gian chờ xe tại trạm xe, thời gian đi bộ từ nhà đến trạm xe …): x4_bus = 37,482 + Chi phi đi lại (chính là giá vé xe bus): x6_bus = 3*(1+5%)5= 3,83

- Các biến số của phương thức xe máy:

+ Số xe máy cá nhân sở hữu: x2_mo = 1 + Khoảng cách đi lại: x3_mo = 10 + Thời gian đi lại (gồm thời gian trên, thời gian gửi xe, đi bộ từ bãi xe đến nơi cần đến): x4_mo = 25,23 + Chi phí (gồm chi phí cho xăng, nhớt, khấu hao xe, gửi xe): x6_mo = 10,066*(1+5%)5 = 12,847

- Các biến số của phương thức xe đạp:

+ Số xe đạp cá nhân sở hữu: x2_bi = 1 + Khoảng cách đi lại: x3_bi = 10 + Thời gian đi (gồm thời gian trên, thời gian gửi xe, đi bộ từ bãi xe đến nơi cần đến): x4_bi = 60,7 + Chi phí (tiền khấu hao, sửa chửa xe, chi phí gửi xe): x6_bi = 0,93*(1+5%)5 = 1,188

- Các biến số của phương thức đi bộ:

+ Khoảng cách đi: x3_ft = 10 + Thời gian đi: x4_ft = 120,687

Thay các giá trị tương ứng vào hàm thảo dụng vừa xác định ở mục 5.4, ta có giá trị các hàm thỏa dụng ở năm nghiên cứu, dự báo (năm 2014) như sau:

Vbus = -10,457 Vmo = -9,897 Vbi = -12,147 Vft = -20,628

Từ đó, tỷ lệ sử dụng của từng loại phương thức như sau:

Xe bus : Pbus = 34,07% Xe máy : Pmo = 59,64% Xe đạp: Pbi = 6,29% Đi bộ : Pft = 0%

Tỷ lệ hành khách lựa chọn sử dụng xe bus cao do khu vực nghiên cứu là tâm điểm của mạng lưới xe bus thành phố, số tuyến xuất phát và đi ngang đây là lớn (hiện tại có đến 23 tuyến xe bus xuất phát từ đây và 10 tuyến đi ngang), số lượng hành khách

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

sử dụng xe bus tại khu vực này rất lớn. Cũng vì vậy mà đối tượng sử dụng xe bus chiếm phần lớn trong quá trình thực hiện điều tra phỏng vấn trực tiếp tại khu vực này. 5.4.5 Số chuyến đi của mỗi loại phương thức:

513

Từ kết quả nghiên cứu kỹ thuật của tuyến Metro số 1, số hành khách xuống ga Bến

6.670 13

Thành ứng với một chuyến tàu trong giờ cao điểm là: hành khách/giờ.

Trong đó:

+ Nhóm người mà điều kiện bản thân có thể thực hiện nhiều lựa chọn (xe bus, xe máy, xe đạp hay đi bộ) và quyết định chọn một trong trong các phương thức đi lại: 513 * 61,574% = 315,875 người = 316 người/giờ.

+ Số người không có lựa chọn nào khác ngoài xe bus:

513 * 27,006% = 139 người/giờ.

+ Số người không có lựa chọn nào khác ngoài đi bộ:

513 * 11,420% = 59 người/giờ.

Trong nhóm người có nhiều lựa chọn phương thức đi lại (gồm 316 người), ta sử dụng kết quả về khả năng thu hút của từng loại phương thức đã được xác định phần 5.6 để xác định số lượng ứng với từng loại phương thức lựa chọn:

+ Hành khách lựa chọn phương thức đi lại là xe bus:

316* 34,07% = 108 người/giờ.

+ Hành khách lựa chọn phương thức đi lại là môtô:

316* 59,64% = 188 người/giờ.

+ Hành khách lựa chọn phương thức đi lại là xe đạp:

316* 6,29% = 19 người/giờ.

+ Hành khách lựa chọn phương thức đi bộ: 0

Như vậy, dự báo khả năng năng lựa chọn phương thức đi lại cho hành khách vừa đến ga métro Bến Thành trên một chuyến tàu trong giờ cao điểm như sau: - Tổng số hành khách lựa chọn phương thức đi lại là xe bus: 139 + 108 = 247

người/giờ.

- Tổng số hành khách lựa chọn phương thức đi lại là môtô: 188 người.

- Tổng số hành khách lựa chọn phương thức đi lại là xe đạp: 19 người

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

- Tổng số hành khách lựa chọn phương thức đi bộ: 59 + 0 = 59 người.

5.4.6 Phân tích độ nhạy mô hình xác suất lựa chọn phương tiện vận tải của mỗi cá nhân (Logit model) đã xây dựng:

Ảnh hưởng của chính sách giá vé xe bus với mô hình (chi phí của xe máy vẫn giữ như dự báo): Giá trị biến số giá vé bus vào năm nghiên cứu đã được dự báo là 4 nghìn đồng, để thấy được ảnh hưởng của thay đổi giá vé xe bus với mô hình phân chia lựa chọn phương thức đi lại ta nghiên cứu mô hình theo các trường hợp giả định về dao động giá vé xe bus như sau: - Giá vé năm dự báo là 4 nghìn đồng. - Giá vé xe bus tăng theo lộ trình tăng thêm 1000 đồng cho mỗi 02 năm. Giá vé = 3000 + (5/2)*1000= 5.500 (làm tròn 5 nghìn). Độ nhạy của mô hình trình được phân tích ở bảng 5.1 như sau:

Giá vé xe bus (nghìn đồng) 4 34,07 5 29,97 3 37,13

256 247 233

56,88 59,64 63,35

180 188 200

5,99 6,29 6,68

18 19 21

0 0 0

59 59 59 % chọn xe bus trong nhóm người có nhiều lựa chọn gồm 316 người Tổng số hành khách trên một chuyến métro trong giờ cao điểm chọn sử dụng xe bus % chọn xe xe máy trong nhóm người có nhiều lựa chọn gồm 316 người Tổng số hành khách trên một chuyến métro trong giờ cao điểm chọn sử dụng xe máy % chọn xe đạp trong nhóm người có nhiều lựa chọn gồm 316 người Tổng số hành khách trên một chuyến métro trong giờ cao điểm chọn sử dụng xe đạp % chọn đi bộ trong nhóm người có nhiều lựa chọn gồm 316 người Tổng số hành khách trên một chuyến métro trong giờ cao điểm chọn đi bộ

Khi tăng giá vé xe bus thêm 1 nghìn đồng so với giá vé dự báo thì sẽ có 14 người trong số 513 hành khách ứng với một chuyến tàu trong giờ điểm đến ga Bến Thành chuyển từ chọn sử dụng xe bus nối kết sang sử dụng xe máy (12 người) và xe đạp (2 người) để thực hiện tiếp chuyến đi của mình.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Và nếu giá vé xe bus được duy trì với mức hiện tại (thấp hơn tăng giá vé xe bus dự báo khoảng 1 nghìn đồng) thì sẽ có thêm 9 người chuyển sang chọn sử dụng xe bus kết nối. Trong số này, có gồm 8 người chuyển từ sử dụng xe máy và 1 người chuyển từ sử dụng xe đạp sang sử dụng xe bus để thực hiện tiếp chuyến đi của mình. Ảnh hưởng của tăng chi phí đi lại bằng xe máy (giá vé xe bus vẫn giữ như dự báo): Ta đã dự báo chi phí đi lại bằng xe máy ở năm nghiên cứu là 12,847 nghìn đồng/chuyến, so sánh mô hình phân chia lựa chọn phương thức đi lại theo các kịch bản sau: - Chi phí sử dụng xe máy tăng thêm 5% so với chi phí dự báo thành 13,5 nghìn đồng/chuyến. - Chi phí sử dụng xe máy tăng thêm 10% so với chi phí dự báo thành 14,13 nghìn đồng/chuyến. Độ nhạy của mô hình được phân tích ở bảng 5.2 như sau:

dự báo

Chi phí sử dụng xe máy (nghìn đồng) dự báo +5% 36,19 dự báo +10% 38,34 34,07

247 253 260

59,64 57,13 54,58

188 180 172

6,29 6,68 7,07

19 21 22

0 0 0

Khi chi phí đi lại bằng xe máy tăng thêm 5% thì:

- Tỷ lệ hành khách lựa chọn sử dụng xe bus (do thích dùng xe bus) tăng trung bình 2,13%, ứng với số lượng hành khách sử dụng métro đến ga Bến Thành là 7 người.

- Tỷ lệ hành khách lựa chọn sử dụng xe máy giảm trung bình 2,53%, ứng với số hành khách sử dụng métro đến ga Bến Thành là 8 người.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

- Do ảnh hưởng chung của cả mô hình, tỷ lệ hành khách chọn sử dụng đạp cũng tăng trung bình 0,39%, ứng số lượng hành khách là 1 người.

Như vậy, nếu chi phí sử dụng xe máy tăng thêm 5% thì sẽ có 8 trong số 513 hành khách ứng với một chuyến métro trong giờ cao đỉểm đến ga Bến Thành chuyển từ chọn sử dụng xe máy sang sử dụng xe bus nối kết (7 người) và xe đạp (1 người). Ảnh hưởng của tăng chi phí đi lại bằng xe máy và cả giá xe bus: Ta nghiên cứu độ nhạy của mô hình với tổ hợp các giả định là giá vé xe bus năm nghiên cứu tăng thêm 1 nghìn so với dự báo (5 nghìn đồng) và chi phí sử dụng xe máy tăng thêm 10% so với dự báo (thành 14,13 nghìn đồng).

Độ nhạy của mô hình được phân tích ở bảng 5.3 như sau:

Giả định Dự báo mới

34 34,07

246 247

58,43 59,64

184 188

7,57 6,29

24 19

0 0

59 59 % chọn xe bus trong nhóm người có nhiều lựa chọn gồm 316 người Tổng số hành khách trên một chuyến métro trong giờ cao điểm chọn sử dụng xe bus % chọn xe xe máy trong nhóm người có nhiều lựa chọn gồm 316 người Tổng số hành khách trên một chuyến métro trong giờ cao điểm chọn sử dụng xe máy % chọn xe đạp trong nhóm người có nhiều lựa chọn gồm 316 người Tổng số hành khách trên một chuyến métro trong giờ cao điểm chọn sử dụng xe đạp % chọn đi bộ trong nhóm người có nhiều lựa chọn gồm 316 người Tổng số hành khách trên một chuyến métro trong giờ cao điểm chọn đi bộ

Trường hợp này, tỷ lệ và số lượng hành khách ứng với tuyến metro trong giờ cao đỉểm đến ga Bến Thành chọn sử dụng xe bus thay đổi không đáng kể, chỉ giảm 01 người. Số lượng hành khách lựa chọn sử dụng xe máy giảm đi 4 người. Số lượng chuyển sang sử dụng xe đạp, số lượng chọn sử dụng xe đạp tăng thêm 5 người. Như vậy, với sự thay đổi, dao động của biến số chi phí (các biến số khác cũng có thể thực hiện tương tự trong trường hợp cần nghiên cứu) ở năm nghiên cứu vì chính sách nhà nước thay đổi, do biến động giá cả ... ta có thể dể dàng điều chỉnh mô hình phân tích hành vi lựa chọn phương thức đi lại tiếp chuyến của hành khách từ tuyến métro Bến Thành – Suối Tiên đến ga Bến Thành.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

CHƯƠNG 6 PHÂN CHIA LƯU LƯỢNG TRÊN TOÀN BỘ

MẠNG LƯỚI

Vij

của Đặc điểm lưới: các mạng tuyến và các nút

Mô hình phân chia lưu lượng trên toàn mạng

m,r

Vij

Bước cuối cùng trong chu kỳ dự báo 4 bước liên quan tới việc lựa chọn của hành khách về tuyến nối giữa hai vùng đi và đến đối với một phương thức vận tải nào đó. m) được tính toán Bước này có thể xem như mô hình cân bằng giữa nhu cầu đi lại (Vij ở bước trước và cung của hệ thống giao thông trên khía cạnh về hạ tầng giao thông trong trường hợp mạng lưới vận tải công cộng thì người ta sẽ tính toán tần suất dịch vụ. Lý thuyết kinh tế có thể được áp dụng trong các bước trước. Phân chia lưu lượng trên toàn bộ mạng lưới là quá trình xác định lưu lượng cho các tuyến của mạng lưới giao thông. Hình 6.1 minh hoạ bước này.

Hình 6.2 Đầu vào và đầu ra của quá trình phân chia lưu lượng trên toàn mạng lưới.

Số lượng tuyến nối giữa các cặp vùng phụ thuộc vào phương thức vận tải. Đối với vận tải bằng phương tiện cá nhân lái xe có rất nhiều tuyến và hoàn toàn tự do để lựa chọn. Còn vận tải hành khách công cộng cho phép một số giới hạn các tuyến để chọn lựa mà thôi. Người ta cố gắng mô phỏng giao thông di chuyển trên mạng lưới hiện tại và tương lai. Phương pháp:

• Đường ngắn nhất; • Phương pháp hạn chế theo năng lực tuyến (được sử dụng phổ biến hơn cả)

Hành vi chọn tuyến: Yếu tố quyết định việc ấn định lưu lượng trên toàn bộ mạng lưới phụ thuộc vào quan điểm về hành vi lựa chọn tuyến của người sử dụng vận tải. Năm 1952 Wandrop đã phát triển hai nguyên tắc độc lập về hành vi chọn tuyến. Nguyên tắc thứ nhất là người ta sẽ chọn đi theo tuyến nào có thời gian đi lại ít nhất. Nguyên tắc thứ hai cho rằng việc ấn định lưu lượng trên các tuyến được thực hiện sao cho thời gian đi lại trung bình của tất cả các người sử dụng trên mỗi cặp ij là như nhau. Quan điểm thứ nhất là quan điểm cân bằng người sử dụng theo đó người sử dụng cố gắng

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

tối thiểu hoá thời gian đi lại của họ. Quan điểm thứ hai là quan điểm cân bằng hệ thống giao thông, theo đó tổng chi phí sử dụng hệ thống giao thông là tối thiểu. Khái niệm quãng đường ngắn nhất và chi phí tối thiểu liên quan đến thời gian đi lại, trong công thức chi tiết người ta sử dụng khái niệm chi phí quy đổi, bao gồm thời gian đi lại, nhiên liệu tiêu thụ, giá vé, tốc độ trung bình, số lần đỗ… Một phát triển sau nữa về nguyên tắc cân bằng đã chấp nhận sự thật rằng người sử dụng chỉ được cung cấp một số thông tin hạn chế về mạng lưới khi quyết định chọn phương thức vận tải cũng như tuyến đường đi giữa hai cặp điểm. Do vậy sẽ là logic hơn nếu chúng ta dựa trên quan điểm cân bằng người sử dụng, theo cách này mỗi người sử dụng ấn định cho mình con đường mà họ nghĩ là ngắn nhất, người ta gọi là quan điểm cân bằng động. Tác động của 3 quan điểm này đối với mạng lưới là hoàn toàn khác nhau. Theo quan điểm cân bằng người sử dụng, tất cả các tuyến được sử dụng nối giữa điểm xuất phát và điểm đích đều có thời gian đi lại (hoặc chi phí) bằng nhau, trong khi các tuyến không được sử dụng nối giữa hai cặp điểm này sẽ có thời gian đi lại lớn hơn. Điều này có nghĩa là có khá nhiều tuyến nối giữa hai cặp điểm sẽ không có lưu lượng giao thông đi qua. Theo quan điểm cân bằng hệ thống, tất cả các tuyến nối giữa hai cặp điểm xuất phát điểm đích sẽ được đánh giá và lưu lượng được ấn định trên các tuyến này sao cho tổng chi phí hoặc thời gian đi lại của toàn bộ hệ thống là tối thiểu. Quy luật về quan điểm cân bằng này rất có ích đối với quá trình quy hoạch khi lưu lượng giao thông lớn, ví dụ như quy hoạch thời gian cho mạng lưới đèn tín hiệu, quy hoạch các làn đường, điểm giao cắt khác mức, và các bộ phận cấu thành khác nhằm khuyến khích giúp tối thiểu hoá thời gian chi phí đi lại, hạn chế ô nhiễm hạn chế tắc đường. Cuối cùng, theo quan điểm cân bằng động, tất cả các tuyến có thể nối giữa hai cặp điểm sẽ được ấn định lưu lượng tuỳ thuộc mức trở ngại của tuyến, nếu hai tuyến có cùng mức trở ngại giao thông thì hai tuyến đó sẽ được ấn định lưu lượng như nhau; nếu tuyến r1 có mức trở ngại giao thông lớn hơn tuyến r2 thì tuyến r1 sẽ có lưu lượng nhỏ hơn tuyến r2. 6.1 Phương pháp ấn định lưu lượng cho tuyến ngắn nhất Còn gọi phương pháp phân tất cả hoặc không phân gì cả, phương pháp này đòi hỏi tìm tuyến đi ngắn nhất hoặc tuyến có mức trở ngại giao thông tối thiểu giữa hai cặp điểm. Điều này được thực hiện bằng cách xác định các tuyến nối giữa hai vùng có khả năng thay thế nhau, sau đó mức trở ngại giao thông, và chọn tuyến có mức trở ngại thấp nhất. Phân tất cả lưu lượng giao thông cho tuyến ngắn nhất (thời gian đi/ mức trở ngại m là tỉ lệ các chuyến đi từ i thấp nhất) và không phân gì cho các tuyến còn lại. Gọi Pij tới j sử dụng phương thức vận tải m trên tuyến r.

m = 1 m = 0

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

đối với tuyến ngắn nhất đối với các tuyến khác Pij Pij

Tới vùng 3 2 1 4 Giải pháp này được xem như một phương pháp phi thực tế. 6.1.1 Thuật toán tìm đường ngắn nhất Thuật toán tìm đường ngắn nhất bắt đầu từ điểm xuất phát, và tiếp tục đi đến các điểm tiếp theo các tuyến ngắn nhất, các tuyến không nằm trên đường ngắn nhất sẽ bị loại ra khỏi mạng đường. Bước 1: Đầu tiên gắn giá trị về mức trở ngại giao thông (hoặc thời gian đi lại) của điểm xuất phát = 0, các điểm khác đều có mức trở ngại ≠0. Ta ấn định một tuyến đi (ij) nhất định và tính mức trở ngại đến điểm j đó và lấy giá trị này làm cơ sở so sánh. Bước 2: Thêm vào các cặp (ij) với j là điểm tiếp theo sau Bước 3: Đối với điểm j thêm vào danh sách, cộng giá trị trở ngại của tuyến ij vào bảng ta được tổng giá trị trở ngại đến điểm j mà đi qua điểm i. Nếu giá trị náy nhỏ hơn giá trị hiện tại trong bảng thì ta thay thế giá trị tổng trở ngại hiện tại đến điểm j bằng giá trị mới và chọn điểm i đó làm điểm dẫn đến điểm j. Nếu giá trị tổng trở ngại mới lớn hơn giá trị hiện tại trong bảng thì tiếp tục tới tuyến nối tiếp theo. Bước 4: Quay trở lại bước 2 cho đến khi các điểm đã được tính xong và cho ta kết quả. Ví dụ 6.1: Cho các thông số như sau, tính toán lưu lượng đi qua mỗi tuyến đường. Lưu lượng tính toán ở mỗi vùng (xe/h)

0 500 750 350 1

Từ vùng 275 0 1050 475 2

650 1870 0 950 3

1250 350 2050 0 4

Với thời gian đi lại ở các vùng cho bởi hình vẽ sau:

100

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

110

170

165

2 1

100

110

3 4

1 2

170

Từ vùng 1

100

4 3

1 2

130

Giải: Xây dựng sơ đồ đi lại ngắn nhất như sau: Từ vùng 2

4 3

140

1 2

Từ vùng 3

4 3

150

1 2

100

Từ vùng 4

4 3

Số chuyến là:

500

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

750 + 350

2 1

750

Từ vùng 1

275

3 4

1050 + 475

2 1

475

Từ vùng 2

3 4

650

1870

2 1

Từ vùng 3

950 + 650

3 4

2 1

350

1250

Từ vùng 4

2050 + 350

275

3 4

500

1100

1900

1525

2220

2075

1 2

3150

4 3 Lưu lượng được sắp xếp là:

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

rp )(

)

/1(

r W ij r W ij

6.2 Phương pháp phân chia theo tỉ lệ Phương pháp đường ngắn nhất giả thiết rằng tất cả những hành khách đi lại giữa các cặp vùng đều chọn cùng một tuyến. Nhưng thực tế lưu lượng nhu cầu giao thông lại được phân chia trên nhiều tuyến. Như vậy việc phân chia lưu lượng giao thông cho các tuyến giữa hai cặp điểm là tuân theo quy luật thực tế. Irwin và Von Cube đã đưa ra hàm tính % lưu lượng ấn định cho mỗi tuyến như sau:

r là trở ngại của tuyến r từ điểm i đến điểm j

ở đây

Wij

Mô hình logit đa nhân tố với hàm bất thoả dụng có thể áp dụng như một giải pháp phân chia lưu lượng. 6.2.1 Phương pháp đa nhân tố áp dụng ở California Phương pháp này xác định số chuyến giữa hai tuyến cơ sở cho rằng số chuyến đi trên mỗi tuyến là phụ thuộc vào thời gian và khoảng cách đi lại của tuyến đó.

P = 50 + 50 (d + 1/2t) [(d - 1/2t)2 + 4,5]-1/2

tỉ lệ % lượng giao thông sử dụng đường cao tốc khoảng cách đi lại tiết kiệm được do đi trên đường cao tốc (km) thời gian đi lại tiết kiệm được do đi trên đường cao tốc (phút) P d t

Đường cong đa nhân tố áp dụng cho đường công cộng của cục đường bộ Mỹ. Mô hình này chỉ có một tham số: tỉ lệ thời gian đi lại tf/ta

tf ta thời gian đi lại trên đường cao tốc thời gian đi lại trên đường chính

Ví dụ 6.2: Đường chính có chiều dài d = 75km, vận tốc µ = 45km/h

Đường cao tốc d = 10km, µ = 80km/h ta = 7,5/45 × 60 = 10 phút tf = 10/80 × 60 = 7,5 phút tf/ta = 0,75 Bao nhiêu chuyến đi theo đường cao tốc

Đường cong của Cục đường bộ Mỹ sử dụng: mô hình một tham số tỉ lệ thời gian đi lại tf/ta

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

100

90

80

Sử dụng xe riêng cá nhân

70

60

50% sử dụng

40

30

20

c ố t o a c g n ờ ư đ g n ụ d ử s ệ l ỉ

10

0

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

Tỉ lệ thời gian

Hình 6.3 Đường cong FHWA

Phương pháp năng lực giới hạn

6.3 Khi lưu lượng tăng tới năng lực thông qua của đường, thì tốc độ trung bình của dòng giao thông sẽ giảm từ tốc độ tự do (tốc độ của xe khi có mình nó trên đường) cho đến tốc độ khi dòng giao thông đạt tối đa. Hiện tượng này cho thấy một nghịch lý sau: khi ấn định lưu lượng giao thông cho tuyến ngắn nhất (hay trở ngại nhất, thường được xác định bởi giá trị thời gian đi lại ít nhất). Do việc phân chia này mà tốc độ dòng giao thông trên tuyến đó lập tức giảm đi và kết quả là thời gian đi lại trên tuyến không còn thấp như trước đây nữa, sau khi phân chia lưu lượng tuyến không còn là tuyến ngắn nhất. Nhiều kỹ thuật sử dụng phương pháp bước lặp được sử dụng để chuyển đổi giữa trở ngại của tuyến tính trước khi phân chia lưu lượng và trở ngại thực tế sau khi phân chia lưu lượng. Kỹ thuật này gọi là phương pháp năng lực giới hạn, tức là xác định lưu lượng trên mạng lưới có xét đến năng lực thông qua của tuyến. 6.3.1 Mô hình sử dụng bởi cục đường bộ Mỹ Mối liên hệ giữa lưu lượng tuyến và trở ngại giao thông của tuyến đó được mô tả bởi hàm năng lực tuyến.

trở ngại (thời gian đi lại) của tuyến khi lưu lượng là q trở ngại (thời gian đi lại) của tuyến khi lưu lượng tự do (đường vắn xe, W = W0 [1 + 0,15 (V/Qmax)4] W W0

coi như chỉ có một xe trên đường) lưu lượng của tuyến

V Qmax năng lực thông qua thực tế của tuyến 0,15 là hệ số kinh nghiệm thực tế.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

)

mr Vf ( ij

mr Q ij

mr ij mr 0

Hàm này cho thấy rằng với mỗi mức năng lực thông qua nhất định, trở ngại của tuyến cao hơn 15% so với trở ngại ứng với lưu lượng tự do. Khi nhu cầu vượt quá điều kiện rất xuất đối với dòng giao thông. Phương pháp hạn chế năng lực kết hợp với hàm năng lực có thể hội tụ về một trạng thái cân bằng… 6.3.2 Phương pháp Drew Mỗi bước lặp sử dụng một phương trình quan hệ giữa tỉ số thời gian đi lại và tỉ số khối lượng trên năng lực Tỉ lệ thời gian đi lại (thời gian đi lại trên đường cao tốc/thời gian trên đường ngắn nhất

ở đây số chuyến đi từ i đến j sử dụng phương thức m trên tuyến r

mr Vij mr năng lực thông qua tối đa cho phép (xe/h) Qij mr tịj mr t0

thời gian đi lại từ i đến j bằng phương thức m trên tuyến r thời gian đi lại khi dòng phương tiện không bị tắc nghẽn từ i đến j theo phương thức m trên tuyến r.

)

−

Phương trình giới hạn năng lực thông qua:

[ (1 −

]

mr t ij

mr 0

mr V ij 1 −

mr Q / ij mr V ij

1() mr Q ij

ở đây

kr nhân tố xác định mức độ phục vụ biến đổi theo năng lực khác nhau của đường cao tốc

0 ≤ kr ≤ 1/2 đối với đường cao tốc, kr = 0 nếu là đường cao tốc chuẩn 1/2 ≤ kr ≤ 1 đối với đường chính

cr thoả mãn c cr = Vij

c2;……; Vij c2 + ….. + Vij cr

Lập trình tính toán

c1; Vij c1 + Vij c1 = tij

c2 =……= tij

Tính Vij 1/ Vij 2/ tij

Ví dụ 6.3: Ở năm tương lai, vùng 1 và vùng 2 sẽ được kết nối với nhau bằng một tuyến đường cao tốc có 3 làn mỗi hướng với khả năng thông hành là 2000 xe/giờ/làn. Hiện tại hai vùng này đã có 1 tuyến đường cấp cao hiện hữu có 2 làn mỗi hướng với khả năng thông hành là 1200 xe/giờ/làn. Vận tốc tự do tại tuyến đường cao tốc và tuyến đường cấp cao lần lượt là 10 phút và 20 phút. Mức độ phục vụ là ¼ và ¾. Tính toán

A = 1200 xe/giờ,

F = 5400 xe/giờ, V12

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

lưu lượng cho tuyến đường cao tốc và tuyến đường cấp cao vào năm tương lai nếu dự báo rằng trong năm tương lai có 6600 xe/giờ sẽ di chuyển từ vùng 1 đến vùng 2. Lời giải: Trước hết, giả sử V12

(cid:25) (cid:24)(cid:21)(cid:4)

1 − (cid:28) × (1 − )(cid:31) 5400 3 × 2000 1 4 = 10 (cid:26) ! = 32 phút 1 − 5400 6000

' (cid:24)(cid:21)(cid:4)

F = 5440 xe/giờ,

F ≠ t12

A nên ta phải tiếp tục thực hiện quá trình trên. Giả sử V12

A = 34 phút

F = t12

A = 1160 xe/giờ, làm tương tự như trên, ta có: t12

1 − (cid:28) × (1 − )(cid:31) 3 4 1200 2 × 1200 ! = 35 phút = 20 (cid:26) 1 − 1200 2400

Vì t12 V12 6.4 Phân chia lưu lượng hành khách công cộng Việc phân chia lưu lượng cho mạng lưới giao thông công cộng hiện tại là tương đối phức tạp. Mạng lưới giao thông công cộng bao gồm các tuyến và các điểm nút, vận hành hệ thống giao thông công cộng bao gồm việc xác định các tuyến trung chuyển và lịch biểu chạy xe. Mô hình hiện tại và biện pháp kích cầu với các nguồn lực hạn chế (số xe đang vận hành, chi phí vận hành) cho thấy rằng dịch vụ vận tải hành khách công cộng không phải được cung ứng ở mọi nơi. Các tuyến trùng lặp nhau, nhu cầu trung chuyển giữa các tuyến, sự khác biệt giữa việc sử dụng làn đường riêng với chi phí cao và dùng chung đường với các loại xe khác, và mức độ biến đổi của dịch vụ theo thời gian và không gian là một thách thức đối với việc phân chia lưu lượng cho mạng lưới giao thông công cộng. 6.5 Tổng kết Phân chia mạng lưới là việc mô phỏng con đường mà hành khách chọn để đi giữa các vùng. Việc phân chia lưu lượng tính toán số chuyến đi giúp cho việc dự báo thông qua và quy hoạch. Bước này đòi hỏi lý thuyết hành vi về việc chọn tuyến, đòi hỏi phương pháp mô tả mạng lưới cho việc lập trình, tiêu chuẩn chọn tuyến phù hợp, và tiêu chuẩn phân chia lưu lượng trên mỗi tuyến. Các mô hình phân chia lưu lượng được áp dụng tuỳ từng trường hợp cụ thể. Việc có tính đến vấn đề tắc nghẽn hay không sẽ quyết định việc sử dụng mô hình năng lực giới hạn hoặc mô hình phân chia tự do. Việc xác định nhu cầu đi lại giữa hai cặp vùng thông qua một hoặc nhiều tuyến sẽ quyết định việc sử dụng mô hình phân chia cho tuyến ngắn nhất hoặc mô hình phân chia cho nhiều tuyến.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

6.6 Hành vi giao thông của cá nhân và gia đình Các yếu tố không xác định được, như giới tính, tuổi tác, thu nhập cá nhân. có ảnh hưởng đến hành vi giao thông cũng như hàm thoả dụng của hệ thống giao thông và các phương thức vận tải. Hành vi giao thông của các cá nhân và hộ gia đình là kết quả của các quyết định liên quan đến vấn đề đi lại và có thể phân chia theo các quyết định ngắn hạn và dài hạn. Các quyết định dài hạn liên quan đến sự lựa chọn về tính cơ động và bao gồm các mối liên hệ giữa quyết định đi lại và vị trí nhà cửa, nơi làm việc, số xe riêng sở hữu, và phương tiện có sẵn để đi làm. Các quyết định ngắn hạn lại liên quan đến các sự lựa chọn về xung quanh vấn đề đi lại như mục đích, phương thức, điểm đến, tuyến đi và thời gian đi lại trong ngày. Trong phân tích hành vi giao thông không liên tục, một yếu tố quan trọng là chỉ tiêu phân tích, đó là phân tích hành vi giao thông của cá nhân hoặc hộ gia đình. Hành vi của cá nhân có thể xem là độc lập với mục đích đi lại và các đặc điểm riêng của mỗi cá nhân. Tuy nhiên hành vi của mỗi cá nhân trong một gia đình lại bị ràng buộc và cần phải phù hợp với mục đích của cả gia đình. Do đó điều quan trọng là phải đánh giá xem đặc điểm mỗi hộ gia đình sẽ bị ảnh hưởng như thế nào khi xem xét mức độ ảnh hưởng của môĩ cá nhân trong gia đình đó. 6.7 Xác định lưu lượng trên mạng lưới đối với vận tải hàng hoá Đối với vận tải hàng hoá, chi phí vận chuyển đóng vai trò quyết định, ngoài ra năng lực thông qua của tuyến cũng có ảnh hưởng đáng kể. Để giải quyết vấn đề này ta sử dụng bài toán phân bố luồng hàng trên mạng lưới.

Các điểm nút của mạng lưới được ký hiệu là x với x = 1, 2,….,n. Từng loại hàng hoá khác nhau được vận chuyển từ nút i đến nút j trên cung (ij) với (i ∈x, j∈x) Ký hiệu:

k ai k Xij k Cij

khối lượng gửi (sản xuất) loại k ở điểm i khối lượng loại hàng k vận chuyển từ i đến j chi phí vận chuyển cho 1 đơn vị hàng hoá trên tuyến (i,j) bao gồm chi phí đưa hàng, chi phí khai thác, và các chi phí biến đổi khác. khả năng thông qua của tuyến rij

k Xij

Hàm mục tiêu: Min Σ Cij

Các ràng buộc:

k với i = 1, 2,…., n; k= 1, 2,….,p

k = ai

k - ΣXji k ≤ rij

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

ΣXij ΣXij Xij ≥ 0

Các số liệu để giải bài toán được đưa vào 3 ma trận số liệu: ma trận chi phí [C] ma trận khả năng thông qua [r] và ma trận khối lượng hàng [a]

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

CHƯƠNG 7 QUY HOẠCH GIAO THÔNG CÔNG CỘNG

7.1 Mô hình chi phí

• Công thức sau được sử dụng cho hầu hết các khu đô thị với dữ liệu phù hợp; • Sự vận hành của giao thông công cộng có các số liệu đầu vào và kết quả đầu

ra của mô hình kinh tế;

• Tài chính là nguồn cung cấp cho giao thông công cộng và các thông số như xe-giờ, xe-km, số xe ở giờ cao điểm là kết quả đầu ra của hệ thống giao thông công cộng;

• Một cách toán học, mối quan hệ có thể được thể hiện như sau:

Ct = f(R1, R2, … Rn)

Ct : Tổng chi phí của dịch vụ giao thông công cộng; R : Các nguồn lực giao thông.

C = aR1 + bR2 + cR3 + dR4 + …

Với Mô hình dơn vị chi phí có thể được biểu diễn bởi: 7.1.1 Mô hình chi phí xe buýt:

Xe-giờ: • Chi phí trả lương cho người vận hành xe là chi phí thường được nhắc đến nhất;

• Nhân viên vận hành xe thường được trả theo giờ, do đó chi phí về lương thườn được dựa trên giờ phục vụ của hệ thống;

• Tương tự, người giám sát vận hành liên quan trực tiếp đến số giờ vận hành và được liệt vào chi phí xe-giờ.

Xe-km: • Rất nhiều chi phí lien quan đến khái niệm xe-km khi một hệ thống xe bus được vận hành;

• Chi phí như nhiên liệu, hao mòn lốp xe, và các thiết bị cần thiết phải bảo dưỡng là một hàm số liên quan trực tiếp đến số km phục vụ;

• Chí phí vật liệu cho thân xe, phanh xe, máy móc, gầm xe, và bọ lọc khí thải, .. cúng lên quan đến số km phục vụ;

• Tóm lại, những chi phí kể trên cùng với chi phí nhiên liệu, thuế, và nhiều chi phí khác, được đặt trong nhóm xe-km;

Số lượng xe cần thiết trong giờ cao điểm • Rất nhiều chi phí không liên quan đến các chi phí kể trên (xe-giờ, xe-km);

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

• Chi phí nhằn cung cấp cho quá trình vận hành và duy trì các tiện ích cho xe được xác định bởi số lượng xe hơn là số giờ hoặc số km phục vụ;

• Rất nhiều chi phí nhiên liệu liên quan đến số lượng xe trong giờ cao điểm, bao gồm chí phí duy trì hệ thống nhà ga, các thiết bị phục vụ xe và người, .. • Nhiều chi phí trả trước liên quan đến số lượng xe vận hành như các hao mòn thiết bị, chi phí công ty, chi phí trả lương cho nhân viên.

Chi phí hệ thống

• Những chi phí do hư hỏng, tai nạn được đặt vào nhóm chi phí hệ thống; • Chi phí quảng cáo, phân xưởng, thu nhập liên bang và các loại thuế cũng được đưa vào nhóm này.

Ví dụ 7.1: Thiết lập mô hình tính chi phí cho Chicago Transit Authority cho hệ thống xe bus vào khoảng 14.69% chi phí xe-km, 54.62% chi phí cho xe-giờ, 25.60% chi phí cho tổng số lượng xe trong giờ cao điểm, cò lại 5.09% cho chi phí hệ thống.

Số tiền ($) % chi phí Loại chi phí

chi Số lượng 90701.804 8500.071 2210 $138832.579 hệ phí 25431.448 94572.897 44330.511 8806.063 173140.919 14.69 54.62 25.60 5.09 100.00 Chi phí đơn vị $.28/xe-km $11.13/xe-h $20059.22/xe $0.06/$1 phí hệ thống

C = 11.13H + 0.28M + 20059.22V + 0.06R

C = Tổng chi phí hàng năm của hệ thống; H = Chi phí xe-giờ; M = Chi phí xe-km; V = Chi phí cho tổng số xe trong giờ cao điểm ; R = Chi phí hệ thống.

Xe-km Xe-giờ Tổng số xe Chi thống Tổng Với 7.1.2 Cách thức tiến hành

• Đặc điểm chi phí của các hệ thống giao thông công cộng là thay đổi rất lớn. Ví dụ chi phí vận hành xe bus rất cao so với chi phí ban đầu (tỉ lệ 5 :1), trong khi hệ thốn tàu điện ngầm là (1 :3) ;

• Chi phí vận hành, bao gồm chi phí nhân công, năng lượng, và chi phí vật liệu ;

• Chi phí ban đầu liên quan đến thoiừ gian phục vụ của phương tiện và hạ tầng : 8 đến 15 năm cho bus, 30 đến 40 năm cho xe bánh sắt và 100 năm cho đường hầm ;

• Khi tính toán và so sánh chi phí, phí vận hành của mỗi hệ thống, chi phí ban đầu được khấu trừ dần hàng năm và lợi tức thay đổi sẽ được tính đến ;

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

• Tóm lại, phương pháp sau đây cung cấp một hướng nhanh chóng để tính chi phí giao thông công cộng khi có đủ dữ kiện.

1. Đặc điểm của mỗi hệ thống được phân tích: dạng, nhu cầu, khả năng, hoạct động ; 2. Chi phí vận hành được tính cho một đơn vị : a. Chi phí liên quan đến khoảng cách (năng lượng, bảo trì, phục vụ của phương tiện, .. trong nhóm xe-km) ; b. Chi phí liên quan đến thời gian (lương cho nhân viên, chi phí khác liên quan đến tổng số giờ hoạt động của đoàn xe, … xe-giờ) ; c. Chi phí liên quan đến đường đi (bảo trì tuyến đường, đèn tín hiệu, nhà ga, chi phí liên quan đến số km trong ngày).

Chi phí liên quan đến khoảng cách và thời gian được gọi là chi phí biến đổi. Bảng 7.1. Chi phí vận hành cho một đơn vị tính (US$)

Chi phí Bus LRT RRT

2.0 2.0

0.7 16 10 11

Chi phí về khoảng cách (xe-km) Chi phí về thời gian (xe-giờ) Chi phí tuyến đường (/km của tuyến/ngày) 25 320 1200

3. Biến đổi chi phí ban đầu theo năm, trong đó có tính đến trượt giá và thay đổi lợi tức, được tính như sau : a. Mỗi nhóm chi phí ban đầu được giả sử rằng chia đền hàng năm cho

đến hết thời gian phục vụ ; b. Lợi tức được giả sử (ví dụ 6%) ; c. Cố định sự chi trả hàng năm, sử dụng bảng tra. 4. Tính hiệu quả của chi phí của nhiều nhóm phục vụ được diễn tả bằng tổng chi phí/hành khách-km.

Ví dụ 7.2: LRT phục vụ thàng phố 1 triệu dân. Đường sắt sẽ lưu thông khác mức khoảng 75% và lưu thông cùng mức với đường thông thường là 25%. Các dữ liệu như sau : Chiều dài tuyến : 15km ; Khoảng cách điểm dừng/vị trí = 0.3km ; Giờ phục vụ/ngày : 18 ; Ngày phục vụ/năm : 365 ; Chiều dài trung bình một chuyến đi : 3.75km ; Vận tốc trung bình : 12.5km/h ; Số giờ cao điểm : 3 ; Hành khách/ngày : 500 000 ;

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Số người lên tàu mỗi giờ : 60 000 ; Số người tại giờ cao điểm cao nhất trong 1 hướng: 24 000 ; Headway : 120 giây (cao điểm), 240 giây (bình thường) ; Sức chứa/ xe : 900 khách ; Sức chứa/toa : 225 khách ; Hệ số nạp : 90%.

Đường dành riêng : $9.16 triệu/km, tuổi thọ 40 năm ; Thay ray (đôi) : $3.33 triệu/km ; tuổi thọ 30 năm ; Đèn tín hiệu : $1.67 triệu/km ; tuổi thọ 30 năm ; Nguồn : $ 5triệu/km ; tuổi thọ 30 năm ; Nhà ga : $0.15 triệu/nhà ga ; tuổi thọ 40 năm ; Xưởng (2) : $12.5 triệu/xưởng ; tuổi thọ 40 năm ; Xưởng sửa chữa (1) : $25 triệu ; tuổi thọ 40 năm ; Tàu : $0.8 triệu/cái ; tuổi thọ 25 năm ; Lợi tức : 6% hàng năm.

Xe-km : $2 ; Xe-giờ : $9 ; Chi phí đường/km/ngày : $375 ;

Chi phí ban đầu : Chi phi vận hành : Tính tổng chi phí cho khành khách-km. Giải : 1. Số lượng hành khách lên tàu hàng ngày :

Cao điểm : 3 giờ * 60 000 = 180 000 trong 3 giờ = 60 000 khách/giờ; Bình thường : 500 000 – 180 000 = 320 000 trong 15 giờ = 21 333 khách/giờ ;

2. Lưu lượng lớn nhất : Cao điểm : 24 000 ; Bình thường : 12 000 (giả sử 50% cao điểm)

Số lượng tàu cần thiết : 3. Sức chứa mỗi giờ (hệ số nạp 90%) :

Cao điểm : 24 000/0.9 = 27 000 khách/giờ ; Bình thường ; 12 000/0.9 = 13 000

4. Headway : Cao điểm 120 giây ; Bình thường 240 giây ; 5. Tần suất : Cao điểm 30 xe/giờ ; Bình thường 15 xe/giờ; 6. Sức chứa/tàu : 900 ;

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

7. Sức chứa/xe : 225 ; 8. Số xe/tàu : 4 ; 9. Số xe/giờ : Cao điểm 120 ; Bình thường 60; 10. Thời gian đi cho hai lượt đi và về (bao gồm dừng 21 phút tại các trạm dừng) : 2h24min + 21min = 2h45min = 2.75h ;

11. Chiều dài đoàn tàu : 120 xe/giờ * 2.75h / 90% = 367 xe (90% sẵn có) ; 12. Xe-km/ngày :

Cao điểm : 120 xe/h * 3h/ngày * 30km = 10 800 ; Bình thường : 60 xe/h * 15h/ngày * 30km = 27 000 ; Tổng cộng = 37 800 xe-km/ngày. 13. Số lượng tàu vận hành trong ngày :

Cao điểm : 120 tàu/h * 3h/ngày = 90 tàu/ngày ; Bình thường : 15 tàu/h * 15h/ngày = 2250 tàu/ngày ; Tổng cộng = 315 tàu/ngày * 2.75 giờ = 866 tàu-giờ/ngày. 14. Số xe hoạt động mỗi ngày : 866 tàu-giờ/ngày * 4 xe/tàu = 3464 xe-giờ/ngày

Chi phí : 15. Tổng chi phí ban đầu (triệu $) = 637.3 Hàng năm = (chi phí ban đầu * i%)/(1-(1+i%)-n) với i = 6%

16. Chi phí hàng năm quy đổi từ chi phí ban đầu = $46.8 triệu 17. Chi phí vận hành hàng năm:

Chi phí khoảng cách mỗi ngày: 37 800 xe-km * $2 = $75 600 Chi phí thời gian mỗi ngày: 3464 xe-giờ * $9 = $31 176 Chi phí quãng đường mỗi ngày: 15 chuyến-km * 375 = $5 625 Tổng cộng = $112 401 Chi phí vận hành hàng năm = $112 400 *365 = $41.03 triệu

40 30 30 30 40 40 40 25 Đường dành riêng (15km) Thanh ray Đèn tín hiệu Năng lượng Nhà ga/bến đỗ (45+ 5) Xưởng (2) Xưởng sửa chữa Tàu (367) Tổng Đơn vị chi phí $9.16/km 3.33/km 1.67/km 5/km 0.15 12.5 25.0 0.80 Chi phí (triêu $) 137.5 50 25 75 7.5 25 25 293.6 638.5 Tuổi thọ Chi phí hàng năm (triệu $) 9.14 3.63 1.82 5.45 0.50 1.66 1.66 22.96 46.8

18. Tổng chi phí hàng năm = 46.8 + 41.03 = $87.83 triệu 19. Khách-km hàng năm = 500 000 * 3.75 * 365 = 685 triệu 20. Chi phí/khách-km = 87.83/685 = $0.128

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Chiều dài của tuyến; Thời gian cho cả chuyến đi lẫn về (thời gian cần thiết để phương tiện hoàn

Tần suất phục vụ trong 1 giờ; Headway, thời gian giữa hai xe liên tiếp; Số lượng tàu; Số lượng toa/ tàu Số hành khách trên xe; Số hành khách/giờ; Sức chứa của xe, hành khách/xe; Sức chứa của tàu, hành khách/tàu; n*Cc;

chiều dài của xe; chiều dài của nhà ga (platform).

7.2 Thiết kế và vận hành hệ thống giao thông công cộng: Định nghĩa: L: θ: tất toàn bộ chuyến đi và về bao gồm thời gian chờ); V: Vận tốc trung bình cho toàn bộ tuyến, Km/h Vs, Vp: Được gọi là vận tốc trung bình cho từng chặn; f: h: N: n: P: Q: Cc: Ct: Ct: nmax: S/lc; lc: S: Mối quan hệ cơ bản:

• Lưu lượng: Q Q = fnp f = 60/h (Nếu h tính bằng phút); = 3600/h (Nếu h tính bằng giây); Q = 3600np/h

• Thời gia cho cả tuyến: km/km/h

θ = 2*L/V; = 2*60*L/V (phút) = 2*3600*L/V (giây)

• Số lượng tàu cần thiết: N = θ/h = 120L/Vh (h tính bằng phút)

• Vận tốc: Vận tốc trung bình

Distance

Deceleration

Cruising

Acceleration

Time

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Hình 1. Khoảng cách – thời gian

Hình 2. Vận tốc – thời gian

X : Khoảng cách giữa các điểm dừng; S1, S2, S3: Khảng cách ứng với thời gian t1, t2, t3; t1: t2: t3: T: Thời gian tăng tốc đến vận tốc đều; Thời gian ở vận tốc đều; Thời gian giảm tốc đến 0; Thời gian chờ tại điểm dừng

= t1+ t2+ t3+ T Tổng thời gian giữa hai điểm dừng = thời gian đi + thời gian chờ;

t1 = Vc/a t3= Vc/d

a : Giá trị tăng gia tốc ; d : Giá trị giảm gia tốc ; Vc: Vận tốc đều

với Tìm t2?

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

S1 = at2/2 = a(V/a)2/2 = v2/2a; S3 = dt2/2 = d(V/d)2/2 = v2/2d; X = S1 +S2 + S3 --> S2 = X - S1 – S3 t2 = S2/V = (X - S1 – S3 )/V = X /V - (V2/2a)/V - (V2/2d)/V = X /V – V/2a – V/2d

t1+ t2+ t3 = V/a + V/2a + V/2d

Vận tốc trung bình cho cả đoạn đường = khoảng cách giữa các chặn/(thời gian di chuyển cho một chặn) = X/(t1+ t2+ t3+T)

Vs = X/(X/V + V/2a + V/2d +T)

Nếu X không đồng nhất :

T i

∑

X V

L V a 2

V d 2

  

  

1 =

Vs =

Nếu thời gian mất mát tại mỗi điểm chờ xe buýt là như nhau, khi đó :

L V

V a 2

L V d 2

  

 + 

Vs =

Tuy nhiên, tất cả các công thức trên chưa bao gồm thời gian quay đầu xe, do đó :

L V

V a 2

V d 2

  

 + 

Vs =

Với r là thời gian quay đầu. 7.3 Năng lực vận chuyển đường sắt Khả năng vận chuyển hành khách của đường sắt được xác định bởi sức chứa của ga, và của tàu tùy theo cái nào nhỏ hơn. Thông thường, khả năng chứa của ga thường lớn hơn. Chi tiết hơn, khả năng vận chuyển của đường sắt phụ thuộc vào :

1. Kích cỡ toa xe và chiều dài của ga ; 2. Chính sách của nhà ga trong việc cho phép người đứng chờ trong ga ; 3. Khoảng cách ngắn nhất giữa các tàu liên tiếp.

Khoảng cách ngắn nhất là một hàm số không chỉ của thời gian chờ tại mỗi ga mà còn phụ thuộc vào chiều dài tàu, tỉ lệ tăng tốc và giảm tốc, hệ thống điều khiển tàu.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

(2)

= 10 . 4 . 80 . 1.9 = 6080 người/giờ

Cp : Khả năng thông hành lý thuyết ; n : Số toa/tàu ; Cc : Số lượng hành khách tối đa trên 1 toa.

Khả năng vận hành hành khách tại giờ cao điểm có thể được đánh giá từ những công thức sau : Hành khách/giờ = (số tàu/giờ) . (số toa/số tàu) . (số ghế/số toa) . (hành khách/số ghế)(1) Hành khách/giờ = (số toa/giờ) . (số ghế/số toa) . (hành khách/số ghế) Hoặc dựa trên công thức mức độ phục vụ cho phép : Hành khách/giờ = (số tàu/giờ) . (số toa/số tàu) . (m2/số toa) . (m2/hành khách) (3) Công thức 3 được suy ra từ khả năng không phụ thuộc vào số ghế mà phụ thuộc vào diện tích của toa xe. Ví dụ 7.3: Một LRT gồm 10 tàu có 4 toa xe cho một tuyến trong 1 giờ. Hệ số nạp hnàh khách trung bình là 1.9 hành khách một ghế. Tính bao nhiêu người mà tuyến cho thể vận chuyển. Chiều dài toa la 80ft và có 80 ghế. Hành khách/giờ = (số tàu/giờ) . (số toa/số tàu) . (số ghế/số toa) . (hành khách/số ghế) 7.4 Thiết kế vận hành Thiết kế vận hành đường sắt : Mục đích của phần này là đưa ra những ý tưởng về khả năng vận chuyển, lưu lượng, khoảng cách và an toàn vào thiết kế vận hành tàu và xe búyt. Chúng ta đã từng biết lưu lượng được định nghĩa là số lượng xe vượt qua một điểm cố định nằm trên tuyến đường. Lưu lượng và khoảng cách giữa các xe liên tiếp : V = 3600/h Tương tự, khả năng thông hành và khoảng cách giữa các xe liên tiếp : Cv = 3600/hm Với Cv là khả năng thông hành lý thuyết hay lưu lượng xe tối đa, hm là khoảng cách giữa các xe liên tiếp tối thiểu. Khả năng thông hành lý thuyết : CP = n Cc Cv = 3600nCc/hm Với : Khả năng thông hành thực tế và khả năng thông hành lý thuyết được tính thông qua hệ số , khả năng thông hành thực tế : Ca = 3600α/hm

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Khả năng thông hành thực tế : 3600 n Cc α σ /hm

Hệ số nạp thường được sử dụng thể hiện phần trăm số chỗ bị chiếm : Với σ : Hệ số nạp. Hệ số nạp là tỉ số của số chỗ bị chiếm và mức độ chiếm chỗ của toa xe khi thiết kế. Khi hệ số nạp σ = 1 nghĩa là toa xe đã bị hết chỗ ; Số lượng hành khách tối đa mà trên thực tế họ có thể chen chân trong tàu đựoc gọi là hệ số nạp tối đa, khi đó hệ số nạp có thể lớn hơn 1 (giờ cao điểm) ; Đặc biệt khi thiết kế đường sắt, khoảng cách phanh xe an toàn cực kì quan trọng ; Hệ số an toàn được sử dụng cho thiết kế an toàn và gọi là khái niệm brick-wall-stop ; Ví dụ khi tàu ở phía trước dừng một cách bất chợt, tàu ở phía sau phải có thể dừng một cách an toàn, với hệ số an toàn K. Thông thường, K = 1.5; Giả sử rằng xe đi liền sau trong trường hợp này dừng với gia tốc giảm đều. Do đó :

nl v

Kv o d 2

Giãn cách giữa hai xe liền kề ngắn nhất : hm =

vo = vận tốc trung bình (m/sec) ; lc = chiều dài toa ; d = gia tốc giảm (m/sec2)

Với : Khả năng thông hành lý thuyết được tính lại:

nC 3600 c d nl 2/ +

Cp =

nlc2 K

cho mức thông hành lớn nhất. Suy ra: vo =

Thay thế v0, ta có:

Knlc2 d

hm =

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

C c×

nd Kl c

và mức thông hành lý thuyết lớn nhất = 2546

Từ đó, nếu muốn nâng cao mức khả năng thông hành, chúng ta có thể sử dụng các cách sau đây :

• Nâng số lượng hành khách trong mỗi toa xe ; • Tăng chiều dài đoàn tàu ; • Giảm khoảng cách giãn xe giữa các tàu ; • Nâng hệ số nạp xe ; • Cải thiện hệ thống dẫn đường.

= 3600. α. σ. Nx. Cc/hs Cx 1000 = 3600. 0.6. 0.9. 130/hx

hx (khoảng cách giãn xe, giây) Ví dụ 7.4: Thiết kế vận hành xe điện : Công ty quản lý đường sắt cần thiết kế một hệ thống đường sắt cao tốc nhằm đáp ứng 10,000 hành khách một giờ với vận tốc yêu cầu là 35 đến 40ft/sec (24 đến 27 mph). Giả sử giảm gia tốc là 2ft/sec2, hệ số an toàn là K = 1.35, khoảng cách dãn xe nhỏ nhất = 120 giây, khoảng cách dãn xe lớn nhất = 240 giây, hệ số nạp = 0.9, hệ số dẫn đường = 0.6, hệ số chứa toa trong nhà ga lớn nhất = 10 toa xe, khoảng cách một toa xe = 70ft, sức chứa của 1 toa xe = 130 hành khách. Tính bao nhiêu toa mà một tàu nên có để thỏa mãn số lượng hành khách. Khoảng cách giãn xe là bao nhiêu : 1. Xác định khoảng cách giãn xe : Vì thế : nx = 0.03937hx

hx min = 120 giây ; hx max = 240 giây ;

nx (toa/tàu) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 25.27 50.54 75.82 101.09 126.36 151.63 176.91 202.18 227.45 252.72

2. Tính chính xác khoảng cách giãn xe và kích thước tàu. Từ nguyên tắc brick-wall- stop (BWS) :

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

nlc2 K

Knlc2 d

, vo = hm =

Vận tốc, vo

Số lượng toa /tàu n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 14.4 20.3 24.8 28.8 32.2 35.2a 38.1a 40.7 43.1 Khoảng cách giãn xe, h0 (giây) BWS (hx) Tính (hx) 9.72 25.27 13.75 50.54 16.84 75.82 19.44 101.09 21.73 126.36 23.81 151.63 25.71 176.91 27.49 202.18 29.20 227.65

a : Chấp nhận 3. Đánh giá : Tính toán của bảng trên dựa vào cá yếu tố : (a) vận tốc phải từ khoảng 35 đến 40ft/sec ; (b) khoảng cách giãn xe nhỏ nhất = 120 giây ; (c) BWS h0 không được nhỏ hơn 120 giây. 4. Kết luận : Sáu hoặc bảy toa/tàu thì thỏa. Sáu xe/tàu : vận tốc 35.28 ft/sec, hx = 151.63 giây ; Bảy xe/tàu : vận tốc 38.10 ft/sec, hx = 176.91 giây ; Kết quả trên cho giờ cao điểm. Thông thường, trong giờ bình thường, số toa trong một tàu có thể khác, tùy thuộc vào vào các chính sách quản lý. 7.5 Thiết kế vận hành xe buýt : Thiết kế vận hành tuyến xe buýt khác nhiều so với thiết kế vận hành xe điện. Kết quả của thiết kế sẽ bao gồm khoảng cách giãn xe chấp nhân được, thời gian vận hành, thời gian dừng xe, số lượng xe và vận tốc trung bình. Thời gian dừng xe tại các trạm dừng được tính theo các công thức sau : td = (hai chiều thông qua cửa đông nhất) (một chiều, cửa xuống) (một chiều, cửa lên) aA + bB + C aA + C bB + C

a, b A, B : Thời gian trung bình lên và xuống cho một hành khách ; a = 1.5 đến 2 giây ; b = 2.5 đến 3.5 giây; : Số lượng hành khách xuống và lên; với :

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

C : Thơig gian mất do mở cửa và đóng cửa hoặc thời gian mất do giao

f = Q/Cc

f = Tầng suất yêu cầu (xe buýt/giờ); Q = Yêu cầu phục vụ (hành khách/giờ); Cc = Số hành khách tối đa trong xe buýt.

Ct = Ca + αCb

Ct : Tổng số hành khách trên xe buýt; Ca : Tổng số chỗ ngồi; Cb : Tổng số chỗ đứng; α : Hệ số

(60

)

thông tấp nập trong khi xe buýt đã sẵn sàng chuyển bánh, thông thường C = 15 giây. Tầng suất phục vụ của xe buýt: với Khả năng thông hành của xe buýt được xác định qua 4 thông số: năng lực thông hnàh của tuyến, năng suất chứa của nhà ga xe buýt, năng suất chứa của xe, khoảng cách giãn xe. Ba thông số đầu tiên là những thông số độc lập, khoảng cách giãn xe phụ thuộc vào ba biến trên. Năng suất chứa của xe buýt phụ thuộc vào 2 thông số: số chỗ ngồi và số chỗ đứng và thể hiện bởi biểu thức sau: Với Năng suất thông hành của xe buýt ở bất kì thời gian nào là:

C60 h m

C α+ a h m

= Rc =

Số lượng xe buýt cần thiết để phục vụ một tuyết đường nào đó đựoc xác định bằng thời gian để hoàn tất một chuyến đi:

d cv

θ =

θ : Thời gian hoàn tất một chuyến đi (một vòng); d : Khoảng cách một chuyến đi (một vòng); vc: Vận tốc trung bình (km/h);

với: Thời gian cần thiết để quay đầu xe (khoảng 10 phút) được cộng thêm vào mỗi chuyến đi.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

θ h

Số lượng xe cần thiết: Nf =

45(60

)20

Ví dụ 7.5: Cần thiết phải có một hệ thống xe buýt từ A đến B có khoảng cách 8.5 dặm. Thời gian đi 30 phút. Nhu cầu tại giờ cao điểm là 400 khách/giờ và xe buýt 45 ghế có 20 chỗ đứng. Thiết kế hệ thống và xác định số lượng xe, giả sử rằng khoảng cách giãn xe là 30 phút và thời gian quay đầu là 7.5 phút. Vận tốc vận hành là: v0 = 60L/to = 60.8.5/30 = 17mph; to = thời gian vận hành. Khoảng cách giãn xe: 30 phút. Thời gian quay đầu = 7.5 phút.

+ 400

= 9.75 phút (làm tròn 10phút); hmin = 60Ct/Rc =

Thời gian một vòng, θ = 2(t0 + tt) = 2(30 + 7.5) = 75 phút; Số lượng xe buýt: Nf = θ/h = 75/10 = 7.5 = 8 xe; Thời gian 1 vòng sau khi hiệu chỉnh: θ’ = Nf h = 8. 10 = 80 phút; Thời gian quay đầu sau khi hiệu chỉnh, t’t = (θ’ – 2t0)/2 = (80 – (2 . 30))/2 = 10 phút; Vận tốc trung bình, vc = d/θ = 120L/θ’ = 120 (8.5)80 = 12.75 mph. Tóm lại, Khoảng cách giãn xe: h = 10 phút; Thời gian 1 vòng: θ = 80 phút Thời gian quay đầu, tt = 10 phút Số lượng xe, Nf = 8 xe Vận tốc trung bình, vc = 12.75 mph 7.6 Khả năng thông hành của giao thông công cộng Khả năng thông hành của một tuyến đường là số lượng hành khách lớn nhất đi qua tại một điểm nhất định trong một khoảng thời gian xác định, dưới một điều kiện vận hành cho trước. Khả năng thông hành qua vận chuyển hành khách thông thường kém chính xác hơn khả năng thông hành qua số lượng xe. Khả năng thông hành qua số lượng xe được biểu diễn bằng số lượng xe lớn nhất đi qua một điểm tạ một thời gian nhất định nhân với số lượng hành khách lớn nhất có thể vận chuyển trên 1 xe. Ví dụ như số lượng người lớn nhất có thể vận chuyển trên đường cao tốc do xe ôtô và xe buýt có thể được tính như sau:

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Cp = f’O1 + [(1800 – 1.5f’)O2]

f’ : Số lượng xe buýt trong 1 giờ; O1 : Số lượng người trong xe buýt; O2 : Số lượng người trong xe ôtô; Cp : Số lượng người lớn nhất trong 1 giờ vận chuyển (người/giờ)

Cp = 28. 45 + [(1800 – 1.5. 28)1.25] = 3457 người/giờ

Người/giờ Người/xe % người Xe/giờ % xe

1.25 10 45 97.65 1.69 0.66 100 72.42 10.02 17.56 100 6500 900 1575 8975 5200 90 35 5325

Với Nếu f’ = 28, O1 = 45, O2 = 1.25 thì: Đường cao tốc như trên nếu hướng đến trung tâm đô thị, nơi có mức độ phục vụ giảm, thông thường sẽ có khả năng thông hành khác với ví dụ trên vì khi đó đường cao tốc có khả năng thông hành 1800 xe/giờ/làn có thể không còn đúng nữa. Ví dụ 7.6: Đường cao tốc đô thị tại giờ cao điểm có 5200 xe ôtô với số người trung bình trong xe là 1.25 người và 35 xe buýt với 45 người/xe. Ngòai ra, có thêm 90 xe chở khách (vanpools) vận chuyển 10 khách/xe (bao gồm cả tài xế). Tính toán lưu lượng, phần trăm lưu lượng hành khách trên từng loại xe. Ôtô Vanpool Buýt Tổng cộng Tổng số người là 8975 vào giờ cao điểm. Xe ôtô chiếm 97.65% tổng số xe, tham gia vận chuyển 72.42% tổng số hành khách. Vanpool và buýt, chiếm lần lượt 1.69% và 0.66% vận chuyển 10.02% và 17.56% tổng số hành khách. Khả năng thông hành thông qua số lượng hành khách phụ thuộc vào 4 yếu tố chính:

1. Số lượng xe (toa xe) trên một đơn vị hành trình (buýt, ôtô, tàu điện); 2. Số hành khách trên một đơn vị hành trình; 3. Khoảnh cách giãn xe nhỏ nhất hoặc thời gian giãn xe nhỏ nhất; 4. Số kênh vận chuyển, hệ số nạp, và sức chứa của ga.

Yếu tố 1, 2, 4 độc lập với nhau. Yếu tố 3 phụ thuộc vào các yếu tố còn lại. 7.7 Kế hoạch tuyến đường Kế hoạch tuyến đường, thời gian biểu đưa ra những thời điểm mà xe buýt sẽ đến, đồng thời điểm bắt đầu di chuyển cho hành khách và người lái.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

Kế hoạch tuyến thông thường được xây dựng dựa trên khoảng cách giãn xe không đổi giữa các xe liên tiếp nhau. Khoảng cách giãn xe hay thời gian giãn xe không đổi để hành khách dễ nhớ hơn. Khoảng cách giãn xe không đổi bao gồm giừo cao điểm sáng và chiều, ban ngày, ban đêm, .. Ngoài ra, kế hoạch tuyến có thể thay đổi vào cuối tuần hoặc ngày nghỉ. 7.8 Khoảng cách giãn xe Thông thường, khoảng cách giãn xe phụ thuộc vào mức độ phục vụ với khoảng cách giãn xe nhỏ nhất vào thời gian cao điểm. Ở những đoạn đường có nhu cầu vận chuyển hành khách cao, người vận hành cung cấp “capacity headway”, nghĩa là khoảng cách giãn xe khi các xe tham gia có hệ số nạp lớn nhất. Do đó, “capacity headway” là biến thay đổi từ chuyến đến chuyến, khi đó sức chứa lớn nhất trên xe phụ thuộc vào số chỗ ngồi và cả chỗ đứng trên xe. Bên cạnh đó, ở những chuyến đường vắng khách hoặc lúc giờ thấp điểm, người vận hành xe buýt thường chạy với “policy headway”, nghĩa là khoảng cách giãn xe lớn nhất được chấp nhận phục vụ. Khả năng thứ ba là khoảng cách giãn xe được thiết lập sao cho tối thiểu hóa tổng chi phí vận chuyển và thời gian mà hành khách phải bỏ ra. “Capacity headway” được tính như sau:

LC f a rQ

h =

h = khoảng cách giãn xe; Ca = Số chỗ ngồi lớn nhất; Lf = Hệ số nạp lớn nhất; Q = Tổng số người chờ phục vụ trong 1 giờ; r = Hệ số nạp cho hành khách trong 1 chuyến

với: Khoảng cách giãn xe dựa vào tối thiểu hóa chi phí và thời gian bỏ ra của hành khách thay đổi theo căn bậc hai của tổng nhu cầu. Trong trường hợp này, chi phí vận hành thỉ lệ thuận với tổng số xe cần để vận chuyển trong tuyến đó. Tổng số xe lại là một hàm của tổng thời gian cần thiết của xe hoàn tất chuyến đi đó (bao gồm thời gian di chuyển và thời gian mất do dừng tại các trạm đỗ xe buýt) và khoảng cách gian xe.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

N = θ/h

Co = γo N = γoθ/h

Cw = γwQh/2

C = Co + C w = γoθ/h + γwQh/2

Tổng số xe cần thiết được tính như sau: Với θ = tổng thời gian Chi phí vận chuyển được tính như sau: Với γo chi phí vận chuyển cho 1 xe trong 1 giờ vận chuyển. Nếu số người lên xe trung bình trong 1 chuyến đi là Qh. Nếu số hành khách chờ trong khoảng thời gian bằng ½ thời gian giãn xe, tổng chi phí cho thời gian chờ xe là: Với γw là giá trị thời gian (đồng/giờ). Tổng chi phí cho toàn bộ chuyến do đó: Lấy đạo hàm của C theo h, cho bằng 0, ta được khoảng cách giãn xe tối ưu như sau:

θγ2 o Qw γ

h =

Trong thực tế, người ta thường làm tròn khoảng cách giãn xe đến 10, 15, 30 phút vì hành khách thường cố gắng đến bến xe buýt trùng với thời điểm xe buýt đến nếu thời gian giãn xe lớn hơn 10 hoặc 15 phút, do đó thời gian giãn xe dựa trên 10 hoặc 15 phút sẽ dễ dàng cho hành khách nhớ. Ví dụ 7.7: Một tuyến xe buýt được thiết kế cho 500 hành khách 1 giừo và thời gian tổng cộng của tuyến là 2.5 giờ. Xe buýt có sức chứa lớn nhất là 50 khách. Chi phí vận hành là 60$/xe- giờ và giá trị thời gian của hành khách là 10$/giờ. Hệ số nạp tối đa cho hnàh khách lên xe là 0.6 và hệ số nạp tiêu chuẩn là 1.2. Xác định capacity headway, thời gian giãn xe nhằm tối thiểu hóa chi phí và thời gian chờ của hành khách, và thời gian giãn xe thực tế. Tất cả các thời gian giãn xe sẽ được làm tròn đến phút gần nhất. Capacity headway:

)60)(2.1)(50(

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

LC f a rQ

phút giò

)(6.0(

)500

= h = = 12 phút

Khoảng cách giãn xe tối thiêu chi phí:

)5.2)(60(2 ) )(10(

500

θγ2 o Qw γ

h = = = 14.7 hay 15 phút

Bởi vì capacity headway nhỏ hơn khoảng cách giãn xe tối thiêu chi phí, do đó xe buýt sẽ đến trùng nhau nếu kết quả thứ hai được dùng. Vì thế h = 12 phút. 7.9 Xây dựng thời gian biểu Một khi khoảng cách giãn xe được thiết lập, thời gian biểu cho giao thông công cộng trên một tuyến đường sẽ được xác định; Trường hợp đơn giản nhất là thời gian vận hành trung bình trên một tuyến không đổi, khoảng cách giãn xe không đổi và không có điểm giao tiếp giữa các xe trong mạng lưới tuyến. Với những điều kiện như vậy, tổng thời gian (cycle time) là không đổi và bằng tích của các khoảng thời gian giãn xe. Ngược lại, nếu thời gian vận hành trung bình thay đổi do lưu lượng xe thay đổi ở tuyến, nếu xe giao nhau ở nhiều tuyến khác nhau, khi đó tổng thời gian sẽ không được tính như vậy. Trong trường hợp thời gian vận hành thay đổi, xe sẽ không thể duy trì thời gian giãn xe không đổi, ngoài trừ tại các điểm trung chuyển. Với những điều kiện như trên, thời gian biểu có thể được xác định như sau: Đầu tiên, thời điểm được thiết lập, thời gian vận hnàh trung bình được xác định cho tất cả các tuyến giữa các thời điểm; Để ý rằng vì các xe di chuyển theo hướng ngược lại thông thường sử dụng cùng tuyến đường, thời gian vận hành có thể khác nhau, do đó thời gian vận hành được tính toán riêng biệt, ví dụ như từ A đến B và từ B đến A; Trên thực tế, thời gian vận hành trung bình trên một tuyến chưa tồn tại và được xác định từ thời gian xe chạy cộng với thời gian lên xuống của hành khách. Khi thời gian biểu đã hoàn tất và thay đổi, thời gian vận hành sẽ được quan sát trực tiếp; Khi đã xác địn được thời gian giãn xe và thời gian vận hành trung bình, tổng thời gian và số lượng xe cần thiết trên tuyến sẽ được xác định.

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

t +∑

Tổng thời gian bao gồm tổng thời gian vận hành trung bình ở các tuyến con, thời gian lên xuống xe và thời gian nghỉ cho tài xế, thời gian quay đầu. Do đó: với θ = T + tL T =

tl = max(tσ, tw)

ti : Thời gian lưu thông trên đoạn i; tL : Thời gian lên và xuống xe; tl : Thời gian lên và xuống xe nhỏ nhất; tw : Thời gian cần thiết để tài xế nghỉ ngơi, xác định từ hợp đồng người lao

tσ : Thời gian cần thiết để xe sau khi quay đầu sẽ khởi hành chuyến tiếp theo

động, có thể cố định hay tỉ lệ theo tông thời gian vận hành; đúng giờ. Từ biểu thức N = θ/h với yêu cầu số lượng xe là một số nguyên dương, N = n. h. int(T/h)

Với nhint( ) hàm chỉ làm tròn đến số nguyên dương gần nhất. Ví dụ 7.8: Xây dựng thời gian biểu cho hệ thống xe buýt dựa trên thời gian cho như sau. Thời gian giãn xe là 30 phút, thời gian lên và xuống xe là 7 phút tại mỗi chặn hoặc 10% thời gian chạy tùy theo cái nào lớn hơn. Chuyến xe đầu tiên từ A đến D là 8:00am. Thời gian biểu trong khoảng thời gian từ 8:00am đến 12:00 trưa. Thời gian đi giữa các đoạn như sau:

Đoạn

it = 20 + 15 + 40 + 38 + 22 = 153 phút

A- B B- C C- D D- C C- B B- A Thời gian đi, phút 20 15 40 38 18 22

∑

i tw = 2. 7 phút = 14 phút tσ = 0.1 . 153 phút = 15.3 phút T = 153 + 15.3 = 168.3 phút N = n. h. int(168.3/30) = n h int(5.6) = 6 xe θ = 6. 30 = 180 phút

Quy hoạch mạng lưới đường TS. Chu Công Minh

tL = 180 – 168.3 = 11.7 phút tl + tL = 11.7 + 15.3 = 27 phút

Sử dụng thời gian lên xuống xe buýt 14 phút tại A và 13 phút tại D (chú ý rằng bất cứ tổ hợp giữa 7 phút tại A và 20 phút tại D, 20 phút tại A và 7 phút tại D đều được)

Xe 1 2 3 4 5 6 1 2 3 Xe 4 5 6 1 2 3 4 5 6 D 7:58 8:28 8:58 9:28 9:58 10:28 10:58 11:28 11:58 C 8:36 9:06 9:36 10:06 10:36 11:06 11:36 12:06 12:36 B 8:54 9:24 9:54 10:24 10:54 11:24 11:54 12:24 12:54 A 9:16 9:46 10:16 10:46 11:16 11:46 12:16 12:46 1:16 A 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 B 8:20 8:50 9:20 9:50 10:20 10:50 11:20 11:50 12:20 C 8:35 9:05 9:35 10:05 10:35 11:05 11:35 12:05 12:35 D 9:15 9:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 1:15

Thuật giải tìm thời gian biểu Thuật giải thiết lập thời gian biểu sẽ xác định số lượng xe buýt nhỏ nhất của một tuyến đường cho trước trong một khoảng thời gian cho trước nhằn đáp ứng nhu cầu và tiêu chuẩn cho trước. Chu trình:

1. Xác định nếu đang là thời gian giãn xe nhỏ nhất, HE đáp ứng đủ cho nhu cầu. Nếu không, tính toán lại với thời gian giãn xe lớn hơn, HR , số lượng xe N, chuyển sang bước 7;

2. Nếu HE không đáp ứng đủ nhu cầu, tính toán lại số lượng xe N đáp ứng đủ nhu cầu Q;

3. Tính thời gian giãn xe H đủ cho N; 4. Nếu H lớn hơn thời gian giãn xe lớn nhất, HMAX, gán N = N+1 và trở lại bước 3;

5. Chọn lại H, HR đã được làm tròn;

Nếu số được chọn lớn hơn 6 phút, các số thườn được dùng là 7.5, 10, 12, 15, 20, 30, 40, và 60 phút.

6. Nếu HR không đáp ứng đủ nhu cầu, gán N = N+1 và trở lại bước 3; 7. Xuất kết quả số lượng xe N, thời gian giãn xe HR.