Lựa chọn phương pháp tối ưu khi dự báo nhu cầu vận chuyển hành khách trong đô thị

TS. Nguyễn Văn Điệp Trường Đại học Giao thông vận tải Người phản biện: PGS. TS. Từ Sỹ Sùa PGS. TS. Vũ Trọng Tích

TÓM TẮT: Để giải quyết UTGT ở các đô thị, nhất là đô thị lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, Nhà nước cần thực hiện đồng bộ các giải pháp trước mắt cũng như chiến lược lâu dài. Kết quả dự báo nhu cầu đi lại trong đô thị là căn cứ quan trọng để đề xuất giải pháp quy hoạch GTVT, sự phù hợp giữa phương án quy hoạch và nhu cầu đi lại là vấn đề cốt lõi giải quyết sự UTGT. Vậy, lựa chọn phương pháp dự báo như thế nào để đảm bảo tính chính xác và tin cậy. Bài báo sẽ đề cập đến vấn đề này.

TỪ KHÓA: Ma trận O-D, phân khu giao thông.

Abstract: To solve the traffic congestion in urban areas, especially in big cities like Hanoi and Ho Chi Minh City, the State should implement solutions synchronize the immediate and long-term strategy. Result forecast travel demand in urban centers is an important base for planning the proposed solution of Transportation, the fit between planning options and travel demand is the core issue to resolve traffic congestion. So choose forecasting methods as to how to ensure the accuracy and reliability? The article will address this issue.

Keywords: O - D matrix, traffic zone.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Một đô thị có tốc độ đô thị hóa nhanh thường đi đôi với sự căng thẳng về giao thông của chính đô thị đó, ùn tắc trên các tuyến đường là vấn đề rất khó giải quyết đối với các nhà quản lý, vậy làm thế nào để phát triển đô thị một cách bền vững, luôn có sự đồng bộ về cơ sở hạ tầng và sự tăng trưởng đô thị để không còn xảy ra UTGT. Về chiến lược lâu dài, bắt buộc phải dự báo nhu cầu đi lại nói chung và nhu cầu vận chuyển hành khách, hàng hóa trong đô thị nói riêng, từ đó đề xuất và lựa chọn phương án quy hoạch GTVT hợp lý. Chẳng hạn, xây dựng và phát triển hệ thống vận tải hành khách công cộng như tàu điện ngầm, đường sắt trên cao, xe buýt... Thực tế đã có rất nhiều phương pháp dự báo được đưa ra, vấn đề quan trọng là lựa chọn phương pháp nào phù hợp với điều kiện của đô thị ở Việt Nam để có được kết quả chính xác nhất.

2. QUY TRÌNH DỰ BÁO NHU CẦU VẬN CHUYỂN HÀNH KHÁCH TRONG ĐÔ THỊ

Theo truyền thống, các nhà khoa học thường áp dụng quy trình dự báo nhu cầu vận chuyển hành khách đô thị gồm 5 bước: Dự báo sử dụng đất, dự báo nhu cầu phát sinh - thu hút, dự báo quan hệ đi lại giữa các phân khu giao thông, dự báo lựa chọn phương thức vận tải và dự báo phân bổ khối lượng vận tải trên từng tuyến đường giao thông. Trong đó, nội dung dự báo quan hệ đi lại giữa các phân khu giao thông là quan trọng nhất. Mỗi bước trong quy trình dự báo thường có nhiều phương pháp tính toán khác nhau, mức độ chính xác, ưu, nhược điểm cũng như phạm vi sử dụng thường khác nhau, vấn đề cơ bản là phải lựa chọn được phương pháp phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh cụ thể. Quy trình dự báo có thể được mô phỏng theo sơ đồ sau:

3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO QUAN HỆ ĐI LẠI GIỮA CÁC PHÂN KHU GIAO THÔNG

Dự báo quan hệ đi lại giữa các phân khu giao thông là bước thứ ba trong quy trình dự báo nhu cầu vận chuyển hành khách trong đô thị, để dự báo quan hệ giữa các phân khu giao thông, thường có nhiều phương pháp khác nhau. Tuy nhiên, cần phải xem xét để thấy được đặc điểm của đô thị như thế nào, phù hợp với phương pháp nào sao cho kết quả dự báo có sai số nhỏ nhất. Một số phương pháp dự báo thuộc nhóm phương pháp hệ số tăng trưởng được đề xuất như sau:

Nhóm phương pháp hệ số tăng trưởng gồm có các phương pháp cơ bản: Phương pháp hệ số tăng trưởng bình quân, phương pháp DETROIT, phương pháp FRATAR...

Khi dùng nhóm phương pháp này, trước hết ta phải dựa vào kết quả điều tra hiện trạng về số các chuyến đi phát sinh giữa các phân khu giao thông, kết quả dự báo về số lượng các chuyến đi phát sinh của từng khu trong năm dự báo, dựa vào đó ta xác định hệ số tăng trưởng K và lấy nó làm cơ sở để xác định quan hệ vận tải giữa các phân khu giao thông trong năm dự báo.

Giả sử ta chia tổng diện tích của đô thị thành n phân khu giao thông, việc điều tra hiện trạng về lượng vận tải phát sinh giữa các khu phải thu thập được số liệu và biểu diễn chúng thành ma trận O-D hiện trạng (Biểu số 3.1). Thường thì để có được ma trận O-D hiện trạng này tốn rất nhiều công sức, mất nhiều thời gian và chi phí.

Biểu số 3.1. Kết quả điều tra lượng xuất hành và thu hút

 

Trong đó: X_ij - Lượng xuất hành từ khu i đến khu j;

X_i, Y_j - Tổng lượng xuất hành của khu i, tổng lượng thu hút của khu j;

X - Tổng lượng xuất hành hoặc thu hút của toàn đô thị.

Ở phần dự báo số lượng chuyến đi phát sinh - thu hút, chúng ta mới chỉ xác định được số lượng chuyến đi xuất phát và số lượng chuyến đi thu hút của từng phân khu giao thông, tức là ta chỉ mới đưa ra số liệu U_i và V_j. Nói rõ hơn, nếu như tổng chuyến đi từ các phân khu giao thông hiện trạng là X_i thì năm dự báo là U_i ( i = 1 ÷ n), tổng chuyến thu hút đến các phân khu giao thông hiện trạng là Y_j thì năm dự báo là V_j( j = 1 ÷ n).

Nhiệm vụ của chúng ta là xác định ma trận O-D năm dự báo. Khi dùng nhóm các phương pháp hệ số tăng trưởng ta phải kết hợp ma trận O-D hiện trạng (Biểu số 3.1) và kết quả dự báo lượng xuất hành và thu hút của các khu giao thông để xác định ma trận Q_ij dự báo mà cụ thể là xác định các giá trị Q_ij trong Biểu số 3.2 sau đây:

Biểu số 3.2. Dự báo dòng dịch chuyển hành khách giữa các phân khu giao thông

Trong đó:

Q_ij - Lượng xuất hành từ khu i đến khu j năm dự báo;

U_i - Tổng lượng xuất hành của phân khu giao thông i năm dự báo;

V_j - Tổng lượng thu hút của phân khu giao thông j năm dự báo;

U - Tổng lượng xuất hành hoặc thu hút của toàn đô thị năm dự báo.

Việc xác định Q_ij ta dựa vào giá trị hiện tại X_ij và hệ số tăng trưởng K, tức là: Q_ij = X_ij. K

Vấn đề là hệ số tăng trưởng được xác định như thế nào, nhóm các phương pháp hệ số tăng trưởng sẽ đưa ra các phương pháp cụ thể để xác định Q_ij thông qua xác định hệ số tăng trưởng K. Tùy thuộc vào cách tính K mà chúng ta có các phương pháp sau:

3.1. Phương pháp hệ số tăng trưởng bình quân

Phương pháp này xác định hệ số tăng trưởng bình quân K như sau:

Gọi F_i là mức tăng của lượng chuyến đi phát sinh của phân khu i.

G_j là mức tăng của lượng chuyến đi thu hút của phân khu j.

Giả sử, Q_ij đều tỷ lệ thuận với F_i và G_j với mức độ như nhau, không thiên về yếu tố nào, khi đó ta tính được hệ số tăng trưởng bình quân như sau:

Khi có được hệ số tăng trưởng ta tính được ma trận Q_ij lần thứ nhất như sau:

Cho i, j chạy từ 1 đến n ta sẽ có được ma trận Q_ij⁽¹⁾.Do cách tính như vậy, cho nên kết quả tính toán lần thứ nhất kiểm tra lại ta thấy:

Để loại trừ sai số và đạt được kết quả tốt hơn ta tiếp tục tính K⁽¹⁾

 

 

 

 

Đặc điểm của phương pháp và trường hợp sử dụng: Với cách tính như trên, ta thấy phương pháp này đã cân bằng vai trò của sự phát sinh và sự thu hút của từng phân khu giao thông, hay nói cách khác là không có sự phân biệt giữa tính chất phát sinh chuyển đi hay tính chất thu hút đến của từng phân khu giao thông, không xét đến phân khu đó thiên về khu dân cư hay thiên về siêu thị, nơi mua sắm, khu vui chơi giải trí... Dòng dịch chuyển hành khách trong tương lai có đặc điểm giống dòng dịch chuyển hành khách hiện tại, có chăng chỉ là sự gia tăng về số lượng giữa tương lai so với hiện tại. Như vậy, phương pháp này phù hợp với các đô thị có sự phát triển đồng đều về mọi mặt, mục đích sử dụng đất trong tương lai không có sự biến động hay sự thay đổi tính chất của từng phân khu trong phạm vi đô thị, nếu trong tương lai tính chất của từng phân khu giao thông có sự biến động, dự báo dòng dịch chuyển áp dụng phương pháp này sẽ có sai số lớn, cần có sự hiệu chỉnh để giảm sai số.

3.2. Phương pháp DETROIT

Ở phương pháp này, người ta coi lượng xuất hành đi từ khu i đến khu j tỷ lệ thuận với F_i và G_j/F.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Đặc điểm của phương pháp và trường hợp sử dụng: Thông qua cách tính toán của phương pháp, ta thấy phương pháp này đã đề cao vai trò phát sinh hơn là vai trò thu hút của từng phân khu, hay nói cách khác phương pháp đã coi trọng phân khu đó có tính chất là khu dân cư sinh sống hơn là có tính chất thu hút chuyến đi (khu mua sắm, vui chơi giải trí...). Điều này cũng có cơ sở vì nếu là khu sinh sống thì sự phát sinh chuyển đi sẽ ổn định và bền vũng hơn, còn phân khu có tính chất thu hút đến thì sự thu hút đó thường không ổn định, hay thay đổi theo sở thích, thị hiếu của hành khách. Như vậy, phương pháp này phù hợp với đô thị có quy hoạch rõ ràng về mục đích sử dụng đất, có quy hoạch thể hiện rõ và chi tiết thiên về khu nhà ở tập trung một cách chắc chắn.

3.3. Phương pháp FRATAR

Đây là phương pháp xác định quan hệ đi lại giữa các khu (Q_ij) có xét đến mức độ liên kết giữa nơi thu và nơi phát, mức độ liên kết ấy được phản ảnh thông qua hệ số phân bố khu vực. Hệ số phân bố khu vực là tỷ lệ thu hút lượng giao thông của khu j đối với khu phát i hay là tỷ lệ phát đi của khu i đối với nơi thu hút j.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Đặc điểm của phương pháp và trường hợp sử dụng: Phương pháp này coi trọng sự liên kết giữa hai phân khu giao thông với nhau, sự liên kết đó sẽ ảnh hưởng đến quan hệ kinh tế - xã hội và đặc biệt là quan hệ về đi lại giữa hai phân khu giao thông với nhau, quan hệ hiện tại sẽ được tiếp diễn trong tương lai, đặc biệt phân khu đó mang tính chất là nơi ở và nơi làm việc của hành khách, bởi vì khi đó sự bền vững về chuyến đi giữa hai phân khu sẽ được ổn định và đều đặn. Như vậy, phương pháp này phù hợp với những đô thị mà tính chất của từng phân khu hầu như ít thay đổi, không có sự xáo trộn đáng kể về đặc tính của từng phân khu trong tương lai so với hiện tại. Về thực tế, đô thị có thể xảy ra sự phát triển hay thay đổi không đồng đều, có một số khu vực ổn định về tính chất, đặc điểm kinh tế - xã hội, nhưng cũng có những khu vực lại thay đổi hoàn toàn, đặc biệt khi mà chính quyền của đô thị tiến hành quy hoạch lại mục đích sử dụng đất cho hợp lý hơn trong tương lai.

Trường hợp đô thị có sự phát triển nhưng không rõ rệt theo một hướng chủ đạo nào, hoặc là phát triển nhưng không đồng đều giữa các phân khu giao thông, khi đó có thể sử dụng cả ba phương pháp trên để tính toán, sau đó có thể lấy giá trị trung bình làm kết quả dự báo. Đây là trường hợp phổ biến, bởi vì chính quyền các đô thị thường xây dựng chiến lược và kế  hoạch phát triển đô thị có trọng tâm, ít dàn trải đều cho mọi khu vực vì thiếu vốn, quỹ đất sử dụng hạn chế hay gặp những trở ngại nào đó.

Nhận xét chung về nhóm các phương pháp hệ số tăng trưởng trên đây.

Ưu điểm:

- Đơn giản và dễ áp dụng, có thể áp dụng trực tiếp cho việc tính toán lưu lượng hành khách ở giờ cao điểm, tiện dụng khi cập nhật số liệu điều tra.

Nhược điểm:

- Khi dùng các phương pháp thuộc nhóm này bắt buộc chúng ta phải tiến hành điều tra để lấy số liệu xuất hành hiện trạng, công việc này tốn nhiều công sức và chi phí;

- Phương pháp đòi hỏi giữa hiện trạng và dự báo không có sự thay đổi hành trình cũng như khoảng cách;

- Các phương pháp trên chỉ dùng hệ số tăng trưởng cho mỗi vùng và giả thiết là ổn định cho đến năm dự báo;

- Phương pháp không tính đến những thay đổi lớn trong việc sử dụng đất hoặc các hoạt động liên quan một cách đầy đủ;

- Không thể hiện sự liên hệ giữa lượng đi lại và chi phí thời gian đi lại hoặc các yếu tố ảnh hưởng khác;

- Nếu ở hiện trạng một vùng không có chuyến đi xuất phát hoặc thu hút tới vùng khác thì trong năm dự báo cũng xảy ra như vậy, điều đó là không thực tế. Khi đó, cần có sự điều chỉnh kết quả dự báo cho phù hợp.

4. KẾT LUẬN

Thực tế tồn tại nhiều phương pháp dự báo với mức độ chính xác khác nhau, vấn đề là chúng ta phải lựa chọn được phương pháp, mô hình dự báo phù hợp với đặc điểm và hoàn cảnh của từng đô thị. Hy vọng rằng, bài báo này sẽ là một gợi ý quan trọng, làm cơ sở để lựa chọn được phương pháp phù hợp khi tiến hành dự báo nhu cầu vận chuyển hành khách trong đô thị, khi có được kết quả dự báo chất lượng thì phương án quy hoạch về GTVT của đô thị sẽ bền vững, khắc phục được sự tắc nghẽn - một vấn đề nan giải của hầu hết các đô thị hiện nay.

Tài liệu tham khảo

[1]. TS. Nguyễn Ngọc Châu (2004), Dự báo kinh tế, NXB.Tài chính.

[2]. Philip Kotler, Exchange freight, bản dịch 2014.

[3]. PGS. TS. Từ Sỹ Sùa (2005), Bài giảng Tổ chức vận tải, Trường Đại học GTVT, Hà Nội.