Quy hoạch và quản lý vận tải công cộng public transportation planning and management - Chương 2: Đặc điểm các phương thức VTCC đô thị

đổi. - Công suất băng chuyền Qb = Vb .Ob .Sb = Vb .kHK 62 Các chỉ tiêu vận hành PTVT trên tuyến - Dãn cách không gian và thời gian giữa 2 PTVT liên tiếp trên tuyến; - Tần suất chạy xe trên tuyến; - Công suất PTVT và tuyến; - Năng suất; - Thời gian và tốc độ vận hành Dãn cách không gian Dãn cách thời gian Tần suất Tốc độ Mật độ Công suất cung tĩnh (chỗ.km/h) Công viêc (chỗ.km) Công suất cung động (chỗ.km/h2) 2.2. Công suất của tuyến VTHKCC Số chỗ thiết kế Quãng đường Tần suất chạy xe = 60/h Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758  Các khái niệm  Dãn cách thời gian (h): Là khoảng thời gian cho phép hợp lý giữa 2 phương tiện hoạt động liền nhau trên cùng 1 tuyến VTHKCC, nhằm đảm bảo sự phù hợp tối ưu giữa các yếu tố cung và cầu trên tuyến như lưu lượng hành khách biến động, thuận tiện và an toàn cho HK, giảm thời gian đi lại từ điểm đầu-điểm cuối cho HK với chi phí vận hành nhất định. - Nếu h>> và HK thiếu thông tin về thời gian đến điểm dừng đỗ của từng chuyến thì khả năng thu hút của HK của VTHKCC giảm đáng kể; - Giá trị h cũng không thể thấp hơn giá trị giới hạn (hmin ). Việc h<1 phút dễ dẫn đến ách tắc GT tại các nút, ngoại trừ các tuyến VTHKCC chạy đường riêng (ROW loại A) có thể cho phép hmin = 30- 40 s. 63Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 2.2. Công suất của tuyến VTHKCC  Phân biệt: - Dãn cách trên tuyến, phút (way headway – hw ); - Dãn cách tại điểm dừng đỗ, đầu cuối, phút (satition headway – hs ); - Công suất tuyến, chỗ/h (Line Capacity – Cw); - Sức chứa của PTVT, chỗ/TU (Vehicle Capacity – qTK ) - Công suất ga, điểm dừng đỗ; HK/h (Station Capacity – Cs , HK/h); - Tần suất phục vụ, xe/h (frequency of service – f) = số đơn vị PTVT đi qua 1 mặt cắt trên tuyến trong 1 h; f=60/h; - Dãn cách đồng hồ, phút (Clock headway) – khi h>6 phút => làm tròn h thành ước số hoặc bội số của 60 (như 7,5; 10; 12; 15; 20; 30; 60) – nhằm thuận tiện cho HK dễ nhớ thời gian xe khởi hành và thuận tiện khi lập biểu đồ chạy xe. 64Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 2.2. Công suất của tuyến VTHKCC  Các khái niệm  Nguyên tắc xác định giá trị hw min : + Xác định hw min : Xem lại môn Lý thuyết dòng xe về khoảng cách min giữa 2 phương tiện chuyển động: Yc = Lv + kb .Lb = Lv + kb .(Vo 2)/ 2b =h.Vb Trong đó kb – hệ số an toàn; b – gia tốc hãm; Yc – khoảng cách giữa đuôi xe sau và xe trước; Vb – vận tốc phanh; Vo – tốc độ vận hành trên tuyến. h = Lv / Vb + kb .(Lb /Vb )= Lv / Vb + (kb .Vb )/(2b) → min; giả sử Vo = Vb d(h)/d(Vo )= -Lv /(2Vo 2)+ kb /2b = 0 và Tại các nút giao cần xét đến năng lực thông hành nút để lựa chọn giá trị hwmin thích hợp (hwmin <hwmin ’), 65 b V o k L.b2 V  b2 k L.b2 k k L.b2 L h b v b b v v' minw  Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 Các khái niệm hs min và năng lực thông qua của điểm dừng đỗ (Nga) Nstop = 3600/tstop và hsmin = t1 + t2 + t3 + t4 hsmin – Dãn cách thời gian tối thiểu giữa 2 PTVT tại điểm dừng đỗ; t1 – Thời gian phanh để dừng lại điểm đỗ; b- gia tốc phanh, l0 ’ – K/c an toàn giữa 2 PTVT (có thể = lPT ); t2 – Thời gian cho HK lên xuống; ; trong đó -% HK lên (xuống) so với sức chứa thiết kế; ε – hệ số không đồng đều khi lên xuống (0,4-0,6); t’ – thời gian lên xuống xe của 1 HK (phụ thuộc cấu trúc xe và ke HK mà dao động từ 0,6-1,4 s); t3 – Thời gian phát tín hiệu và đóng mở cửa xe (3s); t4 – Thời gian rời khỏi điểm đỗ; a- gia tốc xuất phát 66 b l t ' 0 1 2  c TK n tq t ' 2   a l t ' 0 4 2  Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 Trong đó tr (=1-1,5s) - t phản ứng; ta,b - thời gian phanh + lấy đà; tS - thời gian đón trả khách; ; - tương ứng trường hợp HK xuống và lên cùng 1 cửa hay khác cửa; t0 – thời gian để đóng và mở cửa xe; - Thời gian xuống xe và lên xe bình quân của 1 HK. b’ và a’ – số HK lên xe và xuống xe tại cửa đông khách nhất; b’ = (bi /n’)ζb ; a’ = (ai /n’)ζa ; ζb ; ζa – hệ số phân bổ HK lên và xuống không đồng đều theo các cửa dọc theo đoàn tàu; n’ – số kênh cho HK lên xuống. bi và ai - Tổng số HK lên và xuống tại tất cả các cửa. 67 Sbardwelltime ttth  , );max(; ''0 '' 0 absabs abttabtt   ba  ; Thời gian dừng tại ga (Dwell time) (theo Vukan R. Vuchic) Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758  Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian dừng đỗ tại diểm dừng đỗ hoặc ga 68 Định mức thời gian lên xuống của 1 hành khách theo phương thức VT (Nga) 69Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758  Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian dừng đỗ tại diểm dừng đỗ hoặc ga  Công suất tuyến VTHKCC 70 n – Số toa xe /đoàn tàu (TU); L – chiều dài tuyến, si – chiều dài đoạn giữa 2 điểm dừng đỗ TKvt qp / max/ fff  cnfv /. CP / CCo / wwP / )/(CLsp i ii oCP / Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 Biểu đồ công suất tuyến, lưu lượng HK và các hệ số chất tải (load) 71 Sức chứa đứng Sức chứa ngồi Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758  Công suất tuyến VTHKCC  Các yếu tố đặc trưng cho điều kiện vận hành trên tuyến VTHK + Công suất cung ứng max của tuyến (maximum offered line capacity) C = + Công suất cung ứng theo biểu đồ vận hành (offered scheduled capacity) Co = ; - chỗ/h + Công suất sử dụng thực tế (productive capacity) Cp = γt .C ; - HK/h + Năng lực SX thực tế (Utilized Productive Capacity): Pc = Cp .Vo = f.n.qTK .Vo = α. fmax .n.qTK .Vo (chỗ.km/h 2) ; Các chỉ tiêu trên chịu ảnh hưởng các yếu tố sau: - Sức chứa của phương tiện: qTk (chỗ/toa xe); - Kích thước đoàn tàu: n (toa xe) - Dãn cách min và tần suất max: hmin (phút/đoàn tàu); fmax (đoàn tàu/h); - Dãn cách thực tế và tần suất thực tế: h; f; - Tốc độ vận hành Vo ; + Hệ số sử dụng năng lực cung ứng α max và hệ số chất tải thực tế γt (HK/chỗ); + Yếu tố về mức độ tiện nghi cho HK: diện tích TB /chỗ σ (m2 / chỗ); + Độ tin cậy khi vận hành: R (Reliability). 72Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758  Công suất tuyến VTHKCC Bước 1- Thu thập số liệu đầu vào gồm: - Về PTVT: Số chỗ ngồi (cs ); diện tích chỗ đứng dành cho HK (A); số cửa lên xuống; số toa xe tối đa / đoàn tàu (nmax ); - Về dòng HK: Lưu lượng HK tối đa (Pmax ) và hệ số giờ cao điểm (kPH ); Bước 2- Quan sát, đo lường, tính toán hoặc dự báo: - Thời gian xuống, lên bình quân 1 HK ( ); - Dãn cách tối thiểu (hmin’) tại toàn bộ các ga, giao cắt và đoạn “căng thẳng” , VD tại các ga và điểm đầu cuối chính; các nút GT; các đoạn tuyến hay có ách tắc và chọn ra 1 giá trị lớn nhất h’= Max (h’min) ; - Xác định tần suất chạy xe tối đa fmax = 60/h’; - Xác định Tốc độ vận hành trên tuyến Vo ; Bước 3- Ấn định tiện nghi HK (σ) và hệ số sử dụng sức chứa tối đa cho phép ( max ); Bước 4- Tính toán sức chứa của toa xe và công suất đoàn tàu: qTK = số chỗ ngồi+số chỗ đứng = cS + A/ σ và CTU = nmax .qTK Bước 5- Tính toán công suất cung ứng tối đa và công suất sử dụng thực tế: Bước 6- Tổng hợp kết quả vào bảng C, Cp , σ, max , Vo. 73  Xác định công suất của tuyến VTHKCC ba  ; )'h( n.q.60 C.fC maxTKTUmax  C.C maxtp  Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 Công suất cung ứng tối đa của các phương thức VTHKCC 74 75  Công suất của tuyến ĐSĐT – Line Capacity Công suất của tuyến ĐS ĐT là số chuyến tàu (hoặc số chỗ) tối đa có thể vận hành trên một đoạn tuyến trong 1 đơn vị thời gian. Các yếu tố ảnh hưởng đến Line Capacity: Các yếu tố ảnh hưởng đến năng lực tuyến ĐS ĐT Hệ thống thông tin tín hiệu (signaling system) Bán kính quay và độ dốc dọc của tuyến Dạng giao cắt giữa các tuyến: -Khác mức - Đồng mức Thời gian dừng tại ga đầu cuối và các ga khu đoạn Quyền sử dụng đường: A, B, C Chế độ vận hành Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 Hệ thống thông tin tín hiệu ảnh hưởng năng lực tuyến hw giữa 2 chuyến tàu liên tiếp phải đủ dài để đảm bảo an toàn (đoàn tàu đi sau phải phanh để dừng hẳn tránh va đụng với đoàn tàu đi trước). 1. Fixed-block System: Khoảng cách giữa 2 block có thể khác nhau, ví dụ gần ga nơi các tàu chạy chậm thì khoảng cách ngắn; và khi các tàu chạy nhanh thì 2 block xa nhau hơn. 76 Hệ thống tín hiệu chia tuyến ĐSĐT thành từng đoạn (BLOCK) để kiểm soát an toàn chạy tàu. Thời gian 1 đoàn tàu chạy qua 1 block càng lâu thì h càng lớn -> giảm năng lực của tuyến. Thời gian quay đầu tại ga ảnh hưởng line capacity 77Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 78Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 Thời gian qua giao cắt ảnh hưởng đến Line Capacity 79 Đồng mức Khác mức Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 80 Thời gian tàu dừng tại ga (Dãn cách tối thiểu giữa 2 đoàn tàu liên tiếp) ảnh hưởng đến Line Capacity 81 Khoảng cách dừng đỗ an toàn giữa 2 tàu Dãn cách tối thiểu Thời gian dừng tàu #2 Thời gian vận hành biên Tàu đi trước Tàu đi sau Thời gian vận hành biên (Operating Margins) được thêm vào khi xác định h min giữa 2 đoàn tàu nhằm mục đích tránh tàu bị dồn lại khi vận hành khai thác 100% năng lực tuyến. - Mang tính xác suất; - Xác định bằng thực nghiệm. Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758  Thời gian vận hành biên – Operating Margin 82 83  Các công suất lý thuyết và thực tế theo phương thức VTHK 84 Chỉ tiêu Ký hiệu Bus tiêu chuẩn Light rail Rapid transit (Toa) xe/TU n (toa xe / TU) 1 2 10 Chiều dài xe l’ (m) 12 24 21 Sức chứa của toa xe pTK (chỗ/toa xe) 53 189 175 Khoảng cách an toàn s0 (m) 1 2 2 Thời gian phản ứng tr (s) 1 1 0 Gia tốc phanh b.thường bn (m/s 2 ) 1,4 1,2 1,1 Gia tốc phanh khẩn cấp be (m/s 2 ) 4,0 3,0 1,8 Vận tốc tối đa vmax (km/h ) 90 90 120 Chế độ AT vận hành - c a a Tốc độ trên tuyến khi chở max vw* (km/h ) 37 39 78 Công suất chở thực tế tối đa trên tuyến Cvw* (chỗ/h ) 53.754 134.350 320.888 Tốc độ vào ga khi năng lực thông qua ga = max vs* (km/h ) 29,7 22,5 44,7 Năng lực thông qua ga tối đa Cvs* (chỗ/h ) 6.373 30.758 89.950 Năng lực thông qua ga thực tế C (chỗ/h ) 3.180 15.120 52.500 Dãn cách tối thiểu tại ga hsmin (phút) 1,0 1,5 2,0 85 Biểu đồ công suất tuyến và mức sử dụng với dãn cách và chiều dài chạy xe thay đổi Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758  Năng lực thông qua của nhà ga - Station Capacity 86 Năng lực thông qua nhà ga; HK/h Năng lực thông tuyến, xe/h Xuất phát (Origin) Đích (Destination) Vào ga -Đi bộ -Xe đạp -Bus -Taxi Sảnh ga Thang cuốn Thang máy Mua vé Sảnh ga Thang máy Thang cuốn Ke HK -Công suất -Sử dụng -Thông tin Lên tàu Tàu -Tần suất -Công suất HK lên/xuống Ke HK -Công suất -Sử dụng -Thông tin Xuống tàu Sảnh ga Thang máy Thang cuốn Vé ra; Các loại vé bổ sung Sảnh ga Thang cuốn Thang máy Ra ga -Đi bộ -Xe đạp -Bus -Taxi Sơ đồ dòng HK trong ga Năng lực thông qua điểm dừng đỗ (ga) theo các phương thức VT khác nhau và chế độ vận hành khác nhau 87 BÀI TẬP: Bài tập phần công suất cung 1. Số liệu khảo sát cho thấy trên 1 tuyến bus tại điểm dừng đỗ số 17 là điểm có lượng HK lên xuống cao nhất toàn tuyến với b17 = 12 HK và a17 = 19 HK. Hãy xác định ts nếu xe có 2 cửa (kênh đơn) và HK lên xuống khác cửa. Thời gian lên xe 1 HK = 5s và xuống = 3s, các số liệu cần thiết lấy ở trường hợp I, slide 68. 2. Ga số 7 là điểm tập trung HK lên xuống đông nhất trên tuyến tàu điện bánh sắt với sàn ke HK thấp. PT vận hành trên tuyến là loại tàu 1 toa đơn với sàn cao và 2 cửa loại kênh đơn, một phần HK mua vé ngay khi lên tàu và khảo sát cho thấy sự phân bố HK theo cửa là như nhau ζb = ζa =1, số HK lên và xuống b7 = 52, a7 = 63HK. Kết quả đo thời gian dừng đỗ của tàu tại ga 7 hiện tại là ts = 65s. Hiện tại tuyến vẫn tiếp tục vận hành, hãy xác định mức chênh giữa ts tính toán và ts đo tại ga – số liệu đầu vào để ts toán lấy theo trường hợp ii slide 68 (với ζ=1);\ Một tổ hợp văn phòng sắp hoạt động gần ga số 7 và dự kiến lượng HK trong giờ cao điểm tại đây sẽ tăng thêm 60%. Hệ số phân bổ HK giữa các cửa sẽ là ζb = ζa = 1,1. Trung tâm điều hành đưa ra 3 phương án để cải thiện tình hình tại ga số 7: - Tiếp tục như hiện nay (trường hợp ii slide 68) với ζb = ζa = 1,0? - Tổ chức bán vé ngay tại ga (Giảm thời gian lên xe là 0,5s/HK), đoàn tàu sẽ gồm 1 toa có khớp nối sàn cao với 4 cửa loại 2 kênh mỗi toa (trường hợp iv – slide 68); - Tương tự trường hợp 2, nhưng thay bằng sàn thấp và xe 2 toa rời, mỗi toa 4 cửa kênh đôi (trường hợp v – slide 68). Hãy xác định ts cho mỗi trường hợp và bình luận phương án (thời gian lên xuống của 1 HK lấy = bình quân đoạn trong slide 68)? 88Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 3. Một tuyến bus dự kiến sẽ điều chỉnh lại và tương lai sẽ có một đoạn trùng với các tuyến khác trong khu vực CDB. Trên tuyến vận hành các xe bus 2 cửa kênh đơn, 35 chỗ ngồi và 12 m2 chỗ đứng. Điểm dừng đỗ “căng thẳng” nhất trên đoạn tuyến trùng chỉ đủ chỗ cho 1 xe dừng; trong chuyến cao điểm nhất tại đây phục vụ 25 HK lên và 30 HK xuống /1 bus. Khảo sát trên các tuyến tương tự trong thành phố cho thấy thời gian để đóng mở cửa xe khi dừng đỗ mất 2s; hành khách lên xe bằng cửa trước mất 2s/HK và xuống cửa giữa mất 1,6s/HK. Tốc độ vận hành bình quân trên tuyến là 14 km/h. Hãy xác định công suất thực tế sau khi điều chỉnh tuyến với tiện nghi ấn định σ=0,25 m2 /chỗ đứng và αmax =0,85, thời gian làm sạch vị trí dừng đỗ là tc = 28 s? 4. Ga M. là ga có lượng HK lên xuống nhiều nhất trên một tuyến metro, trong 15 phút cao điểm tại M có 2580 HK lên tàu và 1850 HK xuống tàu. Đoàn tàu vận hành trên tuyến có 6 toa. Mỗi toa có 3 cửa loại kênh đôi, Sức chứa là 180 chỗ/toa, thời gian lên xuống bình quân của 1 HK như nhau và = 1,1s/HK; hệ số phân bố HK theo cửa là ζ=1,3. Thời gian đóng mở cửa to = 3s. Dãn cách an toàn giữa 2 tàu liên tiếp lúc cao điểm tại ga M là 60s. Tại ga cuối dãn cách tối thiểu giữa 2 tàu liên tiếp là 110s. Hãy xác định công suất cung ứng tối đa và thực tế của tuyến nếu hệ số chất tải trên đoạn MLS là α=1,5? (phương án HK xuống hết rồi mới lên) 89Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758 5. Liệt kê các yếu tố ảnh hưởng năng lực cung ứng của tuyến VT ĐS ĐT? Nếu trên tuyến thường xuyên xảy ra ùn tắc đoàn tàu và phải hoãn chuyến thì biện pháp nào cải thiện tình hình trên? 6. Đoàn tàu trên một tuyến LRT gồm 2 toa, mỗi toa có sức chứa 164 HK. Dãn cách chạy tàu là 3 phút, hệ số chất tải max = 0,88. - Xác định công suất cung ứng trên tuyến? Nếu tăng công suất cung ứng lên ít nhất 25% thì đoàn tàu gồm máy toa? - Công suất cung thay đổi thế nào nếu áp dụng hệ thống tín hiệu tiên tiến hơn và rút ngắn được dãn cách chạy tàu xuống còn 2 phút? Nếu thời gian dừng đỗ đầu cuối giảm thì có ảnh hưởng gì đến công suất cung không? - Việc tăng công suất cung ảnh hưởng như thế nào đến chi phí đầu tư đội tàu trên tuyến và chi phí khai thác? - Việc tăng công suất cung bằng giảm dãn cách chạy tàu ảnh hưởng thế nào đến khối lượng vận chuyển HK? 7. Tại Việt Nam, đa số xe buýt vận hành theo phương án dừng đỗ bắt buộc tại mỗi điểm dừng đỗ; HK lên cửa trước và xuống các cửa khác (để kiểm soát khách lên và bán vé). Phương án đó ảnh hưởng đến tốc độ vận hành và công suất cung của tuyến như thế nào? Biện pháp nào để tăng tốc độ vận hành và công suất cung (xếp loại theo chi phí đầu tư cho từng biện pháp)? 90Đinh Thị Thanh Bình - Bộ môn Quy hoạch & Quản lý GTVT, Tel. 0904395758