Phương Pháp Tiếp Cận Mô Hình Hóa Nhu Cầu Đi Lại Đô Thị

có nghĩa là sự lựa chọn cho mỗi chuyến đi độc lập với sự lựa chọn khác. Ví dụ: sự lựa chọn nơi đến độc lập với sự lựa chọn phương thức vận tải. Giả định này sẽ đưa ra một mô hình trong đó sự kết hợp phương thức đi lại và điểm đến là đơn giản.

Sự giả định độc lập rất có thể là không thực tế ở hầu hết các trường hợp giao thông đô thị. Ví dụ: không thực tế nếu ta giả định rằng sự lựa chọn nơi đến bằng một chuyến đi không phụ thuộc vào cách đi và cách đi có thể. Vì các điểm đến khác có thể thực hiện được bằng các cách đi khác có sẵn hoặc có thể không thực tế khi giả định rằng sự lựa chọn đường đi không phụ thuộc vào chuyến đi và cách đi lại.

Trong trường hợp thứ hai, giả định sự lựa chọn là phụ thuộc thì sự lựa chọn của một thuộc tính phụ thuộc vào sự lựa chọn của một thuộc tính khác trong chuyến đi. Ví dụ như: Sự lựa chọn nơi đến phụ thuộc vào cách đi lại và phương tiện đi lại. Trong trường hợp này, một số điều kiện được đưa ra để lựa chọn. Thường thì người ta giả định rằng sự lựa chọn nói chung là phụ thuộc lẫn nhau, nhưng mức độ phụ thuộc khác nhau.

Ở trường hợp đầu không đề cập đến sự lựa chọn được thực hiện đồng thời hay theo một trình tự. Nếu giả định các lựa chọn là đồng thời, trường hợp mang tính chất tổng quát nhất là tình huống ta thừa nhận khả năng của vận tải với các đặc điểm khác đã có sẵn. Lúc này, khi lựa chọn chuyến đi, người thực hiện chuyến đi sẽ đưa tất cả các yếu tố ra cùng một lúc để xem xét. Tuy nhiên, trong một hệ thống giao thông phức tạp thì số lượng cách kết hợp chuyến đi và đặc điểm của nó rất nhiều và vượt quá giới hạn cho phép về sự nhận thức và đánh giá của con người, vì thế tiến trình lựa chọn đồng thời trở nên cực kỳ khó khăn.

Giả định các lựa chọn theo một trình tự cho rằng mức độ ảnh hưởng giữa các sự lựa chọn là khác nhau và có một sự lựa chọn quan trọng hơn được đưa ra hàng đầu. Đối với giả định này, yếu tố quan trọng cần xem xét và phân tích là sự ràng buộc trong quyết định chuyến đi của người thực hiện chuyến đi. Sự ràng buộc này sẽ xác định trình tự lựa chọn chuyến đi của người thực hiện chuyến đi.

Chẳng hạn như người thực hiện chuyến đi không đi được xe máy và chỉ có xe buýt có thể phục vụ nhu cầu đi lại của họ thì quyết định lựa chọn của người thực hiện chuyến đi sẽ là đi xe buýt và các đặc tính khác của chuyến đi cũng được lựa chọn dựa vào cơ sở của sự lựa chọn này. Trên thực tế điều này có thể xảy ra khi lựa chọn tuyến đường mà giữa điểm đi và điểm đến chỉ có duy nhất một tuyến bằng xe buýt.

Đối với chuyến đi với mục đích làm việc thì điểm đến mang tính lựa chọn lâu dài không thể thay đổi ngày này sang ngày khác. Tuy nhiên có một đặc điểm của chuyến đi làm việc là việc lựa chọn đường đi hoặc phương tiện có thể thay đổi hàng ngày. Trong trường hợp đó ta dễ dàng thấy rằng chúng ta lựa chọn điểm đến trước, sau đó là lựa chọn các đặc tính khác của chuyến đi.

Có thể thấy rằng, hầu hết các quyết định lựa chọn chuyến đi của người thực hiện chuyến đi đô thị mang tính ràng buộc vì một lý do nào đó.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 203 trang tài liệu này.

2.2.2.4 Phương pháp tiếp cận mô hình hóa nhu cầu đi lại đô thị

Có hai cách tiếp cận để mô hình hóa nhu cầu đi lại đô thị, đó là: cách tiếp cận trực tiếp và tiếp cận mô hình lựa chọn cấu trúc liên tiếp (gián tiếp).

Theo cách tiếp cận trực tiếp, mô hình hàm nhu cầu đi lại được xây dựng theo các nhân tố ảnh hưởng và số lượng chuyến đi được ước lượng hay dự báo trực tiếp từ mô hình này. Trong khi đó, cách tiếp cận mô hình gián tiếp thừa nhận có rất nhiều sự lựa chọn có thể của người thực hiện chuyến đi từ đó dẫn đến cấu trúc của một loạt các mô hình lựa chọn và sự phối hợp chúng để dự đoán tổng số chuyến đi với mục đích khác nhau. Hai cách tiếp cận là khác nhau nhưng chúng có chung một mục đích: dự đoán số lượng chuyến đi trong một vùng đô thị như là một hàm của các yếu tố cung và nhu cầu đi lại. Cả hai cách tiếp cận này đều có thể áp dụng để xây dựng mô hình nhu cầu đi lại phục vụ cho việc phân tích và dự báo phân bổ nhu cầu đi lại đô thị nói riêng cũng như phục vụ công tác quy hoạch giao thông đô thị nói chung.

a. Phương pháp tiếp cận trực tiếp

Hàm nhu cầu được đưa ra nhằm xác định mối liên hệ giữa số chuyến đi của từng cá nhân với các yếu tố nhu cầu và cung vận tải. Trong phương pháp

này cần làm rò các đặc điểm của một chuyến đi theo một trình tự lựa chọn, các biến số về cung và nhu cầu đi lại có thể sử dụng trong mô hình hàm nhu cầu. Các đặc tính cần được đưa ra xem xét là mục đích, nơi đi, nơi đến, cách đi, tuyến đường, giờ đi trong ngày. Nói chung độ đàn hồi chéo có thể xảy ra giữa nhu cầu chuyến đi và các đặc tính khác, và khi xem xét cả độ đàn hồi chéo thì hàm nhu cầu sẽ bao hàm rất nhiều biến.

Giả sửlà số lượng chuyến đi của một cá nhân trong một khoảng thời gian với mục đích p, điểm xuất phát là i, điểm đến là j, đi bằng phương tiện m, đường đi r tại thời điểm t trong ngày.

Hàm nhu cầu là:

(2. 8)

Trong đó:

- Dp : véc tơ về các biến (yếu tố) nhu cầu đối với mục đích p

-: Véc tơ về các biến (yếu tố) cung của chuyến đi với các đặc điểm i, j, m, r, t

Nếu tất cả các độ đàn hồi chéo được thể hiện trong mô hình thì số biến

có thể rất lớn. Nếu có I điểm đi, J điểm đến, M phương thức vận tải, R tuyến đường, T khoảng thời gian, d biến số về nhu cầu cho mỗi chuyến đi và s biến cung thì tổng số biến độc lập của mỗi hàm nhu cầu cho mỗi một mục đích chuyến đi có thể lên tới: (d + s.I.J.M.R.T) biến.

Số lượng biến nhiều gây khó khăn trong việc ước lượng mô hình cũng như trong phân tích và dự báo nhu cầu đi lại. Như vậy, nó phủ nhận toàn bộ mục đích sử dụng một mô hình. Do đó, người ta thường đơn giản hóa bằng cách đưa ra các giả định liên quan đến các độ đàn hồi chéo trong mô hình để làm giảm bớt số biến. Trong công thức (2.8) người ta loại bỏ độ đàn hồi chéo của nhu cầu với mục đích chuyến đi khác nhau. Nhu cầu đối với chuyến đi làm phụ thuộc vào công việc nhưng nhu cầu đối với chuyến đi mua sắm lại phụ thuộc vào quy mô hộ gia đình. Nếu sự đàn hồi đó được loại bỏ thì mô hình đơn giản hơn được thiết lập với số biến độc lập của mỗi hàm nhu cầu cho mỗi mục đích chuyến đi còn là (d + s). Việc đưa ra các giả định này không làm giảm tính tổng quát của mô hình

hàm nhu cầu trừ phi một giả định nữa được đưa ra là dạng hàm của các mô hình này là giống nhau. Nếu không có giả định này thì cần phải xây dựng và chuẩn hóa một cách riêng biệt một mô hình hàm nhu cầu hoặc một nhóm các đặc tính từ đó suy ra nhiều mô hình.

Việc đơn giản hóa có thể được thực hiện bằng cách gộp thành nhóm các chuyến đi theo một hoặc nhiều đặc điểm. Chẳng hạn người ta xây dựng hàm nhu cầu đối với chuyến đi trong một khoảng thời gian, tức là loại bỏ phần tử t trong mô hình và các chuyến đi thường được tính chung cho tất cả các tuyến đường, nghĩa là ta loại bỏ thêm được phần tử r. Số lượng các chuyến đi tính được sau đó sẽ được phân bổ cho các tuyến đường thông qua mô hình phân bổ chuyến đi. Cách tiếp cận này hàm ý rằng tổng lượng cầu về chuyến đi không đàn hồi với các đặc điểm đã loại bỏ. Ví dụ khi đặc điểm về tuyến đường đã loại bỏ có nghĩa là các chuyến đi không quan tâm tới tuyến đường nào sẽ thực sự đảm nhận vận chuyển. Khi sự đơn giản hóa được thực hiện bằng cách loại bỏ tất cả các đặc điểm ngoại trừ điểm xuất phát chuyến đi sẽ tạo ra một mô hình cho tất cả các chuyến đi của cá nhân hay một nhóm. Mô hình như vậy được gọi là mô hình chuyến đi. Tuy nhiên, bằng việc loại bỏ các đặc điểm chuyến đi thì việc dựa vào các biến về cung vận tải trở nên khó khăn, mô hình có thể được trình bày như sau:

(2. 9)

Hoặc nếu quan tâm đến điểm đi, điểm đến và yếu tố cung vận tải giữa điểm đi điểm đến thì mô hình được biểu diễn như sau:

(2. 10)

b. Phương pháp tiếp cận sự lựa chọn cấu trúc liên tiếp

Mô hình hàm nhu cầu trực tiếp bao hàm một tiến trình lựa chọn đồng thời mà ở đó số chuyến đi được xác định bởi người thực hiện chuyến đi.

Đối với việc tiếp cận sự lựa chọn liên tiếp thì việc mô hình hóa hành vi đi lại được thực hiện bằng cách mô hình hóa một cách rò ràng tiến trình lựa chọn mà dựa vào tiến trình này có thể đưa ra được dự đoán về.

Mặc dù trên thực tế có vài trình tự lựa chọn phù hợp đối với quá trình thực hiện chuyến đi, song người ta thường mô hình hóa quá trình lựa chọn với

mô hình chuyến đi phát sinh được tính như công thức (2.9), các chuyến đi phát sinhđược sử dụng trong mô hình lựa chọn sự đi lại. Phương pháp này là một phương pháp thông dụng và trở thành một bộ phận của hệ thống quy hoạch giao thông đô thị.

Đối với phương pháp này, trình tự được thừa nhận trong quyết định lựa chọn chuyến đi là lựa chọn điểm đến, sau đó lựa chọn cách đi (phương tiện) và cuối cùng lựa chọn đường đi. Chúng ta có thể đơn giản hóa việc xây dựng mô hình bằng cách bỏ qua sự lựa chọn giờ trong ngày và bỏ qua mục đích chuyến đi, việc giả định này được thực hiện trong phân tích là để giải quyết một mục đích cụ thể mà không làm mất đi tính tổng quát trong phân tích. Lúc này mô hình chuyến đi phát sinh có thể xây dựng như sau:

(2. 11)

Các chuyến đi phát sinh sau đó được phân phối tới các điểm đến. Một số mô hình phân phối chuyến đi cho rằngtỷ lệ với số chuyến đi P(i), do đó:

(2. 12)

Mô hình phân phối chuyến đi phân chia số chuyến điđến các điểm đến theo sự quan hệ về tính thu hút của mỗi điểm đến và giá trị toàn bộ chi phí bình quân cho các phương thức và tuyến đường. Sự thay thế chuyến đi giữa

điểm đi và điểm đếnđược phân phối giữa các phương thức dựa vào mô hình lựa chọn phương thức vận tải. Mô hình này đưa ra một tỷ lệ giữa số lượng chuyến đi ứng với mỗi phương thức vận tải có thể dựa vào giá trị của một hàm

cung ứng. Hàm cung ứng này tượng trưng cho toàn bộ các tuyến đường. Một số trường hợp ứng dụng vào thực tế theo giá trị cung ứng phù hợp nhất của một tuyến đối với một phương thức. Mô hình như sau:

(2. 13)

Các chuyến đi cuối cùng sẽ được phân phối cho các tuyến đường có thể ứng với mỗi loại phương thức có sử dụng mô hình phân chia chuyến đi với giả định rằng sự lựa chọn tuyến đường dựa vào các biến cung ứng đối với mỗi tuyến đường được nối từng cặp giữa các điểm đi và điểm đến.

(2. 14)

Trong tiến trình liên tục từ lựa chọn chuyến đi phát sinh, phân phối chuyến đi, lựa chọn phương thức vận tải và lựa chọn đường đi chúng ta có thể xác định các biến cung ứng trong mô hình để có được kết quả chính xác hơn. Có thể minh họa cách tiếp cận này như mô hình 4 bước dưới đây.

Một trong những cách thức tiến hành dự báo nhu cầu đi lại là phân chia nhiệm vụ chủ chốt ra thành những nhiệm vụ nhỏ hơn, mỗi nhiệm vụ nhỏ này đều có thể được mô hình hóa một cách độc lập. Sau đó, người ta tập hợp lại và kết luận theo cách mà đầu ra của một mô hình này là đầu vào của một mô hình tiếp theo. Điều này dẫn đến một mô hình dự báo 4 bước truyền thống. Đối với mô hình 4 bước, quá trình dự báo nhu cầu đi lại được thực hiện theo trình tự sau:

- Xác định nhu cầu đi lại phát sinh (Phát sinh chuyến đi – Trip Generation).

Nhu cầu đi lại phát sinh ở đây được hiểu là số lượng chuyến đi phát sinh. Mục đích của bước này là xác định tổng số chuyến đi (phát sinh) từ một vùng hay tổng số chuyến đến (hấp dẫn hay thu hút) của một vùng khác.

- Phân bổ nhu cầu đi lại cho các vùng (Phân bổ chuyến đi – Trip Distribution).

Trong bước thứ hai này việc phân bổ nhu cầu đi lại cho mỗi vùng phụ thuộc vào mức độ thu hút của các vùng khác, chi phí cũng như tính tiện lợi và hạn chế của việc đi lại.

- Phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải (Lựa chọn phương thức vận tải – Mode Choice).

Bước thứ ba xác định số chuyến đi giữa hai vùng theo mỗi phương thức

vận tải.

- Xác định mạng lưới tuyến hay phân chia tuyến vận tải (Trip/traffic

Assignment).

Bước này nhằm xác định số chuyến đi theo mỗi phương thức vận tải trên các tuyến khác nhau trên cơ sở mối quan hệ giữa thời gian đi lại, lưu lượng và công suất của mỗi tuyến.

Ở đây, chúng ta có thể đưa ra định nghĩa về chuyến đi như sau: "một chuyến đi là một hành trình theo một hướng trong khoảng thời gian cho trước giữa hai địa điểm (thường là hai khu vực khác nhau i và j) trên một tuyến cụ thể (r), theo một phương thức vận tải nhất định (m)".

Số lượng các chuyến đi xuất phát từ một khu vực cho trước (i) tới một khu vực bất kỳ khác (j) là Tij không nhất thiết phải bằng với Tji . Tương tự, lượng vận tải phát sinh của một khu vực bất kỳ (i) là Pi cũng không nhất thiết phải bằng với lượng vận tải thu hút của khu vực đó là Ai .

Hình 2.5 dưới đây mô tả quy trình dự báo 4 bước.

Phát sinh chuyến đi (Trip Generation)

Phân bổ chuyến đi (Trip Distribution)

Lựa chọn phương thức (Mode Choice)

Phân chia tuyến vận tải (Trip Assignment)

Hình 2. 5 Mô hình dự báo 4 bước

Kết luận chương 2

Quá trình lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đặc điểm của người thực hiện chuyến đi, đặc điểm của hệ thống giao thông và phương thức vận tải … Bên cạnh đó các tác động ngẫu nhiên cũng có thể làm thay đổi hoàn toàn phương án lựa chọn của họ. Để có thể xây dựng mô hình dự báo lựa chọn phương thức vận tải hay mô hình phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải của người thực hiện chuyến

đi được tốt, trước khi đề xuất mô hình, cần thiết phải có những nghiên cứu về cơ sở lý thuyết của dự báo nhu cầu đi lại.

Chương 2 của luận án phân tích hành vi của người thực hiện chuyến đi trên các quan điểm tâm lý học, marketing và kinh tế đồng thời làm rò cơ sở lý thuyết của quá trình dự báo nhu cầu đi lại nói chung và dự báo lựa chọn phương thức vận tải cho người thực hiện chuyến đi nói riêng. Bên cạnh đó, chương 2 cũng đưa ra hai cách tiếp cận mô hình hóa nhu cầu đi lại và làm rò quy trình dự báo nhu cầu đi lại theo mô hình bốn bước.

Trên cơ sở những phân tích về hành vi lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi được mô tả trong chương 2, có thể thấy rằng dù tiếp cận theo quan điểm tâm lý học, quan điểm marketing hay quan điểm kinh tế thì quyết định lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi đều có điểm tương đồng. Đó chính là quyết định lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi đều chịu ảnh hưởng của một tập các nhân tố ảnh hưởng và người thực hiện chuyến đi sẽ lựa chọn phương thức vận tải theo cách mà họ cho là hợp lý nhất ứng với tập nhân tố ảnh hưởng đó.

Trong hai cách tiếp cận mô hình hóa nhu cầu đi lại, như đã đánh giá trong mục 1.3.1, cách tiếp cận cấu trúc liên tiếp (tiêu biểu là phương pháp dự báo nhu cầu đi lại theo mô hình 4 bước) có ưu thế vượt trội so với cách tiếp cận trực tiếp. Bên cạnh đó, trong cách tiếp cận hành vi lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi theo quan điểm kinh tế, quyết định lựa chọn này được thực hiện thông qua việc đánh giá hàm thỏa dụng với nguyên tắc tối đa hóa thỏa dụng của người thực hiện chuyến đi. Việc xây dựng hàm thỏa dụng cũng đơn giản và phù hợp với việc mô hình hóa sau này hơn là những đánh giá mang tính cảm tính có thể xuất hiện khi phân tích hành vi lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi theo quan điểm tâm lý học và quan điểm marketing.

Chính vì vậy, phương pháp tiếp cận sự lựa chọn cấu trúc liên tiếp trong mô hình hóa nhu cầu đi lại dựa trên quan điểm kinh tế trong phân tích hành vi lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi được lựa chọn sử dụng trong các chương tiếp theo của đề tài.