Luận án Nghiên cứu dự báo phân bổ nhu cầu đi lại theo phương thức vận tải trong các đô thị Việt Nam

Nội dung text: Luận án Nghiên cứu dự báo phân bổ nhu cầu đi lại theo phương thức vận tải trong các đô thị Việt Nam

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHAN NGUYỄN HOÀI NAM NGHIÊN CỨU DỰ BÁO PHÂN BỔ NHU CẦU ĐI LẠI THEO PHƯƠNG THỨC VẬN TẢI TRONG CÁC ĐÔ THỊ VIỆT NAM HÀ NỘI, 2021
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHAN NGUYỄN HOÀI NAM NGHIÊN CỨU DỰ BÁO PHÂN BỔ NHU CẦU ĐI LẠI THEO PHƯƠNG THỨC VẬN TẢI TRONG CÁC ĐÔ THỊ VIỆT NAM NGÀNH : Tổ chức và quản lý vận tải MÃ SỐ : 9.84.01.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. TS. Nguyễn Xuân Hoàn 2. PGS. TS. Trần Thị Lan Hương HÀ NỘI, 2021
3. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả liên quan trong luận án là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng. Tác giả luận án Phan Nguyễn Hoài Nam
4. ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH VẼ ix PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 2 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3 5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5 1.1 Các công trình nghiên cứu trên thế giới 5 1.1.1 Chương trình “Nghiên cứu giao thông khu vực Pittsburgh” 5 1.1.2 Chương trình nghiên cứu nhu cầu đi lại thành phố Washington D.C 6 1.1.3 Nghiên cứu về đường cao tốc của hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ 9 1.1.4 Công trình nghiên cứu về sự lựa chọn phương thức vận tải đối với các chuyến đi hai chiều của công ty vận tải Riga-Daugavpils 10 1.1.5 Nghiên cứu so sánh các mô hình phân chia phương thức vận tải 10 1.1.6 Nghiên cứu về quy hoạch giao thông đô thị của Michael D. Meyer và Eric J. Miller 11 1.1.7 Nghiên cứu nhu cầu đi lại tại thành phố Dhaka, Bangladesh 12 1.1.8 Nghiên cứu ước tính giá trị thời gian đi lại cho chuyến đi làm việc 12 1.1.9 Nghiên cứu về giao thông và thiết kế cao tốc 12 1.1.10 Nghiên cứu về quyết định lựa chọn phương tiện tại Nam Kinh, Trung Quốc 13 1.1.11 Nghiên cứu khung lý thuyết cho mô hình Logit 13
5. iii 1.1.12 Nghiên cứu quyết định lựa chọn phương thức đi lại của người lao động ở thành phố Chennai 13 1.1.13 Chương trình hợp tác nghiên cứu giao thông quốc gia, Mỹ 13 1.1.14 Nghiên cứu về phân chia phương thức vận tải của Minal và Ch. Ravi Sekhar 14 1.1.15 Nghiên cứu về giao thông vận tải và tăng trưởng vùng của đại học Minnesota 14 1.2 Các công trình nghiên cứu trong nước 15 1.2.1 Đề tài “Quy hoạch tổng thể phát triển giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020” 16 1.2.2 Dự án “Quy hoạch tổng thể và Nghiên cứu khả thi về giao thông vận tải đô thị khu vực thành phố Hồ Chí Minh” 17 1.2.3 Dự án nghiên cứu khả thi hai tuyến metro ưu tiên TP. Hồ Chí Minh 18 1.2.4 Chương trình phát triển đô thị tổng thể tại thủ đô Hà Nội 20 1.2.5 Dự án nghiên cứu khả thi đường sắt đô thị Hà Nội 20 1.2.6 Dự án Metro Hà Nội – tuyến số 3 21 1.3 Khoảng trống trong nghiên cứu và đề xuất hướng nghiên cứu của đề tài 23 1.3.1 Đánh giá chung 23 1.3.2 Khoảng trống trong nghiên cứu 24 1.3.3 Hướng nghiên cứu của đề tài 25 Kết luận chương 1 26 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DỰ BÁO PHÂN BỔ NHU CẦU ĐI LẠI CHO CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN TẢI TRONG ĐÔ THỊ 28 2.1 Hành vi của người thực hiện chuyến đi 28 2.1.1 Hành vi của người thực hiện chuyến đi trên quan điểm tâm lý học 28 2.1.2 Hành vi người thực hiện chuyến đi trên quan điểm marketing 30 2.1.3 Hành vi người thực hiện chuyến đi trên quan điểm kinh tế 33 2.2 Lý thuyết về dự báo nhu cầu đi lại 37
6. iv 2.2.1 Nhu cầu đi lại và vận tải hành khách đô thị 37 2.2.2 Phân tích và dự báo phân bổ nhu cầu đi lại đô thị 49 Kết luận chương 2 61 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN 63 3.1 Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng bằng phương pháp phân tích nhân tố khám phá 63 3.1.1 Khái quát về phương pháp phân tích nhân tố khám phá 63 3.1.2 Quy trình nghiên cứu 66 3.1.3 Tổ chức điều tra và thu thập số liệu phục vụ công tác nghiên cứu dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải trong các đô thị 68 3.1.4 Mô tả kết quả cuộc điều tra 74 3.1.5 Xác định nhân tố ảnh hưởng tới quyết định lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi 76 3.2 Số liệu phục vụ dự báo phân bổ nhu cầu đi lại 87 3.3 Lựa chọn mô hình dự báo 94 3.3.1 Đánh giá và lựa chọn dạng mô hình dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải trong đô thị 94 3.3.2 Mô hình logit đa thức trong dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải (dự báo lựa chọn phương thức vận tải) 97 Kết luận chương 3 117 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ BÁO PHÂN BỔ NHU CẦU ĐI LẠI CHO CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN TẢI ỨNG DỤNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 119 4.1 Giới thiệu về khu vực nghiên cứu 119 4.1.1 Tình hình phát triển kinh tế - xã hội thành phố Hồ Chí Minh 119 4.1.2 Các vấn đề giao thông vận tải 121 4.2 Xây dựng mô hình dự báo xác suất lựa chọn phương thức vận tải tại thành phố Hồ Chí Minh 126
7. v 4.2.1 Dạng mô hình dự báo 127 4.2.2 Cách tiếp cận mô hình dự báo 127 4.2.3. Xây dựng mô hình dự báo 129 4.3 Bàn luận về kết quả 141 4.3.1 Tầm quan trọng của các nhân tố ảnh hưởng 141 4.3.2 Ảnh hưởng của các nhân tố 142 4.3.3 Tác động của cơ hội sử dụng xe máy tới lựa chọn phương thức vận tải công cộng 146 4.4 Một số kiến nghị 148 Kết luận chương 4 148 KẾT LUẬN 150 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 152 TÀI LIỆU THAM KHẢO 153 Tài liệu tiếng Việt 153 PHỤ LỤC
8. vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT EFA : Phân tích nhân tố khám phá GTVT : Giao thông vận tải LMP : Mô hình xác suất tuyến tính OLS : Phương pháp bình phương tối thiểu STT : Số thứ tự SUD : Công ty cổ phần phát triển đô thị bền vững VTHKCC : Vận tải hành khách công cộng
9. vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. 1 Phân loại nhu cầu đi lại theo bốn tiêu thức 39 Bảng 3. 1 Các thang đo trong nghiên cứu 70 Bảng 3. 2 Cơ cấu lấy mẫu 72 Bảng 3. 3 Cơ cấu mẫu điều tra theo giới tính 74 Bảng 3. 4 Cơ cấu mẫu điều tra theo độ tuổi 74 Bảng 3. 5 Cơ cấu mẫu điều tra theo thu nhập 75 Bảng 3. 6 Cơ cấu mẫu điều tra theo phương tiện đi lại hàng ngày 75 Bảng 3. 7 Cơ cấu mẫu điều tra theo nghề nghiệp 76 Bảng 3. 8 Kết quả đánh giá độ tin cậy của thang đo 77 Bảng 3. 9 Kết quả kiểm định KMO 78 Bảng 3. 10 Trích bảng tổng phương sai 78 Bảng 3. 11 Ma trận xoay nhân tố 79 Bảng 3. 12 Tên các nhân tố ảnh hưởng 80 Bảng 3. 13 Ký hiệu các nhân tố ảnh hưởng 80 Bảng 3. 14 Kết quả ước lượng tham số mô hình 81 Bảng 3. 15 Tóm lược kết quả mô hình 82 Bảng 3. 16 Kết quả kiểm định F 83 Bảng 3. 17 Kết quả kiểm định phương sai của sai số thay đổi 85 Bảng 3. 18 Kết quả ước lượng mô hình sai số chuẩn mạnh 86 Bảng 3. 19 Cơ cấu chuyến đi theo phương thức vận tải 87 Bảng 3. 20 Cơ cấu chuyến đi theo phương thức – mục đích (đơn vị: chuyến) 88 Bảng 3. 21 Tỷ lệ trong cơ cấu chuyến đi theo phương thức - mục đích (đơn vị: %) . 88 Bảng 3. 22 Cơ cấu chuyến đi theo phương thức – giới tính (đơn vị: chuyến) 89 Bảng 3. 23 Tỷ lệ trong cơ cấu chuyến đi theo phương thức – giới tính (đơn vị: %) 89 Bảng 3. 24 Cơ cấu chuyến đi theo phương thức – thu nhập (đơn vị: chuyến) 89 Bảng 3. 25 Tỷ lệ trong cơ cấu chuyến đi theo phương thức – thu nhập (đơn vị: %) . 90 Bảng 3. 26 Cơ cấu chuyến đi theo phương thức – thời gian (đơn vị: chuyến) 91 Bảng 3. 27 Tỷ lệ trong cơ cấu chuyến đi theo phương thức - thời gian (đơn vị: %) 91 Bảng 3. 28 Thời gian chuyến đi bình quân (đơn vị: phút) 92 Bảng 3. 29 Cơ cấu chuyến đi theo khoảng cách (đơn vị: chuyến) 92
10. viii Bảng 3. 30 Tỷ lệ trong cơ cấu chuyến đi theo khoảng cách (đơn vị: %) 93 Bảng 3. 31 Khoảng cách chuyến đi bình quân (đơn vị: km) 94 Bảng 3. 32 Thứ tự ảnh hưởng của các nhân tố 107 Bảng 4. 1 Các chỉ tiêu về năng lực cung ứng của hệ thống giao thông 121 Bảng 4. 2 Tốc độ tăng trưởng phương tiện cơ giới cá nhân 123 Bảng 4. 3 Cơ cấu chuyến đi theo phương thức vận tải 125 Bảng 4. 4 Hệ số đi lại theo giới tính 126 Bảng 4. 5 Hệ số đi lại theo nhóm thu nhập 126 Bảng 4. 6 Hệ số tương quan cặp giữa các biến 128 Bảng 4. 7 Kết quả ước lượng mô hình MH0 129 Bảng 4. 8 Kết quả ước lượng mô hình MH1 130 Bảng 4. 9 Kết quả kiểm định LR-TEST cho mô hình MH0 và MH1 131 Bảng 4. 10 Kết quả ước lượng mô hình MH2 132 Bảng 4. 11 Kết quả kiểm định LR-TEST cho mô hình MH1 và MH2 133 Bảng 4. 12 Kết quả ước lượng mô hình MH3 133 Bảng 4. 13 Chỉ số AIC, BIC trong mô hình MH2 và MH3 133 Bảng 4. 14 Kết quả ước lượng mô hình MH3 bằng mô hình logit có điều kiện riêng theo phương thức vận tải (Mô hình MH3A) 134 Bảng 4. 15 Kết quả ước lượng mô hình MH4 135 Bảng 4. 16 Kết quả kiểm định LR-TEST cho mô hình MH4 và MH3A 136 Bảng 4. 17 Kết quả ước lượng mô hình MH5 137 Bảng 4. 18 Kết quả kiểm định LR-TEST cho mô hình MH4 và MH5 138 Bảng 4. 19 Kết quả ước lượng mô hình MHMETRO 140 Bảng 4. 20 Kết quả mô hình MHMETRO quy chuẩn 141 Bảng 4. 21 Kết quả phân tích biến động cận biên của thời gian trên phương tiện 142 Bảng 4. 22 Kết quả phân tích biến động cận biên của thời gian ngoài phương tiện 143 Bảng 4. 23 Kết quả phân tích biến động cận biên của chi phí chuyến đi 144 Bảng 4. 24 Kết quả phân tích biến động cận biên của tỷ lệ chi phí trên thu nhập 144 Bảng 4. 25 Kết quả phân tích biến động cận biên của thu nhập 145 Bảng 4. 26 Kết quả phân tích biến động cận biên của cơ hội sử dụng phương tiện cá nhân 145 Bảng 4. 27 Kết quả mô hình MHMETRO-Base-XEMAY 147
11. ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2. 1 Quá trình quyết định lựa chọn phương tiện đi lại 30 Hình 2. 2 Các yếu tố điều chỉnh quyết định lựa chọn 31 Hình 2. 3 Đường bàng quan 35 Hình 2. 4 Các đường đồng mức thỏa dụng đối với những người di chuyển nhạy cảm với thời gian và chi phí 37 Hình 2. 5 Mô hình dự báo 4 bước 61 Hình 3. 1 Quy trình nghiên cứu 67 Hình 3. 2 Đồ thị phần dư 84 Hình 3. 3 Dạng chữ S của xác suất lựa chọn của phương án đi xe máy 108 Hình 3. 4 Sự ước lượng của độ dốc của đường đồng mức thỏa dụng với dữ liệu chọn quan sát được 111 Hình 4. 1 Hiện trạng và dự báo dân số thành phố Hồ Chí Minh 119 Hình 4. 2 Hiện trạng và dự báo GRDP bình quân đầu người thành phố Hồ Chí Minh 120 Hình 4. 3 Thống kê số lượng phương tiện đăng ký 122 Hình 4. 4 Đánh giá mức độ chiếm dụng đường của phương tiện cơ giới 123
12. 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Trong những năm gần đây, đi đôi với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân là tốc độ đô thị hóa ngày càng cao, kéo theo nhu cầu về phát triển giao thông vận tải ngày càng gia tăng. Điều này dẫn tới hậu quả là trong các đô thị phát triển, nạn ùn tắc giao thông ngày càng nghiêm trọng, tai nạn giao thông và ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Để giải quyết vấn đề vừa nêu trên, các đô thị cần phát triển theo một quy hoạch hợp lý. Tuy nhiên, quy hoạch giao thông đô thị được xây dựng trước hết phải dựa trên dự báo nhu cầu giao thông vận tải nói chung và dự báo nhu cầu đi lại nói riêng. Xác định đúng nhu cầu giao thông vận tải tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng, phát triển cơ sở hạ tầng và xác định quỹ đất cho giao thông vận tải trong một thời kỳ dài, đảm bảo giải quyết có hiệu quả các vấn đề về giao thông đô thị. Kết quả và độ chính xác của dự báo nhu cầu đi lại sẽ quyết định sự thành công trong quá trình phát triển giao thông đô thị trong tương lai. Các đô thị lớn ở Việt Nam, đặc biệt là Thủ đô Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, đang đứng trước tình trạng ách tắc giao thông, tai nạn giao thông và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do đó, việc xây dựng kế hoạch phát triển hệ thống giao thông vận tải đảm bảo đáp ứng các nhu cầu ngày càng gia tăng là hết sức cần thiết. Công tác dự báo nhu cầu giao thông vận tải nói chung và nhu cầu đi lại nói riêng chính là cơ sở khoa học cho việc quy hoạch phát triển giao thông vận tải này. Dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải về bản chất chính là bước thứ ba trong mô hình dự báo nhu cầu đi lại bốn bước nhằm xác định tỷ lệ lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi. Mặt khác, việc dự báo nhu cầu đi lại thường gắn liền với những dự án quy hoạch giao thông đô thị và chỉ là một bộ phận nhỏ của dự án nên
13. 2 dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải chưa thật sự được coi trọng. Các mô hình dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải ở các đô thị Việt Nam trong thời gian gần đây đều kế thừa các mô hình sẵn có trên thế giới và có điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện ở nước ta. Tuy nhiên, với sự tăng trưởng nhanh chóng về kinh tế và dân số dẫn tới điều kiện sống của cư dân có nhiều thay đổi, các mô hình cũ trở nên không còn phù hợp. Theo đánh giá trong báo cáo “ Điều chỉnh Chiến lược phát triển GTVT Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030” [2], bên cạnh “tiến độ triển khai xây dựng các công trình giao thông chậm, đặc biệt là xây dựng đường sắt đô thị, đường sắt nội - ngoại ô, hiện tại thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh mới khởi công xây dựng 2-3 tuyến, tỷ lệ đảm nhận vận tải hành khách công cộng những năm gần đây chỉ đạt 10-12%, ùn tắc giao thông đô thị tại các thành phố Hà Nội và TP Hồ Chí Minh xảy ra thường xuyên; kết cấu hạ tầng chật hẹp, phát triển thiếu quy hoạch trong khi vận tải bánh sắt khối lượng lớn triển khai chậm; vận tải công cộng chủ yếu bằng xe buýt không đáp ứng nhu cầu đi lại, phương tiện cá nhân phát triển tự do chưa kiểm soát được, ” Vì vậy, cần thiết phải có những nghiên cứu hoàn thiện hơn công tác dự báo nhằm khắc phục những vấn đề này. Trên cơ sở đó, nghiên cứu sinh chọn đề tài “ Nghiên cứu dự báo phân bổ nhu cầu đi lại theo phương thức vận tải trong các đô thị Việt Nam ” để thực hiện luận án tiến sĩ của mình. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Phân tích các nhân tố ảnh hưởng tới nhu cầu đi lại như đặc thù về kinh tế xã hội, cung ứng vận tải, cơ sở hạ tầng giao thông đô thị, hành vi của người tham gia giao thông Xác định các nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn phương tiện vận tải nhằm xây dựng mô hình dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải trong các đô thị ở Việt Nam trên cơ sở kế thừa, bổ sung và có điều chỉnh các mô hình hiện đại đã có trên thế giới.
14. 3 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu : Nghiên cứu các mô hình dự báo phân bổ nhu cầu đi lại và các nhân tố ảnh hưởng tới nhu cầu đi lại. - Phạm vi nghiên cứu : Đặc điểm của đô thị ảnh hưởng tới sự cần thiết trong việc nghiên cứu nhu cầu đi lại. Đối với những đô thị nhỏ, cơ sở hạ tầng giao thông vẫn đáp ứng được nhu cầu đi lại của người dân, ùn tắc và ô nhiễm môi trường chưa nghiêm trọng thì nghiên cứu nhu cầu đi lại cũng như quy hoạch lại giao thông đô thị chưa mang tính cấp bách. Tuy nhiên, với những đô thị lớn, lượng người tham gia giao thông nhiều, cơ sở hạ tầng giao thông vận tải không còn đáp ứng được nhu cầu đi lại, tình trạng ùn tắc giao thông và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đã và đang diễn ra hàng ngày thì vấn đề dự báo nhu cầu đi lại và quy hoạch lại giao thông đô thị trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Bên cạnh đó, với những đặc điểm khác nhau của các đô thị nên các nhân tố ảnh hưởng tới nhu cầu đi lại cũng khác nhau, vì thế không thể nghiên cứu bao quát được hết tất cả các đô thị. Thành phố Hồ Chí Minh là thành phố lớn nhất cả nước với tốc độ gia tăng dân số cao, dẫn tới nạn ùn tắc giao thông và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nên thực sự phải cần có các nghiên cứu để giải quyết tình trạng này. Do vậy luận án đi sâu nghiên cứu nhu cầu đi lại tại thành phố Hồ Chí Minh, sử dụng nguồn số liệu thu thập từ các khảo sát thực tế tại thành phố Hồ Chí Minh để xây dựng và lựa chọn mô hình dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải (cụ thể là mô hình dự báo xác suất lựa chọn phương thức vận tải của người thực hiện chuyến đi tại thành phố Hồ Chí Minh đối với chuyến đi cơ bản từ nhà) phù hợp. 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dựa trên thành tựu nghiên cứu của các nước tiên tiến, kết hợp một cách khoa học lý thuyết hệ thống, lý thuyết kinh tế học, lý thuyết kinh tế lượng, lý thuyết quy hoạch giao thông vận tải, luận án sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu định tính và định lượng làm cơ sở xây dựng và lựa chọn mô hình dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho từng phương thức vận tải.
15. 4 5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung chính trong nghiên cứu của luận án gồm 4 chương: - Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu - Chương 2: Cơ sở lý luận về dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải trong đô thị - Chương 3 : Phương pháp tiếp cận - Chương 4 : Kết quả nghiên cứu dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải ứng dụng tại thành phố Hồ Chí Minh
16. 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong dự báo phân bổ nhu cầu đi lại cho các phương thức vận tải trong đô thị, có nhiều dạng mô hình được sử dụng để phân tích và dự báo. Theo cách tiếp cận chung hay riêng biệt, chúng có thể được phân chia làm hai loại: mô hình toàn bộ và mô hình cục bộ. Nhóm mô hình toàn bộ bao gồm mô hình lựa chọn phương thức vận tải một chiều hay hai chiều. Trong nhóm này thường sử dụng mô hình hồi quy tuyến tính đa nhân tố. Nhóm mô hình cục bộ được sử dụng cho việc lựa chọn từng phương thức vận tải đơn lẻ và dựa trên lý thuyết về độ thỏa dụng của phương thức vận tải đối với người thực hiện chuyến đi. Mô hình cục bộ thường được biết đến là mô hình Probit và mô hình Logit và được xếp vào nhóm mô hình rời rạc. Trong phần tổng quan tác giả phân tích và đánh giá các công trình nghiên cứu đã thực hiện trong nước và trên thế giới, chú trọng vào dạng mô hình toán học được áp dụng trong các nghiên cứu đó để thấy được những ưu nhược điểm của từng dạng mô hình, những vấn để đã được giải quyết trên thực tế và những khoảng trống còn tồn tại trong nghiên cứu. 1.1 Các công trình nghiên cứu trên thế giới 1.1.1 Chương trình “Nghiên cứu giao thông khu vực Pittsburgh” Chương trình “Nghiên cứu giao thông khu vực Pittsburgh”, một thành phố thuộc tiểu bang Pennsylvania, Mỹ vào năm 1980, đã áp dụng mô hình lựa chọn phương thức vận tải một chiều và đạt được những thành công nhất định. Trong mô hình này, điểm đầu và điểm cuối của tất cả các chuyến đi được phân chia lần lượt cho các phương thức vận tải trước khi phân bố các chuyến đi. Số lượng các chuyến đi bằng các phương thức vận tải khác nhau được tính toán theo mô hình hồi quy đa nhân tố hoặc biến thể của mô hình này. Các chuyến đi được phân loại theo mục đích như đi làm, đi học, đi mua sắm và các nhân tố ảnh hưởng chính được sử dụng là số ô tô thuộc sở hữu, mật độ dân cư và khoảng cách từ nơi ở đến các trung tâm thương mại. Thông thường mô hình này áp dụng
17. 6 khi lựa chọn giữa hai phương thức vận tải là phương thức vận tải cá nhân và phương thức vận tải công cộng. Một vấn đề quan trọng trong lý thuyết lựa chọn phương thức vận tải đầu- cuối là người thực hiện chuyến đi có thể sẽ không chọn phương thức vận tải cho đến khi họ biết được điểm đến, do đó để khắc phục vấn đề này, người ta đã đưa vào mô hình các đặc tính của mạng lưới vận tải. Trong chương trình nghiên cứu này, việc lựa chọn được thực hiện giữa phương thức vận tải công cộng và ô tô riêng. Mô hình hồi quy tuyến tính được sử dụng có dạng: (1. 1) Trong đó: - Y: Các chuyến đi sử dụng phương thức vận tải công cộng - X: Mật độ dân cư ròng Kết quả theo mô hình này được tính cho 3 nhóm hộ gia đình theo sở hữu ô tô riêng, bao gồm: nhóm không có ô tô riêng, nhóm có 1 ô tô riêng và nhóm có từ 2 ô tô riêng trở lên [36]. 1.1.2 Chương trình nghiên cứu nhu cầu đi lại thành phố Washington D.C Trong nghiên cứu này, việc lựa chọn giữa 2 phương thức vận tải được thể hiện trong mô hình thông qua một hàm nhiều biến cho thấy rõ sự đa dạng của các phương thức vận tải và đặc điểm của người thực hiện chuyến đi. Các biến thường được đưa vào mô hình là: - Thời gian đi lại tương đối - Chi phí đi lại tương đối - Tình hình tài chính của người thực hiện chuyến đi - Chất lượng phục vụ tương đối Các biến số khác như chiều dài tuyến, mật độ dân số cũng được sử dụng để làm mô hình có thể đạt được mức độ chính xác tối đa. Nhưng những biến này có tương quan chặt với 4 biến nêu trên cho nên ảnh hưởng của các biến này thực chất đã được tính đến thông qua 4 biến đó.
18. 7 Mô hình lựa chọn phương thức vận tải 2 chiều được áp dụng trong nghiên cứu nhu cầu đi lại của thành phố Washington D.C, các biến ở trên được xác định như sau (trong trường hợp lựa chọn giữa phương tiện vận tải công cộng và phương tiện vận tải cá nhân): - Thời gian đi lại tương đối (TG) : Biểu thị tỉ số giữa thời gian đi lại bằng phương tiện công cộng chia cho thời gian đi lại bằng phương tiện cá nhân, xác định theo công thức sau : (1. 2) Trong đó : x1 : Thời gian đi trên phương tiện vận tải công cộng (phút). x2 : Thời gian trung chuyển giữa hai phương thức công cộng (phút). x3 : Thời gian đợi phương tiện vận tải công cộng (phút). x4 : Thời gian đi bộ từ nơi xuất phát đến ga (trạm) đầu tiên của phương tiện vận tải công cộng (phút). x5 : Thời gian đi bộ từ ga (bến ) cuối đến điểm đích của chuyến đi (phút). x6 : Thời gian chuyến đi bằng phương tiện cá nhân (phút). x7 : Thời gian gởi xe ở bãi đỗ gần điểm đích chuyến đi (phút). x8 : Thời gian đi bộ từ bãi gửi xe đến điểm đích của chuyến đi (phút). - Chi phí đi lại tương đối (CF) : Tỉ số giữa chi phí đi lại bằng phương tiện công cộng chia cho chi phí đi bằng phương tiện cá nhân. (1. 3) Trong đó : x9: Giá vé đi bằng phương tiện vận tải công cộng (đồng/lượt). x10: Chi phí nhiên liệu (đồng/km). x11: Chi phí dầu nhớt (đồng/km). x12: Chi phí đỗ xe ở gần điểm đến (đồng). x13: Cường độ sử dụng xe (km/ngày).
19. 8 Mục đích của việc đưa x13 và 0,5 x12 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 vận tải công cộng. Ngoài ra có thể đưa thêm một số chi phí 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. - Tình hình tài chính của người thực hiện chuyến đi (TC) : Biểu thị bởi chỉ tiêu thu nhập bình quân hằng năm của mỗi người dân ở vùng phát sinh chuyến đi. - Chất lượng phục vụ (CL) : 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 hóa một cách tương đối chất lượng phục vụ như sau: (1. 4) 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 hóa bằng đồ thị thì các biến chi phí đi lại (CF), tình hình tài chính của người thực hiện chuyến đi (TC), chất lượng phục vụ tương đối (CL) được phân theo từng nhóm riêng biệt, mỗi nhóm ứng với một khoảng giá trị các biến nhất định. Khi nghiên cứu ở một số đô thị, các nhà quy hoạch đã thiết lập các giả thiết sau đây để tiến hành dự báo : - Thời gian và khoảng cách đi lại bằng phương tiện cá nhân và phương tiện vận tải công cộng được tính toán cho quãng đường ngắn nhất. - Thời gian trung chuyển qua phương tiện vận tải công cộng khác được lấy bằng 1/2 giãn cách giữa hai lần đến của phương tiện vận tải công cộng. - Thời gian đi bộ tới các điểm đỗ của phương tiện vận tải công cộng được tính trên cơ sở phân bố các điểm đỗ phương tiện vận tải công cộng trong vùng và tốc độ đi bộ bình quân.
20. 9 - Thời gian chờ đợi phương tiện vận tải công cộng tính bằng 1/2 thời gian giãn cách giữa hai lần đến liên tiếp của phương tiện vận tải công cộng. - Thời gian tìm điểm đỗ xe, nói chung lấy theo khảo sát thực tế (giả thiết cho là 1phút). - Thời gian đi bộ từ điểm đỗ xe đến điểm đích lấy theo khảo sát thực tế (giả thiết cho là 1 phút). - Chi phí đỗ xe giả thiết bằng 1,6 lần chi phí đỗ xe bình quân của tất cả các điểm đỗ xe trong vùng tại thời điểm hiện tại. - Giả thiết thu nhập bình quân của một công nhân mỗi vùng không tăng, nếu trong cùng thời gian chi phí đi lại bằng phương tiện cá nhân tăng lên tương ứng giá vé đi lại bằng phương tiện vận tải công cộng cũng tăng lên. Vì thế sự gia tăng tương đối của các nhân tố chi phí này sẽ triệt tiêu lẫn nhau [36]. 1.1.3 Nghiên cứu về đường cao tốc của hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ Trong báo cáo của Highway Research Board năm 1969, Peter R. Stopher [45] thuộc trường đại học Northwestern bang Illinois đã công bố nghiên cứu về mô hình xác xuất lựa chọn phương thức vận tải đối với chuyến đi làm. Trong nghiên cứu này, mô hình xác suất tuyến tính được sử dụng có dạng: (1. 5) Trong đó: - d: đại diện cho xác suất sử dụng xe khi chi phí và thời gian bằng phương tiện giao thông công cộng và xe hơi là như nhau. Nếu sự lựa chọn chỉ phụ thuộc vào chi phí thì d = 0,5. - C: chi phí cho chuyến đi - T: thời gian cho chuyến đi - Các chỉ số 1 thể hiện chuyến đi bằng ô tô và 2 thể hiện chuyến đi bằng phương thức vận tải công cộng.
21. 10 1.1.4 Công trình nghiên cứu về sự lựa chọn phương thức vận tải đối với các chuyến đi hai chiều của công ty vận tải Riga-Daugavpils Trong hội thảo quốc tế lần thứ 10 năm 2010 tại đại học Lomonosova, Dmitry Pavlyuk và Vaira Gromule thuộc viện giao thông vận tải Lomonosova công bố công trình nghiên cứu về sự lựa chọn phương thức vận tải đối với các chuyến đi hai chiều của công ty vận tải Riga-Daugavpils [52]. Trong nghiên cứu này, các tác giả đưa ra hai mô hình riêng biệt. Mô hình thứ nhất nghiên cứu việc lựa chọn giữa xe ô tô và phương tiện vận tải công cộng. Mô hình thứ hai nghiên cứu việc lựa chọn giữa xe buýt và tàu hỏa. Công thức tính xác suất lựa chọn phương thức vận tải sử dụng trong mô hình có dạng: | (1.6) Trong đó: - y: là biến rời rạc nhận giá trị bằng 1 nếu lựa chọn phương thức vận tải và nhận giá trị bằng 0 nếu không chọn. - X: tập hợp các biến giải thích. Các biến giải thích sử dụng trong mô hình bao gồm: tính tiện dụng của phương thức vận tải, sở thích của người thực hiện chuyến đi, giá vé, thu nhập, tuổi, thời gian - : véc tơ tham số cần ước lượng - F: là hàm chuyển đổi giá trị bằng số thực về [0, 1] Các tác giả tính toán trên cả hai mô hình Probit và Logit với các kết quả thu được không có sự sai khác đáng kể. 1.1.5 Nghiên cứu so sánh các mô hình phân chia phương thức vận tải Trong nghiên cứu này, Chen, Xianlong Liu, Xiaoqian Li, Fazhi [34] tiến hành so sánh 5 dạng mô hình bao gồm: mô hình Logit đa thức, mô hình Logit hỗn hợp, mô hình Logit lồng, mô hình HEV (Heteroscedastic Extreme Value Model) cùng mô hình Probit đa thức và chỉ ra rằng mô hình Probit có nhiều nhược điểm dẫn tới hiệu suất diễn giải kém nhất trong thực tế.
22. 11 1.1.6 Nghiên cứu về quy hoạch giao thông đô thị của Michael D. Meyer và Eric J. Miller Michael D. Meyer và Eric J. Miller [49], trong cuốn Urban Transportation Planning-A Decision - Oriented Approach, đã đưa ra những kiến thức tổng quan về quy hoạch giao thông đô thị từ các khái niệm cơ bản, các nhân tố ảnh hưởng tới cung cầu vận tải, các kỹ thuật dự báo và các mô hình được sử dụng để phân tích hay dự báo trong giao thông vận tải. Trong phần lựa chọn phân chia phương thức vận tải, các tác giả có sử dụng lý thuyết kinh tế và hành vi người tiêu dùng để giải thích quá trình lựa chọn phương thức vận tải của người sử dụng dịch vụ vận tải. Mô hình lựa chọn phương thức vận tải được tác giả đề cập tới là mô hình lựa chọn rời rạc dựa trên lý thuyết thỏa dụng ngẫu nhiên với đại diện là mô hình logit đa thức. Lý thuyết thỏa dụng ngẫu nhiên được tác giả giới thiệu trong cuốn sách này cho rằng người thực hiện chuyến đi sẽ lựa chọn phương thức đi lại mà đem lại cho họ thỏa dụng tối đa. Thỏa dụng này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có những yếu tố mà có thể biết hay quan sát được và có những yếu tố không thể quan sát được. Do đó thỏa dụng được viết dưới dạng: UVit it  it (1.7) Trong đó: - Uit: là thỏa dụng ngẫu nhiên của phương thức i đối với cá nhân t. - Vit: là phần quan sát được của thỏa dụng (thỏa dụng hệ thống hay thỏa dụng quan sát). - εit: là phần ngẫu nhiên của thỏa dụng. Vit được xác định là một hàm số tuyến tính của các nhân tố liên quan tới thuộc tính của phương tiện và đặc điểm của người thực hiện chuyến đi, mà cụ thể, ở ví dụ minh họa hai nhân tố tác giả sử dụng là chi phí đi lại bằng phương thức i và thời gian đi lại bằng phương thức i. Trên cơ sở lý thuyết về thỏa dụng ngẫu nhiên, tác giả đưa ra mô hình xác
23. 12 suất lựa chọn phương thức vận tải như sau: (1. 8) ∑ Trong đó: - Pit: xác suất cá nhân t lựa chọn phương thức vận tải i - TT: thời gian chuyến đi - TC: chi phí chuyến đi - e: cơ số tự nhiên - n: số phương thức vận tải xem xét. 1.1.7 Nghiên cứu nhu cầu đi lại tại thành phố Dhaka, Bangladesh Trong nghiên cứu nhu cầu đi lại tại thành phố Dhaka, Bangladesh năm 2012, Bayes Ahmed sử dụng mô hình logit đa nhân tố và chỉ ra hai biến thời gian và chi phí chuyến đi là hai biến độc lập được sử dụng phổ biến và có ý nghĩa trong các nghiên cứu thực tế [31] . 1.1.8 Nghiên cứu ước tính giá trị thời gian đi lại cho chuyến đi làm việc Nghiên cứu được thực hiện nhằm thực hiện các mục tiêu sau: - Xác định một phương pháp luận thích hợp để ước tính giá trị thời gian đi lại. - Ước tính giá trị thời gian đi lại của các chuyến đi làm việc. - Nghiên cứu ảnh hưởng của các biến số kinh tế - xã hội đến giá trị thời gian đi lại. Trong nghiên cứu công bố năm 2016, I.C.Athira và các cộng sự [32] đưa ra cách ước lượng giá trị thời gian đi lại dựa trên cơ sở phân nhóm thu nhập và độ dài chuyến đi theo dữ liệu thu thập được ở thành phố Calicut. 1.1.9 Nghiên cứu về giao thông và thiết kế cao tốc Trong nghiên cứu của Nicholas J. Garber và Lester A. Hoel [39], hàm thỏa dụng trong mô hình logit được phân tích kỹ hơn. Thời gian chuyến đi trong hàm thỏa dụng được chi tiết thành thời gian trên phương tiện và thời
24. 13 gian ngoài phương tiện. Nghiên cứu này cũng chỉ ra thời gian trên phương tiện và thời gian ngoài phương tiện ảnh hưởng khác nhau tới quyết định lựa chọn phương thức đi lại. 1.1.10 Nghiên cứu về quyết định lựa chọn phương tiện tại Nam Kinh, Trung Quốc Nghiên cứu của Ling Ding và Ning Zhang [37] về lựa chọn phương tiện giao thông tại Nam Kinh có sử dụng mô hình logit, trong đó các tác giả chia nhỏ thời gian chuyến đi thành thời gian trên phương tiện, thời gian tiếp cận phương tiện và thời gian chờ đợi. 1.1.11 Nghiên cứu khung lý thuyết cho mô hình Logit Trong công bố về nghiên cứu của mình năm 2010, Sven Erlander đã chuyển hàm thỏa dụng trong mô hình logit truyền thống thành hàm bất thỏa dụng bằng cách quy đổi hao phí thời gian chuyến đi thành chi phí bằng tiền sau đó xác định quy tắc quyết định trong mô hình là tối thiểu hóa chi phí [38]. 1.1.12 Nghiên cứu quyết định lựa chọn phương thức đi lại của người lao động ở thành phố Chennai Trong kết quả nghiên cứu công bố năm 2013, K. Parthan và Karthik K. Srinivasan sử dụng mô hình phân tích hành vi, là một dạng biến đổi của mô hình logit, trong đó chuyển đổi hàm thỏa dụng thành hàm bất thỏa dụng với quy tắc quyết định trong mô hình là tối thiểu hóa bất thỏa dụng ngẫu nhiên. Trong trường hợp này mô hình có tên gọi khác là mô hình RDM (Random Disutility Minimization Model) [51]. 1.1.13 Chương trình hợp tác nghiên cứu giao thông quốc gia, Mỹ Trong công bố năm 2012 của Ban nghiên cứu giao thông về dự báo nhu cầu đi lại có sử dụng mô hình logit lồng. Trong cấu trúc lồng, mô hình tập hợp các phương thức vận tải tương tự nhau và sự lựa chọn được thực hiện theo quyết định nhiều bước [56]. Mô hình logit lồng về mặt lý thuyết được mô tả thông qua ví dụ về việc lựa chọn giữa 3 phương thức vận tải thay thế nhau là 1A, 1B và 2.