Tổng quan nghiên cứu

Năm 2018, Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất đã phục vụ 38,5 triệu lượt hành khách, vượt 37,5% so với công suất thiết kế ban đầu là 28 triệu lượt khách mỗi năm. Là cửa ngõ hàng không lớn nhất khu vực phía Nam, Tân Sơn Nhất cùng với sân bay Nội Bài và Đà Nẵng đảm nhận tới 76% tổng dung lượng vận chuyển hành khách của cả nước. Vị trí sân bay nằm cách trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh chỉ khoảng 7 km mang lại ưu thế kết nối giao thương vượt trội. Tuy nhiên, mức tăng trưởng vận tải hành khách liên tục ở mức hai con số đã dẫn đến tình trạng quá tải nghiêm trọng trên toàn bộ hệ thống đường băng, sân đỗ, nhà ga và vùng trời tiếp cận.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của đề tài là phân tích toàn diện các yếu tố gây tắc nghẽn hạ tầng và xây dựng chiến lược phát triển tối ưu cho Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất trong giai đoạn 2018-2035, với tầm nhìn quy hoạch đến năm 2030. Mục tiêu cụ thể bao gồm: dự báo chính xác nhu cầu hành khách tương lai, tính toán năng lực giới hạn của hệ thống đường cất hạ cánh và nhà ga, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật - quy hoạch khả thi trước khi sân bay Long Thành đi vào vận hành sau năm 2025.

Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc cung cấp các luận cứ khoa học định lượng giúp nâng công suất phục vụ toàn cảng lên mức 50 triệu hành khách/năm. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ cơ quan quản lý tối ưu hóa thời gian xử lý thủ tục hàng không xuống dưới 30 phút, giảm thiểu chậm chuyến và định hướng kế hoạch đầu tư công đạt hiệu quả tài chính cao nhất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng hệ thống lý thuyết kinh tế lượng hàng không kết hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế để đánh giá năng lực khai thác:

Thứ nhất, Lý thuyết Cung - Cầu vận tải hàng không và Độ co giãn nhu cầu: Mô hình hóa mối quan hệ giữa biến phụ thuộc (lượng hành khách luân chuyển) và các biến độc lập như tăng trưởng GDP bình quân đầu người, mức giá vé máy bay. Trong dài hạn, tốc độ tăng trưởng khách quốc tế tại Tân Sơn Nhất gấp khoảng 2 lần, còn tốc độ tăng trưởng khách quốc nội gấp tới 5 lần tốc độ tăng trưởng GDP thực tế.

Thứ hai, Lý thuyết Năng lực phục vụ và Mức độ dịch vụ (LOS) theo tiêu chuẩn của Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế (IATA) và Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO): Đánh giá định lượng diện tích bình quân (m2/người) và thời gian chờ đợi tối đa tại khu vực quầy thủ tục (Check-in), kiểm soát an ninh, xuất nhập cảnh và băng chuyền hành lý theo các thang đo từ loại A đến loại E.

Thứ ba, Mô hình tính toán năng lực đường cất hạ cánh: Xác định năng lực thông qua của cặp đường cất hạ cánh song song phụ thuộc 07L/25R và 07R/25L dựa trên quy chuẩn phân cách an toàn và phân cách nhiễu động vệt khí thải (Wake Turbulence Separation) trong điều kiện tiếp cận chót.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp giải tích kỹ thuật, khảo sát thực địa và phân tích thống kê đa biến. Cỡ mẫu dữ liệu bao gồm chuỗi thời gian liên tục 18 năm (giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2018) về sản lượng hành khách, lượt chuyến bay, lượng khách quốc tế và số liệu GDP do Tổng cục Thống kê và ICAO công bố. Ngoài ra, tác giả tiến hành thu thập dữ liệu vận hành chi tiết từ Hệ thống Quản lý Thông tin An toàn Hàng không (SMIS) tại Đài kiểm soát không lưu Tân Sơn Nhất trong 6 tháng cao điểm (từ tháng 4 đến tháng 9 năm 2018) với tổng số 119.854 chuyến bay.

Phương pháp chọn mẫu toàn bộ theo chuỗi thời gian được lựa chọn nhằm bảo đảm tính liên tục và loại bỏ các sai số ngẫu nhiên mang tính mùa vụ. Quá trình xử lý số liệu sử dụng hai nhóm mô hình chính:

  1. Phương pháp chuỗi thời gian: Áp dụng hàm tuyến tính, hàm mũ, hàm bậc hai Parabol, bình quân di động (MA) chu kỳ 3 đến 5 năm và san bằng mũ đơn giản.
  2. Phương pháp nhân quả: Xây dựng phương trình hồi quy đơn biến theo GDP và hồi quy đa biến kết hợp biến GDP với lượng khách quốc tế.

Lý do lựa chọn phương pháp hồi quy đa biến là khả năng giải thích bản chất tương tác giữa tăng trưởng kinh tế vĩ mô và nhu cầu đi lại. Độ tin cậy của các mô hình được kiểm định qua chỉ số sai số tuyệt đối bình quân (MAD), sai số bình phương trung bình gốc (RMSE), sai số phần trăm tuyệt đối (MAPE) và hệ số không ngang bằng Theil U.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô hình hóa và phân tích số liệu thực tế đã mang lại các phát hiện cốt lõi:

Thứ nhất, Tốc độ tăng trưởng vượt xa giới hạn hạ tầng: Sản lượng vận chuyển tại Tân Sơn Nhất tăng nhanh từ 32 triệu lượt khách năm 2016 lên 38,5 triệu lượt khách năm 2018, tương đương mức tăng trưởng 20,3% chỉ sau 2 năm. Thống kê 6 tháng cao điểm năm 2018 cho thấy sân bay phục vụ trung bình 657 chuyến bay/ngày với hệ số lấp đầy đạt 161,93 hành khách/chuyến.

Thứ hai, Dự báo nhu cầu giai đoạn 2019-2035: Mô hình hồi quy nhân quả hai biến đạt độ chính xác cao nhất với hệ số Theil U nhỏ hơn 0,55. Kết quả dự báo chỉ ra rằng nhu cầu hành khách qua cảng sẽ đạt khoảng 78,7 triệu lượt vào năm 2025 và tiệm cận 105 triệu lượt vào năm 2030, hoàn toàn tương thích với mức dự báo 77,6 triệu lượt của IATA.

Thứ ba, Điểm nghẽn nghiêm trọng tại khu bay và nhà ga: Nhà ga quốc nội T1 thường xuyên hoạt động vượt tải 35% diện tích tiêu chuẩn vào giờ cao điểm, khiến thời gian xếp hàng tại khu vực kiểm tra an ninh kéo dài trên 35 phút. Hệ thống đường cất hạ cánh song song có khoảng cách tim chỉ 365 m nên không thể vận hành độc lập, giới hạn năng lực tiếp thu tối đa ở mức 44 đến 46 chuyến/giờ, trong khi nhu cầu thực tế giờ cao điểm đạt 50 đến 52 chuyến/giờ.

Thảo luận kết quả

Tình trạng quá tải tại Tân Sơn Nhất bắt nguồn từ sự phát triển vượt bậc của các hãng hàng không giá rẻ nội địa (chiếm trên 50% thị phần) cùng tốc độ tăng trưởng kinh tế Việt Nam đạt bình quân trên 6,8%/năm trong thập kỷ qua. Dữ liệu khi được biểu diễn trên biểu đồ tương quan phân tán cho thấy hệ số xác định R2 giữa tăng trưởng GDP và sản lượng hành khách đạt trên 0,95, chứng minh thu nhập bình quân đầu người là động lực chính định hình nhu cầu hàng không.

Khi so sánh với phương án quy hoạch của đơn vị tư vấn ADCC (Việt Nam) và Tư vấn ADPi (Pháp), việc chỉ mở rộng cục bộ về phía Nam hoặc xây dựng riêng lẻ nhà ga T3 sẽ không giải quyết được xung đột giao thông tại trục đường Trường Sơn. Kết quả tính toán giải tích khẳng định giải pháp tối ưu là phải kết hợp mở rộng nhà ga về phía Bắc (khu vực đất quốc phòng) với việc cải tạo hệ thống đường lăn thoát nhanh. Việc rút ngắn cự ly phân cách tiếp cận chót từ 5 hải lý xuống 3 hải lý sẽ giúp nâng năng lực tiếp thu của đường băng lên mức tối đa mà vẫn bảo đảm tuyệt đối an toàn bay.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược đồng bộ nhằm nâng cao công suất khai thác sân bay:

Thứ nhất, Cải tạo và tối ưu hóa hạ tầng đường cất hạ cánh: Xây dựng bổ sung các đường lăn thoát nhanh và đường lăn song song kết nối giữa hai đường băng 07L/25R và 07R/25L. Áp dụng quy trình giảm phân cách nhiễu động tối thiểu theo tiêu chuẩn ICAO nhằm nâng năng lực tiếp thu từ 44 chuyến/giờ lên mức 54 đến 56 chuyến/giờ. Chủ thể thực hiện: Tổng công ty Cảng hàng không Việt Nam (ACV) phối hợp Cục Hàng không Việt Nam, lộ trình hoàn thành trong giai đoạn 2019-2022.

Thứ hai, Xây dựng mới nhà ga hành khách T3: Triển khai xây dựng nhà ga T3 với công suất thiết kế 20 triệu lượt hành khách/năm, diện tích sàn xây dựng đạt trên 110.000 m2, nâng tổng công suất toàn cảng lên 50 triệu hành khách/năm. Chủ thể thực hiện: Bộ Giao thông Vận tải và ACV, mốc thời gian hoàn thành giai đoạn 2020-2024.

Thứ ba, Hiện đại hóa công nghệ quản lý không lưu: Đưa vào vận hành hệ thống điều hành bay tích hợp (VATM CDM) và phương thức dẫn đường theo tính năng (PBN) nhằm tối ưu hóa luồng bay đến, cắt giảm 15-20% thời gian bay chờ trên không vào khung giờ cao điểm. Chủ thể thực hiện: Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam (VATM), hoàn thành trước năm 2023.

Thứ tư, Đồng bộ hóa hạ tầng giao thông kết nối ngoại vi: Xây dựng tuyến đường nối từ đường Phan Thúc Duyện sang đường Hoàng Hoa Thám và tuyến cầu vượt kết nối nhà ga T3 ra trục đường Cộng Hòa, giúp giải tỏa 40% lưu lượng giao thông cho nút giao Lăng Cha Cả. Chủ thể thực hiện: Ủy ban Nhân dân Thành phố Hồ Chí Minh và Sở Giao thông Vận tải, hoàn thiện trong giai đoạn 2021-2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là công trình nghiên cứu chuyên sâu, mang lại giá trị thực tiễn cho 4 nhóm đối tượng:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Giao thông Vận tải, Cục Hàng không Việt Nam): Khai thác phương pháp dự báo kinh tế lượng và khung đánh giá năng lực khu bay để phục vụ công tác điều chỉnh quy hoạch tổng thể mạng lưới cảng hàng không quốc gia tầm nhìn 2030-2050.
  2. Doanh nghiệp vận hành cảng hàng không (Tổng công ty Cảng hàng không Việt Nam - ACV): Ứng dụng các bảng tính tiêu chuẩn diện tích theo chuẩn IATA LOS để tối ưu hóa vị trí quầy thủ tục, cửa kiểm soát an ninh và quản lý hiệu quả slot bay giờ cao điểm.
  3. Đơn vị tư vấn thiết kế hạ tầng giao thông: Tham khảo mô hình giải tích phân cách tàu bay và phương án thiết kế đường lăn thoát nhanh làm tài liệu kỹ thuật lập báo cáo khả thi cho các dự án mở rộng sân bay đô thị.
  4. Giảng viên, học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Hàng không và Quản trị Logistics: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy, nghiên cứu tình huống thực tế về dự báo chuỗi thời gian, hồi quy kinh tế lượng và kỹ thuật mô phỏng không lưu.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao Cảng hàng không Tân Sơn Nhất rơi vào tình trạng quá tải nghiêm trọng từ năm 2016 đến 2018? Sản lượng khai thác thực tế năm 2018 đạt 38,5 triệu khách, vượt xa công suất thiết kế 28 triệu khách/năm. Sự gia tăng nhanh chóng của các hãng hàng không giá rẻ kết hợp mức tăng trưởng GDP trên 7% đã thúc đẩy nhu cầu đi lại vượt quá tốc độ mở rộng cơ sở hạ tầng khu bay.

  2. Mô hình dự báo nào mang lại độ chính xác cao nhất trong nghiên cứu? Mô hình hồi quy nhân quả hai biến kết hợp giữa GDP bình quân đầu người và lượng khách quốc tế mang lại kết quả tối ưu. Mô hình đạt hệ số xác định R2 trên 0,95 và chỉ số sai số Theil U dưới 0,55, dự báo sản lượng đạt khoảng 78,7 triệu khách vào năm 2025.

  3. Hai đường cất hạ cánh hiện hữu tại Tân Sơn Nhất có thể vận hành độc lập không? Hai đường băng 07L/25R và 07R/25L có khoảng cách tim chỉ đạt 365 m, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn tối thiểu 760 m của ICAO để khai thác độc lập. Do đó, sân bay bắt buộc phải vận hành phụ thuộc, phân chia một đường chuyên cất cánh và một đường chuyên hạ cánh.

  4. Việc bổ sung 21 ha sân đỗ giai đoạn 2017-2018 mang lại hiệu quả gì? Khu vực đất quốc phòng bàn giao đã bổ sung gần 30 vị trí đỗ máy bay qua đêm. Giải pháp này giúp giải tỏa áp lực thiếu bãi đỗ tức thời, giảm thiểu 10-15 phút thời gian máy bay phải lăn chờ đợi sau khi hạ cánh trong các khung giờ cao điểm.

  5. Sân bay Long Thành có thay thế hoàn toàn vai trò của sân bay Tân Sơn Nhất không? Không, Tân Sơn Nhất vẫn đóng vai trò là cảng hàng không trung tâm phục vụ trực tiếp Thành phố Hồ Chí Minh. Đến năm 2030, sân bay tiếp tục duy trì công suất 50 triệu khách/năm, hoạt động song song và hỗ trợ kỹ thuật chặt chẽ với sân bay Long Thành.

Kết luận

  • Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết kinh tế lượng và kiểm định mức độ chính xác của các mô hình dự báo chuỗi thời gian trong lĩnh vực hàng không.
  • Lượng hóa chính xác mức độ quá tải tại khu bay và nhà ga hành khách Tân Sơn Nhất trong giai đoạn 2018-2035.
  • Đề xuất phương án mở rộng quy hoạch tổng thể giúp nâng công suất khai thác toàn cảng lên 50 triệu hành khách/năm.
  • Xác lập lộ trình giải pháp kỹ thuật, điều hành không lưu và giao thông kết nối theo các mốc thời gian cụ thể 2020, 2023 và 2025.
  • Cung cấp luận cứ khoa học thực chứng giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định đầu tư hạ tầng hàng không chính xác, tránh lãng phí nguồn lực.

Đóng góp quan trọng nhất của luận văn là việc kết hợp hài hòa giữa mô hình dự báo định lượng và giải pháp tối ưu hóa năng lực điều hành bay thực tế. Trong giai đoạn 2020-2025, việc khẩn trương xây dựng nhà ga T3 và bổ sung hệ thống đường lăn thoát nhanh là yêu cầu cấp thiết hàng đầu. Quý cơ quan quản lý, doanh nghiệp và các nhà nghiên cứu hãy cùng tham khảo, ứng dụng kết quả của luận văn để thúc đẩy ngành hàng không phát triển bền vững.