Tổng quan nghiên cứu

Tan Sơn Nhất là sân bay quốc tế lớn nhất và bận rộn nhất Việt Nam, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối giao thương và phát triển kinh tế khu vực. Theo báo cáo ngành hàng không, số lượng chuyến bay và hành khách qua sân bay này tăng trưởng ổn định trong giai đoạn 2015-2019, với khoảng 50 triệu lượt hành khách mỗi năm và hơn 300.000 chuyến bay. Tuy nhiên, sự gia tăng này đặt ra thách thức lớn về năng lực khai thác, gây áp lực lên hạ tầng và dịch vụ sân bay.

Nghiên cứu nhằm dự báo số lượng chuyến bay và hành khách tại sân bay Tan Sơn Nhất trong điều kiện không có các sự kiện bất thường ảnh hưởng đến ngành hàng không. Mục tiêu cụ thể là phân tích dữ liệu lịch sử, đánh giá năng lực đường băng, đề xuất vị trí đường lăn thoát nhanh và các giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dữ liệu từ năm 2015 đến tháng 12/2019, tại sân bay Tan Sơn Nhất, TP. Hồ Chí Minh.

Kết quả dự báo giúp các hãng hàng không, cơ quan quản lý sân bay và dịch vụ điều hành không lưu có cơ sở để lập kế hoạch đầu tư, nâng cấp hạ tầng và điều phối hoạt động phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả khai thác. Các chỉ số như số chuyến bay, số hành khách, năng lực đường băng và thời gian chiếm dụng đường băng được sử dụng làm thước đo hiệu quả và định hướng phát triển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình phân tích chuỗi thời gian, trong đó nổi bật là mô hình SARIMA (Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average). Mô hình này cho phép xử lý dữ liệu có tính mùa vụ và xu hướng, phù hợp với đặc điểm biến động theo tháng của số chuyến bay và hành khách tại sân bay. Ngoài ra, các khái niệm chính bao gồm:

  • Năng lực đường băng (Runway Capacity): Khả năng phục vụ số lượng chuyến bay trong một khoảng thời gian nhất định, phụ thuộc vào thời gian chiếm dụng đường băng (ROT) và khoảng cách giãn cách giữa các chuyến bay.
  • Đường lăn thoát nhanh (Rapid Exit Taxiway): Đường lăn giúp máy bay rời đường băng nhanh hơn, giảm thời gian chiếm dụng và tăng năng lực khai thác.
  • Phân tích thống kê và kiểm định mô hình: Sử dụng các chỉ số như AIC, BIC, Durbin-Watson, Breusch-Godfrey để đánh giá độ phù hợp và tính tự tương quan của mô hình.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là số liệu chuyến bay và hành khách được thu thập từ Cảng hàng không quốc tế Tan Sơn Nhất trong giai đoạn 2015-2019. Cỡ mẫu gồm hơn 60 tháng dữ liệu theo tháng, được chọn để đảm bảo tính đại diện và đủ độ dài cho phân tích chuỗi thời gian.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Tiền xử lý dữ liệu bằng MS Excel để làm sạch và chuẩn hóa.
  • Áp dụng mô hình SARIMA với các tham số được xác định qua phân tích ACF, PACF và kiểm định thống kê.
  • Sử dụng Python để thực hiện mô hình hóa, dự báo và đánh giá kết quả.
  • Tính toán năng lực đường băng dựa trên các thông số kỹ thuật và thời gian chiếm dụng thực tế.
  • Đề xuất vị trí đường lăn thoát nhanh dựa trên phân tích bản đồ sân bay và mô hình hóa luồng máy bay.

Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, từ thu thập dữ liệu, phân tích, mô hình hóa đến đề xuất giải pháp và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Dự báo số chuyến bay và hành khách: Mô hình SARIMA(1,1,0)(0,1,1)[12] cho kết quả dự báo chính xác với sai số trung bình tuyệt đối (MAPE) dưới 5%, dự báo số chuyến bay tăng khoảng 7% mỗi năm, số hành khách tăng khoảng 8% mỗi năm trong giai đoạn 2020-2024.

  2. Năng lực đường băng hiện tại: Đường băng 07R/25L có năng lực khoảng 45 chuyến bay/giờ trong điều kiện bình thường, thời gian chiếm dụng trung bình 50 giây/chuyến bay. Việc thiếu đường lăn thoát nhanh làm tăng thời gian chiếm dụng, giảm năng lực khai thác khoảng 10%.

  3. Vị trí đường lăn thoát nhanh: Đề xuất xây dựng thêm 2 đường lăn thoát nhanh tại các vị trí chiến lược giúp giảm thời gian chiếm dụng đường băng xuống còn 40 giây/chuyến bay, tăng năng lực khai thác lên 55 chuyến bay/giờ, tương đương tăng 22% so với hiện tại.

  4. So sánh với các sân bay quốc tế: Năng lực khai thác của Tan Sơn Nhất thấp hơn khoảng 15-20% so với các sân bay quốc tế có quy mô tương đương do hạn chế về hạ tầng và quản lý luồng bay.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hạn chế năng lực là do thiết kế đường băng và hệ thống đường lăn chưa tối ưu, cùng với sự gia tăng nhanh chóng của lưu lượng bay vượt quá khả năng điều phối hiện tại. Kết quả dự báo phù hợp với các nghiên cứu trong khu vực Đông Nam Á, cho thấy xu hướng tăng trưởng ổn định nhưng cần có giải pháp nâng cấp hạ tầng kịp thời.

Việc áp dụng mô hình SARIMA cho phép dự báo chính xác hơn so với các mô hình ARIMA truyền thống nhờ tính đến yếu tố mùa vụ và xu hướng dài hạn. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường thể hiện số chuyến bay và hành khách thực tế so với dự báo, bảng so sánh năng lực đường băng trước và sau khi xây dựng đường lăn thoát nhanh.

Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học cho việc lập kế hoạch phát triển sân bay, giúp giảm thiểu ùn tắc, nâng cao an toàn và hiệu quả khai thác, đồng thời hỗ trợ các bên liên quan trong ngành hàng không đưa ra quyết định đầu tư hợp lý.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng thêm đường lăn thoát nhanh: Triển khai xây dựng 2 đường lăn thoát nhanh tại vị trí đề xuất trong vòng 2 năm tới nhằm giảm thời gian chiếm dụng đường băng, tăng năng lực khai thác lên 20-25%. Chủ thể thực hiện là Cảng hàng không quốc tế Tan Sơn Nhất phối hợp với Bộ Giao thông Vận tải.

  2. Nâng cấp hệ thống điều phối không lưu: Áp dụng công nghệ quản lý luồng bay hiện đại, tăng cường đào tạo nhân lực điều hành không lưu để tối ưu hóa luồng bay, giảm thiểu thời gian chờ đợi. Thời gian thực hiện dự kiến 1-2 năm, do Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam chủ trì.

  3. Tăng cường giám sát và bảo trì hạ tầng: Định kỳ kiểm tra, bảo trì đường băng, đường lăn và thiết bị hỗ trợ hạ cánh để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động. Chủ thể là Ban quản lý sân bay, thực hiện liên tục hàng năm.

  4. Phát triển hệ thống dự báo và phân tích dữ liệu: Ứng dụng các mô hình dự báo nâng cao như SARIMA kết hợp trí tuệ nhân tạo để theo dõi và dự báo lưu lượng bay, hỗ trợ ra quyết định kịp thời. Thời gian triển khai 1 năm, do các đơn vị nghiên cứu và công nghệ phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý hàng không: Giúp hoạch định chính sách phát triển hạ tầng, điều phối luồng bay và đảm bảo an toàn khai thác.

  2. Các hãng hàng không: Hỗ trợ lập kế hoạch khai thác, điều chỉnh lịch bay phù hợp với năng lực sân bay, tối ưu hóa chi phí vận hành.

  3. Nhà đầu tư và nhà thầu xây dựng: Cung cấp thông tin về nhu cầu đầu tư, vị trí và quy mô các công trình hạ tầng cần thiết.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành hàng không: Là tài liệu tham khảo về ứng dụng mô hình dự báo chuỗi thời gian và phân tích năng lực sân bay trong thực tế.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình SARIMA có ưu điểm gì so với ARIMA trong dự báo lưu lượng bay?
    SARIMA xử lý được yếu tố mùa vụ và xu hướng dài hạn trong dữ liệu chuỗi thời gian, giúp dự báo chính xác hơn khi lưu lượng bay có tính biến động theo mùa, ví dụ như tăng cao vào các tháng hè hoặc dịp lễ.

  2. Năng lực đường băng được tính toán dựa trên những yếu tố nào?
    Năng lực đường băng phụ thuộc vào thời gian chiếm dụng đường băng của mỗi chuyến bay, khoảng cách giãn cách tối thiểu giữa các chuyến bay, và sự hiện diện của các đường lăn thoát nhanh giúp giảm thời gian chờ.

  3. Tại sao cần xây dựng thêm đường lăn thoát nhanh?
    Đường lăn thoát nhanh giúp máy bay rời khỏi đường băng nhanh hơn, giảm thời gian chiếm dụng, từ đó tăng số chuyến bay có thể khai thác trong một giờ, giảm ùn tắc và nâng cao hiệu quả khai thác.

  4. Dữ liệu nghiên cứu được thu thập như thế nào?
    Dữ liệu chuyến bay và hành khách được thu thập từ hệ thống quản lý sân bay Tan Sơn Nhất, bao gồm số liệu theo tháng từ năm 2015 đến tháng 12/2019, đảm bảo tính đầy đủ và chính xác cho phân tích.

  5. Các giải pháp đề xuất có thể áp dụng trong bao lâu để thấy hiệu quả?
    Các giải pháp như xây dựng đường lăn thoát nhanh và nâng cấp hệ thống điều phối không lưu có thể triển khai trong vòng 1-2 năm và bắt đầu thấy hiệu quả rõ rệt trong việc tăng năng lực khai thác và giảm ùn tắc.

Kết luận

  • Dự báo số chuyến bay và hành khách tại sân bay Tan Sơn Nhất tăng trưởng ổn định khoảng 7-8% mỗi năm trong giai đoạn 2020-2024.
  • Năng lực đường băng hiện tại bị hạn chế do thiếu đường lăn thoát nhanh và thời gian chiếm dụng cao.
  • Việc xây dựng thêm đường lăn thoát nhanh có thể tăng năng lực khai thác lên 22%, giảm ùn tắc và nâng cao an toàn.
  • Mô hình SARIMA được chứng minh là công cụ dự báo hiệu quả, hỗ trợ lập kế hoạch và quản lý sân bay.
  • Các bên liên quan cần phối hợp triển khai các giải pháp nâng cấp hạ tầng và công nghệ trong vòng 1-2 năm tới để đáp ứng nhu cầu phát triển.

Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc phát triển bền vững sân bay Tan Sơn Nhất, góp phần nâng cao hiệu quả ngành hàng không Việt Nam. Đề nghị các cơ quan quản lý và doanh nghiệp liên quan áp dụng kết quả nghiên cứu để hoạch định chiến lược phát triển phù hợp.