Để giải bài toán này, trước tiên ta cần xác định thời gian mà mỗi xe ô tô thực hiện một chuyến.

- Xe thứ nhất: 20 phút/chuyến
- Xe thứ hai: 30 phút/chuyến
- Xe thứ ba: 40 phút/chuyến

Tiếp theo, chúng ta cần tìm thời gian ngắn nhất mà cả ba xe cùng khởi hành lần thứ hai. Thời gian này chính là bội số chung nhỏ nhất (BCNN) của ba thời gian trên.

**Bước 1: Tính BCNN của 20, 30 và 40.**

1. Phân tích từng số ra thừa số nguyên tố:
- 20 = 2² × 5¹
- 30 = 2¹ × 3¹ × 5¹
- 40 = 2³ × 5¹

2. Áp dụng quy tắc BCNN: Lấy lũy thừa cao nhất của mỗi thừa số nguyên tố.
- Với 2: max(2², 2¹, 2³) = 2³
- Với 3: max(3¹) = 3¹
- Với 5: max(5¹) = 5¹

3. Tính BCNN:
\[
BCNN = 2³ × 3¹ × 5¹ = 8 × 3 × 5 = 120.
\]

**Bước 2: Tính số chuyến mỗi xe đã thực hiện trong thời gian 120 phút.**

- Số chuyến của xe thứ nhất:
\[
\frac{120}{20} = 6 \text{ chuyến}.
\]

- Số chuyến của xe thứ hai:
\[
\frac{120}{30} = 4 \text{ chuyến}.
\]

- Số chuyến của xe thứ ba:
\[
\frac{120}{40} = 3 \text{ chuyến}.
\]

**Kết luận:**
Thời gian ngắn nhất để cả ba xe cùng khởi hành lần thứ hai là 120 phút (2 giờ), trong đó:
- Xe thứ nhất chở được 6 chuyến,
- Xe thứ hai chở được 4 chuyến,
- Xe thứ ba chở được 3 chuyến.