【北京新机场站坪滑行道运行模式仿真分析案例4400字】

24北京新机场站坪滑行道运行模式仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u18156北京新机场站坪滑行道运行模式仿真分析案例 1113231.1北京新机场的介绍 158641.2系统仿真 1130581.2.1系统仿真的特点： 116641.2.2机场系统仿真流程： 282091.3北京新机场站坪滑行道设置及运行方案 2135481.4机场仿真建模 4145005．4.1运行结果分析： 8291371.6仿真总结论： 101.1北京新机场的介绍北京新机场，也叫北京大兴机场，于2019年二十五号正式通航，当时长达五个月的施工量，因此相应的北京南苑场也正式关闭。截至2021年公历月，北京大兴国际机场共有223个民航机位，以及76个近机位和147个远机位；按机位类别划分，有122个C类机位，4个D类机位，77个E类机位和20个F类机位。北京新机场的建成担负着北京作为国际大都市的航空运输方面的责任，作为大型枢纽机场，它的各个方面在机场领域都是数一数二的，规模很大、系统复杂、功能流程丰富。因为它是新机场，它的跑到构型、滑行道系统、航站楼流程及路侧交通的规划设计工作非常重要，需要在传统的机场运作经验上，利用计算机模拟仿真软件进行分析评估，制定出高效性，合理性的方案。1.2系统仿真1.2.1系统仿真的特点：（1）简化模型：可以把复杂的系统简单化，把宏观的问题转化为数据用于计算。（2）方便快捷：模拟一次仿真运行只需要很短的时间就可以完成，得出的结论可以用于下一次分析研究。而且仿真软件不受时间、机场天气等条件的影响。（3）成本低：进行一次仿真运行基本不需要物质成本，可以多次进行。（4）可视化：模拟的结果均被量化，便于分析。（5）准确性高：只需要真实准确的数据就可以运行出高精度的结论。1.2.2机场系统仿真流程： 第一步：先确定仿真的对象，和准备研究的内容；第二步：查阅仿真系统所需要的资料，比如对北京新机场站坪滑行道运行模式进行仿真研究就需要对其平面图，航班时刻信息等。第三步：对规划的不同运行模式进行仿真模型的建立。第四步：对比仿真视频的结果，找出合理的方案。第五步：分析仿真结果，得到仿真模拟研究报告。1.3北京新机场站坪滑行道设置及运行方案目前，北京新机场的开发部分可以有四条跑道，以满足每年7200万旅客的需求。在未来，设计目标是满足1亿旅客的需求。飞行空间的布局如下图所示，有四条跑道，三条垂直跑道和一条水平跑道，是中国第一个采用非平行跑道配置的机场。航站楼的面积为70万平方米，可满足年旅客吞吐量4,500万人次的需求。北京新航站楼5条指廊的布局在空侧形成了4个"港湾"（指廊之间的转角区域），用于停放飞机，加上机场滑行带的设置，本文考虑了3种滑行道运行选择。运行模式1：双通道单向运行，夹角区内规划双站坪滑行道，单向运行，如图(a)所示.运行模式2：设置推出等待机位，夹角区内双站坪滑行道单向运行，同时利用区内空间设置推出等待机位，可供1个E类与2个C类飞机或2个E类飞机推出等待，如图(b)所示.夹角区内所有离港航班均先推至邻近的等待机位进行相关准备，而后自行滑出.运行模式3：三通道两出一进，夹角区内规划3条站坪滑行道，采用中间进两侧出运行模式，如图(c)所示.运行模式（a）运行模式（b）运行模式（c）1.4机场仿真建模本次关于北京机场U型区仿真建模采用Vissim8.0版本进行仿真运行。考虑到vissim是地面交通仿真软件，没有相应的飞机模型。但是飞机进出港的滑进推出过程可以看作是地面交通方式的运行。那么以vissim中的小汽车、公共汽车、货车来模拟机场中的不同类型的飞机。以最多的三种飞机类型进行仿真。大兴机场目前规划有223个机位，其中C类机位最多，由于C类机位用于停放C类飞机，且C类飞机在三种最常见飞机中最小，所以以小汽车模型设定C类飞机的运行；依此类推，公共汽车模型设定E类飞机的运行，货车模型设定F类飞机的运行。接下来对三种模式分别进行仿真。三种模式均选取北京大兴机场放射式航站楼所构成的四个U型区中的其中一个U型区进行模拟运行。首先是最简单的模式一，即双通道单向运行模式。在仿真模型中设定了若干个不同类型的停机位用于停放不同类型的飞机。这些飞机的根据航班的运行数量来决定，呈现静态分布。通常来说在固定时间段内的C类飞机最多，E类飞机其次，F类飞机较少。还有极少的D类飞机（对于大兴机场来说），由于具体运行中在设定的固定时间段，为一小时，D类飞机很少出现，所以仿真时忽略不计。进入机场U型区的飞机在主干道滑行，设定其平均速度为30km/h。飞机进入停机位的站坪滑行道的速度为20km/h，此速度为平均速度。在飞机停稳之后推出机位时的速度为3km/h。根据大兴机场某天的航班数量和实际到港推出的飞机数规划合理的停机时间，包括中途运载即转机飞机和始发飞机。另外设定飞机从机位推出至主干道滑行的等待耗时为3～5min。在繁忙时段，航班之间的滑行间隔按至少50m计算。暂不考虑空域限制因素。U型区内的飞机滑入推出机位需要考虑相邻机位的影响。最基本的考虑因素为飞机的朝向问题。离港航班机位推出时须结合站坪滑行道运行方向确定机头与机尾的方向。在仿真运行的过程中这个问题采取简化模型解决。飞机从主干道进去慢滑，然后在自己对应的停机位入口滑入，在经历等待休整之后进行下一次航班推出运行。三种运行模式的仿真数据均选用北京大兴机场三个典型日的平均数据来计算。分别为二零二一年六月六日、六月七日、六月八日。当天拟运行分别为819架次飞机、808架次飞机、825架次飞机。在固定时间段一小时六月六日进港飞机为23架次，离港飞机为18架次；六月七日进港飞机为28架次，离港飞机为25架次；六月八日进港飞机为25架次，离港飞机为19架次。另外每天都有航班取消以及航班延误，均需要考虑进去。所有准备数据以表格呈现如下：当日总运量每小时进港每小时出港取消及延误六月六日819/架次23/架次18/架次95/架次六月七日808/架次28/架次25/架次88/架次六月八日825/架次25/架次19/架次104/架次去三天的平均值来进行仿真。运行模式一的运行仿真截图如下：整个运行模式一的过程非常的顺滑，在航班量不太繁忙的情况下，很少出现拥堵延误等。接下来进行运行模式二的仿真。模式二相较与模式一，即在U型区的空旷处设置了推出等待机位。可以先分析到在同一短时间段若推出多架飞机，首先跑道不能同时允许多架飞机起飞，而且在起飞前需要各方面的报备和飞机安检，这个过程也不能同时进行。所以设置的等待机位就可以容许飞机进行排队等待。并且推出的机位可以被后来进港的飞机使用。在日益繁忙的大兴国际机场这个模式理论上会比简单的模式一更具有实用性，各方面的数据应该都会优化。运行模式三与前两种有本质区别。由单向运行变成了两出一进的运行模式。这种模式从U型区的中间滑行道滑入，然后进入两侧靠边的滑行道，选择合适的停机位滑入或者直接从停机位推出。可以理解为把U型区分为了两半，理论上更便于管理，即可以分区管理。但是他们共用一个滑入滑行道。有可能会造成滑入时拥堵，降低运行效率。但是相比来说这种模式更为合理，因为一般情况下不会同时间进入很多架飞机，而且进入的飞机会分流管理提高了运行的效率。这种方式也可以和第二种方式结合，即在推出滑行道旁边设置推出等待机位，更加的保证其运行流畅。不过要根据机场的适用量来考量，不然会造成U型区内部空间过小，运行不顺。运行模式三的仿真运行截图如下：5．4.1运行结果分析：在相同的日航班量下，三种运行模式表现出来的特点有明显区别。首先分析其延误情况，延误情况在仿真过程中是根据相同时间内进入的航班量和推出的航班量的差值来计算的。即固定时间内推出的航班越少，则说明延误率越高。模式一和模式二相比，因为多了等待机位，可以排队增加运行效率，其延误率必然低于不加等待机位的模式。通过数据分析，出港航班的地面延误大概减少了17.5%和29.8%。如果在大批量数据的仿真过程下，这个延误率会降低更多。也就是说，大兴机场吞吐量进一步提升的情况下，模式二的优势会发挥到更大。但是与模式三相较，前两种模式的优化并不突出。模式三由于分流管理的运行模式，大大降低了延误率，提高了运行效率。航班平均地面延误情况见表：滑行道运行方案第一次第二次第三次离港进港离港进港离港进港方案一59″23″1′05″25″1′02″24″方案二1′14″19″1′19″21″1′07″20″方案三54″20″58″19″1′18″航班平均地面延误时间针对飞机降落滑入站坪及起飞滑出站坪整个过程，在夹角区内站坪滑行道和机位产生的延误等待进行对比分析。三种运行模式相比，结果和航班的平均地面延误规律差不多，即方案二在增设了推出等待机位后，由于周转的变化性，即飞机选择进入等待机位或者推出滑行道时会产生较方案一更多的延误时间。方案三的话依旧是分流滑行的模式，互相之间的干扰较小，起到更高的运行效率，从而使延误大幅降低。夹角区航班地面延误时间如表：滑行道运行方案第一次第二次第三次站坪机位合计站坪机位合计站坪机位合计方案一39″19″58″40″20″1′45″24″1′9″方案二15″1′1′15″14″59″1′13″16″1′5″1′21″方案三17″25″42″16″26″42″20″29″49″夹角区航班地面延误时间根据仿真的过程得出的结论可以分析到，造成地面延误的主要原因有三点：第一为起飞等待延误，包括跑道端起飞等待延误和由于等待起飞列队限制暂缓退出导致的航班机位等待延误；第二为航站楼夹角区内发生的延误，包括站坪滑行道等待延误和邻近机位间推出干扰导致的机位等待延误；第三点为其他区域滑行延误。三点原因造成的延误比例在不同的日航班量下呈现不同的变化趋势。起飞等待延误作为主要延误原因，在机场航班量越繁忙的情况下，其延误时间持续增加，但不会有特别大的质变，因为它本身就占了一个很大的延误比例。夹角区内的延误在航班量突增的情况下会明显下降，分析原因是由于机场站坪的运行更加繁忙，更多的延误出现在了起飞延误和其他区域滑行延误。那么显而易见其他区域滑行延误会呈现上升的趋势。可以用折线图更直观的表现：进港航班地面延误分类比例离港航班地面延误分类比例

1.6仿真总结论：本次研究对大型机场站坪滑行道的主要运行模式进行了系统分析，结合北京新机场本期航站楼五条指廊呈“中心放射状”分布的特点，规划了三种站坪滑行道运行方案，并应用vissim仿真软件对不同方案下的机场地面运行效率和夹角区延误时间进行了模拟研究，所得结论如下:（1）站坪区设置一条站坪滑行道时通常采用双向运行模式；设置多条站坪滑行道时，可采用双向或单向运行模式。单向滑行有利于进、离港航班分流，减少运行干扰；双向滑行有利于缩短航班滑行距离。(2)就北京新机场而言，站坪滑行道均考虑单向运行，共规划三种运行方案。其中三条站坪滑行道两出一进运行模式，航班地面延误时间最小，实现了进离港航班分流滑行，建议在夹角区根部位置尽量安排