【繁忙机场航站楼站坪运行模式优化研究16000字（论文）】

PAGE14繁忙机场航站楼站坪运行模式优化研究目录TOC\o"1-3"第1章绪论 41.1研究背景和意义 41.1.1研究背景 41.1.2研究意义 41.2研究综述 41.2.1研究现状 41.2.2文献综述 51.3研究内容和技术路线 61.3.1研究内容 61.3.2研究技术路线 6第2章站坪服务对站坪运行模式的影响 72.1总体业务描述与总体要求 72.2核心业务需求 7第3章航站楼站坪特性 93.1航站楼机坪布局分类 93.1.1航站楼U型区分类 93.1.2不同构型U型区的比较 123.2站坪简介 123.3航站楼U型区站坪的优缺点 133.4站坪管理机构 13第4章U型区站坪坪运行模式 154．1航站楼U型区的运行模式简要 154.2航站楼U型区运行效率影响因素 164.3U型区的运行优化策略研究 164.3.1优化方向 164.3.2构建数学模型 17第5章北京新机场站坪滑行道运行模式仿真研究 195.1北京新机场的介绍 195.2系统仿真 195.2.1系统仿真的特点： 195.2.2机场系统仿真流程： 195.3北京新机场站坪滑行道设置及运行方案 195.4机场仿真建模 225．4.1运行结果分析： 255.6仿真总结论： 28第六章结论与展望 296.1结论 296.2未来展望 29参考文献 30第1章绪论1.1研究背景和意义1.1.1研究背景从大的方面说，民航的发展是当今时代的大潮。早在二十世纪初，大部分人们处在愚昧的社会现状中，路上甚至看不到什么交通工具。那时候就已经有人开始研究并且制造了世界上第一架飞机。人们对广阔天空的向往古已有之，而且很早很早以前，征服天空的想法就已经被人们当作目标去实现。随着人类文明的不断推进，人们越来越知道交通方式的重要性。要想富，先修路的俗话也不无道理，意思就是讲要发展交通。人们在地面上不断的追求更快更便捷的工具，最后发展到了天空中。飞机拥有着不可匹敌的速度和远距离运输的便捷程度。直到今天，民航产业已经成为一个非常非常成熟的产业。在近三十年我们国家的民航业取得了举足轻重的成就。大大小小的机场在广袤无际的土地上建立出来，他们相互联系，相互提供帮助。所以从小的方面说，具体的每个机场的发展都是不可忽视的。在如今密集的航空交通网中，任何一个点出现了问题都是很麻烦的事情。那么作为机场的关键部分，机场站坪发挥着很出色的作用。它的运行模式直接关系到飞机起飞降落的效率流程程度，间接影响整个机场的运作。民航业在国民经济产值中越来越重要的地位让我们不可小觑，所以在这样日趋繁忙的民航发展时代下，关于机场站坪的研究是一个非常值得探讨的问题。1.1.2研究意义当下对繁忙机场的站坪运行模式的优化研究还处于探索发展阶段，没有非常的成熟的站坪运行模式体系。构建出合适大部分繁忙机场站坪管理的运行模式可以使得机场在航空器起飞降落的过程以及旅客登机下机的一系列操作中获得更流程更高效率的体验。比如在高峰时期，更合理的运行模式有助于航空器秩序井然的工作运行，节省时间，降低延误率，提高旅客满意度等等。本文对机场U型区的介绍与运行模式改进也充分的提高发展了机场机坪区的运行模式。1.2研究综述1.2.1研究现状站坪构型的优化设计主要是为了满足机场停机坪数量的要求，并且产生可以使飞机流畅滑行的条件和形成更加合理美观的机场站坪布局位置。现如今国内机场的规模日益扩大，更多的优质客源选择了民航出行。在巨大客流量的影响下机场需要设计出合适的吞吐量来满足需求。对应的机场内的各个设施都要扩张，比如停机位的数量。下面比对几个典型机场站坪停机位的数量试图找到变化的原因。机场名称设计时间/年站坪机位数/个双流机场T1199925双流机场T2200749江北机场T3A200966青岛胶东机场201373天府机场T1201578黄花机场T32017/通过查阅这几个机场的资料，可以看出除开双流机场外，其余几个机场的站坪机位数量都比较多，所以他们的飞机停放方式更灵活，飞机与各指廊之间的联系更方便。因此可以产生更高的更有效的运行模式。避免了大批量的航班延误，减少了航班晚点次数。在机场站坪的运行模式中，站坪服务是一个影响关键的环节。民航业本身也是服务业，很多旅客选择航空出行，除了方便快捷外，也有是为了享受民航业能够提供的高质量服务。在飞机运行的过程中服务肯定是关系到整个航空公司的口碑与信誉的。那在飞机起飞之前，在站坪期间的服务也尤为重要。它主要关系的是飞机运行的流畅程度。如果在站坪服务方面没有问题，那么间接保障了机场的运行效率，降低延误率和晚点次数。不仅能给航空公司建立良好的信誉口碑，进而可以为公司产生相应的经济价值。航站楼站坪的运行模式在很多机场的实际情况中和U型区站坪的运行模式关系密切。通过对航站楼U型站坪的特征、优缺点的分析和运行模式方案的研究制定出合理的数学模型优化方案。根据动态停机位容量的建模分析，得出适合的运行方案。选取北京大兴机场的U型区站坪滑行道进行研究，考虑三种方案。然后对这三种情况进行vissim仿真运行。得到相关的实验对比数据，找出适合北京新机场的站坪运行模式。1.2.2文献综述综上所述我们可以概括一下关于繁忙机场航站楼站坪的运行优化研究方向。（1）通过站坪的构型布局来实现飞机在航站区的高效运行，节省时间。（2）通过对站坪服务的优化改进保障各方面效益的提高。（3）对机场U型区站坪的研究，通过对U型区站坪运行模式的比较研究得出最为合适的方案。1.3研究内容和技术路线1.3.1研究内容本文旨在通过现有资料论述和一些可行的推论搞清楚现在国内的繁忙机场的站坪运行模式，然后在此基础上提出可以优化的地方。并最终通过simmod仿真软件对机场航站楼站坪的运行模式进行模拟研究。论文主要分为以下几个章节：第一章为绪论，对此课题做研究背景和意义以及相关文献综述。第二章先介绍站坪服务对站坪运行的影响，通过对站坪服务的优化改进保障各方面效益的提高。这方面可以介入科技创新引领作用，介绍站坪服务监管系统。第三章讨论航站楼站坪特性，引入机场U型区的概念，从U型区的运行模式方向研究站坪运行模式的优化。第四章以北京新机场为例，研究站坪滑行道运行模式，并通过仿真软件模拟站坪滑行道在不同情况下的表现。第五章综合上述改进条件，制定出一份作用于个性但可以映射全部大型繁忙机场的站坪运行模式。并利用仿真软件模拟运行对比优化研究成果。最终得出结论，分析依然不足之处等。1.3.2研究技术路线背景基础：研究目的与意义→国内外相关理论的研究综述→现状梳理→实例分析理论方法：优化站坪服务、U型区运行策略优化→提高航空器运行效率、停机位容量建模实例论证：实例分析→数据分析→建模、仿真→优化策略、结果分析

第2章站坪服务对站坪运行模式的影响对于民用机场的运营来说，机坪服务是非常必要的一部分，而且需要的服务质量也非常高，而机坪服务的标准直接关系到机场的经济利益。当服务质量高时，航班可顺利正点运行，否则航空公司的信誉将会遭到打击，损害其社会影响力。为了提高航班运行正点率，可以对民航机场站坪服务建立系统化的信息网络，极大程度上提高资源的使用率，和员工的效率。2.1总体业务描述与总体要求站坪服务是非常关键的部分，因而机场内部对其监督和管理就显得尤为重要，需要建立规范的监控和管理系统。该系统包括了站坪管理、统一认证与授权、系统管理、统计分析、人员排班管理这五个方面，五个模块相辅相成，共同维系，促使站坪服务质量得到应有的保障。站坪管理作为五大功能模块中最为重要的一部分，是该系统的主心骨。该板块可以根据站坪服务的各流程和机场的航班数据进行分析，制定出最适合的站坪服务，按此流程进行操作，用时生成站坪服务的真实案例。作为一个管理模块，它还可以监测和控制站坪服务的整个流程，在必要的阶段推动其前进。该功能模块可自动进行亦可手动操作。统一认证与授权管理，从应用安全和安全管理需求出发，建立可信的体系，实现信息的可信、可控、可管理。系统处于一个安全的环境之下，当机场出现一些安全需求时，该模块可灵活适应。系统管理模块将站坪资源、服务、人员机构、角色权限等站坪管理信息进行整合，实时进行维护。统计分析是将站坪管理产生的一系列数据，经过计算、排列，最终以表格或是图形的形式出现，给与更直观的方式，更有效地帮助机场站坪服务部门处理一些问题或作出相应的改变和决定。人员排班管理是指安排人员至站坪服务过程中的各个环节，负责他们应做的任务，以便于工作更有效率的进行。可人工或自动进行人员的排班。2.2核心业务需求当航班从其他地方来到站坪及从站坪离开飞往他处，为其进行一套保障服务工作即为机场站坪的重点任务，此方法可以让航班在规定时间内进出机场。当航班进入站坪，在站坪负责工作的人员需要进行以下服务：帮助顾客，指引方向引导、放置安全锤、靠悬梯车，打开机车的客舱门和货箱门、下客、摆渡、卸下行李、进行清洁工作、倒垃圾、将飞机停至正确位置等。当航班离开站坪时，在站坪负责工作的人员需要进行以下服务：给飞机加油、上水、充电、提前配好相关食物、机组人员提前登机、引导旅客登机、装备好旅客的行李、关闭客舱门和货舱门，撤掉悬梯门、撤桥、最后进行机务检查等。在人员排班时，每一关节点都有各自负责的人员负责各自的职责，所以当有航班进港或出港时，就有相应的工作人员在规定的时间内负责。不同的航班机型，一些服务可能会有些许不同，因而所需要的时间也不一样。而工作人员完成自己工作任务所规定的具体时间是通过对历史数据的统计和分析所决定出来的，因而工作人员应在这段时间内将本职工作做好。当这一系列服务完成之后，航班才开始计划离港。所以这些时间都是息息相关的，需要好好计划。机场站坪服务看似简单，实际包含30个左右的服务流程，不同的机型班次各服务类别会有一些差异。这一服务流程时紧密联系的，以飞机进港时的服务为案例，当飞机安装轮档和悬梯门，开客舱门和货舱门之后，才能够引导旅客下机、清洁卫生、停靠飞机等后续服务工作。因此任何一项工作都需要按时完成，否则将会影响后续进行。这也是飞机会出现晚点的原因之一，影响航班的正点率。当前，机场对于站坪服务管理采用以下方法：（1）管理人员规定好站坪服务各项环节需要完成的时间。（2）站坪的指挥中心根据规划好的时间将其录入数据库，同时以纸质版文件发送给指定的站坪工作人员。（3）站坪的工作人员接收到纸质版的规定各项服务完成时间和航班的计划表，前往各自的工位进行工作，为航班最后的正点启航提供服务。当服务完成后，以对讲机的形式告知工作组长。组长再通过对讲机通知指挥中心，最后指挥中心以接收到的信息，记录相关的内容，再录入数据库中。如果按照目前所运行的站坪服务管理，其存在的不足之处在于，对站坪服务工作的汇报需要通过组长再汇报给指挥中心，需要经过较为繁琐的流程，指挥中心不能获得实时的具体情况，进而也无法对其服务进行正确和及时的决策。而管理人员无法对于现制定的站坪服务计划根据历史数据进行评估和调整。这一管理模式极大的降低了站坪服务的工作效率。为了解决此类缺陷，让站坪服务的核心业务更好的进行，在此基础之上提出一个工作流的概念。该工作流即将站坪服务的各项业务在计算机应用环境下，实现自动化模式。利用计算机，让参与站坪服务的工作人员共同按照特定的规则进行自动传递信息和任务等，进而实现既定目标。同时还可以对站坪服务人员进行实时监控、及时调整，更有效地进行分析和改善站坪服务计划，让机场内部进港离港管理更加的顺利、便捷。第3章航站楼站坪特性3.1航站楼机坪布局分类每个机场的机坪机位布局都有所不同，主要影响因素取决于航站楼的构型。机坪分为远近机坪。近机坪顾名思义就是距离航站楼近，乘客登机时通过廊桥，登机非常便捷；远机坪距离航站楼较远，这样可以使机场空间得到充分利用。远机坪的旅客一般要通过机场大巴或者步行登机。当然机坪也可以根据航站楼的具体构型进行分类，航站楼构型比如指廊型、直线型、转运车型、卫星型和组合型。其中指廊型航站楼机坪可以有效的增加近机坪的数量，提高空间使用效率。本文在研究机坪中站坪使用运行效率的问题上采用指廊型航站楼的构型进行考虑。3.1.1航站楼U型区分类U型区的分类可以从内部设置的通道数量来看分为，单通道、双通道、三通道和四通道。具体设置的通道数量取决于航空器尺寸和指廊长度。不同数量的通道对应的运行效率和运行安全问题是不一样的。另外还可以根据进离港班是否分离进行分类，进港航空器与离港航空器在U型区内的滑行道上混合运行，不分道运行；进离港航班在U型区域内分道运行，互不干扰。(1)单通道机场U型滑行通道和一般滑行道，可以提供安全和经济的地面活动。如果两条平行指廊的长度很短，而且距离很近，那么在成型空间内只需提供一个单条滑行道。飞机在通道内对立方向滑行，进港和出港的飞机没有分流。在U型空间的最低处通常没有停车区，在指状通道的最高处也有2-4个停机区。此外，由于两个走廊紧密相连，单通道U型空间内的单侧停车区数量在6个以下。根据两个指廊之间的直接距离，飞机可以在形成的空间内单边或双边设置间隔。然而，无论是否单边或双边设置，这个时间段只能服务一架次航班的推出或滑进在该指定区域内。这种U型区的滑行道数量很少，到达和离开的航班混合运行。但是，这种U型空间内的飞行器数量相对较少，底端盲区聚焦点不停放航空器，高位有少量飞行器，使整个U型空间的运行安全，但运行的经济性最小。运用单通道的典型机场包括单边停放的丹佛机场和双边停放的伦敦希斯罗机场。丹佛机场希斯罗机场（2）双通道U型机坪应该规划和设计多条滑行道以应对当飞机在停机坪停至超过6小时时。由于两条平行的指廊通道之间的面积过大，指廊通道的长度相对较长，因此需要两条滑行道。飞机在通道内以逆时针或顺时针的方式进行单向循环运行，或以进港和离港同时的方式运行。目前，许多机场在U型区都采用双向滑行道进行单边运行的模式。虽然在U型机坪空间内有两条滑行道，但考虑到飞机尾部气体袭击和运行时需要保持安全距离等安全因素，机场规定在同一时间只能启动一个航班。对于有两条滑行道和保留足够安全余地的U型区，在管理控制部门和机组人员的共同商议指挥下，能够同时将两部不同机型的飞机进行组合并在同一时间使用各滑行道。拥有双通道但仅单边运行的U型区机坪在同一时间内只能够进行一次航班。基本上，双滑行通道单边运行和单滑行通道双侧停放的运行规则和程序之间的区别很小，但相关专业知识表明，前者比后者更有效率，运行安全更有保障。双通道停机区的范围大，滑行道的范围小，同时大多数飞机的进港和离港都没有规定不同的通道，混合进行，航空器双向运行，底端管制盲区仍然停有航空器，指廊端部推出距离较远的停机位数量较多，所以在整个双通道的U型空间内航空器的运行效力是非常低的。本例应用的机场有广州白云机场二通道，如图所示。广州白云机场（3）三通道如果两个互相平行的指廊之间的距离很长，并且指廊长度不是很长，那么U型区内可产生建成三条滑行通道，结合航空器自身的特性与U型区的特征，三条通道可以产生三种不同的运行方案。方案一：两侧的滑行道用于外向交通即出港，中间的滑行道用于内向交通即进港，滑行道用于单向滑行。对此的考虑因素是，飞机滑行的时间是单向的，但滑出U型过道的时间是双向的。方案二：三条滑行通道各自在U型区的不同区域内运行，负责双向交通。对此的考虑因素是按区域划分，互不干扰。方案三：第三种方案是最灵活的，即每条滑行道都双向运行，按照运行的情况和机位停放的位置进行分配。考虑因素为适时分配，灵活，调节性高。目前国内乃至国际上的大型机场中U型区设计为三通道的案例较少，并且选取的运行方式大多为方案一。三滑行道的单方向运行可以使进离港航班的分流滑行更为顺畅，减少运行中的干扰因素。三通道的典型机场有上海虹桥机场，如图。上海虹桥机场（4）四通道最后一种是四通道U型区，案例最少。要在U型区域内设置四条滑行道，说明两条指廊间距很大，并且指廊长度适中，不会过长，不然旅客的步行时间会变长，影响旅客的值机体验。而且指廊长度很长的话意味着航空器会增加很多滑行距离，因此运行中的风险也会增加。指廊也不能太短，否则就失去了指廊存在的意义。有相当一部分航空器停在站坪的机坪的两端。U型区内设置四条通道，相当于设置了两个U型滑行通道，一个用于离港航班，一个用于进港航班。所以在两条U型通道的保证下，可以允许两架航班在同时段内进港和离港。但是出于安全问题的考虑，一般规定同侧的两条U型滑行通道不能同时使用。那么说明最多只有两架航班同时出港，但是同三通道在同时段可以推出两架航空器，只是需要分属两侧。四通道单向运行，有利于进港与离港航班分流滑行，可以减少运行发生干扰，可以布设更多停机位，同三通道相比，四通道底端运行效率较低。3.1.2不同构型U型区的比较U型区的构型是影响航空器机坪运行效率的重要因素之一。那么四种不同的构型会有不同的适用情况，下面对它们进行比较：单通道双向运行另外分为单边停放和双边停放，停机位数量相对来说最少；它适合体积小、指廊型的航站楼配置。它有利于缩短进港和出港航班的滑行距离；混流滑行在停机坪空间内起飞和降落的航班，很有可能会造成运行干扰导致在停机坪上等待的延误。例如重庆江北、成都双流机场。双向运行（单边循环）分为单边运行和双边同时段运行，每次只能推出一架飞机；它被用于吞吐量很大的指廊式航站楼。它有助于缩短进港和出港航班的滑行距离，并允许设置较多的停机位。进港和出港航班在机坪上形成混合流，这可能会很容易地造成运营中断和机坪等待的延误。例如杭州萧山，武汉天河机场。三通道单向运行模式，每一侧的通道都为出港航班服务，因此中间的过道为进港航班服务，中间底端设有更多的停机位；适合巨型集中式单体航站楼。它有利于进港和出港航班的分流，减少运行的干扰和延误。滑行距离增加，所占领域更大。例如上海虹桥机场，深圳宝安机场。四通道单向运作的模式在同一时间只能两架飞机服务，通常内侧用于飞机滑行，外侧用于滑出；它被用于航站楼内体量较大的指廊式配置。它对到达和离开的航班进行分流，减少运行中断和延误。滑行距离被放大，同时占用的空间也更大。例如，广州白云机场。3.2站坪简介站坪的概念在机坪之内，附属于机坪。它是位于登机桥旁边的位置，机场工作的地勤人员可以对飞机进行指定维护和飞机离港前的安全检查的区域。飞机到港后停靠在站坪区域内，地勤人员通过操纵可移动的廊桥与登机门对接，乘客可以直接经过廊桥到达候机楼。在指廊型航站楼构型下研究站坪的运行模式。本文直接研究两条指廊之间的站坪运行模式。两条指廊之间即双指廊式航站楼之间或者多指廊式航站楼相邻两条指廊之间。依据两条指廊是否平行，双指廊式航站楼可以区分为平行型指廊航站楼和发散型指廊航站楼。平行型指廊航站楼所对应的机坪为V型机坪，发散型指廊航站楼所对应的机坪为U型机坪。本文讨论U型机坪的构型下站坪的运行模式优化。U型区为航站楼主楼与相邻两条指廊围成的三角形区域，指廊的长度大致为二百米到五百米，两条长度可以不相等。在国内大部分机场的两条指廊连接处一般呈四十五度角，内部的空间可以用作航站楼的集中商业空间。连接处外部一般呈钝角，增大使用面积，增加停机位数量。U型区外侧一边大致有三到十个停机位，取决于指廊的间距和长度，以及停靠的飞机型号。如果指廊间距太小，U型区域底端可以不设置停机位，但一般为了提高近机位比例，底端设有三至十个停机位不等。相对的顶端空间富裕的话，也会设置五个左右不等的停机位。且多为停放大型航空器。但相对来说，顶端推出滑行距离较长。本文重点研究航站楼U型区站坪运行模式优化。3.3航站楼U型区站坪的优缺点首先，U型停机坪更大程度地利用了机场的空地，最大程度地利用了自然资源。连接处的钝角构型允许更多的飞机被设置。它可以根据飞机的种类进行管理，在最高端和中间有完全不同数量的停车区。U区停机坪可以简单地组织起来，以适应各种区域的混合，因为它可以灵活地服务于各种尺寸的飞机。在这种模式下，停车区域相对有针对性，靠近区域的比例较高，远离区域的比例较低。因此，乘客通常通过登机桥直接登机，减少了机场巴士的使用，从而减少了乘客步行到飞机上的不便，这可以保证运营安全并提高运营效率。此外，成型的停机坪还有助于旅客流量的设置，从停机坪的角度看，具有相对和谐和美观的特点。缺点是相对的，因为在一个非常成型的停机坪上检查混合工艺区是更常见的，这可能会在高运营效率的同时造成动态冲突，即管理难度大大增加。这使得机场员工的工作变得更加繁重。因此，典型的延误率变得更高。特别是在整个飞行高峰期，密集的机位范围，因此频繁的滑入和滑出机位导致时间拥堵。3.4站坪管理机构为了管理飞机和车辆在机坪上的活动，目前我国大部分机场都成立了机坪管理机构，国内一些大型枢纽机场也有独立的自由管理和运营。随着民航业的不断发展，机场的运行管理已经从专门从事地面作业、保障飞行器的保护、保障设施和仪表的正常运行，发展到努力为旅客提供大量的服务。有关飞行区飞行作业的数据数量正在迅速增加，这需要最快的流通、传输、反馈和处理，以使保护管理政策目标、组织体系、管理程序和作业标准形成一个科学、规范的管理体系，这还需要飞行区作业管理的改进。然而，改进的理念是安全仪表的自动化，因此也是机坪上数据的整合。正是在自动化和整合的前提下，机场的一些操作和管理流程，甚至单位的机构都被修改。这往往是民航运输业事件的必然需求和客观要求。

第4章U型区站坪坪运行模式4．1航站楼U型区的运行模式简要U型区的运行模式结合其布局进行简单分析。单通道的布局运行模式可以分为单向运行和混合进出运行。因为单通道的构型非常简单，单向运行的方式即有出无进或者有进无出显然非常不合理，只可用于局部的安全通道，供飞机在特殊情况安全滑出。那么单通道一般情况为混合运行即从一条通道进出。这样的模式非常简单，直来直去，但明显在机场繁忙的情况下，单通道不足以支持大批量的航班进出。容易造成拥堵从而致使飞机延误等等问题。但对于教小的机场还是可以适用的。双通道的布局模式同样是单向运行和混合运行。对于U型区的航站楼构型来说双通道单向运行即一进一出的模式比较常见而且有很多优势。飞机可以通过进口到港然后在站坪滑行道上滑入合适的停机位。这种模式便于管理，通融性比较大，可以同时容许大批量的航班进出，而且由于单方面的运行模式也不会造成运行不协调。但有可能会造成等待延误。鉴于这种情况，可以在站坪滑行道旁边设置等待机位用于疏通航班拥堵的情况。这两种典型模式在后面会做具体的仿真分析。双通道混合运行相较于单向运行区别不是很大，但是管理方面会更繁琐一点，运行流畅程度会有所降低。双通道的布局不推荐混合运行模式。三通道的布局模式分为一进两出和两进一出的运行模式。一进两出的模式，偏向于出口滑行道。机场的离港运行能力会优于到港运行能力。可以安排进口道在U型区的中间，然后出口道安排在两边。这种分流运行的方式便于管理，全方面提高运行效率。两出一进的模式同样具备分流运行的优点，这种模式偏向于到港运行能力。一般对于大机场来说，一进两出的运行模式更常见，因为到港航班可以有序的进入机场U型区停机位进行休整，然后推出滑行的时候可以有两条出口道选择。这种更适用于高峰期的繁忙机场，在不间断的离港航班的运行中得以保障各方面指标。一进两出的运行模式也会在后续进行仿真分析。四通道的布局模式对应的运行模式选择非常的多，例如一进三出、两进两出等，另外这两张模式分别还需要考虑进出口道的安排情况，比如进口道在中间还是在两边。简单描述一下有可能的情况。一进三出的模式，安排出口道在最边上，这种模式对三条进口道汇入出口道的连接滑行道压力过大，即三条进口通道上的航班都要汇入一条道进行推出离港，极不合理。如果把唯一一条出口道安排在进口道中间，那稍微缓解一点拥堵，因为这样会在两边增加连接滑行道缓解压力。总的来说这种方式还是很不合理的，基本也没有机场投入实际应用。两进两出的运行模式考虑两种情况，一是可以理解为两条双通道模式叠加。增加了运行容量，但是会占用更多的空间，增大了管理难度。主要来说和双通道的区别不是很大。还有一种为进出口道交错安排。相当于在一个大U型区内又设置了两个小U型，这种方式占空间，而且其中的滑行道交错运行使得U型区内的布局设置更加复杂，大大增加管理难度和建设费用，基本不推荐这种复杂但优势很不明显的模式。4.2航站楼U型区运行效率影响因素U型区机坪作为机场关键的运行组成部分，想要优化其运行模式，首先要分析其影响运行效率的因素。上述论文中描述了U型区布局与运行模式对运行效率的影响，除此之外还有很多影响因子，我们要从所有的影响因素中寻找优化点。在运行方面，除航空器的运行方式，运行时段，航班计划以及对基地航空公司的安排也会使U型区的运行效率产生差异；布局上，除通道数量外，机位组合、端部和底部停靠的飞机类型、转角处的构型以及U型区域跑滑系统衔接便利程度都会影响航空器的运行效率。4.3U型区的运行优化策略研究U型区的运行优化改善间接为机场站坪运行模式的优化，所以我们从大的方面来研究U型区的运行模式优化。从两个方便考虑，一是航空器本身，即提高航空器在U型区的运行能力。而是U型区本身，即扩大U型区的容量。4.3.1优化方向（1）扩大U型区的容量显而易见扩大容量是最简单直白的方式可以提高其运行效率。因为更大的资源配比可以有效的解决拥堵，运行混乱的弊端。扩大容量一般可以通过机场的改扩建来达到目标。在扩建U型区容量之前会对机场各方面指标进行评价，在不浪费机场资源的前提下造出适合机场运行的机坪。除了机场本身的总体规划，还有很多方式可以扩大容量。比如，增加U型区的滑行通道数量，改进运行方式、在U型环岛内设置远机位、设置组合机位、运用BIM技术等等。（2）提升航空器在U型区机坪的运行能力这方面从航空器本身出发，需要考虑管理模式和先进技术。实施机场协同决策系统。仅由机场空管管制机坪难免细节不到位，需要使用CDM系统来协调决策。在机坪管制移交后，机场可引入机场协同决策系统来协助管理机坪，尤其是对U型区机坪的管制。或者引用先进的机坪管制技术，例如，从人工智能，大数据等方面研究的可操作式的交互显示全景视图、机场视图在全息投影方面的应用。增加推出线，移动等待点也可以提升航空器在机坪的运行能力。4.3.2构建数学模型构建合适的数学模型优化站坪运行效率。先从影响其运行效率的因子中找出合适的变量。那么适合作为构建模型中变量的较大影响因素有：运行时段、机位分配、相邻飞机的保障作业等。那么我们从停机位容量分配的角度构建数学模型。机位动态评估计算模型以飞机平均等待时间限定值为目标，首先确定时间框架。通过一系列计算确定机场高峰持续时段Tc；然后根据机场近机位的实际情况，将Ti＋Ii作为机位时间占用的要素，其中i为机位类型；第三步依据缓冲时间和飞机等待平均值的计算，确定缓冲时间ri；第四步，构建动态容量评估的计算模型。计算时，以每个机位为最小计算单位，Xtijk表示在持续高峰时段Tc内，机位类型i中的第j个机位可容纳的机型k的数量，具体计算模型如下（4.2.1）服从于如下公式，机场持续高峰小时确定方法计算得出，（4.2.2）；（4.2.3）（4.2.4）（4.2.5）（4.2.6）（4.2.7）（4.2.8）（4.2.9）（4.2.10）（4.2.11）（4.2.12）（4.2.13）（4.2.14）（4.2.15）(4.2.16)

第5章北京新机场站坪滑行道运行模式仿真研究5.1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。5.2系统仿真5.2.1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。5.2.2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。5.3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）5.4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

5.6仿真总结论：本