天津机场登机口分配仿真与优化策略研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 天津机场登机口分配仿真与优化策 略研究 摘要：基于天津滨海国际机场航 站楼的实地调研，重点研究在日常运行 登机口分配存在的问题，以最大流理论 建立模型和优化算法，通过系统仿真的 手段，提出登机口分配优化策略和方案。 基于网络最大流理论和系统仿真的方法， 由大量航班数据和机场的设施布局着手， 考虑旅客步行距离、航空公司所属关系 和运营等因素，提出可行有效的登机口 分配优化策略。 中国论文网 /2/view-12908570.htm 关键词：航站楼；登机口分配； 机场仿真 中图分类号：TB 文献标识码： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Adoi：10.19311/ki.16723198.2017.06. 093 0 引言 近年来天津机场旅客吞吐量增速 远超过全国平均水平，但距离其设计吞 吐容量 2500 万还有很大差距，而且航 班延误率偏高，天津机场的发展进入了 一个瓶颈阶段，提高机场运行效率是亟 待解决的问题。 本文以图论和系统仿真等基本理 论为依据，采用数学模型与 OR 运算系 统仿真模拟设计系统，根据现场调研、 提出问题、明确流程、构建模型、验证 系统、分析结果和优化系统的思路对天 津机场核心资源登机口的分配优化进行 研究。 1 以最大流理论建立登机口分配 模型 此模型以旅客步行总距离最短， 登机口设施使用率最大为优化目标，以 邻近登机口允许机型限制、登机口航班 停靠最小间隔限制、停机位允许机型限 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 制为约束条件，假设有 m 个登机口，有 n 个航班，每个航班的登机口起用和停 用时间已知（一般航班到港即停靠廊桥， 在实际数据采集过程中，把航班到港、 离港时间看成登机口起用和停用时间） 。 1.1 设计网络图 按照航班到港、离港时间先后顺 序，把每个航班看成网络图上的一个节 点，时间间隔设定为 30 分钟，以箭线 连接两个航班，方向指向时间晚的航班， 表示这两个航班之间可以共用一个登机 口。每条有向线路的所有节点都是同一 个登机口的组合。下面选取 2016 年 8 月 9 日几个航班信息演示构建网络图如 图 1 所示。 1.2 进行计算 从左侧开始按顺序进行标号，寻 找一条到终点人数最多的路径。然后在 网络图上去掉已安排的节点和路线，继 续以上步骤，直到所有节点被找到。 图 2 二次标号后的航班结合如图 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 2 进行二次标号，在节点上加上紧前节 点的最大值，依次做到终点，选择累积 标号值最大的点，逆向找到旅客人数 最多的路线，此时 8-6-4-1 为旅客流量 最大的航班组合。然后删除已选的节点 和路线，进行重新标号。重复上述步骤， 找到 5-2 路线。再重复步骤，找到 7-3 路线。按照网络图路径寻找的先后顺序， 将其对应的航班组合按照登机口离安检 区距离的大小依次进行指派分配。 1.3 证明最优性 在网络图增加一个虚拟起始节点 s 和一个虚拟终止节点 t，并以箭线将 s 与所有起始节点连接，同理将所有终止 节点与 t 连接。网络图上的每一条从 s 到 t 的有向路线都是按时间顺序从左至 右不存在闭环的可行方案。该网络图可 视为一个双代号网络图，各节点的人数 可视为以该点为终点的箭线的权值，此 算法相当于从 s 到 t 的最大权值路线算 法。所以，最长的路线上旅客人数最多。 因此此算法为最优。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 2 系统仿真及登机口优化原理 以最大流算法模型进行系统仿真， 分析其实际应用的效果，根据实际运营 情况，确立天津机场登机口分配优化策 略。 实地调研 2016 年 8 月 8 日至 2016 年 8 月 14 日天津机场航班情况， 一周内航班总计划数为 2781 架次，其 中取消航班 98 架次，代码共享航班数 为 1435 架次，实际执行航班数为 1248 架次，过夜航班为 255 架次。根据一周 内的航班对机场登机口的使用情况进行 统计并计算。 根据仿真结果发现，在平时时段 和高峰时段，均存在 8%的登机口未使 用，使用率达到 50%的登机口不足总登 机口数的 40%，超过 50%的登机口的使 用效率在 50%以下，其中远机位的使用 效率高于近机位的使用效率，整体登机 口使用效率普遍偏低，多数时间里存在 闲置。 3 登机口现状及问题分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 天津机场总共有 40 个机位，其 中 261、262、263、264、265、266、267 、268 是远机位，117、118 以及 201230 是近机位。根据机场的登机口 分布图，考虑各个登机口停机位的限制 和相邻登机口的限制，将登机口分为 8 个区域，如表 2 所示。 1264 区域 1D 区域 1E 区域 1F 区 域分析登机口分配数据以及实地调研得 出：相邻两登机口不能同时停靠 A330 机队；B 区域与 H 区域不能同时起降飞 机；211 和 212 登机口不能同时起降 B737， A320，MD80；A330 只能停靠 在 A 区域和 219，220，221，222，208 登机口。一些可以依靠廊桥的登机口如 205，206，207 使用率偏低，而 263，264，265，266 等较远机位使用率 却偏高，在 B、G 区域存在进出港间隔 时间大于 30 分钟的限制，在这个区域 的 7 个登机口一次性只能停靠一架飞机。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 机位使用率偏低可能是登机口的 开放时间计划不合理造成的。航班靠桥 率偏低，一定程度上影响了旅客对机场 的满意度。登机口的使用不均衡的问题。 航班延误的处理机制不合理，又影响了 下一批次航班的机位分配。 4 优化策略 首先对天津机场预分配航班进行 仿真模拟，仿真结果如图 3 所示。 结合上述登机口配置存在问题， 制定了下述优化步骤： （1）对同期航班进行登机口交 换，解决法规冲突。减少步行距离和提 高靠桥率，尽量将除春秋航空外的低成 本航空航班安排到近机位。过夜航班停 靠在较远的机位（如上述中的 C、D、E 三个区域） （2）将 267，268 登机口预留给 经常性长时间延误的航班，为 E 类以上 的航空器预留备份机位，以防该航空器 到达后，与同一机位上的航班造成机位 冲突，其他适合机位也被占用而使其处 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 于等待机位状态，影响后续航班。 （3）根据机场的登机口分布和 航空公司的所属关系、起降航班的数量， 对登机口进行按照自上而下、从左到右 的区域优先级进行合理分配。 以提高靠桥率、均衡各个登机口 的使用频率为目标，同时考虑到旅客满 意度、机场的现实布局、各个航空公司 在天津机场的优先次序，进行手工调整。 相邻机位进行小范围的调整；同一区域 内的航班调整，尽量靠接登机桥进行保 障，但要避免旅客大范围、长距离地移 动而造成的不便。 5 优化结果 优化前后结果对比显示：停靠廊 桥航班数由 104 个增加到 130 个，靠桥 率从 79.10%增至 98.48%，靠桥率大大 增加，而登机口的运营成本大大减少， 登机口的平均利用率也从 29.56%增至