郑志武+刘军政+刘文萍+崔悦+付铜
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。
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:Adoi:10.19311/j.cnki.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節点,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。
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
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201~230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。
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30.70%,说明优化策略的执行大大地提高了登机口的使用效率。
6结语
本文采用最大流理论建立登机口分配模型,方法简便,利用系统仿真增强了该模型的应用规模和范围,考虑了机场运行中如航班延误的处理机制等问题,提出了具有很强操作性的登机口分配优化策略。
参考文献
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