國內(nèi)某機(jī)場新航站樓構(gòu)型設(shè)計方案仿真研究*

何秋釗 侯 沖 呂晨輝 陸搖搖

（中國民用航空飛行學(xué)院機(jī)場學(xué)院 廣漢 618307）

1 引言

近年來我國航空運輸業(yè)發(fā)展迅速，客運量需求的增加也導(dǎo)致機(jī)場規(guī)模逐步擴(kuò)大，因此優(yōu)良的航站樓構(gòu)型不但可以提供更多的近機(jī)位，同時也可以提高航站區(qū)的運行效率，進(jìn)而影響整個機(jī)場的運營與旅客出行體驗。

國內(nèi)對于直觀反映運行效率對航站樓構(gòu)型影響的研究較少，孫偉［2］通過結(jié)合航站樓建設(shè)發(fā)展的歷史，引出航站樓建設(shè)的規(guī)模與航站樓構(gòu)型規(guī)劃設(shè)計之間的關(guān)系；白景瀚［4］指出當(dāng)前航站樓構(gòu)型設(shè)計主要關(guān)注旅客步行距離與近機(jī)位數(shù)量，較少把運行效率因素考慮在內(nèi)，導(dǎo)致部分機(jī)場航班地面滑行時間與延誤時間較長。但是在研究運行效率與航站樓構(gòu)型的關(guān)系時，沒有直接有效的方法直觀地反映運行效率對航站樓構(gòu)型的影響，隨著機(jī)場規(guī)模的擴(kuò)大，越來越多機(jī)場在設(shè)計規(guī)劃或改擴(kuò)建初期對新建航站樓構(gòu)型會進(jìn)行不同方案的設(shè)計，最后對不同方案進(jìn)行比選，得出最優(yōu)的航站樓構(gòu)型方案。因此，本文采用Simmod軟件對國內(nèi)某擴(kuò)建機(jī)場不同的航站樓設(shè)計方案進(jìn)行運行效率對比，并得出一種最優(yōu)設(shè)計方案，為機(jī)場航站樓建設(shè)及運行管理提供一種思路。

2 國內(nèi)主要航站樓構(gòu)型對比分析

目前國內(nèi)絕大多數(shù)機(jī)場的航站樓構(gòu)型以指廊式、前列式以及衛(wèi)星廳式為主，由于規(guī)劃理念、運營模式以及經(jīng)濟(jì)效益的不同，各個機(jī)場的航站樓構(gòu)型幾乎不同，而其主要的三種構(gòu)型也存在著優(yōu)劣。

2.1 前列式航站樓構(gòu)型

前列式航站樓構(gòu)型為航站樓主樓與候機(jī)區(qū)組合成建筑整體，候機(jī)區(qū)位于主樓空側(cè)、平行向兩端延伸，航空器機(jī)頭朝向航站樓線性?？?，旅客通過登機(jī)橋上下航空器，前列式航站樓構(gòu)型示意圖如圖1所示。

圖1 前列式航站樓構(gòu)型

該種構(gòu)型的優(yōu)點是航空器在站坪運行效率高，滑行距離短，陸側(cè)交通組織簡單，缺點是近機(jī)位數(shù)量有限，航站樓擴(kuò)展過長導(dǎo)致旅客步行距離大大增加。

2.2 指廊式航站樓構(gòu)型

指廊式航站樓構(gòu)型表現(xiàn)為候機(jī)區(qū)一端與主樓連接，航空器?？吭诤驒C(jī)區(qū)兩側(cè)，候機(jī)區(qū)形狀狹長，如同手指狀從主樓伸出，指廊式航站樓構(gòu)型示意圖如圖2所示。

圖2 指廊式航站樓構(gòu)型

該種構(gòu)型的優(yōu)點是近機(jī)位數(shù)量多，近機(jī)位比例大，機(jī)坪利用率高。缺點是旅客步行距離較長，指廊間距太小會影響機(jī)坪運行效率，使航空器進(jìn)出受限。

2.3 衛(wèi)星式航站樓構(gòu)型

衛(wèi)星式航站樓候機(jī)區(qū)遠(yuǎn)離主樓，通過旅客捷運系統(tǒng)、地下通道、高架走廊等方式與主樓相連，航空器圍繞候機(jī)區(qū)?？浚l(wèi)星式航站樓構(gòu)型示意圖如圖3所示。

圖3 衛(wèi)星廳式航站樓構(gòu)型

該種構(gòu)型的優(yōu)點是可以停放數(shù)量較多的航空器，運行相對靈活，不易受主樓的布局影響。缺點是當(dāng)中轉(zhuǎn)旅客需要在不同的衛(wèi)星廳之間進(jìn)行中轉(zhuǎn)時，流程更顯繁瑣；當(dāng)需要增加候機(jī)區(qū)和停機(jī)位時，必須新建衛(wèi)星廳，擴(kuò)建適應(yīng)性比較差。

3 國內(nèi)某機(jī)場新航站樓設(shè)計方案仿真建模

本文采用Simmod Pro仿真軟件對國內(nèi)某機(jī)場新航站樓四種不同設(shè)計方案的地面運行效率進(jìn)行模擬評估研究。Simmod由美國聯(lián)邦航空局于1978年推出，是一種微觀、動態(tài)、綜合的機(jī)場仿真軟件，通過不斷升級完善，該軟件現(xiàn)已成為世界上應(yīng)用最為廣泛的機(jī)場與空域仿真軟件之一。

3.1 仿真目標(biāo)

本次仿真著重研究國內(nèi)某機(jī)場航站區(qū)規(guī)劃方案，利用Simmod仿真工具，搭建飛行區(qū)仿真模型。通過模擬規(guī)劃的基礎(chǔ)設(shè)施、運行方案和航班計劃，分析航站區(qū)的運行效率，擬定目標(biāo)如下：

1）搭建國內(nèi)某機(jī)場仿真模型，考慮機(jī)場四種航站樓構(gòu)型下的運行，分析其運行效率和可能存在的瓶頸。

2）根據(jù)相應(yīng)的仿真場景，評估進(jìn)離港航班的地面平均滑行時間、平均滑行距離、平均延誤時間、以及滑行道擁堵點等。

3）根據(jù)四種方案所得到的仿真運行結(jié)果進(jìn)行對比分析，找出運行效率最優(yōu)的一種設(shè)計方案，并以此確定新航站樓的設(shè)計規(guī)劃方案。

3.2 四種航站樓構(gòu)型設(shè)計方案

本期航站樓規(guī)劃有四種方案，因其構(gòu)型的區(qū)別，近機(jī)位數(shù)量也有明顯差距，下面是四種航站樓構(gòu)型設(shè)計圖與近機(jī)位數(shù)量對比。

圖4 三指廊變形式

圖5 前列式

圖6 虹橋雙指廊式

圖7 三指廊式

目前機(jī)場共有兩座航站樓，其中T1航站樓面積9929m2，T2航站樓面積2.2萬平方米，共設(shè)18個機(jī)位，本期擴(kuò)建T3航站樓，因四種規(guī)劃方案中航站樓構(gòu)型有區(qū)別，所以近機(jī)位數(shù)量有所變化，具體近機(jī)位數(shù)量如表1。三指廊式可提供近機(jī)位數(shù)量最多；前列式可提供近機(jī)位數(shù)量最少。

表1 各構(gòu)型機(jī)位數(shù)量

3.3 仿真建模

仿真建模中跑道為兩條，東西各一條，兩條跑道之間獨立運行，航班在主干滑行道通常采用單向運行模式，平均滑行速度約為30 km/h，站坪滑行道速度約為20 km/h，機(jī)位推出速度3 km/h，飛行區(qū)內(nèi)的航空器滑行時間間隔為50s，暫時不考慮空域影響因素［11］。

為了滿足業(yè)務(wù)需求，飛行區(qū)在原有2600m跑道的基礎(chǔ)上，延長了800m，總長3400m，在進(jìn)港航班從跑道進(jìn)入滑行道系統(tǒng)時，會根據(jù)所分配的機(jī)位來選擇快速出口滑行道，以達(dá)到運行效率最優(yōu)的目標(biāo)。

在四種航站樓構(gòu)型中，除了前列式航站樓構(gòu)型的滑行道系統(tǒng)較為簡潔，其他構(gòu)型中跑滑系統(tǒng)基本上沒有太大的變化，起飛降落均可在滿足滑行條件下選擇多種滑行路徑。

根據(jù)航班計劃，模型運行實現(xiàn)高峰日全天航班起降207架次（只含近機(jī)位），跑道高峰小時起降架次均為26架次（21：00-22：00）。

以三指廊變形式航站樓構(gòu)型為例，仿真模擬運行視頻演示如圖8所示。

圖8 三指廊變形式仿真模擬運行視頻演示

4 仿真運行結(jié)果分析

根據(jù)高峰日起降架次進(jìn)行仿真預(yù)測，四種不同設(shè)計方案的運行結(jié)果差別較大，其中三指廊式構(gòu)型平均延誤時間較短，沖突次數(shù)最少，地面滑行時間最短，運行效率較高。

4.1 模擬結(jié)果匯總

模擬結(jié)果關(guān)鍵績效指標(biāo)如表2所示。全天起降架次均為207架次，起飛架次為101架，降落架次為106架，高峰小時起降架次均為26架次，可看作能夠滿足航班起降需求。

表2 模擬結(jié)果關(guān)鍵績效指標(biāo)

4.2 不同航站樓構(gòu)型平均滑行時間對比

平均離港滑行時間三指廊變型式所用時間最少，為6.73min，前列式用時最多，為7.41min。

平均進(jìn)港滑行時間三指廊所用時間最少，為4.88min，三指廊變型式用時最多，為5.38min。

平均地面滑行時間三指廊和雙指廊所用時間最少，為6.06min，前列式用時最多，為6.34min。

具體平均滑行時間如表3所示。

表3 不同航站樓構(gòu)型滑行時間對比

4.3 不同航站樓構(gòu)型進(jìn)離港延誤時間對比

高峰小時延誤時間前列式最高，為21.4min，雙指廊最低，為15.2min。進(jìn)離港延誤原因是離場隊列和場面沖突引起，雙指廊在高峰小時的機(jī)坪場面沖突次數(shù)為2，離場隊列造成的延誤較短，所以雙指廊進(jìn)離港延誤最低。

圖9 不同航站樓構(gòu)型滑行時間對比

平均離港延誤時間前列式最高，為0.54min，三指廊和三指廊變型式最低，為0.37min。

平均進(jìn)港延誤時間三指廊變型式和雙指廊都為0.09min，三指廊和前列式都為0.08min。

全場飛機(jī)平均延誤時間前列式最高，為0.32min，三指廊和三指廊變型式最低，為0.23min。

具體進(jìn)離港延誤時間如表4所示。

表4 不同航站樓構(gòu)型進(jìn)離港延誤對比

圖10 不同航站樓構(gòu)型進(jìn)離港延誤對比

地面運行仿真模擬得出的航班地面延誤時間通常小于實際統(tǒng)計的航班地面延誤值。對于進(jìn)離港航班而言，實際統(tǒng)計的離港航班地面延誤時間通常是仿真模擬測算值的4倍～6倍。

4.4 不同航站樓構(gòu)型沖突避讓次數(shù)對比

三指廊發(fā)生沖突避讓的次數(shù)最少，只有2次；雙指廊發(fā)生沖突避讓的次數(shù)最多，有8次。

5 結(jié)語

本文對大型機(jī)場的主要航站樓構(gòu)型做了簡單的介紹與總結(jié)，結(jié)合國內(nèi)某機(jī)場新航站樓不同的設(shè)計規(guī)劃方案，應(yīng)用Simmod軟件對其不同的設(shè)計規(guī)劃方案下的機(jī)場地面運行效率進(jìn)行了模擬研究。所得結(jié)論如下：

表5 不同航站樓構(gòu)型沖突避讓次數(shù)對比

1）有場面布局圖可以看出，三指廊式構(gòu)型可提供近機(jī)位數(shù)量最多，前列式構(gòu)型可提供近機(jī)位數(shù)量最少。

2）模擬結(jié)果顯示，三指廊構(gòu)型沖突避讓次數(shù)最少，只有2次。

3）從平均地面滑行時間可以看出，各航站樓構(gòu)型所用時間相近，說明各方案效果相似。

4）從高峰小時延誤時間可以看出，三指廊和雙指廊應(yīng)對高峰時刻效果比較好。

5）結(jié)合各項關(guān)鍵績效指標(biāo)來看，三指廊式航站樓構(gòu)型最優(yōu)，延誤時間最短，滑行時間最短并且沖突避讓次數(shù)最少；其次是三指廊變型式，另外兩種構(gòu)型的運行效率的優(yōu)勢不明顯，并且沖突次數(shù)較多。

6）充分發(fā)揮了仿真在航站樓構(gòu)型選擇中的作用，但航站樓構(gòu)型的設(shè)計不僅要考慮空側(cè)運行效率，還需要考慮旅客步行距離等因素，因此，未來在軟件條件允許的情況下，結(jié)合相應(yīng)理論，將空側(cè)仿真與航站樓內(nèi)行人仿真相結(jié)合，設(shè)計出更為合理的航站樓，總結(jié)出航站樓構(gòu)型選擇的經(jīng)驗。