鄭志武+劉軍政+劉文萍+崔悅+付銅

摘要：基于天津濱海國際機場航站樓的實地調(diào)研，重點研究在日常運行登機口分配存在的問題，以最大流理論建立模型和優(yōu)化算法，通過系統(tǒng)仿真的手段，提出登機口分配優(yōu)化策略和方案?；诰W(wǎng)絡最大流理論和系統(tǒng)仿真的方法，由大量航班數(shù)據(jù)和機場的設施布局著手，考慮旅客步行距離、航空公司所屬關系和運營等因素，提出可行有效的登機口分配優(yōu)化策略。

關鍵詞：航站樓；登機口分配；機場仿真

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.06.093

0引言

近年來天津機場旅客吞吐量增速遠超過全國平均水平，但距離其設計吞吐容量2500萬還有很大差距，而且航班延誤率偏高，天津機場的發(fā)展進入了一個瓶頸階段，提高機場運行效率是亟待解決的問題。

本文以圖論和系統(tǒng)仿真等基本理論為依據(jù)，采用數(shù)學模型與OR運算系統(tǒng)仿真模擬設計系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研、提出問題、明確流程、構建模型、驗證系統(tǒng)、分析結(jié)果和優(yōu)化系統(tǒng)的思路對天津機場核心資源登機口的分配優(yōu)化進行研究。

1以最大流理論建立登機口分配模型

此模型以旅客步行總距離最短，登機口設施使用率最大為優(yōu)化目標，以鄰近登機口允許機型限制、登機口航班停靠最小間隔限制、停機位允許機型限制為約束條件，假設有m個登機口，有n個航班，每個航班的登機口起用和停用時間已知（一般航班到港即停靠廊橋，在實際數(shù)據(jù)采集過程中，把航班到港、離港時間看成登機口起用和停用時間）。

1.1設計網(wǎng)絡圖

按照航班到港、離港時間先后順序，把每個航班看成網(wǎng)絡圖上的一個節(jié)點，時間間隔設定為30分鐘，以箭線連接兩個航班，方向指向時間晚的航班，表示這兩個航班之間可以共用一個登機口。每條有向線路的所有節(jié)點都是同一個登機口的組合。下面選取2016年8月9日幾個航班信息演示構建網(wǎng)絡圖如圖1所示。

1.2進行計算

從左側(cè)開始按順序進行標號，尋找一條到終點人數(shù)最多的路徑。然后在網(wǎng)絡圖上去掉已安排的節(jié)點和路線，繼續(xù)以上步驟，直到所有節(jié)點被找到。

圖2二次標號后的航班結(jié)合如圖2進行二次標號，在節(jié)點上加上緊前節(jié)點的最大值，依次做到終點，選擇累積標號值最大的節(jié)點，逆向找到旅客人數(shù)最多的路線，此時8-6-4-1為旅客流量最大的航班組合。然后刪除已選的節(jié)點和路線，進行重新標號。重復上述步驟，找到5-2路線。再重復步驟，找到7-3路線。按照網(wǎng)絡圖路徑尋找的先后順序，將其對應的航班組合按照登機口離安檢區(qū)距離的大小依次進行指派分配。

1.3證明最優(yōu)性

在網(wǎng)絡圖增加一個虛擬起始節(jié)點s和一個虛擬終止節(jié)點t，并以箭線將s與所有起始節(jié)點連接，同理將所有終止節(jié)點與t連接。網(wǎng)絡圖上的每一條從s到t的有向路線都是按時間順序從左至右不存在閉環(huán)的可行方案。該網(wǎng)絡圖可視為一個雙代號網(wǎng)絡圖，各節(jié)點的人數(shù)可視為以該點為終點的箭線的權值，此算法相當于從s到t的最大權值路線算法。所以，最長的路線上旅客人數(shù)最多。因此此算法為最優(yōu)。

2系統(tǒng)仿真及登機口優(yōu)化原理

以最大流算法模型進行系統(tǒng)仿真，分析其實際應用的效果，根據(jù)實際運營情況，確立天津機場登機口分配優(yōu)化策略。

實地調(diào)研2016年8月8日至2016年8月14日天津機場航班情況，一周內(nèi)航班總計劃數(shù)為2781架次，其中取消航班98架次，代碼共享航班數(shù)為1435架次，實際執(zhí)行航班數(shù)為1248架次，過夜航班為255架次。根據(jù)一周內(nèi)的航班對機場登機口的使用情況進行統(tǒng)計并計算。

根據(jù)仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在平時時段和高峰時段，均存在8%的登機口未使用，使用率達到50%的登機口不足總登機口數(shù)的40%，超過50%的登機口的使用效率在50%以下，其中遠機位的使用效率高于近機位的使用效率，整體登機口使用效率普遍偏低，多數(shù)時間里存在閑置。

3登機口現(xiàn)狀及問題分析

天津機場總共有40個機位，其中261、262、263、264、265、266、267、268是遠機位，117、118以及201～230是近機位。根據(jù)機場的登機口分布圖，考慮各個登機口停機位的限制和相鄰登機口的限制，將登機口分為8個區(qū)域，如表2所示。

1264區(qū)域1D區(qū)域1E區(qū)域1F區(qū)域分析登機口分配數(shù)據(jù)以及實地調(diào)研得出：相鄰兩登機口不能同時停靠A330機隊；B區(qū)域與H區(qū)域不能同時起降飛機；211和212登機口不能同時起降B737，A320，MD80；A330只能?？吭贏區(qū)域和219，220，221，222，208登機口。一些可以依靠廊橋的登機口如205，206，207使用率偏低，而263，264，265，266等較遠機位使用率卻偏高，在B、G區(qū)域存在進出港間隔時間大于30分鐘的限制，在這個區(qū)域的7個登機口一次性只能?？恳患茱w機。

機位使用率偏低可能是登機口的開放時間計劃不合理造成的。航班靠橋率偏低，一定程度上影響了旅客對機場的滿意度。登機口的使用不均衡的問題。航班延誤的處理機制不合理，又影響了下一批次航班的機位分配。

4優(yōu)化策略

首先對天津機場預分配航班進行仿真模擬，仿真結(jié)果如圖3所示。

結(jié)合上述登機口配置存在問題，制定了下述優(yōu)化步驟：

（1）對同期航班進行登機口交換，解決法規(guī)沖突。減少步行距離和提高靠橋率，盡量將除春秋航空外的低成本航空航班安排到近機位。過夜航班?？吭谳^遠的機位（如上述中的C、D、E三個區(qū)域）

（2）將267，268登機口預留給經(jīng)常性長時間延誤的航班，為E類以上的航空器預留備份機位，以防該航空器到達后，與同一機位上的航班造成機位沖突，其他適合機位也被占用而使其處于等待機位狀態(tài)，影響后續(xù)航班。

（3）根據(jù)機場的登機口分布和航空公司的所屬關系、起降航班的數(shù)量，對登機口進行按照自上而下、從左到右的區(qū)域優(yōu)先級進行合理分配。

以提高靠橋率、均衡各個登機口的使用頻率為目標，同時考慮到旅客滿意度、機場的現(xiàn)實布局、各個航空公司在天津機場的優(yōu)先次序，進行手工調(diào)整。相鄰機位進行小范圍的調(diào)整；同一區(qū)域內(nèi)的航班調(diào)整，盡量靠接登機橋進行保障，但要避免旅客大范圍、長距離地移動而造成的不便。

5優(yōu)化結(jié)果

優(yōu)化前后結(jié)果對比顯示：?？坷葮蚝桨鄶?shù)由104個增加到130個，靠橋率從79.10%增至98.48%，靠橋率大大增加，而登機口的運營成本大大減少，登機口的平均利用率也從29.56%增至30.70%，說明優(yōu)化策略的執(zhí)行大大地提高了登機口的使用效率。

6結(jié)語

本文采用最大流理論建立登機口分配模型，方法簡便，利用系統(tǒng)仿真增強了該模型的應用規(guī)模和范圍，考慮了機場運行中如航班延誤的處理機制等問題，提出了具有很強操作性的登機口分配優(yōu)化策略。

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