耿中波 ，宋國(guó)華 ，趙 琦 ，高 永 ，萬(wàn) 濤 ，辛 然

（1.北京交通大學(xué)城市交通復(fù)雜系統(tǒng)理論與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044；2.北京交通發(fā)展研究中心，北京 100161；3.北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司，北京 100621）

機(jī)場(chǎng)陸側(cè)交通系統(tǒng)在銜接機(jī)場(chǎng)交通和城市交通中發(fā)揮著十分重要的作用[1]，出租車作為一種重要的銜接方式而受到了廣泛的研究。然而，目前研究主要集中在出發(fā)層出租車下客點(diǎn)方面[2-4]，對(duì)于到達(dá)層出租車上客區(qū)的通行能力及服務(wù)水平[5-6]的研究相對(duì)較少。而且其研究?jī)?nèi)容也主要集中在對(duì)現(xiàn)有水平的分析與評(píng)價(jià)[7]，無(wú)法對(duì)機(jī)場(chǎng)出租車上客區(qū)備選方案的整體服務(wù)水平做出相應(yīng)分析。

VISSIM作為一種微觀交通仿真工具，由于它可以動(dòng)態(tài)、直觀地模擬交通運(yùn)行的各種交通場(chǎng)景而被廣泛的應(yīng)用于交通系統(tǒng)運(yùn)行的分析與評(píng)價(jià)中[8-9]。因此，本文根據(jù)北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓到達(dá)層出租車上客區(qū)的功能劃分和交通運(yùn)行特點(diǎn)，并結(jié)合機(jī)場(chǎng)管理者的實(shí)際要求，通過(guò)仿真模型VISSIM對(duì)比研究了北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)的現(xiàn)行方案與備選方案。

1 現(xiàn)狀分析

北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓到達(dá)層出租車上客區(qū)車流組織如圖1所示。出租車上客區(qū)主要分為進(jìn)出口、①號(hào)泊車待客區(qū)、②號(hào)泊車待客區(qū)、乘客排隊(duì)入口A、乘客排隊(duì)入口B和出租車排隊(duì)區(qū)。出租車待客區(qū)設(shè)置斜向停車位，①、②號(hào)待客區(qū)各設(shè)12個(gè)停車位，上客區(qū)進(jìn)出口為出租車單行車道。

圖1 現(xiàn)行方案車流組織圖Fig.1 Traffic organization of current scheme

目前北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)的周期性交通組織流線設(shè)計(jì)為：工作人員首先引導(dǎo)一部分出租車進(jìn)入待客區(qū)②的泊車位等待乘客上車，等到待客區(qū)②的泊車位停滿出租車后，工作人員放行乘客入口B，乘客攜帶行李上車。與此同時(shí)，工作人員禁止出租車再進(jìn)入待客區(qū)②，并引導(dǎo)空載出租車進(jìn)入待客區(qū)①，等到待客區(qū)①的泊車位停滿出租車后工作人員引導(dǎo)空載出租車在出租車入口排隊(duì)區(qū)等待并放行乘客入口A，乘客攜帶行李上車。在進(jìn)入待客區(qū)的乘客攜帶行李上車后，待客區(qū)①和②泊車位的載客出租車依次沿最外側(cè)車道離開(kāi)。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和數(shù)據(jù)采集，獲得出租車上客區(qū)基本交通參數(shù)如表1所示。

表1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研交通參數(shù)值Tab.1 Traffic parameters from site survey

2 方案設(shè)計(jì)

由于目前北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)交通壓力較大，不能很好地滿足乘客需求。因此提出了北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)的備選方案：在最外側(cè)拓寬一個(gè)車道，并將①、②待客區(qū)的泊車位由原來(lái)的2×2設(shè)置成3×2的形式，總停車位增至36個(gè)，出口由原來(lái)的單車道改成了兩車道。由于地形的限制，進(jìn)口仍為單車道。而出租車上客區(qū)的周期性交通組織流線設(shè)計(jì)仍按現(xiàn)行方案進(jìn)行。北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)備選方案車流組織如圖2所示。

圖2 備選方案車流組織圖Fig.2 Traffic organization of alternative scheme

為了對(duì)備選方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，本文根據(jù)北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)管理者的要求，同時(shí)依據(jù)機(jī)場(chǎng)出租車上客區(qū)的交通運(yùn)行特點(diǎn)和實(shí)際需求，將現(xiàn)行方案與備選方案的通行能力、機(jī)動(dòng)車污染物排放、旅客排隊(duì)等待時(shí)間作為各方案的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。其中，出租車上客區(qū)的小時(shí)通行能力是管理者最為關(guān)心的問(wèn)題，將出租車上客區(qū)的小時(shí)通行能力作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以很好地反映出備選方案相比于現(xiàn)行方案的可行性。由于上客區(qū)屬半封閉區(qū)間且旅客對(duì)機(jī)動(dòng)車排放的暴露程度高，將出租車上客區(qū)的出租車排放污染物CO、NOx和HC作為分析對(duì)象，研究不同運(yùn)行方案對(duì)環(huán)境的影響，進(jìn)而分析備選方案的可取性。最后，將旅客排隊(duì)時(shí)間和靜止等待時(shí)間納入研究范圍，從旅客感知的角度分析現(xiàn)行方案與備選方案的優(yōu)劣。具體情況如圖3所示。

圖3 備選方案評(píng)價(jià)流程圖Fig.3 Evaluation process of alternative scheme

3 仿真設(shè)計(jì)

為了對(duì)比分析北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)現(xiàn)行方案與備選方案的整體服務(wù)能力，分別對(duì)兩個(gè)方案出租車上客區(qū)的車流組織情況進(jìn)行仿真。

3.1 車流徑路

由于目前北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)的車流組織較為固定，出租車從進(jìn)入到停泊再到載客離開(kāi)都是按固定的線路行駛。因此，在仿真過(guò)程中，通過(guò)輸入路徑?jīng)Q策點(diǎn)和相關(guān)路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程：設(shè)置12條靜態(tài)行駛路徑來(lái)模擬①、②號(hào)泊車位的出租車行駛，同時(shí)通過(guò)設(shè)置各行駛路徑的相對(duì)流量來(lái)模擬實(shí)際運(yùn)行狀況。

3.2 周期性?？?/h3>

目前北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)的出租車必須在指定停車位?？?，在等待乘客將隨身行李裝載完畢并上車后才能離開(kāi)，而且整個(gè)過(guò)程是按照周期性的車流組織調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果通過(guò)將實(shí)際停車空間類型的停車場(chǎng)和停車場(chǎng)類型的路徑?jīng)Q策相結(jié)合來(lái)模擬出租車在指定停車位的短暫?？?，會(huì)出現(xiàn)出租車只根據(jù)停車時(shí)間分布決定停靠時(shí)間而隨時(shí)駛?cè)牒婉偝?，這與實(shí)際情況不符。因此，本文對(duì)于空載出租車輛在泊車位處短暫停留并駛離的模擬不是通過(guò)將實(shí)際停車空間類型的停車場(chǎng)和停車場(chǎng)類型的路徑?jīng)Q策相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研采集的各平均時(shí)間及分布數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置“虛擬”交通信號(hào)來(lái)模擬出租車在指定停車位?？坎⒌却每蜕宪嚒?/p>

圖4和圖5是現(xiàn)行方案和備選方案各信號(hào)控制配時(shí)圖，其中信號(hào)控制器1是對(duì)出租車入口排隊(duì)區(qū)車輛的控制模擬，其綠燈放行時(shí)間按調(diào)研均值35 s輸入；信號(hào)控制器2～7和信號(hào)控制器8～13分別是對(duì)待客區(qū)①和②泊車位的控制模擬，其綠燈放行時(shí)間按調(diào)研均值20 s輸入；而信號(hào)控制器14是對(duì)于空載出租車在待客區(qū)②沒(méi)有空位后再選擇待客區(qū)①停靠的模擬。由于車輛從出租車入口排隊(duì)區(qū)到待客區(qū)②的行駛延誤，本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)將信號(hào)控制器14的綠燈放行時(shí)間設(shè)定為在信號(hào)控制器1的基礎(chǔ)上加2 s（出租車從入口排隊(duì)區(qū)到待客區(qū)②的平均行程時(shí)間）。此外，旅客在A、B入口處排隊(duì)等待乘車，也是通過(guò)信號(hào)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其綠燈放行時(shí)間按調(diào)研均值15 s輸入。

圖4 現(xiàn)行方案各信號(hào)配時(shí)Fig.4 Signal timing of current scheme

圖5 備選方案各信號(hào)配時(shí)Fig.5 Signal timing of alternative scheme

備選方案出租車入口排隊(duì)區(qū)綠燈放行時(shí)間、乘客排隊(duì)入口綠燈放行時(shí)間和車流調(diào)度組織周期時(shí)間均按現(xiàn)行方案的3/2（備選方案與現(xiàn)行方案出租車待客區(qū)泊車位的比值）輸入；而由于備選方案待客區(qū)泊車位的增加使最外緣車道的疏散壓力增大，對(duì)①、②泊車待客區(qū)的綠燈放行時(shí)間和兩個(gè)待客區(qū)載客出租車離去間隔時(shí)間也均按現(xiàn)行方案的3/2再加5 s（補(bǔ)償值）輸入。備選方案補(bǔ)償值t的取值范圍是[0，T1-T2-T3-T4]，為了保證泊車待客區(qū)②的所有載客出租車可以順利駛離泊車待客區(qū)，將t取最大允許值5 s。其中，Ti（i=1、2、3、4）的具體含義是：T1為泊車待客區(qū)②的最后駛?cè)氤鲎廛囻傠x的時(shí)刻；T2為出租車入口排隊(duì)區(qū)的最后放行時(shí)刻；T3為出租車在泊車待客區(qū)的平均?？繒r(shí)間；T4為空載出租車從入口排隊(duì)區(qū)到待客區(qū)②的平均行程時(shí)間。

3.3 參數(shù)標(biāo)定

在系統(tǒng)默認(rèn)的駕駛員行為參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)現(xiàn)行方案的仿真平臺(tái)輸入出租車期望速度分布曲線和設(shè)置相應(yīng)的信號(hào)控制周期后，現(xiàn)行方案仿真結(jié)果與實(shí)際調(diào)研的通行能力相對(duì)誤差為14.7%，誤差偏大。為了在此基礎(chǔ)上提高仿真精度，本文以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研采集的平均值為基礎(chǔ)，并參照典型城市道路交叉口模型中影響仿真結(jié)果的主要參數(shù)[10]，選取觀察前方車輛數(shù)（OB_VEH/輛）、最大減速度（MAX_DEC/m·s-2）、最小車頭時(shí)距（MIN_HW/m）、平均停車間距（AX/m）和觀察前方距離（LA_DIS/m）進(jìn)行標(biāo)定并給出各參數(shù)因素的水平值，其他參數(shù)按系統(tǒng)默認(rèn)值處理。標(biāo)定因素和水平值如表2所示。

表2 待標(biāo)定參數(shù)水平因素表Tab.2 Span of uncalibrated parameters

利用正交實(shí)驗(yàn)法，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案，選擇L25（56）[11]正交表進(jìn)行仿真試驗(yàn)，分別得出北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)現(xiàn)行方案的小時(shí)通行能力。根據(jù)現(xiàn)行方案的實(shí)際通行能力，計(jì)算得出各實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差

其中：Er為相對(duì)誤差；X為現(xiàn)行方案仿真通行能力值；T為現(xiàn)行方案理論通行能力值。各試驗(yàn)相對(duì)誤差如表3所示。

表3 正交試驗(yàn)仿真結(jié)果與誤差分析Tab.3 Simulation results and error analysis of orthogonal experiments

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，12號(hào)試驗(yàn)仿真結(jié)果的相對(duì)誤差為7.3%<8.0%，符合本文的誤差要求，故不再進(jìn)一步縮小試驗(yàn)范圍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。同時(shí)將該試驗(yàn)方案直接用于備選方案的仿真平臺(tái)進(jìn)行輸入。

4 結(jié)果分析

通過(guò)進(jìn)行微觀仿真，分別得到北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓出租車上客區(qū)現(xiàn)行方案與備選方案的小時(shí)通行能力變化情況。為了分析仿真的準(zhǔn)確程度，還對(duì)比分析了機(jī)場(chǎng)出租車上客區(qū)現(xiàn)行方案仿真模擬的小時(shí)通行能力與現(xiàn)行方案的理論小時(shí)通行能力。根據(jù)仿真結(jié)果，備選方案的小時(shí)通行能力相比于現(xiàn)行方案增長(zhǎng)了6.1%，備選方案在通行能力方面有所增加但增加不明顯。具體情況如表4所示。

表4 現(xiàn)行方案與備選方案的仿真通行能力Tab.4 Simulation capacity of current and alternative schemes

為了分析現(xiàn)行方案與備選方案出租車污染物排放對(duì)機(jī)場(chǎng)出租車上客區(qū)空氣質(zhì)量的影響，本文根據(jù)仿真輸出的出租車逐秒速度數(shù)據(jù)和輕型車VSP計(jì)算公式便可得出每秒瞬時(shí)VSP值

再對(duì)逐秒VSP以1 kw/t為步長(zhǎng)進(jìn)行聚類并劃分區(qū)間

根據(jù)對(duì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，由于VSP絕對(duì)值大于20 kW/t的區(qū)間樣本占總樣本量不到2.5%的比例，且對(duì)油耗排放的貢獻(xiàn)率不足5%[12]，所以本文選擇-20 kW/t到20 kW/t的VSP區(qū)間進(jìn)行研究，采用MOVES排放模型[13]進(jìn)行VSP分布率計(jì)算，并根據(jù)仿真輸出的劃分速度區(qū)間后的速度數(shù)據(jù)確定現(xiàn)行方案與備選方案的油耗排放。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，備選方案CO、NOx和HC的小時(shí)排放量相比于現(xiàn)行方案分別增長(zhǎng)了17.2%、14.4%和10.8%，增長(zhǎng)均較為明顯。具體情況如表5所示。

表5 現(xiàn)行方案與備選方案各污染物排放對(duì)比Tab.5 Emissions comparison of current and alternative schemes

排隊(duì)者在排隊(duì)過(guò)程中，自身空間位置與服務(wù)臺(tái)的距離保持不變的最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間會(huì)直接影響到排隊(duì)者對(duì)于服務(wù)水平的感知。因此本文將該最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間定義為平均靜止等待時(shí)間并納入研究范圍。為了從旅客的角度對(duì)現(xiàn)行方案和備選方案進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，本文分別比較了現(xiàn)行方案與備選方案的旅客平均排隊(duì)時(shí)間和平均靜止等待時(shí)間。旅客平均排隊(duì)時(shí)間表示了旅客從到達(dá)機(jī)場(chǎng)出租車上客區(qū)至上車所需要的時(shí)間。設(shè)排隊(duì)乘客步行速度為v，現(xiàn)行方案與備選方案的平均排隊(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)i（i=現(xiàn)行方案、備選方案），則平均排隊(duì)時(shí)間Ti（i=現(xiàn)行方案、備選方案）可表示為

本文中旅客平均靜止等待時(shí)間表示了旅客在出租車上客區(qū)乘客入口處排隊(duì)等待上車的過(guò)程中，在隊(duì)列中靜止站立等待所需要的最長(zhǎng)時(shí)間（本文用在隊(duì)列中平均的靜止等待時(shí)間近似）。現(xiàn)行方案與備選方案的具體情況如表6所示。

表6 現(xiàn)行方案與備選方案排隊(duì)等待時(shí)間對(duì)比Tab.6 Queuing time comparison of current and alternative schemes

根據(jù)上述從通行能力、對(duì)環(huán)境的影響和旅客感知的角度分析可知，對(duì)于北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓到達(dá)層出租車上客區(qū)的備選方案，雖然在一定程度上增加了其小時(shí)通行能力，旅客平均排隊(duì)時(shí)間有所降低，出租車上客區(qū)的基本服務(wù)能力有所提升。但是，由于進(jìn)口處單車道的限制，使得備選方案通行能力增長(zhǎng)并不明顯。并且，備選方案機(jī)動(dòng)車污染物排放和旅客的平均靜止等待時(shí)間均明顯增加，擴(kuò)建車道和更改護(hù)欄設(shè)施也需要一定的資金成本投入。因此，不建議北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓到達(dá)層出租車上客區(qū)按備選方案重新規(guī)劃出租車上客區(qū)，而建議從提高出租車上客區(qū)協(xié)調(diào)管理水平和優(yōu)化車流組織方面來(lái)提高其整體服務(wù)水平：

1）利用對(duì)講機(jī)等簡(jiǎn)易通訊工具實(shí)現(xiàn)各控制處工作人員的及時(shí)通訊，提高樓前兩個(gè)待客區(qū)間的車流組織效率；

2）提高樓前與出租車調(diào)車場(chǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度，減少入口車道的排隊(duì)擁堵；

3）提高上客區(qū)泊車位利用率，在待客區(qū)②區(qū)進(jìn)車的同時(shí)安排一部分出租車暫時(shí)停泊在②號(hào)斜位泊車位旁邊的行車道上；

4）拓寬出口車道，保證出口車流暢通。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)場(chǎng)出租車上客區(qū)是銜接機(jī)場(chǎng)交通和城市交通的重要組成部分，其整體服務(wù)能力的高低在很大程度上影響到機(jī)場(chǎng)到達(dá)層輸送旅客的能力。機(jī)場(chǎng)出租車上客區(qū)方案的擇優(yōu)比選，需綜合考慮各方面的因素。本文通過(guò)VISSM進(jìn)行微觀仿真，對(duì)北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓到達(dá)層出租車上客區(qū)的備選方案進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，為備選方案的最終取舍提供依據(jù)，對(duì)其他民航機(jī)場(chǎng)到達(dá)層出租車上客區(qū)的備選方案評(píng)估具有指導(dǎo)和借鑒意義。

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