何秋釗 侯 沖 呂晨輝 陸搖搖

（中國民用航空飛行學院機場學院 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致機場規(guī)模逐步擴大，因此優(yōu)良的航站樓構型不但可以提供更多的近機位，同時也可以提高航站區(qū)的運行效率，進而影響整個機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型影響的研究較少，孫偉［2］通過結合航站樓建設發(fā)展的歷史，引出航站樓建設的規(guī)模與航站樓構型規(guī)劃設計之間的關系；白景瀚［4］指出當前航站樓構型設計主要關注旅客步行距離與近機位數(shù)量，較少把運行效率因素考慮在內(nèi)，導致部分機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型的關系時，沒有直接有效的方法直觀地反映運行效率對航站樓構型的影響，隨著機場規(guī)模的擴大，越來越多機場在設計規(guī)劃或改擴建初期對新建航站樓構型會進行不同方案的設計，最后對不同方案進行比選，得出最優(yōu)的航站樓構型方案。因此，本文采用Simmod軟件對國內(nèi)某擴建機場不同的航站樓設計方案進行運行效率對比，并得出一種最優(yōu)設計方案，為機場航站樓建設及運行管理提供一種思路。

2 國內(nèi)主要航站樓構型對比分析

目前國內(nèi)絕大多數(shù)機場的航站樓構型以指廊式、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)濟效益的不同，各個機場的航站樓構型幾乎不同，而其主要的三種構型也存在著優(yōu)劣。

2.1 前列式航站樓構型

前列式航站樓構型為航站樓主樓與候機區(qū)組合成建筑整體，候機區(qū)位于主樓空側、平行向兩端延伸，航空器機頭朝向航站樓線性?？浚每屯ㄟ^登機橋上下航空器，前列式航站樓構型示意圖如圖1所示。

圖1 前列式航站樓構型

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

2.2 指廊式航站樓構型

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

圖2 指廊式航站樓構型

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

2.3 衛(wèi)星式航站樓構型

衛(wèi)星式航站樓候機區(qū)遠離主樓，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，航空器圍繞候機區(qū)?？浚l(wèi)星式航站樓構型示意圖如圖3所示。

圖3 衛(wèi)星廳式航站樓構型

該種構型的優(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。缺點是當中轉(zhuǎn)旅客需要在不同的衛(wèi)星廳之間進行中轉(zhuǎn)時，流程更顯繁瑣；當需要增加候機區(qū)和停機位時，必須新建衛(wèi)星廳，擴建適應性比較差。

3 國內(nèi)某機場新航站樓設計方案仿真建模

本文采用Simmod Pro仿真軟件對國內(nèi)某機場新航站樓四種不同設計方案的地面運行效率進行模擬評估研究。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)已成為世界上應用最為廣泛的機場與空域仿真軟件之一。

3.1 仿真目標

本次仿真著重研究國內(nèi)某機場航站區(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)劃的基礎設施、運行方案和航班計劃，分析航站區(qū)的運行效率，擬定目標如下：

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

2）根據(jù)相應的仿真場景，評估進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果進行對比分析，找出運行效率最優(yōu)的一種設計方案，并以此確定新航站樓的設計規(guī)劃方案。

3.2 四種航站樓構型設計方案

本期航站樓規(guī)劃有四種方案，因其構型的區(qū)別，近機位數(shù)量也有明顯差距，下面是四種航站樓構型設計圖與近機位數(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18個機位，本期擴建T3航站樓，因四種規(guī)劃方案中航站樓構型有區(qū)別，所以近機位數(shù)量有所變化，具體近機位數(shù)量如表1。三指廊式可提供近機位數(shù)量最多；前列式可提供近機位數(shù)量最少。

表1 各構型機位數(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)務需求，飛行區(qū)在原有2600m跑道的基礎上，延長了800m，總長3400m，在進港航班從跑道進入滑行道系統(tǒng)時，會根據(jù)所分配的機位來選擇快速出口滑行道，以達到運行效率最優(yōu)的目標。

在四種航站樓構型中，除了前列式航站樓構型的滑行道系統(tǒng)較為簡潔，其他構型中跑滑系統(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 仿真運行結果分析

根據(jù)高峰日起降架次進行仿真預測，四種不同設計方案的運行結果差別較大，其中三指廊式構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 模擬結果匯總

模擬結果關鍵績效指標如表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 模擬結果關鍵績效指標

4.2 不同航站樓構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 不同航站樓構型滑行時間對比

4.3 不同航站樓構型進離港延誤時間對比

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，所以雙指廊進離港延誤最低。

圖9 不同航站樓構型滑行時間對比

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。

具體進離港延誤時間如表4所示。

表4 不同航站樓構型進離港延誤對比

圖10 不同航站樓構型進離港延誤對比

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 結語

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

表5 不同航站樓構型沖突避讓次數(shù)對比

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

2）模擬結果顯示，三指廊構型沖突避讓次數(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，三指廊和雙指廊應對高峰時刻效果比較好。

5）結合各項關鍵績效指標來看，三指廊式航站樓構型最優(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型選擇中的作用，但航站樓構型的設計不僅要考慮空側運行效率，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，結合相應理論，將空側仿真與航站樓內(nèi)行人仿真相結合，設計出更為合理的航站樓，總結出航站樓構型選擇的經(jīng)驗。