摘" 要：模塊化自動駕駛公交的發(fā)展為未來大型機(jī)場旅客遠(yuǎn)程接駁系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的技術(shù)和途徑。該文以廣州白云國際機(jī)場為例，在對當(dāng)前機(jī)場旅客出行特征和問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于模塊化自動駕駛公交的機(jī)場遠(yuǎn)程停車旅客接駁系統(tǒng)，并對運(yùn)營效果進(jìn)行模擬評測。結(jié)果顯示，該系統(tǒng)的使用能在一定程度上解決機(jī)場航站樓停車空間不足、陸側(cè)交通擁堵等問題，相對傳統(tǒng)穿梭巴士系統(tǒng)而言，能更好地滿足旅客隨到隨走的需求，也能有效降低系統(tǒng)運(yùn)營成本，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)場交通多樣化和便捷化。

關(guān)鍵詞：機(jī)場；旅客接駁；模塊化公交；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；模擬測評

中圖分類號：U4-9" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）14-0131-05

Abstract： The development of modular self-driving bus provides a new technology and way for the development of passenger remote access system in large airports in the future. In this paper， taking Guangzhou Baiyun International Airport as an example， based on the analysis of the current passenger travel characteristics and problems of Guangzhou Baiyun International Airport， an airport remote parking passenger connection system based on modular autopilot bus is designed， and the operation effect is simulated and evaluated. The results show that the use of the system can solve the problems of insufficient parking space and land-side traffic congestion in the airport terminal to a certain extent， better meet the needs of passengers than the traditional shuttle bus system， and can also effectively reduce the operating cost of the system， which is conducive to the diversification and convenience of airport traffic.

Keywords： airport; passenger connection; modular public transportation; system design; simulation evaluation

模塊化公交系統(tǒng)主要由小型的可自動拼接或分離的自動駕駛的模塊化車輛組成，其核心技術(shù)是通過模塊化車廂的拼接或分離實(shí)現(xiàn)公交車隊(duì)容量的變化，以合適的車隊(duì)成本適應(yīng)不同的需求。該理念在國內(nèi)外已經(jīng)處于研究開發(fā)階段：Shi等[1]提出了可變?nèi)萘康哪K化車輛運(yùn)行方法；Eva等[2]提出了適應(yīng)動態(tài)需求的模塊化公交車隊(duì)時刻表設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法；Chen等[3]設(shè)計(jì)了定制算法來求解模塊化公交系統(tǒng)的調(diào)度間隔，并對車輛容量進(jìn)行優(yōu)化；Ji等[4]提出了模塊化自主車輛系統(tǒng)，其允許車輛模塊連接到其他車輛，或與其他模塊分離，以動態(tài)調(diào)整車輛容量。

私人汽車一直以來在機(jī)場陸側(cè)交通接駁中發(fā)揮著重大作用。以廣州白云國際機(jī)場為例，共有9 784個停車位，但停車難現(xiàn)象一直嚴(yán)重，同時周邊道路網(wǎng)基本無增長，高峰時期往往造成陸側(cè)道路交通擁堵。由于機(jī)場附近用地緊缺，不可能無限制地增加停車和道路設(shè)施，遠(yuǎn)程停車成為解決上述問題的途徑之一，并由此產(chǎn)生了航站樓與遠(yuǎn)程停車場之間的旅客接駁需求。目前，國內(nèi)一些機(jī)場附近設(shè)立遠(yuǎn)程私人停車場，并采用人工代停的方式，吸引了部分旅客使用，但存在認(rèn)可度不高、無規(guī)模效應(yīng)和管理困難等問題，導(dǎo)致這種運(yùn)營模式一直以來并未得到廣泛的推廣。在國外，穿梭巴士和專用軌道接駁系統(tǒng)多用來解決這類問題，但是軌道系統(tǒng)投資巨大，穿梭巴士車次較少，乘客等待時間長，乘坐體驗(yàn)不佳。

模塊化公交是交通領(lǐng)域的新熱點(diǎn)，其通過6～8座小型電動自動駕駛公交模塊的靈活拼接與拆分[5]，可以實(shí)現(xiàn)城市交通出行服務(wù)的智能化和精準(zhǔn)化，由于不需要專門建設(shè)軌道等基礎(chǔ)設(shè)施，在節(jié)約能源、定向服務(wù)等方面優(yōu)勢巨大，為解決機(jī)場遠(yuǎn)程旅客接駁問題提供了新的技術(shù)手段和解決途徑?；诖耍Y(jié)合模塊化自動駕駛公交理念與機(jī)場遠(yuǎn)程旅客停車接駁的需求，本文設(shè)計(jì)了基于模塊化公交的機(jī)場遠(yuǎn)程停車旅客接駁系統(tǒng)。相較于傳統(tǒng)接駁方案，該系統(tǒng)以更靈活更智能的調(diào)度方式，在經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和低延遲性等方面都有獨(dú)特的優(yōu)勢，能以更低的成本，更高效地滿足機(jī)場旅客陸側(cè)遠(yuǎn)程停車接駁出行的需求。

模塊化公交在車輛系統(tǒng)、調(diào)度間隔、車輛容量變化、時刻表設(shè)計(jì)與優(yōu)化及運(yùn)行方法等方面都已具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)，具備了被初步應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)之中的條件。Next Future Transportation已經(jīng)推出了其模塊化公交解決方案。按照現(xiàn)有設(shè)計(jì)參數(shù)，可以滿足機(jī)場和停車場之間的短距離出行需求。以下以白云國際機(jī)場為例，探討基于模塊化公交的機(jī)場遠(yuǎn)程停車旅客接駁系統(tǒng)的可行性和優(yōu)勢。

1" 白云國際機(jī)場旅客接駁需求分析

1.1" 白云國際機(jī)場的客流出行方式特征

白云國際機(jī)場是國內(nèi)三大門戶復(fù)合型樞紐機(jī)場之一，2020年旅客吞吐量在全球排名第一。根據(jù)調(diào)查，白云國際機(jī)場到發(fā)旅客的不同交通方式分擔(dān)率見表1。

由表1 可以看出小汽車分擔(dān)率較高。隨著T3航站樓建設(shè)方案進(jìn)入籌備階段，未來旅客吞吐量還將進(jìn)一步增長，對停車和陸側(cè)交通系統(tǒng)的壓力將進(jìn)一步提升[6]，迫切需要能解決這一問題的新思路。

1.2" 設(shè)置遠(yuǎn)程停車系統(tǒng)的必要性

由于白云國際機(jī)場的特殊設(shè)計(jì)，機(jī)場范圍內(nèi)已經(jīng)無法開辟新的停車設(shè)施和道路，要解決上述問題，有必要設(shè)置遠(yuǎn)程停車系統(tǒng)，以較低的停車費(fèi)吸引旅客停放，在停車場就進(jìn)行行李托運(yùn)，在功能上滿足旅客對準(zhǔn)時、費(fèi)用低、舒適和方便的要求。如果利用模塊化公交進(jìn)行旅客接駁，能彌補(bǔ)現(xiàn)有公交系統(tǒng)在攜帶行李、速度和舒適度等方面存在的不便之處，有較好的發(fā)展前景。

1.3" 引入模塊化公交旅客接駁系統(tǒng)的優(yōu)勢

1.3.1" 智能化優(yōu)勢

模塊化公交采用自動駕駛技術(shù)和自動感應(yīng)技術(shù)，從位于機(jī)場的指定地點(diǎn)的儲存站出發(fā)，根據(jù)指令自動“追上”其車頭或其他車廂模塊，實(shí)現(xiàn)不同接駁線路換乘的設(shè)想，如圖1所示。在運(yùn)行時能感應(yīng)周圍物體特征，智能做出判斷，可以讓車及時停止，從而保障乘客生命安全。

此外，模塊化公交系統(tǒng)將采用智能化調(diào)度系統(tǒng)，自動根據(jù)旅客需求調(diào)整發(fā)班頻率和時間，最大限度地滿足旅客等待時間少、即到即走的需求。

1.3.2" 成本優(yōu)勢

模塊化公交的自動駕駛省去了聘請司機(jī)、調(diào)度人員和管理人員的成本，公交的整車成本基本與傳統(tǒng)汽油柴油汽車持平；在能源消耗成本方面，模塊化公交消耗電能的成本（約每公里0.09元）大大低于傳統(tǒng)公交消耗的成本（百公里消耗燃油45.6元）[7]。

1.3.3" 社會效益優(yōu)勢

除了能通過降低成本提高運(yùn)營效益之外，模塊化公交采用純電動驅(qū)動方式，如果與新能源汽車廠商合作，可以形成“新能源汽車-模塊化公交”產(chǎn)業(yè)聯(lián)系，一方面有利于進(jìn)一步推廣新能源汽車，另一方面能有效避免碳氧化物、氮氧化物的排放。

此外，模塊化公交的使用將減少前往航站樓的小汽車，節(jié)約停車用地，緩解道路交通系統(tǒng)壓力，改善機(jī)場環(huán)境，提高機(jī)場的智能化管理水平，改善門戶形象。

綜上來看，基于模塊化公交的遠(yuǎn)程停車旅客接駁系統(tǒng)的運(yùn)用將全方面優(yōu)于傳統(tǒng)公交接駁系統(tǒng)。

2" 基于模塊化公交的機(jī)場遠(yuǎn)程停車旅客接駁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1" 系統(tǒng)實(shí)施條件

系統(tǒng)實(shí)施過程中必須注重模塊化公交與機(jī)場陸側(cè)交通系統(tǒng)的耦合：首先應(yīng)在合適的地理位置設(shè)置遠(yuǎn)程停車場和接駁交通中心；其次通過機(jī)場與遠(yuǎn)程停車場之間路段畫線后開辟一條相對封閉的專用車道，使車輛在不受干擾的條件下實(shí)現(xiàn)自動行駛。

2.2" 系統(tǒng)組成及功能設(shè)計(jì)

2.2.1" 停車場

停車場主要負(fù)責(zé)旅客車輛的停車調(diào)度，包括車輛的引導(dǎo)，車輛?？康挠?jì)時收費(fèi)等。

旅客駕車進(jìn)入停車場時，停車場將通過攝像頭記錄車輛車牌號，開始記錄車輛入場?？繒r間，并將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至中樞。

入場后，停車場將會根據(jù)當(dāng)前的空車位的位置和分布情況通過LED指示牌指引入場車輛前往空車位?？?。

在停車位相應(yīng)區(qū)域，停車場會提供一定數(shù)量的行李搬運(yùn)車供旅客使用。

停車場系統(tǒng)還包括以下部分。

1）服務(wù)中心：工作人員將為旅客解決各類問題并提供相應(yīng)指引。

2）售票處：旅客?？寇囕v后可以直接在停車場售票處進(jìn)行機(jī)票購買、換取和改簽等業(yè)務(wù)。

3）行李托運(yùn)處：旅客可在停車場提前進(jìn)行行李安檢、托運(yùn)等事務(wù)，托運(yùn)的行李經(jīng)標(biāo)簽分類后裝入即將上客的公交車。接送離港旅客的公交車進(jìn)入下客區(qū)后，旅客按照指引前往領(lǐng)取處取出行李，即可前往停車區(qū)取車。

4）候車室：旅客處理完成各項(xiàng)事務(wù)后，可憑借乘車二維碼進(jìn)入候車區(qū)等待上車。工作人員將托運(yùn)行李打包上車后，將根據(jù)候車室的旅客人數(shù)派出相應(yīng)數(shù)量的車輛接送旅客前往航站樓。

5）調(diào)度中心：負(fù)責(zé)車輛的調(diào)度方案生成和執(zhí)行，并解決突發(fā)問題。

6）收費(fèi)中心：旅客駕車離開停車場時，停車場將通過入場時的記錄計(jì)算并收取應(yīng)收費(fèi)用。

2.2.2" 系統(tǒng)中樞

系統(tǒng)中樞是系統(tǒng)的核心，處理所有和數(shù)據(jù)、智能化相關(guān)的工作，包括：

1）建立數(shù)據(jù)庫用以記錄停車場車輛的?？繒r間及停車費(fèi)用，同時記錄停車場和航站樓兩處未發(fā)出的公交車數(shù)量，以及各處的人流量。

2）對系統(tǒng)內(nèi)車輛進(jìn)行智能化調(diào)度。其基本工作流程如下。

首先，根據(jù)訂票系統(tǒng)數(shù)據(jù)及交通方式分擔(dān)率得出使用基于本系統(tǒng)的客流量，在此基礎(chǔ)上預(yù)測每天的到達(dá)人數(shù)和到達(dá)分布。其次，根據(jù)前一天預(yù)測的結(jié)果來進(jìn)行發(fā)車時刻表的安排。本系統(tǒng)采用等發(fā)車時距的調(diào)度模型，以保證預(yù)料之外的乘客不會等待太久的時間，避免延誤旅客的行程。該問題可概述為在給定時間范圍[0，T]內(nèi)，在一個起點(diǎn)一個終點(diǎn)的基于模塊化自動駕駛公交的旅客接駁系統(tǒng)內(nèi)，給定各個時隙內(nèi)到達(dá)系統(tǒng)的旅客人數(shù)，制定一端起點(diǎn)的發(fā)車計(jì)劃及對應(yīng)的編組數(shù)量，使乘客和運(yùn)營機(jī)構(gòu)的總經(jīng)濟(jì)成本最小。最后，系統(tǒng)按確定好的時刻表運(yùn)行即可，如圖2所示。

3）根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)的指令集中控制管理公交車的發(fā)出、上下客和裝卸行李，系統(tǒng)性調(diào)度各處的公交車數(shù)量，防止旅客等待時間過長和車輛資源閑置較多。

4）對出現(xiàn)故障的車輛進(jìn)行?？刻幚恚⑴沙鲩e置車輛接送旅客，故障車的行李同時轉(zhuǎn)接至新的載車。完成后控制故障車前往維修處進(jìn)行故障處理。

2.2.3" 模塊化公交系統(tǒng)

1）車輛方面采用四座電動可接駁模塊化公交，每輛車上旅客將擁有足夠的空間放置隨身行李，也能保證舒適的乘坐體驗(yàn)。同時公交車將運(yùn)載旅客在停車場托運(yùn)的行李。公交車采用磷酸鋰電池，安全性高，并附帶一定面積的太陽能板，達(dá)到環(huán)保目的。車輛采用無人駕駛系統(tǒng)，由中樞系統(tǒng)控制。

2）停車場前往航站樓，即機(jī)場大道與迎賓大道交界處至機(jī)場航站樓之間4 km的公路上，劃分公交車專用運(yùn)行車道，公交車在設(shè)定的速度范圍內(nèi)自動運(yùn)行，保證乘客準(zhǔn)時安全到達(dá)航站樓。在運(yùn)行期間，車輛可以自動組合成車隊(duì)運(yùn)行，從而進(jìn)一步降低能耗，在達(dá)到T1航站樓后進(jìn)行拆分，部分旅客將前往T2航站樓。如果車輛發(fā)生故障，?？吭趹?yīng)急車道，由調(diào)度中心安排乘客在路旁等待下一輛可上客的公交車上車。

3）公交車到達(dá)航站樓后，在航站樓的專用區(qū)域下客，待乘客全部下車后，公交車駛?cè)胄欣钛b卸區(qū)進(jìn)行行李卸裝，航站樓方面的工作人員裝卸行李并送往相應(yīng)的航班托運(yùn)。公交車裝卸完后，裝載上前往停車場的離港旅客的托運(yùn)行李，隨后前往離港旅客候車區(qū)接送旅客回到停車場，下客完前往行李處理處卸行李。全部完成后，進(jìn)行下一個周期的運(yùn)行。

2.2.4" 其他功能

1）系統(tǒng)自動計(jì)算出所需要調(diào)度的車輛，設(shè)計(jì)出多種調(diào)度方案，并給出相關(guān)依據(jù)，可對方案進(jìn)行選擇或者默認(rèn)采用某種調(diào)度，機(jī)場的工作人員也可以視情況對調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整。

2）與機(jī)場的托運(yùn)服務(wù)相通，旅客可選擇直接在停車場對行李進(jìn)行安檢后直接送至指定的托運(yùn)地點(diǎn)，無須乘客到機(jī)場辦理托運(yùn)手續(xù)。也可將乘客行李從飛機(jī)直接運(yùn)送到停車場。

3）企業(yè)可以通過該系統(tǒng)在公交車或者車站站牌上投放廣告服務(wù)。

4）系統(tǒng)可以接入機(jī)場的停車服務(wù)小程序中，整合并入其中便于機(jī)場對其進(jìn)行相關(guān)操作。

5）系統(tǒng)通過實(shí)時檢測車輛運(yùn)行狀態(tài)，對車輛出現(xiàn)的情況向機(jī)場通知，機(jī)場可視情況進(jìn)行問題的處理。

2.3" 系統(tǒng)運(yùn)行流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體運(yùn)行流程如圖3所示。

2.3.1" 旅客到達(dá)流程

1）用戶可以通過小程序進(jìn)行預(yù)約，提前獲取停車位置。

2）用戶駕車進(jìn)入停車場后，取完行李，直接在停車場的行李托運(yùn)處將行李進(jìn)行托運(yùn)處理，同時可直接進(jìn)行機(jī)票出票服務(wù)。

3）用戶托運(yùn)完行李后可使用羊城通或機(jī)票上所附的二維碼掃碼過閘機(jī)進(jìn)入公交車站候車（前往1號航站樓與前往2號航站樓的車廂并不相同，用戶需按照公交車站的指示進(jìn)入不同的上車位置）。

4）模塊化公交會根據(jù)站臺人數(shù)安排相應(yīng)車輛，乘客無須擔(dān)心排隊(duì)過久，有車即上。

5）在模塊化公交前往航站樓的過程中，用戶可利用車上設(shè)備提前預(yù)約航站樓相關(guān)服務(wù)，如飲食等。途中用戶若出現(xiàn)緊急狀況，可以通過車上配備的緊急按鈕接通服務(wù)中心，說明清楚情況后，車輛將會駛往機(jī)場大道路旁最近的服務(wù)點(diǎn)，讓用戶下車進(jìn)行處理，而后車輛將搭載其他用戶前往航站樓。

6）在前往航站樓途中，若用戶發(fā)現(xiàn)自己選錯了目的地上錯了車廂，可通過模塊化公交的聯(lián)通處進(jìn)入正確的車廂，隨車廂前往航站樓。

7）到達(dá)航站樓后，乘客下車，可直接前往安檢處進(jìn)行檢票安檢。

2.3.2" 旅客出發(fā)流程

用戶到達(dá)白云國際機(jī)場后，車輛停在停車場且提前預(yù)約的用戶可以直接前往機(jī)場處的公車站過閘進(jìn)站，準(zhǔn)備上車。若用戶首次到達(dá)白云國際機(jī)場，想乘坐公交車前往停車場，可在登機(jī)前進(jìn)行預(yù)約，到達(dá)后直接前往公交車站，在停車場領(lǐng)取托運(yùn)行李；無預(yù)約用戶落機(jī)領(lǐng)取托運(yùn)行李后，直接前往機(jī)場公交車站過閘進(jìn)站，準(zhǔn)備上車。用戶在車上的整體服務(wù)與前往機(jī)場無異。

2.4" 運(yùn)營效果模擬評測

為了評測系統(tǒng)的運(yùn)行效率，在“航旅縱橫”APP上選擇了2022年2月16日白云國際機(jī)場到港、出港人數(shù)進(jìn)行研究；車輛方面，設(shè)定乘客6名/車廂；模塊化車輛運(yùn)營成本為13.32元/次，2.41元/車廂；等發(fā)車時距設(shè)定最小間隔為5 min；單次最大編組數(shù)為25；路線長為5 km；等發(fā)車時距的調(diào)度模型為5 min；模塊化公交的運(yùn)行速度為1 km/min；根據(jù)2019年廣州市人均月薪，設(shè)置乘客的等待成本為0.96元/min。

假設(shè)同樣的線路采用傳統(tǒng)公交進(jìn)行運(yùn)營，采用廣州市目前通用的公交車型，百公里油費(fèi)92.4元，司機(jī)平均薪酬4 500元/月；而模塊化公交每百公里成本0.3元，且無須支付司機(jī)薪酬。以現(xiàn)有參數(shù)為基準(zhǔn)，將模塊化公交接駁系統(tǒng)與常規(guī)公交運(yùn)營進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在同樣的客流條件下，本系統(tǒng)能使公交的空載率下降85%，綜合成本節(jié)省約45%。

3" 結(jié)束語

模塊化公交的運(yùn)用能較好地滿足機(jī)場旅客的疏運(yùn)需求，也是未來解決大型機(jī)場停車難與陸側(cè)交通壓力大等問題的有效途徑，其優(yōu)勢在于能夠很好地適應(yīng)客流的變化，降低經(jīng)濟(jì)、時間等成本，提升乘客體驗(yàn)感。由于系統(tǒng)集中調(diào)度，模塊化公交還將會減少碳排放、光污染和聲污染等，帶動周邊經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是適應(yīng)未來低碳綠色發(fā)展趨勢的先進(jìn)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能為其他大型機(jī)場在道路交通方面的規(guī)劃和改善提供有益的借鑒。

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