机场登机口优化值机航班延误等.docx
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机场登机口优化值机航班延误等
机场登机口优化调度算法及实证
1、目前机场登机口调度中主要存在3个问题:
登机口调度与机型结合不够,很多大中型飞机停靠在距安检或者行李厅较远的登机口;登机口航班密度不合理,靠近安检区的登机口航班安排的密度不够,而距安检区过远的登机口航班密度过高每个登机口的航班组合没有达到最优,从而导致登机口的利用率没有达到最高。
登机口调度优化原则是使旅客的步行距离最短[4],而通过优化可以达到两个目的[5-6]:
（1）使旅客的总步行距离最短,满足旅客对航空运输“便捷性”的需求;
（2）使现有设施的使用效率达到最高,从而提高设施利用率,优化资源配置。
提高枢纽机场中转的解决途径
1、航站楼内流程优化和流程再造（参见王志清的博士论文）
国际上针对机场服务水准评估所采用的主要手段是通过“空间”、“时间”并结合旅客满意度调查表的方式来综合评估一个机场。
2、在值机环节研究上，曹燕（2004）针对我国机场值机流程存在的问题，提出了全开放式值机、无托运行李航班、无行李值机柜台、在城市交通交通便利地点设立流动值机台等一系列值机台管理的优化模式，分析了各种模式的优缺点。
国外研究值机环节的文章很多，有些研究针对旅客办理值机手续时的空间标准和排队时间[37,38]，但主要还是针对值机台分配问题。
Chun（1996）认为值机台分
配问题要考虑到旅客的到达为随机分布，不同值机台的队伍位置和可用空间以及行李传送带的传送能力不同等多种因素，属于多维空间布局问题，提出了求解这个问题的有限域约束满足算法[39]。
3、在安检环节，各国在不断加大安全检查的力度的同时，也在研究加快安检速度的新型系统的开发与应用。
美国制订了新的联邦安全条例，要求各机场安装爆炸物探测系统（EDS以及微量爆炸物探测设备（explosivetracedetectionmachines）。
与此同时，美国政府的运输安全管理局（TSA希望为常旅客优化安检程序，正在开发一个使安检更为严格、使旅客通行更容易和更快的系统，其基本框架来源于CAPPSII（ComputerAssistedPassengerPrescreeningSystem）。
对航空旅客采用颜色编码安检系统：
对航空旅客按照颜色进行分级，绿色是无危险性；红色是高危险性；黄色是不了解或者有所增加的危险性。
法兰克福机场的安检根据值机柜台分布和候机隔离区的划分，实行区域性安检，便于旅客在最近的值机柜台办完手续后，从最近的安检通道进入候机隔离区。
从场地设置、人员配备、设备技术等多方面保证旅客排队候检时间最长不超过8分钟，一旦达到或超过此时间标准，营运指挥中心通过指挥系统立即进行纠偏。
实际上，法兰克福机场旅客的安检候检平均时间仅为5.2分钟[45]。
李骅，贺平，高志强等针对机场安全检查的现状，论述了厦门机场安全检查信息化系统所具备的功能及投入使用以来对空防安全的保障[46]。
4、在值机和安检系统的系统性衔接方面，王志清，商红岩，宁宣熙（2006）提出了等服务率优化方法，该方法可以得到两环节服务台开放数量之间的比例关系，解决值机或者安检环节产生的堵塞[47]。
5、在登机口调度和机位分配环节，文军，孙宏，徐杰等（2004）过分析航班占用停机位的特性，建立停机位分配问题的排序模型，然后考虑“先到先服务”的规则并通过引入机位标号函数和航班标号函数设计了一种求解模型的标号算法[48]。
6、在行李环节，行李破损和出错率是给航空运输者的服务进行分级的主要因素[75]，目前行李处理的目标是尽量实现自动化，以减少人工操作中容易出现失误并降低运行成本。
这方面的研究主要是针对分拣口（pier）分配问题，分拣口的分配广义上讲属于将有限资源分配给相互竞争的多个对象，学术报告厅的分配问题[76]，计算机处理器的工作问题[77]以及民航机场的登机口、飞机滑道的分配问题都与之类似。
通过最少的资源满足航班需求以达到最大的设备利用率，可以认为是动态选择问题[78]的一个分支，用greedy算法[79]可以得到模型的最优解。
AhmedAbdelghany，KhaledAbdelghany，RamNarasimhan（2006）建立了在行分拣系统中为离港航班分配分拣口的模型，采用动态选择算法来使有限资源能够为更多的航班服务[80]。
7、在登机环节，Marelli等（1998）研究了基于仿真的旅客登机时间，文中研究了一系列登机队列，得出旅客登机的较佳顺序为“自内向外，从后到前”[81]。
H.VanLandeghem，A.Beuselinck（2002）认为登机系统的选择在很大程度上影响登机所需时间，如果采取个性化的分区呼叫登机系统，则可以使登机总时间缩短50%甚至更多，不过这种登机系统需要更加严格管理措施和登机口检查程序[82]。
8、航班延误和堵塞大部分是由航班需求和机场容量之间的矛盾产生的。
在机场地面交通方面，已有研究主要针对跑道优化和滑行计划。
Andreatta和Brunetta
（1998）研究了空中交通流和地面控制的最优化问题[83]。
Idris等（1998）通过研究得出结论：
跑道系统是主要的延误源，并提出了改进离港航班调度工作的策略，找到了机场中跑道上的离港航班可以得到改进的控制点，并提出了针对不同机场的简单模型[84]。
Pujet等（1999）针对繁忙机场的离港业务建立了较为简单的排队模型[85]。
Gotteland等（2000）应用基于冲突描述的模型来解决机场跑道的计划问题，并用遗传算法得到了模型的解[86]。
Anagnostakis等（2001）提出了跑道计划中几种带有目标和约束条件的可能的公式表述，但没有给出具体的求解和计算方法[87]。
Andersson等（2002）建立了两个简单的排队模型，用来表示飞机进出机场的滑行过程[88]。
Marin和Salmer®（2003）在文中第一次用二进制多维商品流量模型来解决飞机滑行的路径时序计划问题[89]。
机场的飞机滑行计划问题是一个动态问题，每当有新的飞机进港时都必须予以更新，印gel
G.Marin用时空网络代表飞机之间的冲突和机场滑行道的拥塞，定义了含有大量
约束条件和二进制变量的线性多维商品流网络模型，深入研究了模型的强动态性[90]。
9、国内关于不正常航班的研究，主要是从天气等不可抗力、人为原因、流量控
制、沟通和协调等方面来分析减少不正常航班的对策[91,92,93,94,95,96,97,98,99]。
美国联邦航空局针对不正常航班，实施了地面延误计划（GroundDelayProgram），以高效而公平地使用紧缺的空域和机场容量。
当气候异常和各种其他原因而面临跑道关闭之际，联邦航空局可判断计划到港飞机数量是否将超过机场容量，由此而创建一个地面延误计划。
10、登机环节过多。
目前，民航通行的旅客进入航站楼办理乘机手续的过程大致需要五个环节：
托运行李安全检查办理乘机手续旅客安全检查隔离厅候机一一登机。
经青岛机场对110名旅客实地调查得出[127]，上述几个环节的平均用时分别为：
①托运行李安全检查20秒，②办理乘机手续2分38秒，③旅客安全检查2分18秒，④隔离厅候机46分钟。
以上环节中前3个环节实际用时仅5分16秒，而总候机时间竟为61分钟（如按提前1.5小时到达机场的要求加上地面车程计算需近120分钟）。
由此可见，单从民航旅客运输办理乘机手续环节看，浪费用时较多的问题就难以满足旅客对“快捷”的要求，难以与铁路“提速”和公路“畅通”相适应。
11、航班延误相关信息的通报不及时。
目前航空公司对飞机运行之前的航班延误相关的信息较为了解，而对飞机滑行以后的信息以及下一个航段的信息不甚了解，公司不掌握实时的空域容量与飞行需求；空管部门只掌握飞机开始滑出机坪以后的航班延误信息以及流量管理方面的信息，即仅掌握飞机起降和空中飞行的动态，对飞机滑行之前的延误原因则不知情。
总的来看，航空公司对航班在机场延误的前因后果较为了解，但出于各种原因的考虑，航空公司对其自身的航班延误情况信息通报有所保留；而机场现场指挥部门均无法从空管部门或航空公司得到实时的航班延误信息通报，尽管其承担向旅客发送航班动态信息公布的任务。
12、表2.1面向旅客流程的主要便捷措施
表21而向旅客流机的主耍便捷措施
旅客流程
环节
旅客流程处置时间的优化
主耍便捷措施
购买机栗
根据机漿性质而确定购票时间和空间限制
1.网1:
购买电子机栗，在机场自助服务机自行领取登机牌或直接在网上卜•我打印登机牌：
2.设置权威的、全国统一的机场航班动态信息査询台;
3.建工旅*随时随地对用各种方式购买机票的体系
地面交通
依据机场距离和交通工具而定，适宜在20〜30min内
1•行前航班信息通报（网络、手机或电话实时通报）:
2.行中航班信息通报（利用于•机、进场交通匸具上的实时通报信息）：
3.多种人容讯、准点、快速地面交通方式衔接机场。
车道边
允许出租乍和小汽车停靠的半均时间为1.5min
1.考虑采用联运客廉（地面交通车票与机票合并）;
2.设氏地面交通中心，与轨道交通线路零换乘：
3.在停车场前设置车道边。
公共人厅
常用的停留时间为
5〜20min
1.通栗制（机衆、机场建设费、保险费“三介一”）：
2.设置航空公诃忙息咨询台、CUTE信息系统，方便旅客购票所需的乞种信息査询及客票销詹：
3.候机楼增设旅客流程自动金询终端（包括乘X流程、应办手续、柜台位趕等信息）和流动服务人员。
办票
旅客可以接受的等候时间一般为20min：
停止办栗时间由30min缩减至10min以内：
1.缩减办票柜台停止办票的提前时间駅：
2.设置通用办票柜台、快速办泉柜台、早到或晚到旅客办衆柜台和无行李办衆柜台以及CUSS（自动值机服务台），并在城币航站楼等处设置值机乎续办栗点：
3.优化值机柜台的布局和匹配。
安检
旅客处理速度在3min以内：
x光机每小时可处理600件行李
1.设氏安检快速通進，优化安检柜台的布局：
2.借助护照训别机、生物遗传学（指纹核对、眼角膜核对等）安检高技术为乘*快速办理安检于续：
3.优化安检人员和通道数磺的匹配，加快安检速度：
4.采用非干扰性安全检査设备和程序。
表2・1（续）
旅客流程
环节
旅客流程处置时间的优化
主要便捷措施
候机区
空侧
候机厅
候机时何适宜在5〜40minZ间»常用的候机标准时间是30min
1.保证非正常航班时旅客的空间标准;
2.及时通报航班信息及启动航班竝急处克用序：
3.建立旅客快速住机通道和程序：
4.机场和航空公司提供人性化服务：
5.候机区休闲购物设施和快速通道配置互不「扰。
陆侧
候机厅
旅客通常停留时间
10min»迎送参访者为30min
1.到港旅客有关住宿、旅游等信息服务设施配套完善:
2.在入II处及以IWII方位增设PDP等人屏毎显示，方便乘客获取航班信息：
3.并种地面交通方成的运营时间与航班到达时刻匹配。
到港
旅亦处理速率：
常见的是国内旅木历时6秒
1.尽可能利用登机桥,推广剪式登机桥的使用;
2.对J：
高频率■屮短程的城市对航班，可用专车在专用机坪接旅客。
过境和中转
旅客通常处理时间在lh以上；控制最小中转时间（MCT）在45min以内
1.设置办理中转手续的专用设施,中转旅客的所有中转手续都在隔离区内完成：
2.中转行李由旅客在机场行李分拣厅完成或由航空公司口行完成：
3.解决国际航班国内段旅客多次联检的问题;
4.为中转时间在1小时内的旅客提供特殊服务,预先为旅客办理部分小转于续，并冇专人引导旅客登机。
行李提取
常见的等候时间为
20min
1.将在行李提取区等候的旅客与无托运旅木分开：
2.采用自动或半自动行李处理系统.最人可能地缩短托运行李上架的时何；
3.配备行李査询系统，乘客可持冇行乍认取凭证进行跟踪杳询，方便杳询行李或进行彳亍李损坏索赔鉴定。
楼内步行
旅客步行距离不超过300m,步行时间在20min以内
1.航站楼内部设置代步交通车和自动水平步道:
2.与陆侧地面交通设施衔接便利：
3.采用无障碍设计的国际通行标准：
4.采用标准化、通俗易懂的指示标志系统。
U面向工作业务流程的主咂便捷措施
运杼时间
业务说程中所存在的问题
他捷措施
撇轮栏时刻
撤除轮档的时间出现经常性延迟
1*地面作业流程优化,提高航班地面保障正帘率；
2.提高机坪运作的单项作业时I'nJ效率o
起飞前憎行时间
飞机滑疔时闻过长:
飞机与地面交通车辆的运行存在冲突.
1,优化E行区规划设讨・缩叛飞机滑帝距离:
M设置平行憎行道，实现双向適行；
3.设置机坪防碰愉系统.
辱候起飞
吋间
缺乏全国统•的流竝管理’流駁控制不熬存理、公1E和透明:
有的航路节点和机场容最不足t普遇仅采用先到先服务的心则.人工放行，缺乏总体苦虑*随意杵也较人。
1.建立全国范国内的血丘簪理系统.应用呑理的战略流皋规划和战术流量管理：
2•采用改进技术、优化程序和扩建设施等途径，提話空域和机场跑道密量；
M建立基于施客总休满意度的飞机优先放厅制度°
空■I1时fid
起E离场爬升和
下降进近着陆时间
终端区空域蹩阳制较蚩；离场、进场程序设计不合理'许多机场管制手段落后，除了京沪穗终端区实施雷达管制Z外•主耍管制方式依然是程序管制*管制水平不一，致使飞机往往不能述述爬升到巡航高度或不能尽快遊场着陆』
L更新空管监规手段.缩小管制河隔；
2.协调空域的硬用.忧化輕瑞区岛场、进场航线划设*
気加大培训力度’握高管制员技术水讥
巡航
时间
由尸空域眼制以仪总机导航性能映乏规范的原因；尚不能采用新技术来扩充空域系统容量，空屮航线存在绕行距离长的问鳩便用传统棊F地面导航的Uf方式，地面导航设施布局不埠合理：
使用常掘垂直间隔,右利商度层有限:
L采用躺小的墜宜间需标准（RVSMh用加可用有利高度层*
巴协调空域使用，优化航线划设，縮短航线跆离；
父尽快在令国池用内推广应用区域导航技术（RNAV）划设半行航跻；
4,适时实行“自由飞行”的运作方式“
落地后滑f亍吋间
E机滑廿距离和滑行时间过
K：
引导飞机停靠的乎段和蹄卷单一.
1-仔理设置快速出门滑行道；
巴对空管和现场播挥中心的飞机哋面运行指挥权限重新加臥优化：
叉设置事路栓，事选样件的滑行道系统-
尊低停靠
时间
个别繁忙机场由『机位容證不足或怔用效率不高而导致
飞机在机坪1:
等候停靠。
1.搐加远机位和近机位，加人近机位比例+扩充停机位容量*
匕优化停机位的便用*动态安排通用停机位和专用停机位.提品机位利用率；
3.加装£机丹动泊位系统*
过站时间和最小中转时fuj（MCT）
国内过站时间和最小屮转时间过长.普遍为45m±以上
1+地面作业淹程优化,缩短过站时间：
監预先安排登机顺序，械少ME客建机时间；
M各地血课障部门相互协调*通力會作"
值机问题优化
13、现行值机系统排队方式
目前我国机场值机系统的排队方式主要有两种:
（1）特定的值机柜台办理特定航班。
就是在某个航班的值机时间内，只有特定
的值机柜台可以办理该航班的值机手续，这种排队方式是典型意义上的M/M/1，
也就是单队列单服务台排队。
这时柜台的旅客到达情况只和所办理的航班有关。
（2）同一航空公司的机票实行“通办”。
在“通办”的情况下，各值机台均可以办理同一公司（包括其代理公司）所有航班的值机手续。
比如首都机场，国航柜台可以办理国航、山航、川航所有航班的值机手续，东航、海航、深航、上航的值机柜台都可以办理本公司所有航班的值机手续。
比起特定柜台办理特定航班的M/M/1排队方式，“通办”有以下两个方面的优点：
1M/M/1队列中的旅客受到航班的限制，没有选择服务台的自由。
而“通办”方式下，旅客在进入队列前会选择一个人数较少的队伍，因此，“通办”方式比特定柜台办理特定航班的办票效率有很大提高，大大缩短了旅客办票的等待时间。
2M/M/1队列中每个值机台在每个时段都只为一个特定航班开放，这样旅客到达
比较集中的航班会出现“排长队”现象，到达相对分散的航班则会出现值机台闲置。
而在“通办”方式下，旅客可以随意转移队列，这样便使得每个值机台都得到了较为充分的利用。
因此，“通办”情况下的排队方式显然优于M/M/1，但至于该方式效率发挥的如何，需要通过实证进一步进行研究。
对目前实行“通办”方式的机场，根据3.2.1.4的分析，要通过管理上的改
进，对旅客的排队方式进行有效组织，使排队系统能够达到M/M/C排队方式应
有的效率。
改进现行的排队方式可以采用设立集中排队区（PollingFacility）（以下简称蛇形排队方式）：
如果将若干个柜台设定为一个蛇形区，并且各蛇形区之间相互隔离，那旅客将在划定的区域内排队，并且在每个蛇形区内，旅客都是先到先服务，这样每个蛇形区都可以看作一个M/M/C排队系统（C为每个蛇形区对应的柜台数量），排队效率会有很大提高，由此实现了值机环节的排队优化，并且这种方法较为可行。
14、动态控制值机台开放数量（王志清论文P42）
1）在满足旅客所能接受的等待时间的前提下，通过动态控制值机台数量，可以提高现有设施的利用率、降低运行成本。
（2）在现行排队方式下，动态控制值机台开放数量的方法与M/M/C排队方式下
类似，不同之处在于旅客排队时间不能依据排队论模型来确定。
15、有、无行李值机台分设研究（P58）
有、无行李旅客统一办理值机存在的问题无行李旅客在办理值机手续时，只有三
个步骤：
①旅客将机票和身份证交予工作人员一-②工作人员输入旅客个人信息，确认一-③工作人员将机票、身份证和登机牌一并交于旅客带走。
这三个步骤中有两个是由工作人员完成的，所以所需的时间比较统一，30秒以内就可以
完成，而一般旅客在排队时都会将机票和证件备好，所以第一个步骤所需的时间也很短。
因此，无行李旅客办理值机的速度相对较快。
有行李旅客的值机手续可以分解为以下五个步骤：
①旅客将机票和身份证交予工作人员一-②工作人员输入旅客个人信息，确认一-③旅客将托运行李放至传送带一-④工作人员调整行李位置，秤重，打印行李标签并贴于行李上一-⑤工作人员将机票、身份证、行李票和登机牌一并交于旅客带走。
其中，有三个步骤是由工作人员完成的，第四步要花费较长的时间；而旅客要完成的两个步骤中，由于很多旅客没有托运行李的经验，或者行李较重，第三步也需要较长的时间。
因此，有行李旅客办理值机的速度相对较慢。
如果把两类旅客混在一起办理手续，因为有行李旅客办理值机速度较慢，积累下去，会大大增加后面的旅客的等待时间。
尤其是无行李旅客，当看到前面很多旅客都要托运大件行李时，自然会产生焦躁和不满情绪。
要避免有、无行李旅客统一办理值机存在的问题，就要将有行李旅客和无行李旅客进行“分流”，使两类旅客分开办理值机，可行的方法是区分有行李值机台和无行李值机台。
因为在每个时段办理值机手续的旅客中，都既有有行李旅客，也有无行李旅客，因此科学分配有行李柜台和无行李柜台的原则是保证两类柜台的开放时间相同。
具体分配过程中可以采用下面的值机台分设模型：
Ct
C1,C2分别表示有行李柜台数量和无行李柜台数量，N1,N2分别表示有行李旅客数量和无行李旅客数量，t1,t2分别表示有行李旅客办理值机手续的平均时间和无行李旅客办理值机手续的平均时间。
结论：
有行李旅客和无行李旅客统一办理值机时，排队的一个主要原因是两类旅客办理值机手续的时间相差较大，有行李旅客的连续到达会造成值机柜台的拥塞。
将有行李旅客和无行李旅客分开办理可以有效减少无行李旅客的办票等待时间；进行科学分设可以实现两种旅客各自办票效率的提高，从而达到节省旅客排
队时间的目标。
16、值机台分配问题研究（P60）
当航站楼投入运行后，值机台要在各航空公司之间进行合理分配，航空公司提出需求由机场根据各公司高峰时段航班量平衡确定，比如首都机场2号航站楼国内区的值机台分配方式如表3.8所示。
^3.8昇航空公rij值机柜台总磺
航空公司
国航
茶航
海航
托它
经济舱
良他
经济舱
其他
经济舱
托他
柜台最
33
11
13
9
11
由于各航空公司的旅客高峰段和集中度有所不同，表3.9列出了各航空公司每个时段的办理值机的旅客数量。
由表3.9可以看出，各航空公司在不同时段的旅客数量相差很大，比如海航时段6旅客数量最多，有1122人，而在时段9,却仅有151人，同时，东航在时段6的旅客人数较少，为609人，而在时段9旅客数量最多，为1027人。
机场从资源有效配置的角度出发，应该使各公司的柜台数量都满足需要，同时又不至于带来资源闲置和浪费。
表3.8中现行的值机台分配中，任何一个时段海航和东航的值机台数量都是固定的，因此这种分配方法难以达到有限资源的最优配置。
枝39齐航空公司每时段的值机系统族客数就
公司
时段
国航
东航
攝航
袜航
上航
06
3054
609
1122
21
109
07
2815
513
991
115
202
08
1831
451
403
11
23
09
1341
1027
151
0
187
10
1318
776
125
90
149
11
2103
669
413
152
°r
JJ
12
IS70
477
648
240
193
13
2060
547
753
234
86
14
2441
579
459
74
59
15
1771
663
612
86
123
16
1剜
729
321
7
47
17
1780
682
140
9
158
1S
f709
678
452
5$
79
19
1236
675
481
45
0
20
801
292
172
0
0
21
178
166
25
0
0
310线性规划模型值机台分配结采
时段
—司
国航
东航
海航
深航
上航
件计
6
45
9
17
1
7j
7
42
S
15
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3
6S
8
27
7
6
1
1
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9
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0
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