浅谈首都机场APM系统站台旅客人数的预测方法

王超

【摘 要】 首都机场APM系统承担着对3号航站楼内的国际旅客以及部分国内旅客的进出港运输任务，其每日运行计划的制定依据于对站台旅客量的有效预测。笔者根据站台大量的实际旅客数据，对旅客人数的预测方法进行了分析探讨，为APM系统运行计划的制定带来了一定的参考价值。

【关键词】 APM系统 旅客人数 预测

1 引言

首都机场旅客捷运系统（Automatic People Mover，简称APM）是用于搭载三号航站楼内国际旅客以及部分国内旅客的主要进出港运输工具。目前，APM系统共设有三站，分别为T3-C站，T3-D站以及T3-E站，其中T3-C站为出港站台，国际以及国内旅客在该站台乘车至相应的值机手续办理处，T3-D站为国内进港站台，T3-E站为国际进港站台，进港旅客可在相应的站台乘车至行李提取大厅。

捷运系统的运行计划的制定过程简述如下：系统中控室操作员根据航班计划，以小时为单位，预测出当日各时段的站台旅客总量，进而对系统预设的各种运行模式进行选择，以既保留一定的运力余量，也不造成过多的资源浪费为原则，编制出当日的系统运行计划。因此，能否根据航班计划对旅客数量进行有效预测，直接关系到运行计划能否合理配置，更关系到旅客出港感受的好坏。本文结合首都机场现场运行的实际情况，忽略掉天气等特殊因素的影响，对目前APM系统站台旅客人数预测的方法进行简述。

2 各站台旅客数量的预测方法简述

2.1 T3-C站台出港旅客的预测方法

2.1.1 T3-C国际出港旅客模型的预测方法

经调查，影响各时段内T3-C站台国际出港旅客数量的因素为各架次国际出港航班旅客数量以及旅客到达站台的时间。

各架次航班的旅客数量可由下列公式得出。

N旅客ID=N座位*P国际出港 （1）

式中：

N旅客ID——该架次国际出港航班预测旅客总人数；

N座位——由该架次航班的机型推断所得的最大座位数；

P国际出港——近一个月内国际出港航班的平均客座率。

根据对T3-C站台国际旅客数据的大量调查，我们发现国际出港旅客到达站台的时间与该架次航班的结柜时间的差值符合对数正态分布的规律。

（x>0） （2）

根据极大似然估计法，可得μ=4.3，σ=0.5745。

国际出港旅客到达站台的时间与该架次航班的结柜时间之差的对数正态分布拟合图如图1：

基于以上规律，可得出计算某时间段内的国际出港旅客总人数的计算方法：

（3）

t1=t结柜I-t末

t2=t结柜I-t初

式中：

G国际出港——该段时间内到达国际出港站台的旅客人数总和；

N旅客ID——该架次国际出港航班预测旅客总人数；

t初——初始计算时间；

t末——最终计算时间；

t结柜I——国际出港航班结柜平均时间；

m——影响该计算时间内的航班架次之和。

2.1.2 T3-C国内出港旅客的预测方法

经调查，影响各时段内T3-C站台国内出港旅客数量的因素为各架次国内出港航班旅客数量以及旅客到达站台的时间。同国际出港航班旅客数量的计算方法，国内出港航班的旅客数量可由该航班的座位数与客座率的乘积得出。根据对国内出港旅客数据的大量调查，我们发现国内出港旅客到达站台的时间与该架次航班的结柜时间的差值依旧符合对数正态分布的规律。

（x>0） （4）

其中μ=3.67，σ=0.6928。

因此，各时段内的国内出港航班的旅客数量可按照下列公式计算。

（5）

t1=t结柜D-t末

t2=t结柜D-t初

式中：

G国际出港——该段时间内到达站台的国内出港旅客人数总和；

N旅客DD——该架次国内出港航班的预测旅客总人数；

t初——初始计算时间；

t末——最终计算时间；

t结柜D——国内出港航班结柜平均时间；

m——影响该计算时间内的航班架次之和。

2.2 T3-E站台国际进港旅客的预测方法

经调查，影响各时段内T3-E站台国际进港旅客数量的因素分别为各架次国际进港航班的旅客量及旅客实际到达站台的时间。国际进港航班的旅客数量可由该航班的座位数与客座率的乘积得出。影响国际进港旅客到达站台的时间因素可细化分为航班实际落地时间、航班落地后至旅客步行至站台的时间间隔。由于存在航班流量以及实际机位使用情况等不确定因素，因此我们无法根据航班的计划落地时间准确预测出实际落地时间，加之APM系统运行模式变更的最小时间间隔为1小时，为进一步增加预测精度，因此，目前我们一般以30分钟为时间单位，将各时段内的航班作为相应整体，去探索航班实际落地时间的分布情况。

以2013年11月16日至2013年12月15日为例，笔者对该日期内的3135架次有效国际进港航班的实际落地时间进行了统计，并对2010年至2012年同一时间段内的8254架次航班进行了加权计算，可发现：（如表1）

因此，可利用上述比例关系对航班的实际落地时段进行预测。

（6）

式中：

G国际进港——某一时段内的实际国际进港旅客数量；

GIA——某一时段内的计划国际进港旅客数量；

——航班实际落地时间位于该时段的比例；

m——影响该计算时间内的航班架次之和。endprint

通过对国际旅客进港流程的实地跟踪，可总结得出航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔，从而可计算出旅客到达站台的实际时间。

t站台IA=t落地IA+t间隔IA （7）

式中：

t站台IA——国际进港旅客到达站台的时间；

t落地IA——国际进港航班实际落地时间；

t间隔IA——航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔。

2.3 T3-D站台国内进港旅客的预测方法

经调查，影响各时段内T3-D站台国内进港旅客数量的因素分别为各架次国内进港航班的旅客量及旅客实际到达站台的时间。T3-D航站楼的各架次国内进港航班的信息只能于落地前2-3小时内获取，并可直接查询到该航班的预计降落时间以及具体人数，且由于T3-D航班数量较少，因此，中控室操作员可在航班信息获取后，采取人工录入各航班信息的方式，进行旅客量的预估，而不在每日凌晨进行预测。

经统计证明，各架次国内进港航班的实际降落时间与航班的预计降落时间相差不大，因此，一般情况下，中控室操作员将预计降落时间作为航班的实际降落时间进行预测，旅客到达站台的时间可利用下列公式计算。

t站台DA=t预落DA+t间隔DA （8）

式中：

t站台DA——国内进港旅客到达站台的时间；

t预落DA——国内进港航班预计落地时间；

t间隔DA——国内航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔。

3 站台旅客数量预测系统的设计

3.1 预测系统的设计

预测系统划分为3个子系统：（1）参数输入系统；（2）人工录入系统；（3）模拟计算系统；（4）动画演示系统。参数输入系统用于设定模型参数，如旅客到达时间服从分布的μ和σ值、航班平均结柜时间等。人工录入系统用于中控员手动录入T3-D航站楼的航班信息。模拟计算系统用于自动计算各时段站台旅客数量。最终的计算结果由动画演示界面给出。

3.2 预测系统的设计（如图2）

系统的设计利用MATLAB 2012B和SQL Server2000数据库共同实现。由于本系统对于旅客的到达站台时间和国际航班实际落地时间分布规律过于理想化，且在航班客座率以及航班结柜时间上，系统也只设计了一个平均值，但由于实际个别情况的不同，使得预测结果与实际测量数据会有少量差距。这些都是今后需要补充完善之处。

3.3 系统计算结果举例

图3分别为系统的数据输入界面以及站台人数预测结果的界面。

图4为2014年4月11日T3-E站台国际进港旅客人数的预测结果举例。

由图5可见，虽然站台旅客数量的预测结果与实际旅客数据有少量差距，但该系统配置的运力依旧可以满足旅客的转运需求。

4 结语

通过计算机系统实现对APM站台旅客人数的自动预测，很大程度上降低了中控室操作员的工作量及各项人力、物力开销，同时，与传统手工计算方法相比较，该统计方法计算结果较为准确，系统并可将各天数据记录归档进行比较分析，为今后运行模式的制定提供了重要的参考依据。

参考文献：

[1]马海新.最高聚集人数在航站楼功能区面积设计的应用[J].中国民航大学学报，2008，26（4）：18-21.

[2]都业富.航空运输管理预测[M].北京：中国民航出版社，2001.endprint

通过对国际旅客进港流程的实地跟踪，可总结得出航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔，从而可计算出旅客到达站台的实际时间。

t站台IA=t落地IA+t间隔IA （7）

式中：

t站台IA——国际进港旅客到达站台的时间；

t落地IA——国际进港航班实际落地时间；

t间隔IA——航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔。

2.3 T3-D站台国内进港旅客的预测方法

经调查，影响各时段内T3-D站台国内进港旅客数量的因素分别为各架次国内进港航班的旅客量及旅客实际到达站台的时间。T3-D航站楼的各架次国内进港航班的信息只能于落地前2-3小时内获取，并可直接查询到该航班的预计降落时间以及具体人数，且由于T3-D航班数量较少，因此，中控室操作员可在航班信息获取后，采取人工录入各航班信息的方式，进行旅客量的预估，而不在每日凌晨进行预测。

经统计证明，各架次国内进港航班的实际降落时间与航班的预计降落时间相差不大，因此，一般情况下，中控室操作员将预计降落时间作为航班的实际降落时间进行预测，旅客到达站台的时间可利用下列公式计算。

t站台DA=t预落DA+t间隔DA （8）

式中：

t站台DA——国内进港旅客到达站台的时间；

t预落DA——国内进港航班预计落地时间；

t间隔DA——国内航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔。

3 站台旅客数量预测系统的设计

3.1 预测系统的设计

预测系统划分为3个子系统：（1）参数输入系统；（2）人工录入系统；（3）模拟计算系统；（4）动画演示系统。参数输入系统用于设定模型参数，如旅客到达时间服从分布的μ和σ值、航班平均结柜时间等。人工录入系统用于中控员手动录入T3-D航站楼的航班信息。模拟计算系统用于自动计算各时段站台旅客数量。最终的计算结果由动画演示界面给出。

3.2 预测系统的设计（如图2）

系统的设计利用MATLAB 2012B和SQL Server2000数据库共同实现。由于本系统对于旅客的到达站台时间和国际航班实际落地时间分布规律过于理想化，且在航班客座率以及航班结柜时间上，系统也只设计了一个平均值，但由于实际个别情况的不同，使得预测结果与实际测量数据会有少量差距。这些都是今后需要补充完善之处。

3.3 系统计算结果举例

图3分别为系统的数据输入界面以及站台人数预测结果的界面。

图4为2014年4月11日T3-E站台国际进港旅客人数的预测结果举例。

由图5可见，虽然站台旅客数量的预测结果与实际旅客数据有少量差距，但该系统配置的运力依旧可以满足旅客的转运需求。

4 结语

通过计算机系统实现对APM站台旅客人数的自动预测，很大程度上降低了中控室操作员的工作量及各项人力、物力开销，同时，与传统手工计算方法相比较，该统计方法计算结果较为准确，系统并可将各天数据记录归档进行比较分析，为今后运行模式的制定提供了重要的参考依据。

参考文献：

[1]马海新.最高聚集人数在航站楼功能区面积设计的应用[J].中国民航大学学报，2008，26（4）：18-21.

[2]都业富.航空运输管理预测[M].北京：中国民航出版社，2001.endprint

通过对国际旅客进港流程的实地跟踪，可总结得出航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔，从而可计算出旅客到达站台的实际时间。

t站台IA=t落地IA+t间隔IA （7）

式中：

t站台IA——国际进港旅客到达站台的时间；

t落地IA——国际进港航班实际落地时间；

t间隔IA——航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔。

2.3 T3-D站台国内进港旅客的预测方法

经调查，影响各时段内T3-D站台国内进港旅客数量的因素分别为各架次国内进港航班的旅客量及旅客实际到达站台的时间。T3-D航站楼的各架次国内进港航班的信息只能于落地前2-3小时内获取，并可直接查询到该航班的预计降落时间以及具体人数，且由于T3-D航班数量较少，因此，中控室操作员可在航班信息获取后，采取人工录入各航班信息的方式，进行旅客量的预估，而不在每日凌晨进行预测。

经统计证明，各架次国内进港航班的实际降落时间与航班的预计降落时间相差不大，因此，一般情况下，中控室操作员将预计降落时间作为航班的实际降落时间进行预测，旅客到达站台的时间可利用下列公式计算。

t站台DA=t预落DA+t间隔DA （8）

式中：

t站台DA——国内进港旅客到达站台的时间；

t预落DA——国内进港航班预计落地时间；

t间隔DA——国内航班落地后至旅客步行至站台的平均时间间隔。

3 站台旅客数量预测系统的设计

3.1 预测系统的设计

预测系统划分为3个子系统：（1）参数输入系统；（2）人工录入系统；（3）模拟计算系统；（4）动画演示系统。参数输入系统用于设定模型参数，如旅客到达时间服从分布的μ和σ值、航班平均结柜时间等。人工录入系统用于中控员手动录入T3-D航站楼的航班信息。模拟计算系统用于自动计算各时段站台旅客数量。最终的计算结果由动画演示界面给出。

3.2 预测系统的设计（如图2）

系统的设计利用MATLAB 2012B和SQL Server2000数据库共同实现。由于本系统对于旅客的到达站台时间和国际航班实际落地时间分布规律过于理想化，且在航班客座率以及航班结柜时间上，系统也只设计了一个平均值，但由于实际个别情况的不同，使得预测结果与实际测量数据会有少量差距。这些都是今后需要补充完善之处。

3.3 系统计算结果举例

图3分别为系统的数据输入界面以及站台人数预测结果的界面。

图4为2014年4月11日T3-E站台国际进港旅客人数的预测结果举例。

由图5可见，虽然站台旅客数量的预测结果与实际旅客数据有少量差距，但该系统配置的运力依旧可以满足旅客的转运需求。

4 结语

通过计算机系统实现对APM站台旅客人数的自动预测，很大程度上降低了中控室操作员的工作量及各项人力、物力开销，同时，与传统手工计算方法相比较，该统计方法计算结果较为准确，系统并可将各天数据记录归档进行比较分析，为今后运行模式的制定提供了重要的参考依据。

参考文献：

[1]马海新.最高聚集人数在航站楼功能区面积设计的应用[J].中国民航大学学报，2008，26（4）：18-21.

[2]都业富.航空运输管理预测[M].北京：中国民航出版社，2001.endprint