智能道闸技术在民用机场的应用研究

张伟广

智能道闸是在普通道闸的基础上增加一些智能化的设计，是一种通道阻挡装置，用于通道通行管理，基本功能在于管理人流并规范行人出入，主要应用于公共交通、收费检票等隔断、分流。近年来，智能通道闸广泛应用于地铁、机场、景区、学校、小区等公共场所。目前，一些国内外机场使用智能道闸做为旅客预分流设备。

在机场，智能道闸主要安装在旅客进入安全检查待检区的通道，用于对进入安检待检区的旅客进行预分流，动态控制旅客等待人数。

一、机场安检待检区现状

统计并筛选出2018年春节期间，即2018年02月14日4：00至2018年02月21日0：00（2018年02月20日24：00）安检待检区实际待检人数状况，并以高密直方图的方式展示如下，见图1。

由图1可见，2018年春节期间待检区人数在不同时段呈现周期变化，每天峰值出现在早晨5：00～7：00期间，最大值出现在6：00左右。

图2选取了比较均衡的一天（2018年2月15日24小时）并对一天中的各个时刻的安检人数进行了统计。

二、数据模型测算

如图3所示，旅客需通过1、2、3个环节进入隔离区。智能道閘安装后将①环节由人工判读改为为采用智能道闸进行分流和阻拦。通过数学建模主要测算验证：（1）高峰时段安检待检区有旅客排队人数计算；（2）道闸通行能力测算。

历史统计数据显示高峰小时安检人数均高于高峰小时值机人数，为了满足最大需要，数据测算选用每小时通过的安检人数峰值测算。

（一）高峰时段安检待检区有旅客排队人数计算

目前高峰时段35个安检口全部开放，假设以为了高峰小时客流量人/小时。假设高峰时段所有旅客值机后，立即进入待检区准备安检。可认为此时所有待检旅客都将在安检待检区集中排队。

通过上述测算可得，高峰时段安检待检区的待检人数和人员密度都非常高，已超过待检区的合理容量。实际情况也证实2018年过年期间，旅客待检队伍已溢出待检区外延至3个入口通道，影响了安检待检区的正常管理及3个主要通道的通行，需要加入智能道闸满足待检区通行需求。

（二）道闸通行能力测算

单个通道道闸额定通过能力为30人/分钟，22条道闸的额定通过能力为39600人/小时，7285人的最小通过时间为11.378分钟。类比地铁、高铁实际通过能力接近额定通过能力的70%，空乘旅客因随行行李等较地铁、高铁通过时间增加1～2秒，即测算通过能力为4.85秒/人。这个情况下7285人的通过时间为26分钟。

安检最大通过能力的220人/小时，未来改造后43个安检口的最大通过能力为157人/每分钟。根据上述测算157人正常通过22个安检口约需34.6秒，22条安检口最大通过率约为安检通过率的1.73倍。

通过上述测算可初步得出，道闸设置将不会对旅客进入安检待检区形成阻碍。22条道闸数量可以满足机场目前及未来需求。

三、智能道闸功能

（一）定位和隔离功能

通过道闸的设置，将整个候机楼安检黄线外区域分割形成大厅公共区、安检待检区域两大部分。需要安检的旅客凭扫描登机牌确认信息后按进入条件穿过闸机前往安检区。因此，凭借值机信息、穿过闸机的旅客信息和旅客安检信息以及它们的组合，可以更加精确地定位旅客所处区域。

闸机的设置可有效隔离送行人员、离起飞时间≥5小时的旅客等无关或相关人员的随意进入。送行人员人数可参考其他机场送迎旅客的统计调查报告。2015年大型机场送行人员数量与旅客数量比为0.56：1。目前所有送行人员均由机场工作人员进行人工隔离，加装闸机后即可由闸机进行隔离，阻拦作用会突出和增强。

（二）旅客分流及密度控制

旅客数量的控制可通过对闸机设置区域准入规则（如登机时间提前量的设置）来控制待检区内滞留或排队的旅客的总数量来实现。

旅客在经过闸机时扫描（纸质或者电子的）登机牌等各类型登机凭证，闸机系统将读取到的登机凭证信息与系统预置的结合航班信息、旅客信息等相关数据组合出的允许通行条件进行比较，根据比较结果来决定闸机是否开启让该旅客通行进入安检待检区域，对不符合条件的旅客将给出提示、指引信息和帮助措施说明，实现旅客自动分流，用信息化的手段改善安检待检区域运行管理，有效避免旅客走错安检区域，避免国内、国际旅客交叉。

道闸的分流充分体现了“果冻原理”，即将大区域的人员流动分隔到各个小区域，从而实现有效的人流控制和分块管理。在充分利用现有的空间资源，形成缓冲地带的基础上，还可以有效提高待检区和安检通道内的安全管控能力，避免个别密集区域旅客过于集中而引发安全事故。

（三）信息采集和数据挖掘

在待检区设置的道闸作为旅客进入机场的第一个关口，如果在此处进行旅客信息采集，如以生物识别为导向的旅客身份和唯一性确定等，将对后续安检、候机区旅客跟踪和自助登机等提供可靠的身份数据。同时，通过闸机获得的旅客过闸信息和安检口获取的旅客安检信息，可为统计安检排队时间提供数据，从而进一步改善安检能力和安检效率、建设或者开放更多的安检口提供决策信息。此外，机场信息共享平台等其他信息系统或各类大数据统计分析也可以根据应用需要提取相关数据完成统计分析和决策。

闸机系统本身也可统计3个安检待检区入口的通行人流分布，为指引、值机大厅的商业分布等提供依据。

四、设计方案

（一）系统架构

根据昆明长水国际机场现场勘查及实际情况，闸机系统由前端设、网络设备、后端设备和软件四部分组成，系统结构规划见图4。

（二）系统功能

系统主要功能如下：

（1）系统基础数据管理；（2）闸机设备运行状态监控管理；（3）设备通行控制管理；（4）应急处置管理；（5）查询统计；（6）系统管理等。

（三）系统接口

系统现阶段主要接口：（1）与机场数据交换平台接口；（2）与时钟系统接口。

系统预留接口：（1）与安检信息系统接口；（2）与离港系统接口；（3）与消防系统接口；（4）与门禁系统接口。

（四）系统功率

因此，东西两侧安检待检区各6台闸机额定功率≤1.8kW，中央区域10台闸机额定功率≤3kW，闸机系统总功率≤6.6kW。

根据闸机用电负荷功率计算配电容量，考虑无功功率的损耗，按照常规机电设备功率因素0.8计算，东西两侧闸机配电容量为2.25kVA，中央区域闸机配电容量为3.75kVA。虽然单个闸机的功率不大，但是数量略多且频繁启动，因此计算配电容量时需考虑6.6kW同时启动的极端情况来选择合适的分路空开，确保闸机正常运行。

五、结论

随着我国“智慧机场”建设不断推进，各种先进技术、智能化设备将在机场得到更广泛地应用，本文提出的观点可以作为智能道闸在机场的应用方案，通过智能道闸系统的应用，不断提高机场的智能化管理水平，节省人力成本。