国内某机场新航站楼构型设计方案仿真研究*

何秋钊 侯 冲 吕晨辉 陆摇摇

（中国民用航空飞行学院机场学院 广汉 618307）

1 引言

近年来我国航空运输业发展迅速，客运量需求的增加也导致机场规模逐步扩大，因此优良的航站楼构型不但可以提供更多的近机位，同时也可以提高航站区的运行效率，进而影响整个机场的运营与旅客出行体验。

国内对于直观反映运行效率对航站楼构型影响的研究较少，孙伟［2］通过结合航站楼建设发展的历史，引出航站楼建设的规模与航站楼构型规划设计之间的关系；白景瀚［4］指出当前航站楼构型设计主要关注旅客步行距离与近机位数量，较少把运行效率因素考虑在内，导致部分机场航班地面滑行时间与延误时间较长。但是在研究运行效率与航站楼构型的关系时，没有直接有效的方法直观地反映运行效率对航站楼构型的影响，随着机场规模的扩大，越来越多机场在设计规划或改扩建初期对新建航站楼构型会进行不同方案的设计，最后对不同方案进行比选，得出最优的航站楼构型方案。因此，本文采用Simmod软件对国内某扩建机场不同的航站楼设计方案进行运行效率对比，并得出一种最优设计方案，为机场航站楼建设及运行管理提供一种思路。

2 国内主要航站楼构型对比分析

目前国内绝大多数机场的航站楼构型以指廊式、前列式以及卫星厅式为主，由于规划理念、运营模式以及经济效益的不同，各个机场的航站楼构型几乎不同，而其主要的三种构型也存在着优劣。

2.1 前列式航站楼构型

前列式航站楼构型为航站楼主楼与候机区组合成建筑整体，候机区位于主楼空侧、平行向两端延伸，航空器机头朝向航站楼线性停靠，旅客通过登机桥上下航空器，前列式航站楼构型示意图如图1所示。

图1 前列式航站楼构型

该种构型的优点是航空器在站坪运行效率高，滑行距离短，陆侧交通组织简单，缺点是近机位数量有限，航站楼扩展过长导致旅客步行距离大大增加。

2.2 指廊式航站楼构型

指廊式航站楼构型表现为候机区一端与主楼连接，航空器停靠在候机区两侧，候机区形状狭长，如同手指状从主楼伸出，指廊式航站楼构型示意图如图2所示。

图2 指廊式航站楼构型

该种构型的优点是近机位数量多，近机位比例大，机坪利用率高。缺点是旅客步行距离较长，指廊间距太小会影响机坪运行效率，使航空器进出受限。

2.3 卫星式航站楼构型

卫星式航站楼候机区远离主楼，通过旅客捷运系统、地下通道、高架走廊等方式与主楼相连，航空器围绕候机区停靠，卫星式航站楼构型示意图如图3所示。

图3 卫星厅式航站楼构型

该种构型的优点是可以停放数量较多的航空器，运行相对灵活，不易受主楼的布局影响。缺点是当中转旅客需要在不同的卫星厅之间进行中转时，流程更显繁琐；当需要增加候机区和停机位时，必须新建卫星厅，扩建适应性比较差。

3 国内某机场新航站楼设计方案仿真建模

本文采用Simmod Pro仿真软件对国内某机场新航站楼四种不同设计方案的地面运行效率进行模拟评估研究。Simmod由美国联邦航空局于1978年推出，是一种微观、动态、综合的机场仿真软件，通过不断升级完善，该软件现已成为世界上应用最为广泛的机场与空域仿真软件之一。

3.1 仿真目标

本次仿真着重研究国内某机场航站区规划方案，利用Simmod仿真工具，搭建飞行区仿真模型。通过模拟规划的基础设施、运行方案和航班计划，分析航站区的运行效率，拟定目标如下：

1）搭建国内某机场仿真模型，考虑机场四种航站楼构型下的运行，分析其运行效率和可能存在的瓶颈。

2）根据相应的仿真场景，评估进离港航班的地面平均滑行时间、平均滑行距离、平均延误时间、以及滑行道拥堵点等。

3）根据四种方案所得到的仿真运行结果进行对比分析，找出运行效率最优的一种设计方案，并以此确定新航站楼的设计规划方案。

3.2 四种航站楼构型设计方案

本期航站楼规划有四种方案，因其构型的区别，近机位数量也有明显差距，下面是四种航站楼构型设计图与近机位数量对比。

图4 三指廊变形式

图5 前列式

图6 虹桥双指廊式

图7 三指廊式

目前机场共有两座航站楼，其中T1航站楼面积9929m2，T2航站楼面积2.2万平方米，共设18个机位，本期扩建T3航站楼，因四种规划方案中航站楼构型有区别，所以近机位数量有所变化，具体近机位数量如表1。三指廊式可提供近机位数量最多；前列式可提供近机位数量最少。

表1 各构型机位数量

3.3 仿真建模

仿真建模中跑道为两条，东西各一条，两条跑道之间独立运行，航班在主干滑行道通常采用单向运行模式，平均滑行速度约为30 km/h，站坪滑行道速度约为20 km/h，机位推出速度3 km/h，飞行区内的航空器滑行时间间隔为50s，暂时不考虑空域影响因素［11］。

为了满足业务需求，飞行区在原有2600m跑道的基础上，延长了800m，总长3400m，在进港航班从跑道进入滑行道系统时，会根据所分配的机位来选择快速出口滑行道，以达到运行效率最优的目标。

在四种航站楼构型中，除了前列式航站楼构型的滑行道系统较为简洁，其他构型中跑滑系统基本上没有太大的变化，起飞降落均可在满足滑行条件下选择多种滑行路径。

根据航班计划，模型运行实现高峰日全天航班起降207架次（只含近机位），跑道高峰小时起降架次均为26架次（21：00-22：00）。

以三指廊变形式航站楼构型为例，仿真模拟运行视频演示如图8所示。

图8 三指廊变形式仿真模拟运行视频演示

4 仿真运行结果分析

根据高峰日起降架次进行仿真预测，四种不同设计方案的运行结果差别较大，其中三指廊式构型平均延误时间较短，冲突次数最少，地面滑行时间最短，运行效率较高。

4.1 模拟结果汇总

模拟结果关键绩效指标如表2所示。全天起降架次均为207架次，起飞架次为101架，降落架次为106架，高峰小时起降架次均为26架次，可看作能够满足航班起降需求。

表2 模拟结果关键绩效指标

4.2 不同航站楼构型平均滑行时间对比

平均离港滑行时间三指廊变型式所用时间最少，为6.73min，前列式用时最多，为7.41min。

平均进港滑行时间三指廊所用时间最少，为4.88min，三指廊变型式用时最多，为5.38min。

平均地面滑行时间三指廊和双指廊所用时间最少，为6.06min，前列式用时最多，为6.34min。

具体平均滑行时间如表3所示。

表3 不同航站楼构型滑行时间对比

4.3 不同航站楼构型进离港延误时间对比

高峰小时延误时间前列式最高，为21.4min，双指廊最低，为15.2min。进离港延误原因是离场队列和场面冲突引起，双指廊在高峰小时的机坪场面冲突次数为2，离场队列造成的延误较短，所以双指廊进离港延误最低。

图9 不同航站楼构型滑行时间对比

平均离港延误时间前列式最高，为0.54min，三指廊和三指廊变型式最低，为0.37min。

平均进港延误时间三指廊变型式和双指廊都为0.09min，三指廊和前列式都为0.08min。

全场飞机平均延误时间前列式最高，为0.32min，三指廊和三指廊变型式最低，为0.23min。

具体进离港延误时间如表4所示。

表4 不同航站楼构型进离港延误对比

图10 不同航站楼构型进离港延误对比

地面运行仿真模拟得出的航班地面延误时间通常小于实际统计的航班地面延误值。对于进离港航班而言，实际统计的离港航班地面延误时间通常是仿真模拟测算值的4倍～6倍。

4.4 不同航站楼构型冲突避让次数对比

三指廊发生冲突避让的次数最少，只有2次；双指廊发生冲突避让的次数最多，有8次。

5 结语

本文对大型机场的主要航站楼构型做了简单的介绍与总结，结合国内某机场新航站楼不同的设计规划方案，应用Simmod软件对其不同的设计规划方案下的机场地面运行效率进行了模拟研究。所得结论如下：

表5 不同航站楼构型冲突避让次数对比

1）有场面布局图可以看出，三指廊式构型可提供近机位数量最多，前列式构型可提供近机位数量最少。

2）模拟结果显示，三指廊构型冲突避让次数最少，只有2次。

3）从平均地面滑行时间可以看出，各航站楼构型所用时间相近，说明各方案效果相似。

4）从高峰小时延误时间可以看出，三指廊和双指廊应对高峰时刻效果比较好。

5）结合各项关键绩效指标来看，三指廊式航站楼构型最优，延误时间最短，滑行时间最短并且冲突避让次数最少；其次是三指廊变型式，另外两种构型的运行效率的优势不明显，并且冲突次数较多。

6）充分发挥了仿真在航站楼构型选择中的作用，但航站楼构型的设计不仅要考虑空侧运行效率，还需要考虑旅客步行距离等因素，因此，未来在软件条件允许的情况下，结合相应理论，将空侧仿真与航站楼内行人仿真相结合，设计出更为合理的航站楼，总结出航站楼构型选择的经验。