淺談首都機場APM系統(tǒng)站臺旅客人數(shù)的預(yù)測方法

王超

【摘 要】 首都機場APM系統(tǒng)承擔(dān)著對3號航站樓內(nèi)的國際旅客以及部分國內(nèi)旅客的進出港運輸任務(wù)，其每日運行計劃的制定依據(jù)于對站臺旅客量的有效預(yù)測。筆者根據(jù)站臺大量的實際旅客數(shù)據(jù)，對旅客人數(shù)的預(yù)測方法進行了分析探討，為APM系統(tǒng)運行計劃的制定帶來了一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】 APM系統(tǒng) 旅客人數(shù) 預(yù)測

1 引言

首都機場旅客捷運系統(tǒng)（Automatic People Mover，簡稱APM）是用于搭載三號航站樓內(nèi)國際旅客以及部分國內(nèi)旅客的主要進出港運輸工具。目前，APM系統(tǒng)共設(shè)有三站，分別為T3-C站，T3-D站以及T3-E站，其中T3-C站為出港站臺，國際以及國內(nèi)旅客在該站臺乘車至相應(yīng)的值機手續(xù)辦理處，T3-D站為國內(nèi)進港站臺，T3-E站為國際進港站臺，進港旅客可在相應(yīng)的站臺乘車至行李提取大廳。

捷運系統(tǒng)的運行計劃的制定過程簡述如下：系統(tǒng)中控室操作員根據(jù)航班計劃，以小時為單位，預(yù)測出當(dāng)日各時段的站臺旅客總量，進而對系統(tǒng)預(yù)設(shè)的各種運行模式進行選擇，以既保留一定的運力余量，也不造成過多的資源浪費為原則，編制出當(dāng)日的系統(tǒng)運行計劃。因此，能否根據(jù)航班計劃對旅客數(shù)量進行有效預(yù)測，直接關(guān)系到運行計劃能否合理配置，更關(guān)系到旅客出港感受的好壞。本文結(jié)合首都機場現(xiàn)場運行的實際情況，忽略掉天氣等特殊因素的影響，對目前APM系統(tǒng)站臺旅客人數(shù)預(yù)測的方法進行簡述。

2 各站臺旅客數(shù)量的預(yù)測方法簡述

2.1 T3-C站臺出港旅客的預(yù)測方法

2.1.1 T3-C國際出港旅客模型的預(yù)測方法

經(jīng)調(diào)查，影響各時段內(nèi)T3-C站臺國際出港旅客數(shù)量的因素為各架次國際出港航班旅客數(shù)量以及旅客到達站臺的時間。

各架次航班的旅客數(shù)量可由下列公式得出。

N旅客ID=N座位*P國際出港 （1）

式中：

N旅客ID——該架次國際出港航班預(yù)測旅客總?cè)藬?shù)；

N座位——由該架次航班的機型推斷所得的最大座位數(shù)；

P國際出港——近一個月內(nèi)國際出港航班的平均客座率。

根據(jù)對T3-C站臺國際旅客數(shù)據(jù)的大量調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)國際出港旅客到達站臺的時間與該架次航班的結(jié)柜時間的差值符合對數(shù)正態(tài)分布的規(guī)律。

（x>0） （2）

根據(jù)極大似然估計法，可得μ=4.3，σ=0.5745。

國際出港旅客到達站臺的時間與該架次航班的結(jié)柜時間之差的對數(shù)正態(tài)分布擬合圖如圖1：

基于以上規(guī)律，可得出計算某時間段內(nèi)的國際出港旅客總?cè)藬?shù)的計算方法：

（3）

t1=t結(jié)柜I-t末

t2=t結(jié)柜I-t初

式中：

G國際出港——該段時間內(nèi)到達國際出港站臺的旅客人數(shù)總和；

N旅客ID——該架次國際出港航班預(yù)測旅客總?cè)藬?shù)；

t初——初始計算時間；

t末——最終計算時間；

t結(jié)柜I——國際出港航班結(jié)柜平均時間；

m——影響該計算時間內(nèi)的航班架次之和。

2.1.2 T3-C國內(nèi)出港旅客的預(yù)測方法

經(jīng)調(diào)查，影響各時段內(nèi)T3-C站臺國內(nèi)出港旅客數(shù)量的因素為各架次國內(nèi)出港航班旅客數(shù)量以及旅客到達站臺的時間。同國際出港航班旅客數(shù)量的計算方法，國內(nèi)出港航班的旅客數(shù)量可由該航班的座位數(shù)與客座率的乘積得出。根據(jù)對國內(nèi)出港旅客數(shù)據(jù)的大量調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)出港旅客到達站臺的時間與該架次航班的結(jié)柜時間的差值依舊符合對數(shù)正態(tài)分布的規(guī)律。

（x>0） （4）

其中μ=3.67，σ=0.6928。

因此，各時段內(nèi)的國內(nèi)出港航班的旅客數(shù)量可按照下列公式計算。

（5）

t1=t結(jié)柜D-t末

t2=t結(jié)柜D-t初

式中：

G國際出港——該段時間內(nèi)到達站臺的國內(nèi)出港旅客人數(shù)總和；

N旅客DD——該架次國內(nèi)出港航班的預(yù)測旅客總?cè)藬?shù)；

t初——初始計算時間；

t末——最終計算時間；

t結(jié)柜D——國內(nèi)出港航班結(jié)柜平均時間；

m——影響該計算時間內(nèi)的航班架次之和。

2.2 T3-E站臺國際進港旅客的預(yù)測方法

經(jīng)調(diào)查，影響各時段內(nèi)T3-E站臺國際進港旅客數(shù)量的因素分別為各架次國際進港航班的旅客量及旅客實際到達站臺的時間。國際進港航班的旅客數(shù)量可由該航班的座位數(shù)與客座率的乘積得出。影響國際進港旅客到達站臺的時間因素可細化分為航班實際落地時間、航班落地后至旅客步行至站臺的時間間隔。由于存在航班流量以及實際機位使用情況等不確定因素，因此我們無法根據(jù)航班的計劃落地時間準(zhǔn)確預(yù)測出實際落地時間，加之APM系統(tǒng)運行模式變更的最小時間間隔為1小時，為進一步增加預(yù)測精度，因此，目前我們一般以30分鐘為時間單位，將各時段內(nèi)的航班作為相應(yīng)整體，去探索航班實際落地時間的分布情況。

以2013年11月16日至2013年12月15日為例，筆者對該日期內(nèi)的3135架次有效國際進港航班的實際落地時間進行了統(tǒng)計，并對2010年至2012年同一時間段內(nèi)的8254架次航班進行了加權(quán)計算，可發(fā)現(xiàn)：（如表1）

因此，可利用上述比例關(guān)系對航班的實際落地時段進行預(yù)測。

（6）

式中：

G國際進港——某一時段內(nèi)的實際國際進港旅客數(shù)量；

GIA——某一時段內(nèi)的計劃國際進港旅客數(shù)量；

——航班實際落地時間位于該時段的比例；

m——影響該計算時間內(nèi)的航班架次之和。endprint

通過對國際旅客進港流程的實地跟蹤，可總結(jié)得出航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔，從而可計算出旅客到達站臺的實際時間。

t站臺IA=t落地IA+t間隔IA （7）

式中：

t站臺IA——國際進港旅客到達站臺的時間；

t落地IA——國際進港航班實際落地時間；

t間隔IA——航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔。

2.3 T3-D站臺國內(nèi)進港旅客的預(yù)測方法

經(jīng)調(diào)查，影響各時段內(nèi)T3-D站臺國內(nèi)進港旅客數(shù)量的因素分別為各架次國內(nèi)進港航班的旅客量及旅客實際到達站臺的時間。T3-D航站樓的各架次國內(nèi)進港航班的信息只能于落地前2-3小時內(nèi)獲取，并可直接查詢到該航班的預(yù)計降落時間以及具體人數(shù)，且由于T3-D航班數(shù)量較少，因此，中控室操作員可在航班信息獲取后，采取人工錄入各航班信息的方式，進行旅客量的預(yù)估，而不在每日凌晨進行預(yù)測。

經(jīng)統(tǒng)計證明，各架次國內(nèi)進港航班的實際降落時間與航班的預(yù)計降落時間相差不大，因此，一般情況下，中控室操作員將預(yù)計降落時間作為航班的實際降落時間進行預(yù)測，旅客到達站臺的時間可利用下列公式計算。

t站臺DA=t預(yù)落DA+t間隔DA （8）

式中：

t站臺DA——國內(nèi)進港旅客到達站臺的時間；

t預(yù)落DA——國內(nèi)進港航班預(yù)計落地時間；

t間隔DA——國內(nèi)航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔。

3 站臺旅客數(shù)量預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計

預(yù)測系統(tǒng)劃分為3個子系統(tǒng)：（1）參數(shù)輸入系統(tǒng)；（2）人工錄入系統(tǒng)；（3）模擬計算系統(tǒng)；（4）動畫演示系統(tǒng)。參數(shù)輸入系統(tǒng)用于設(shè)定模型參數(shù)，如旅客到達時間服從分布的μ和σ值、航班平均結(jié)柜時間等。人工錄入系統(tǒng)用于中控員手動錄入T3-D航站樓的航班信息。模擬計算系統(tǒng)用于自動計算各時段站臺旅客數(shù)量。最終的計算結(jié)果由動畫演示界面給出。

3.2 預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計（如圖2）

系統(tǒng)的設(shè)計利用MATLAB 2012B和SQL Server2000數(shù)據(jù)庫共同實現(xiàn)。由于本系統(tǒng)對于旅客的到達站臺時間和國際航班實際落地時間分布規(guī)律過于理想化，且在航班客座率以及航班結(jié)柜時間上，系統(tǒng)也只設(shè)計了一個平均值，但由于實際個別情況的不同，使得預(yù)測結(jié)果與實際測量數(shù)據(jù)會有少量差距。這些都是今后需要補充完善之處。

3.3 系統(tǒng)計算結(jié)果舉例

圖3分別為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入界面以及站臺人數(shù)預(yù)測結(jié)果的界面。

圖4為2014年4月11日T3-E站臺國際進港旅客人數(shù)的預(yù)測結(jié)果舉例。

由圖5可見，雖然站臺旅客數(shù)量的預(yù)測結(jié)果與實際旅客數(shù)據(jù)有少量差距，但該系統(tǒng)配置的運力依舊可以滿足旅客的轉(zhuǎn)運需求。

4 結(jié)語

通過計算機系統(tǒng)實現(xiàn)對APM站臺旅客人數(shù)的自動預(yù)測，很大程度上降低了中控室操作員的工作量及各項人力、物力開銷，同時，與傳統(tǒng)手工計算方法相比較，該統(tǒng)計方法計算結(jié)果較為準(zhǔn)確，系統(tǒng)并可將各天數(shù)據(jù)記錄歸檔進行比較分析，為今后運行模式的制定提供了重要的參考依據(jù)。

參考文獻：

[1]馬海新.最高聚集人數(shù)在航站樓功能區(qū)面積設(shè)計的應(yīng)用[J].中國民航大學(xué)學(xué)報，2008，26（4）：18-21.

[2]都業(yè)富.航空運輸管理預(yù)測[M].北京：中國民航出版社，2001.endprint

通過對國際旅客進港流程的實地跟蹤，可總結(jié)得出航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔，從而可計算出旅客到達站臺的實際時間。

t站臺IA=t落地IA+t間隔IA （7）

式中：

t站臺IA——國際進港旅客到達站臺的時間；

t落地IA——國際進港航班實際落地時間；

t間隔IA——航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔。

2.3 T3-D站臺國內(nèi)進港旅客的預(yù)測方法

經(jīng)調(diào)查，影響各時段內(nèi)T3-D站臺國內(nèi)進港旅客數(shù)量的因素分別為各架次國內(nèi)進港航班的旅客量及旅客實際到達站臺的時間。T3-D航站樓的各架次國內(nèi)進港航班的信息只能于落地前2-3小時內(nèi)獲取，并可直接查詢到該航班的預(yù)計降落時間以及具體人數(shù)，且由于T3-D航班數(shù)量較少，因此，中控室操作員可在航班信息獲取后，采取人工錄入各航班信息的方式，進行旅客量的預(yù)估，而不在每日凌晨進行預(yù)測。

經(jīng)統(tǒng)計證明，各架次國內(nèi)進港航班的實際降落時間與航班的預(yù)計降落時間相差不大，因此，一般情況下，中控室操作員將預(yù)計降落時間作為航班的實際降落時間進行預(yù)測，旅客到達站臺的時間可利用下列公式計算。

t站臺DA=t預(yù)落DA+t間隔DA （8）

式中：

t站臺DA——國內(nèi)進港旅客到達站臺的時間；

t預(yù)落DA——國內(nèi)進港航班預(yù)計落地時間；

t間隔DA——國內(nèi)航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔。

3 站臺旅客數(shù)量預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計

預(yù)測系統(tǒng)劃分為3個子系統(tǒng)：（1）參數(shù)輸入系統(tǒng)；（2）人工錄入系統(tǒng)；（3）模擬計算系統(tǒng)；（4）動畫演示系統(tǒng)。參數(shù)輸入系統(tǒng)用于設(shè)定模型參數(shù)，如旅客到達時間服從分布的μ和σ值、航班平均結(jié)柜時間等。人工錄入系統(tǒng)用于中控員手動錄入T3-D航站樓的航班信息。模擬計算系統(tǒng)用于自動計算各時段站臺旅客數(shù)量。最終的計算結(jié)果由動畫演示界面給出。

3.2 預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計（如圖2）

系統(tǒng)的設(shè)計利用MATLAB 2012B和SQL Server2000數(shù)據(jù)庫共同實現(xiàn)。由于本系統(tǒng)對于旅客的到達站臺時間和國際航班實際落地時間分布規(guī)律過于理想化，且在航班客座率以及航班結(jié)柜時間上，系統(tǒng)也只設(shè)計了一個平均值，但由于實際個別情況的不同，使得預(yù)測結(jié)果與實際測量數(shù)據(jù)會有少量差距。這些都是今后需要補充完善之處。

3.3 系統(tǒng)計算結(jié)果舉例

圖3分別為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入界面以及站臺人數(shù)預(yù)測結(jié)果的界面。

圖4為2014年4月11日T3-E站臺國際進港旅客人數(shù)的預(yù)測結(jié)果舉例。

由圖5可見，雖然站臺旅客數(shù)量的預(yù)測結(jié)果與實際旅客數(shù)據(jù)有少量差距，但該系統(tǒng)配置的運力依舊可以滿足旅客的轉(zhuǎn)運需求。

4 結(jié)語

通過計算機系統(tǒng)實現(xiàn)對APM站臺旅客人數(shù)的自動預(yù)測，很大程度上降低了中控室操作員的工作量及各項人力、物力開銷，同時，與傳統(tǒng)手工計算方法相比較，該統(tǒng)計方法計算結(jié)果較為準(zhǔn)確，系統(tǒng)并可將各天數(shù)據(jù)記錄歸檔進行比較分析，為今后運行模式的制定提供了重要的參考依據(jù)。

參考文獻：

[1]馬海新.最高聚集人數(shù)在航站樓功能區(qū)面積設(shè)計的應(yīng)用[J].中國民航大學(xué)學(xué)報，2008，26（4）：18-21.

[2]都業(yè)富.航空運輸管理預(yù)測[M].北京：中國民航出版社，2001.endprint

通過對國際旅客進港流程的實地跟蹤，可總結(jié)得出航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔，從而可計算出旅客到達站臺的實際時間。

t站臺IA=t落地IA+t間隔IA （7）

式中：

t站臺IA——國際進港旅客到達站臺的時間；

t落地IA——國際進港航班實際落地時間；

t間隔IA——航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔。

2.3 T3-D站臺國內(nèi)進港旅客的預(yù)測方法

經(jīng)調(diào)查，影響各時段內(nèi)T3-D站臺國內(nèi)進港旅客數(shù)量的因素分別為各架次國內(nèi)進港航班的旅客量及旅客實際到達站臺的時間。T3-D航站樓的各架次國內(nèi)進港航班的信息只能于落地前2-3小時內(nèi)獲取，并可直接查詢到該航班的預(yù)計降落時間以及具體人數(shù)，且由于T3-D航班數(shù)量較少，因此，中控室操作員可在航班信息獲取后，采取人工錄入各航班信息的方式，進行旅客量的預(yù)估，而不在每日凌晨進行預(yù)測。

經(jīng)統(tǒng)計證明，各架次國內(nèi)進港航班的實際降落時間與航班的預(yù)計降落時間相差不大，因此，一般情況下，中控室操作員將預(yù)計降落時間作為航班的實際降落時間進行預(yù)測，旅客到達站臺的時間可利用下列公式計算。

t站臺DA=t預(yù)落DA+t間隔DA （8）

式中：

t站臺DA——國內(nèi)進港旅客到達站臺的時間；

t預(yù)落DA——國內(nèi)進港航班預(yù)計落地時間；

t間隔DA——國內(nèi)航班落地后至旅客步行至站臺的平均時間間隔。

3 站臺旅客數(shù)量預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計

預(yù)測系統(tǒng)劃分為3個子系統(tǒng)：（1）參數(shù)輸入系統(tǒng)；（2）人工錄入系統(tǒng)；（3）模擬計算系統(tǒng)；（4）動畫演示系統(tǒng)。參數(shù)輸入系統(tǒng)用于設(shè)定模型參數(shù)，如旅客到達時間服從分布的μ和σ值、航班平均結(jié)柜時間等。人工錄入系統(tǒng)用于中控員手動錄入T3-D航站樓的航班信息。模擬計算系統(tǒng)用于自動計算各時段站臺旅客數(shù)量。最終的計算結(jié)果由動畫演示界面給出。

3.2 預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計（如圖2）

系統(tǒng)的設(shè)計利用MATLAB 2012B和SQL Server2000數(shù)據(jù)庫共同實現(xiàn)。由于本系統(tǒng)對于旅客的到達站臺時間和國際航班實際落地時間分布規(guī)律過于理想化，且在航班客座率以及航班結(jié)柜時間上，系統(tǒng)也只設(shè)計了一個平均值，但由于實際個別情況的不同，使得預(yù)測結(jié)果與實際測量數(shù)據(jù)會有少量差距。這些都是今后需要補充完善之處。

3.3 系統(tǒng)計算結(jié)果舉例

圖3分別為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入界面以及站臺人數(shù)預(yù)測結(jié)果的界面。

圖4為2014年4月11日T3-E站臺國際進港旅客人數(shù)的預(yù)測結(jié)果舉例。

由圖5可見，雖然站臺旅客數(shù)量的預(yù)測結(jié)果與實際旅客數(shù)據(jù)有少量差距，但該系統(tǒng)配置的運力依舊可以滿足旅客的轉(zhuǎn)運需求。

4 結(jié)語

通過計算機系統(tǒng)實現(xiàn)對APM站臺旅客人數(shù)的自動預(yù)測，很大程度上降低了中控室操作員的工作量及各項人力、物力開銷，同時，與傳統(tǒng)手工計算方法相比較，該統(tǒng)計方法計算結(jié)果較為準(zhǔn)確，系統(tǒng)并可將各天數(shù)據(jù)記錄歸檔進行比較分析，為今后運行模式的制定提供了重要的參考依據(jù)。

參考文獻：

[1]馬海新.最高聚集人數(shù)在航站樓功能區(qū)面積設(shè)計的應(yīng)用[J].中國民航大學(xué)學(xué)報，2008，26（4）：18-21.

[2]都業(yè)富.航空運輸管理預(yù)測[M].北京：中國民航出版社，2001.endprint