航空旅客登機策略研究綜述

任新惠，張思雨（中國民航大學經濟與管理學院，天津 300300）

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航空旅客登機策略研究綜述

任新惠，張思雨
（中國民航大學經濟與管理學院，天津 300300）

摘 要：為了探索合理的登機策略，提升旅客登機效率，提高機場設施利用率，降低航空運營成本，以旅客登機經過的區(qū)域為順序，對旅客登機過程的影響因素進行歸納總結，對現有研究文獻中常見的登機策略進行比較分析。研究認為，辦理登機人員行為、登機方式、旅客行為特征、機艙設計等，尤其是廊橋中旅客排列順序會影響登機效率和登機時間；從外向內和倒金字塔形登機方式具有優(yōu)勢；全新的登機策略應當是組合某幾種基本登機策略。同時，現有的登機策略研究主要集中在旅客進入機艙門后，而應當向前延展至通知登機；多關注寬體客機；仿真研究中需要重新測定重要參數等。

關鍵詞：航空運輸；登機策略；登機次序；航空旅客；登機過程

航空旅行以其快速便捷的優(yōu)勢，成為人們重要的出行方式。根據波音公司調研，旅客登機時間在過去的數十年里翻了一倍。現在140人的國內航班登機用時為30～40 min，而20世紀70年代最多花費15 min［1］。旅客登機的實際速度降低了50%以上，降至9人／min［2］。空客也以A321機型為例做了相關研究［3］，正常航班過站時間為24 min左右，登機過程由于受到登機門、機艙門、機艙通道等約束條件和旅客個體移動能力、旅客間沖突等諸多不確定因素影響，在航班過站時間上占據最大的比重。登機效率的提升對大型樞紐機場提高資源利用率和減少延誤具有重要作用。

登機效率下降不僅降低了機場運營效率，影響了旅客出行感受，同時增加了航空公司的運營成本。因為登機效率下降產生的成本是巨大的，據Funk在2003年進行的研究，登機成本為22.38美元／min［4］，到了2008年，David等對美國主要航空公司進行調查，得出登機成本為30美元／min［5］。按照日航班量1 500架次，每年365天，客座率100%計算，采用非傳統(tǒng)登機策略比傳統(tǒng)登機策略登機可以減少35%的成本［5］。因此，采用適當的登機策略減少登機時間，對于航空公司節(jié)約成本具有非常重要的意義。

登機時間對登機效率提升具有重要作用，因此有必要深入研究登機策略以縮短登機時間，進而增加航空公司收益并減少航班延誤。本文首先對登機過程中的影響因素進行分析，然后對現有登機策略進行比較，對新登機策略進行分析，進而提出現有研究的不足和未來研究的方向。

一、登機過程影響因素分析

登機效率的提升有賴于縮短登機時間。若希望以更短的時間完成登機過程，首先需要了解登機過程中的影響因素，并對某些重要因素進行分析。旅客登機過程經過的主要區(qū)域依次為預登機區(qū)、登機口、廊橋、登機艙門和機艙。

從登機過程來看，旅客聽到登機通知后向對應的登機口聚集，很容易造成登機口附近區(qū)域的擁擠，因此，在登機口附近設置預登機區(qū)，對旅客數量進行控制，使旅客更快地進入登機口縮短登機時間；另外，多個登機口也可加快登機速度。不僅如此，登機口的放行速度［6-8］與旅客進入機艙到入座的速度相協調可以避免放行速度過快導致旅客在廊橋中的擁堵或因放行速度過慢導致的登機效率下降，從而減少登機時間。由于廊橋空間小，無法在廊橋中組織旅客，因此機場會在登機口處要求旅客以某種順序排隊并通過。旅客經過登機口進入廊橋后，由于旅客存在個體差異，步行速度不同，旅客的排列順序改變，影響了登機時間?，F有大多數的登機策略研究沒有考慮這里提到的在廊橋中旅客排列順序有所改變的情況，而更多的是直接對旅客進入機艙后的過程進行研究。

旅客通過廊橋后會達到機艙門口，而登機艙門的開放數量［8］、登機艙門的指派［9］對于登機時間也有很大影響，尤其是A380等寬體客機，搭載旅客數量較多，影響更加明顯。

旅客進入機艙后到入座的過程是影響登機效率的重要環(huán)節(jié)。旅客進入機艙的速度對登機時間的影響也很大［6，10］，合理的速度可以充分利用過道的空間，減少登機時間。旅客進入機艙的順序是對登機時間產生影響最大的因素，順序不同，旅客就坐過程中被其他旅客阻擋的程度（即干擾）就不同，現有的大部分研究側重于旅客進入機艙順序對登機時間影響［6-8，10-27］。在很多研究中，用干擾來研究登機時間，干擾分為座位干擾和過道干擾兩種［21］。干擾最少，登機時間則最短。干擾受很多因素的影響，旅客進入機艙的順序、旅客攜帶行李的數量［21］等影響干擾數量，旅客擺放單件行李花費的時間、旅客在機艙中的行進速度等行為特征［12-15］影響單個干擾時間。

除此之外，也有學者從機艙設計的角度研究登機策略，探索飛機內部設計參數對登機過程的影響。Jorg［23］對于機艙設計進行研究，對于120座的飛機，飛機座位設計對于登機時間有一定影響［24］，在4種布局中，發(fā)現每排6座雙通道的設計登機時間較短，但是這需要更大的寬度，可能影響飛機的空氣動力性能。Bachmat［25］也發(fā)現登機策略的有效性和飛機內部設計參數之間存在明顯聯系。另外，不同機型的登機具有不同特點，2013年，Mas［13］通過建立仿真模型比較不同的登機策略。他對中小型客機（A320）、中型客機（B757-200）和大中型客機（Tu-214）進行從前向后、從后向前以及隨機3種模式進行仿真，計算登機時間。隨后，Mas等［13］又針對3種不同大小的飛機，分別對從前向后、從外向內、從后向前、隨機登機方式進行了研究。

登機過程中，旅客的行為特征也會影響登機時間。如Tang［12］基于對旅客行為特征的考慮提出了登機模型，并將其與隨機登機方式、根據旅客座位系列號的登機方式進行對比分析。2012年，該學者又在考慮旅客行為特征的基礎上提出了新的登機策略［15］，對3種不同登機策略下旅客的行為特征進行研究。在現實的登機過程中，每一個航班的客座率都有所不同，旅客遲到、不遵循分組登機指令這樣一些情況也時有發(fā)生［26］，這些也是影響登機時間的因素。

二、現有主要登機策略中旅客登機次序的比較

從2001年起，登機問題開始引起學術界關注［20］，雖然由于實際操作等原因，并不是每種登機策略都被實際運用，但是通過仿真模擬證明不同的登機策略具有不同特點。航空公司采取不同的登機方式，如美國航空主要采用傳統(tǒng)的分組登機方式，美國西北航空公司采用隨機登機方式等等［5］?，F行的登機次序主要包括無序登機和有序登機兩種，無序登機包括隨機登機（Random）和開放式登機（Open），有序登機包括按座位登機和分組登機（從后向前、從前向后、輪換分組、從外向內、半分組、倒金字塔形、安排分組、按半排分組）。

現有研究大多側重于主要登機策略，通過建模仿真，得出登機時間。2003年有學者提出干擾是計算登機時間的重要概念，并被廣泛運用。干擾主要分為座位干擾和過道干擾。登機時間常被近似表示為座位干擾時間（座位干擾時間為座位干擾數與單位座位干擾時間之積）與過道干擾時間（過道干擾時間為過道干擾數與單位過道干擾時間之積）之和。從以上計算登機時間的方式可以看出，座位干擾數、過道干擾數以及二者對應的單位干擾時間是決定登機時間的關鍵因素。而在很多的研究中［6-7，11，14，17，19，26］，單位座位干擾時間和單位過道干擾時間都是參考Van［20］對布魯塞爾機場登機流程的實地錄像進行研究得出的參數值，是一組常數。因此想計算出某種登機次序對應的登機時間，就需要計算出這種登機次序各種干擾的個數，從而得出登機時間。現有的多數研究都是從干擾數的角度間接計算登機時間的［6-8，11，14，17，21，28-30］。

第一，隨機登機。由于隨機登機方式在組織旅客登機方面具有便捷性，因此中小型客機的登機常采取這一方式［5］。對于B737或A320，隨機登機方式略好于分組登機方式［10，30-32］，但是總登機時間比倒金字塔形和從外向內長。其時間短于分組登機等有組織的登機方式，原因是旅客就坐位置分散，過道的使用率較高。對于隨機登機和開放式登機，都幾乎不需要組織旅客，這樣也導致陪伴出行的旅客在相鄰的位置排隊并進入機艙。但是，隨機登機的時間與從外向內和倒金字塔形等方式的登機時間相比仍有差距。而且，對于A380等大型飛機，這兩種登機方式花費的時間就會高于分組登機方式［8］。因此，對于A380等寬體客機，這兩種方式并不是一個很好的選擇。

第二，分組登機。分組登機是較為常用的登機方式。對于B737等中小機型，從后向前的分組情況對登機時間有一定的影響［10，26，28，32，33］，減少了過道干擾。分組登機有很多種分組方式，可以將機艙內位置連續(xù)或間隔分組；將機艙內位置以過道分隔為兩個部分，進而分組，以連續(xù)或者間隔組登機；將機艙內位置按排分組，按連續(xù)或者間隔排登機等等。對于以上登機方式，其組數以及間隔數對于登機時間都有一定影響，另外旅客的放行速度對于總登機時間也有很大影響［6-7］，合理的旅客放行速度可以有效減少登機時間。總體來講，過道利用率越高總登機時間越短。

第三，從外向內登機。從外向內策略是從窗口位置向過道位置登機的一種方式。這種登機方式很大程度上避免了座位干擾，在登機時間上優(yōu)于從后向前和分組登機［8，14，20，27-28］。但由于提供給每個旅客擺放行李的空間不足，從外向內方式存在比較多的過道干擾。同時，對于同一排座位相鄰的陪同旅客不能在相鄰位置登機。綜合考慮實際組織旅客的過程以及登機效率，從外向內組織旅客相對比較容易，登機時間較短，具有一定優(yōu)勢。

由于不同模型的假設條件不同，因此不同文獻中登機時間有一定差別，但是各種登機方式都具有顯著的特點。另外，上述登機方式多數是針對單通道客機的研究，對于寬體客機的研究較少［8，13，23］，寬體客機登機門個數以及不同登機策略的運用對登機時間都有很大的影響［8］。另外，客艙內部結構設計也能影響登機時間［23］。使用一個或兩個登機門時，從外向內要優(yōu)于隨機登機和其他分組登機方式。

不僅機型對比較結果有影響，在不同的客座率情況下，登機次序對于登機時間的影響也有所不同［13，22，26］。隨著客座率逐漸降低，各種登機次序所花費的登機時間差異也越來越小，尤其是小于40%時，不同登機次序花費的登機時間差異就更加不明顯［26］。更為傾向隨機登機方式，因為隨機登機不需要特別組織旅客，節(jié)約成本，也方便實施。

除此之外，遲到旅客的比例［26］、旅客對于登機策略的服從程度以及陪同旅客的比例［19］等也對各種旅客登機次序花費的登機時間有很大影響。當遲到的旅客比例越來越高時，各種登機次序所需的登機時間逐漸趨于隨機登機需要的登機時間［26］，因為遲到旅客的比例越高，原有的登機次序被打亂的程度就越高，登機次序越趨于隨機，因此登機時間也趨于隨機登機的時間。同理，當旅客對于登機策略的服從程度下降時，即更多的旅客不按照事先排好的順序登機時，各種登機次序的登機時間都會趨近于隨機登機時間。對于陪同旅客，每一組陪同旅客的人數越多，登機時間則越長；而且人數2～4人的陪同旅客比人數為3的陪同旅客更容易引發(fā)座位干擾，因為B737等中小型客機都是以3個座位為一組。

以上對登機策略的研究中，雖然假設條件不同，建模方式或者仿真方法有所差異，得出的各登機次序的登機時間也有區(qū)別，但是從外向內和將于下文論述的倒金字塔形是被各學者經常推薦的登機方式［19，32］，因為這兩種登機方式的登機時間具有一定優(yōu)勢，而且在實施中可行性較強。

三、新登機策略的提出

為了追求更短的登機時間，除了對已有登機策略進行比較，也有學者通過建模或仿真等方式提出新的登機策略。前文中提到的，登機時間被近似看作座位干擾時間和過道干擾時間的總和，因此得出最小的干擾數，求出最短的登機時間，就可以得出這一時間對應的新的登機策略。

在運籌學模型中，我們可以將登機時間或者干擾數設置為目標函數，通過一系列限制條件得出最優(yōu)解，計算出最短登機時間，得出新登機策略。2003 年9月，美國西部航空公司亞利桑那州立大學研究人員對高效的登機策略進行研究［14］。研究人員綜合從后向前策略以及從外向內登機模式，提出新的登機模式，稱之為倒金字塔形模式。倒金字塔形是從后向前和從外向內兩種登機方式的結合，在2003年被美國西部航空公司使用［15］。其登機時間優(yōu)于從后向前和從外向內，這種登機方式吸取了從后向前過道干擾較少和從外向內座位干擾較少的優(yōu)點，但是在組織旅客方面比較復雜，實際施行的過程中可能遇到一定的困難。Menkes［14］等人運用混合整數非線性規(guī)劃（MINLP）建模對倒金字塔形方式進行研究，運用仿真進行驗證，同時真人模擬對實驗結果進行校驗。2006年，Bazargan［6］采用線性規(guī)劃的方式對A320的登機策略進行研究，并與Menkes提出的非線性模型進行比較。他以登機時間為目標函數，用線性規(guī)劃模型計算出結果后，運用仿真驗證，最后分別給出了開放一個和兩個登機門時的最優(yōu)登機策略。2011年，Soolaki等學者［7］用混合整數線性規(guī)劃的方法對Bazargan［6］給出的最優(yōu)登機策略進行研究，采用遺傳算法求解，發(fā)現遺傳算法在解決這一類問題上的有效性。王康等通過遺傳算法求解混合整數非線性規(guī)劃，對登機時間進行最小化的計算。通過仿真，對幾個策略進行模擬，分析其中的差異。

2008年Steffen［16］使用馬爾科夫鏈-蒙特卡洛最優(yōu)化算法和計算機仿真的方式提出了一種登機策略。他對兩個相鄰登機旅客的座位間隔進行了研究，發(fā)現間隔兩排是可以同時擺放行李的旅客數量最多的間隔。這種方式具有時間上的優(yōu)勢，其劣勢是登機順序較為復雜，容易坐錯座位。后來，基于旅客攜帶行李數量的考慮，John［11］在Steffen提出的登機方式的基礎上根據旅客隨身攜帶行李數量安排座位，并進行仿真驗證，結果登機時間比單純用Steffen登機方法的時間短。后來，Steffen又組織真人進行模擬登機［16］。試驗中72名不同年齡的乘客按照Steffen登機方式［17］，進入B757的模擬艙并落座。模擬結果驗證了其提出的登機方式確實能有效減少登機時間，但真人仿真的登機時間比理論模型計算出的時間長，Steffen給出的原因是這可能和旅客在機艙中的行進時間有關?；谛欣顢盗刻岢鲂碌牟呗?，在文獻中也有涉及，在從外向內基礎上考慮旅客攜帶行李件數來安排旅客座位。

一些新登機策略是組合幾種基本登機策略，從而融合了多種策略的優(yōu)勢。劉山等［27］提出了雙棧并行緩沖模型，它是從后向前和從外向內的結合，有效減少座位干擾時間，從而減少登機時間。張宇翔等［34］也通過對模型的分析和仿真，提出了一種新的登機策略，將從后向前和從外向內相結合、并與倒金字塔形登機策略組合，有效地縮短了登機時間。

在寬體客機登機策略的研究中，韓復華建立雙元整數規(guī)劃模型對B747-400和A320兩種機型進行研究分析，以總干擾數為目標函數，求得最小的干擾數，以計算最短登機時間，最后驗證這一模型的正確性。對于廣體機B747-400，非對稱性倒金字塔形是最佳登機策略。

四、討論與展望

目前國內外對登機的研究不多，研究對象主要是A320和B737等中小機型，對于大型寬體客機的研究更少。此外，在諸多研究中涉及旅客特征的一些參數值，也多是從Van［20］的研究中來，隨著時間的推移，這一參數值與實際值之間的區(qū)別會越來越大，因此會影響登機時間。而且現有研究多數是對登機總時間的研究，但旅客個人登機時間是更能反映旅客滿意度的指標。除此之外，對優(yōu)先登機、陪同旅客、旅客遲到以及坐錯座位等特殊情況的研究較少。因此，建模和仿真得出的結果可能同現實中的登機時間存在較大的差別。

通過分析，筆者總結了實際登機過程中的影響因素見表1所示。但現有登機研究只考慮一部分影響因素，今后應全面考慮影響因素，增加登機時間計算的準確性。

現有的登機策略研究主要集中在旅客進入機艙門后的過程，但登機過程是從旅客在候機樓聽到登機通知開始，直到該航班最后一名旅客就坐。因此，旅客從航站樓到機艙門口的過程也應該進行必要的研究，而且應該考慮過程的整體性，使登機口和機艙口的放行速度相協調，以免發(fā)生擁堵或者廊橋內空間使用率下降的情況。

近年來，寬體客機應用不斷增加，單機搭載旅客數量不斷提升，但是對于寬體客機的登機研究尚少［8，13］。寬體客機使用的登機門數量較多且機艙內有兩個通道，而且對于A380等大型寬體機來說，其全雙層寬體機艙的設計使其登機過程與單通道客機有很大不同。在寬體客機登機策略的研究方面，應更多關注合理使用登機門、控制旅客進入機艙的速度以及采用合理的旅客登機序列等方面。

研究者還應更多考慮旅客登機特征在登機過程中的影響因素。另外，在以后的研究中也應該考慮陪同旅客的情況，這樣可以更為準確的描述登機時間。

現有研究中登機策略仿真模型中參數的確定多數是參考Van給出的結果［20］，但是這一結果距今已有十余年的時間，存在一定的不準確性，而且這一數據與中國的情況可能也存在一定差異，因此，對重要參數進行重新測定也可以進一步使計算出的登機時間接近實際登機時間。

表1　旅客登機過程影響因素

五、結語

在登機過程中，本文主要分析3個主要問題：一是影響登機時間的因素，這里涉及的因素繁多，本文總結并分析了這些因素，可以看出目前的研究中涉及到的因素還是有限的，這也為未來研究提出可行的方向；二是對現有登機策略進行對比分析，目前研究多數采用仿真的方法模擬多種登機策略，比較其登機時間，本文進一步探討了每一種策略的特點以及優(yōu)劣；三是登機新策略的提出。在現有研究中也運用一些運籌學模型，提出新策略并進行仿真驗證，或者是真人實驗驗證。通過以上系統(tǒng)的梳理與評述，分析了當前研究的局限性，并給出了未來登機問題研究的方向。

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Overview of researches on passengers aircraft boarding

REN Xin-hui，ZHANG Si-yu
（School of Economics and Management，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China）

Abstract：In order to explore appropriate boarding strategies，promote the efficiency of passengers boarding，improve the utilization ratio of the airport facility and lower the cost of flight operation，the fac-tors which have impacts on the passengers boarding process were summarized with the order of areas that passengers passing by when they were boarding，and this paper carried on comparative analysis of board-ing strategies presented in the existing research literature.The results show that factors such as the behav-ior of the check-in staff，way of boarding，passengers behavioral characteristics，cabin design，especially the arrange order of passengers in lounge bridges will affect the efficiency of boarding and boarding time；boarding from outside to inside or inverted pyramid approach has advantages；new boarding strategies should be a combination of a few basic boarding strategies.At the same time，existing researches on boarding strategy mainly focus on the strategies after entering the passenger cabin door，but it should be extended to the process when informing the boarding；more attention should be paid to the aircraft；im-portant parameters should be measure again in simulation studies，etc.

Key words：air transportation；boarding strategy；boarding order；aviation passenger；boarding process

作者簡介：任新惠（1971-），女，陜西西安人，副教授。

基金項目：國家自然科學基金項目（U1433111）

收稿日期：2015-07-08

中圖分類號：V35

文獻標志碼：A

文章編號：1671-6248（2016）01-0030-06