航站樓內(nèi)旅客導向標識的設置與優(yōu)化研究
——以深圳寶安國際機場為例

遲越杰， 牟奇鋒， 黃詩軼， 張力銘

(中國民用航空飛行學院 機場工程與運輸管理學院， 四川 廣漢 618307)

隨著中國從“民航大國”向“民航強國”的不斷邁進，原有的機場已經(jīng)不能滿足旅客日益增長的出行需求。為增強運輸能力，越來越多的機場選擇與其他交通方式相銜接，機場逐漸改擴建為大型綜合交通樞紐建筑群體。機場的擴建改造使航站樓內(nèi)的空間結(jié)構(gòu)變得更加錯綜復雜，旅客行進在航站樓內(nèi)往往會受到困擾，由此增添了機場的管理負擔。通過科學合理的設置導向標識，不僅可以有效緩解機場運行壓力，為旅客提供必要的引導信息，還能梳理旅客流線，加強機場對旅客的管理掌控。

1 關(guān)鍵節(jié)點

導向標識往往是根據(jù)旅客流線來進行布置，前往不同地點的旅客所行進的軌跡截然不同，因此就需要在這眾多的流線之中找到關(guān)鍵節(jié)點。當將導向標識設置在這些關(guān)鍵節(jié)點時，可以讓旅客獲得最大程度的引導，確保本條流線上的旅客能夠得到清晰明確的指引，并且能夠為使導向信息輻射到更多的旅客流線上[1]。為了能夠更加科學合理地找到關(guān)鍵節(jié)點，采用以0-1規(guī)劃模型為基礎的關(guān)鍵節(jié)點選擇優(yōu)化模型[2]來解決這一問題，其中0代表此節(jié)點不設置標識，1代表此節(jié)點設置標識。

1.1 問題描述

關(guān)鍵節(jié)點選擇優(yōu)化模型可論述為：從y個節(jié)點中，依據(jù)一定的限制條件選出x個節(jié)點來設置相應的導向標識。

1.2 假設條件

1)候選節(jié)點由旅客流線上的交叉點、分流點、匯集點、轉(zhuǎn)向點等組成。

2)同一個導向標識只顯示該節(jié)點周圍3個節(jié)點以內(nèi)的導向信息，超出范圍的不給予標明。

3)假設以航站樓內(nèi)的一個層面作為研究區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)約包含4～6條旅客流線。

1.3 模型構(gòu)建

以導向標識的水平區(qū)域范圍內(nèi)對旅客引導程度最大化為目標，建立函數(shù)關(guān)系式

(1)

其中：i為導向標識設置的候選節(jié)點，i={1，2，3，…，m}；j為目標點，旅客需要前往的地點(如公交車站，地鐵站等)，j={1，2，3，…，n}；f(i)為0-1函數(shù)，當在候選節(jié)點i設置標識時為1，否則為0；aij為引導系數(shù)，當前往目標點i的旅客在j點(已設置導向標識)受到方向信息引導時為1，否則為0；bij為在j點受到引導前往目標點i的客流量；c為權(quán)重系數(shù)，衡量導向標識所引導的旅客流量和引導范圍之間的權(quán)重關(guān)系，為常數(shù)；dij為旅客由目標點i到j點之間所經(jīng)過的節(jié)點個數(shù)。

c作為權(quán)重系數(shù)，其取值對最終計算結(jié)果具有一定影響，c越大，導向標識的引導旅客流量所占權(quán)重比例越大；c越小，導向標識的標識引導范圍所占權(quán)重比例越大。通過文獻查詢?nèi)∽C[2]，在本文中c取值為1.5。

1.4 約束條件

1)導向標識設置數(shù)目符合要求。通過計算得出的關(guān)鍵節(jié)點個數(shù)應當與需要設置的導向標識數(shù)目相匹配，不能有超出或少于規(guī)定數(shù)目的情況出現(xiàn)。

(2)

式中，1

2)所有目標地點都應被選取的關(guān)鍵節(jié)點顯示過。在選取關(guān)鍵節(jié)點時，應當注意目標地點應當至少被顯示過一次，防止有目標地點未被提供導向信息的情況出現(xiàn)。

(3)

式中：j為目標點，Kj為旅客在到達目標點i前經(jīng)過的所有候選節(jié)點的集合。

3)所有旅客流線都應被選取的關(guān)鍵節(jié)點引導過。旅客流線作為研究調(diào)查標識布點的主體依據(jù)，在選取關(guān)鍵節(jié)點的過程中，要注意區(qū)域內(nèi)的旅客流線都應當被引導過，防止有旅客未能接收到引導信息的情況出現(xiàn)。

(4)

式中：r為抵達到達口的客流量；Jr表示客流量為r的旅客其前行路線上所經(jīng)過的候選節(jié)點的集合。

1.5 計算求解

線性規(guī)劃中決策變量為整數(shù)的數(shù)學模型稱為整數(shù)規(guī)劃模型，而當整數(shù)規(guī)劃模型中的決策變量只能在0或1之間選擇的話，就稱為0-1整數(shù)規(guī)劃模型[3]。0-1整數(shù)規(guī)劃作為一種經(jīng)典的運籌學理論模型，在求解過程中往往需要花費大量的計算，而決策變量的不斷增加更加重人們的計算負擔，甚至其計算量單憑手工演算是無法完成的，因此借用LINGO軟件來輔助計算求解。

LINGO軟件因其功能強大，使用方便靈活，操作界面簡便，執(zhí)行計算快捷等特點被廣泛應用于數(shù)學計算，它即可以用于求解非線性規(guī)劃問題，也可以求解線性規(guī)劃方程組，甚至可以允許決策變量是整數(shù)，用以求解整數(shù)規(guī)劃(包括0-1整數(shù)規(guī)劃)。

2 深圳寶安國際機場T3航站樓概況

深圳寶安國際機場(IATA：SZX，ICAO：ZGSZ)是4F級民用機場，位于中國深圳市寶安區(qū)、珠江口東岸。深圳機場擴建工程T3航站樓主體工程2010年2月25日開工，2012年11月底完工。工程占地19.5萬m2，南北長約1 128 m，東西寬約640 m，總建筑面積45.1萬m2，地下二層、地上四層(局部五層)，由航站樓主樓和十字指廊組成。工程設計目標年2020年，設計保障能力為旅客吞吐量4 500萬人次，貨郵吞吐量240萬t，飛機起降37.5萬架次[4]。

2.1 T3航站樓空間環(huán)境分析

航站樓內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)地下二層、地上四層(局部五層)，其中四層為出發(fā)層，三層為到達層，地下一層則為連接地鐵站。

如圖1所示，航站樓內(nèi)部空間中的第3層為旅客出發(fā)層，共設有2號、4號、6號、8號、10號、12號、14號7個進出口，其中因受到疫情影響，客流量較小且為方便管理，2號、4號、10號、12號、14號進出口暫時封閉，開放剩余兩個進出旅客。在T3航站樓內(nèi)共設有A、B、C、D 4個值機島為旅客提供票務、值機、行李托運服務，在值機島附近設有自助值機窗口，在值機島A、D后側(cè)設有行李開包檢查室。在值機島的后方就是安全檢查區(qū)域，在區(qū)域內(nèi)共設有14條安檢通道。航站樓內(nèi)部從安全檢查區(qū)域分成公共區(qū)和限制區(qū)，旅客在通過安全檢查后就將進入限制區(qū)域[5]，在限制區(qū)內(nèi)共設有23個廊橋機位，前往遠機位的旅客則需要乘坐扶梯或電梯前往下一層候機。在公共區(qū)為旅客提供值機、行李托運、安檢等服務；在限制區(qū)則主要為旅客提供候機、登機等服務。無論在公共區(qū)還是限制區(qū)都為旅客提供問詢、餐飲、商業(yè)、衛(wèi)生間等便民服務設施服務。

圖1 深圳寶安國際機場T3航站樓

2.2 T3航站樓內(nèi)旅客流線分析

深圳寶安國際機場T3航站樓主要承擔國內(nèi)航線運輸，因此在航站樓內(nèi)的旅客流線主要為國內(nèi)出發(fā)旅客流線、國內(nèi)到達旅客流線和國內(nèi)中轉(zhuǎn)旅客流線3種，選取國內(nèi)出發(fā)旅客流線和國內(nèi)到達旅客流線這兩種進行流線分析研究[6]。在T3航站樓的空間結(jié)構(gòu)設計中，將第三層設計為出發(fā)層，第二層主要為到達層。

圖2 出發(fā)旅客流線示意圖

2.2.1 出發(fā)旅客流線

出發(fā)旅客流線如圖2所示，其流線大致可分為以下兩類：

1)通過公路運輸?shù)竭_T3航站樓的旅客：這類旅客通過出租車、私家車、機場巴士等公路交通工具到達T3航站樓，從國內(nèi)出發(fā)口“6號、8號”進入機場，再根據(jù)所乘航班選擇前往不同的值機島。在值機過程中，可以選擇人工值機與自助值機兩種方式，如需要托運行李應當去人工值機處辦理相關(guān)手續(xù)，然后前往行李檢查處查看是否需要開包檢查。完成值機后就可以前往安全檢查區(qū)進行安檢流程，在旅客通過安檢后進入限制區(qū)，前往對應的登機口候機，等待登機。如是廊橋機位登機，在本樓層即可找到對應的登機口，如是遠機位登機就需要前往一層等待擺渡車，搭乘擺渡車后即可前往遠機位登機。

2)通過鐵路運輸?shù)竭_T3航站樓的旅客：這類旅客可以通過地下通道從地鐵站前往T3航站樓地下一層，再通過扶梯或者無障礙電梯前往出發(fā)大廳，接著按照正常的乘機流程辦理值機手續(xù)，通過安檢等待登機。

2.2.2 到達旅客流線

到達旅客流線如圖3所示，其流線大致可以劃分為以下兩類：

圖3 到達旅客流線示意圖

1)到達T3航站樓后通過公路運輸離開機場的旅客：旅客所乘航班在抵達機場后，如是廊橋機位即可直接按照標識指引通過廊橋進入航站樓內(nèi)部，如是遠機位應搭乘擺渡車前往航站樓。到達航站樓后，如有托運行李的旅客應當前往行李轉(zhuǎn)盤等待行李送達，如沒有行李的旅客即可直接穿過行李提取大廳，到達離港大廳，在通過出口離開航站樓，乘坐相應車輛；若需要乘坐機場巴士離開機場的旅客，可以前往9號門右側(cè)的機場巴士售票處購買車票，再去往出口外等候機場巴士駛離機場。

2)到達T3航站樓后通過鐵路運輸離開機場的旅客：兩者流線大體相同，但在到達離港大廳后存在較大差異，乘坐鐵路運輸?shù)穆每筒恍枰x開航站樓，直接搭乘扶梯或無障礙電梯前往地下一層，再依次通過二號通道、三號通道、一號通道即可到達地鐵站，在站內(nèi)即可辦理車票手續(xù)，前往候車廳等候車次。

3 深圳寶安國際機場T3航站樓內(nèi)旅客導向標識的優(yōu)化

3.1 旅客導向標識的信息內(nèi)容優(yōu)化

深圳寶安國際機場T3航站樓內(nèi)旅客導向標識的信息內(nèi)容較為完備，在出發(fā)大廳中都設有信息標識,為旅客提供航班信息以及服務設施信息[7]。但是存在導向標識的設置不能較好地滿足標識的連續(xù)性，部分標識未能在信息牌中詳細標注，只有當走到一定位置時才能看到其位置標識，未能較好地滿足旅客需求。并且存在部分標識圖案與文字交替使用，導致整個導向標識給旅客帶來的視覺體驗并不良好，如圖4所示，此標識使用較多的導向要素來提供方向信息，其中一部分信息因發(fā)生變更便使用不透明的黑色板塊進行遮蓋，導致標識整體過于混亂。并且此標識的版式排列混亂，第一排包含了3種導向要素，第二排僅有文字符號一種導向要素，影響旅客的視覺感觀。一個單獨的英文字符“C”很容易讓初次來到機場乘坐航班的旅客感到困惑，不能立即明白其代表的含義為“值機島C”。

綜上所述，在優(yōu)化深圳寶安國際機場T3航站樓內(nèi)旅客導向標識的信息內(nèi)容過程中，應當注意先期的航站樓室內(nèi)空間規(guī)劃，防止發(fā)生導向標識在使用較短時間內(nèi)發(fā)生信息更替的情況出現(xiàn)。在更改原有導向標識時，要注意更改后依然能夠滿足旅客的正常使用需求，防止出現(xiàn)導向標識排列混亂、導向要素使用不規(guī)范的情況。

圖4 T3航站樓內(nèi)的導向標識

3.2 旅客導向標識的版面樣式優(yōu)化

深圳寶安國際機場T3航站樓內(nèi)旅客導向標識的版面樣式大體上符合國家標準，其標識要素及符號大小基本上滿足導向標識的可視性要求。如圖5所示，此綜合信息類標識使用落地式的安置方式，其中圖形符號與文字符號都滿足國家標準中的相關(guān)規(guī)定，并且將乘機流程信息采用黃底黑字的圖形符號進行標注[8]，標識的圖形符號和中英文文字符號的比例大小約為1∶0.5∶0.2，滿足前文中提到的相關(guān)標準。由此可見，此標識的整體設計符合旅客的閱讀習慣，可以有效地達到標識的引導作用，準確有效的為旅客提供所需要的導向信息。

但在實際調(diào)研中還是發(fā)現(xiàn)存在部分標識的版面設計結(jié)構(gòu)不合理，如圖6所示，此標志使用懸臂式的擺放設置，可以承載較多信息內(nèi)容，但是在實際設計中僅僅使用了1/4的版面。針對以上情況，相關(guān)部門在優(yōu)化旅客導向標識的過程中，應當參考國家標準中給出的相關(guān)要求，在設置導向標識時應當參考旅客的信息需求，科學合理的規(guī)劃標識版面，避免出現(xiàn)資源浪費的情況。

圖5 T3航站樓綜合信息類標識

圖6 T3航站樓指引類標識

3.3 旅客導向標識的空間位置優(yōu)化

深圳寶安國際機場T3航站樓的旅客導向標識其空間高度基本上滿足了前文中所提到的高度需求，并且充分考慮到輪椅旅客等特殊旅客的使用需求[9]，針對一些無障礙設施都設置了高度適宜的位置標識。如圖7所示，便民服務設施的設置考慮到輪椅旅客的視線高度問題，適當?shù)膶⒍嗝襟w信息顯示系統(tǒng)下調(diào)了一定高度，使得輪椅旅客即使在較近距離使用設施依然可以清晰地觀察到屏幕信息，符合旅客的信息需求。

圖7 T3航站樓便民服務設施

但在實際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)存在部分導向標識出現(xiàn)遮擋現(xiàn)象，如圖8所示，筆者從正面、左面、右面3個角度對其進行拍攝，可以明顯發(fā)現(xiàn)“衛(wèi)生間”的懸臂式導向標識被遮擋，其遮擋物是隔壁的餐飲店鋪安置的牌匾裝飾物[10]，由于裝飾物造成遮擋，導致旅客無法在垂直于衛(wèi)生間的方位上快速發(fā)現(xiàn)，其標識上的輔助圖形標識也一并被遮蓋，在右側(cè)無法看到“無障礙衛(wèi)生間”及“母嬰哺乳室”的標識符號。

圖8 T3航站樓內(nèi)被遮擋的“衛(wèi)生間”標識

除了裝飾物遮擋導向標識外，還存在便民服務設施遮擋導向標識的情況，如圖9所示，此綜合信息類標識為落地式設計，放置于兩臺“臨時身份證自助辦理終端”之中，這就導致位于標識左側(cè)的旅客的視線被標識左側(cè)的亭子所遮擋，不能看清標識中所寫的信息內(nèi)容，影響到標識的可視性。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，此標識未能按照旅客流線的走向放置[11]，而且放置位置及放置角度存在一定的不合理性，因此本文為優(yōu)化旅客導向標識的空間位置，采用數(shù)學建模的方式尋找關(guān)鍵節(jié)點布設旅客導向標識。

圖9 T3航站樓內(nèi)被遮擋的“信息服務”標識

本文擬用深圳寶安國際機場T3航站樓旅客到達層(第二層)中的到港大廳為例，依據(jù)旅客流線建立關(guān)鍵節(jié)點選擇優(yōu)化模型，在到港大廳內(nèi)選擇關(guān)鍵節(jié)點布設導向標識以提高標識的引導作用，增加機場的運行效率。

3.3.1 確定出發(fā)點、目標點、備選節(jié)點及客流量

圖10所示為深圳寶安國際機場T3航站樓到達層的到港大廳平面示意圖，其中選取到港大廳的兩個到達口為旅客出發(fā)點，模擬旅客在提取行李進入到港大廳后[11]，根據(jù)其旅客流線選取關(guān)鍵節(jié)點布設導向標識；由于受到疫情影響，為方便機場運營管理，T3航站樓旅客到達層內(nèi)僅開放7號門與9號門，并考慮乘坐機場巴士和火車的旅客，選取7號門和9號門、機場巴士售票處、1號電梯和2號電梯這五個位置，共劃分為3個目標點；在兩個出發(fā)點與3個目標點之間選取12個導向標識備選節(jié)點，這些備選節(jié)點均為旅客流線上的交叉點、轉(zhuǎn)折點、匯聚點和分離點；將總客流量平均為小時客流量進行具體計算(其中小時客流量bij通過實地調(diào)研獲得)；在建模計算的過程中，不考慮旅客行進例如前往衛(wèi)生間、商鋪等非必須流程的旅客行為，僅考慮必要的旅客流線。

根據(jù)旅客所選取交通方式的不同劃分成3條旅客流線，分別為乘坐軌道交通的旅客流線、乘坐機場大巴的旅客流線、乘坐公路交通(私家車、出租車等)的旅客流線，其具體流線形式如圖11～圖13所示。

圖10 深圳寶安國際機場T3航站樓到港大廳平面示意圖

圖11 旅客選乘軌道交通時的旅客流線及流量示意圖

圖12 旅客選乘機場巴士時的旅客流線及流量示意圖

圖13 旅客選乘公路交通時的旅客流線及流量示意圖

3.3.2 建立模型

建立目標函數(shù)關(guān)系式為

(5)

3.3.3 確定約束條件

1)由導向標識數(shù)目符合要求的約束條件，選取x=8，根據(jù)式(6)可知

(6)

2)由所有目的地點都被顯示過，根據(jù)式(4)可知：

目標點1(1號電梯、2號電梯)：

f(1)+f(2)+f(4)+f(6)+f(9)+f(10)+f(11)+f(12)>0；

目標點2(機場巴士)：

f(1)+f(3)+f(4)+f(5)+f(8)+f(9)>0；

目標點3(7號門、9號門)：

f(1)+f(2)+f(4)+f(5)+f(6)+f(9)+f(11)>0。

3)由每種旅客至少被引導一次，根據(jù)式(1)～式(4)可知：

r1：f(1)+f(2)+f(5)+f(7)>0；

r2：f(1)+f(3)+f(4)>0；

r3：f(1)+f(2)>0。

式中：r1代表旅客選乘軌道交通時的旅客流線；r2代表旅客選乘機場巴士時的旅客流線；r3代表旅客選乘公路交通時的旅客流線。

3.3.4 計算參數(shù)值

目標函數(shù)所需要的參數(shù)值如表1所示。

3.3.5 計算求解

將表1的數(shù)據(jù)代入目標函數(shù)關(guān)系式中可得

式中，f(i)為0-1變量，將目標函數(shù)和約束條件輸入LINGO中求解計算，具體程序如下：

表1 參數(shù)統(tǒng)計

max=f1*34^1.5/1+f1*107^1.5/1+f1*119^1.5/1

+f2*32^1.5/1+f2*259^1.5/1

+f3*137^1.5/1

+f4*57^1.5/2+f4*165^1.5/2+f4*237^1.5/2

+f5*145^1.5/1+f5*47^1.5/3+f5*69^1.5/3

+f6*80^1.5/2+f6*31^1.5/4+f6*268^1.5/2

+f7*87^1.5/1

+f8*79^1.5/2

+f9*104^1.5/3+f9*197^1.5/3+f9*367^1.5/3

+f10*101^1.5/2+f10*26^1.5/4+f10*60^1.5/4

+f11*194^1.5/3+f11*57^1.5/5+f11*249^1.5/2

+f12*60^1.5/2;

f1+f2+f3+f4+f5+f6+f7+f8+f9+f10+f11+f12=8;

f1+f2+f4+f6+f9+f10+f11+f12>0;

f1+f3+f4+f5+f8+f9>0;

f1+f2+f4+f5+f6+f9+f11>0;

f1+f2+f5+f7>0;

f1+f3+f4>0;

f1+f2>0;

@bin(f1);@bin(f2);@bin(f3);@bin(f4);@bin(f5);@bin(f6);@bin(f7);@bin(f8);@bin(f9);@bin(f10);@bin(f11);@bin(f12);

程序輸入如圖14所示。程序結(jié)果輸出如圖15所示。通過計算結(jié)果可知，目標函數(shù)的最優(yōu)解序列為111111001010，即應當在1號、2號、3號、4號、5號、6號、9號和11號共8個候選節(jié)點布設導向標識，使得該區(qū)域內(nèi)最大引導客流量為22 864.37。

結(jié)合深圳寶安國際機場T3航站樓到港大廳平面示意圖和LINGO程序輸出結(jié)果進行綜合研究探討，可以得出分析結(jié)果如表2所示。

表2 結(jié)果分析

4 優(yōu)化改進建議

通過前文的論述分析，針對深圳寶安國際機場T3航站樓的旅客導向標識提出以下優(yōu)化改進建議：

1)在為旅客導向標識進行前期規(guī)劃的過程中，應當著重增強標識系統(tǒng)的整體性，依托旅客流線的走勢選擇合適恰當?shù)墓?jié)點進行標識布設，按照旅客需求合理設置標識的安置方式、信息內(nèi)容、版面樣式等，不應過多或過少的設置標識，使分散在航站樓內(nèi)的各個旅客導向標識能夠組成一個有機的整體，達到導向標識的整體規(guī)劃要求[12]。

2)在建筑后期對航站樓內(nèi)進行設計裝飾時，要杜絕發(fā)生覆蓋、遮擋導向標識的情況出現(xiàn)；避免在導向標識附近設置視覺吸引力較強的宣傳廣告標志牌，影響旅客正常的信息獲取。

圖14 LINGO程序輸入

圖15 LINGO程序輸出結(jié)果

3)導向標識的設計規(guī)劃應當依據(jù)航站樓內(nèi)部空間的整體設計，要具有長遠規(guī)劃的設計思想，避免在已設置導向標識后，出現(xiàn)因發(fā)生功能區(qū)域變更而導致原有導向標識失效的情況，進一步影響到導向標識的整體性。

4)改進T3航站樓內(nèi)現(xiàn)有旅客導向標識存在的問題時，應當依據(jù)旅客流線，在確定關(guān)鍵節(jié)點后設置導向標識，并且按照節(jié)點處旅客所需導向信息對標識內(nèi)容進行相應設置調(diào)整，對節(jié)點處已存在的標識進行相應的優(yōu)化改進，保證流線上的旅客可以在較好的視線范圍內(nèi)觀察標識內(nèi)容，有效地獲取到旅客所需求引導信息。

5)部分旅客導向標識的版面設計未能準確按照現(xiàn)有的航站樓內(nèi)場景對標識的文字圖案進行布局排版，應當按照相關(guān)的國家標準規(guī)定進行更改設置，提高標識的有效性。