基于綜合評價法的樞紐機場換乘系統(tǒng)評價

李運，解小東，彭婭楠

1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 航空學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050；2.中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局 內(nèi)蒙古分局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070；2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050

0 引言

在2020年抗擊新冠肺炎疫情中，武漢天河國際機場發(fā)揮了其他交通方式不可比擬的快速、點對點等優(yōu)勢，為及時運送醫(yī)護人員及抗疫物資發(fā)揮了重要作用，換乘系統(tǒng)作為樞紐機場的重要組成部分發(fā)揮著不可替代的作用[1-6]。樞紐機場換乘系統(tǒng)具有交通流量大、交通方式多等特點，出租車、私人車輛、公交、地鐵、機場大巴、共享單車等多種交通換乘方式在機場匯合，導(dǎo)致機場航站樓出入口、私人車輛停車場、出租車乘降點、地鐵站出入口、公交站點等空間關(guān)系復(fù)雜，只有合理安排樞紐機場換乘系統(tǒng)的交通資源，才能解決乘客在機場的出行問題[7-10]。

國內(nèi)外學(xué)者對樞紐機場陸側(cè)換乘系統(tǒng)進行了大量研究。Monteiro等[11]通過研究機場陸側(cè)交通換乘系統(tǒng)對機場運行客流量的影響，驗證了改善陸側(cè)交通會提高機場運行效率的觀點。Davis等[12]提出了換乘設(shè)施的服務(wù)標準。郭桐君[13]從出行方式角度構(gòu)建了新的陸側(cè)交通換乘系統(tǒng)，得到不同交通狀況下交通方式的分配比例。李相志[14]對機場陸側(cè)地面交通換乘中心進行研究，歸納機場陸側(cè)交通換乘設(shè)施的布局模式，并通過Anylogic軟件對天津機場進行模擬仿真，總結(jié)現(xiàn)有問題并提出改善方法。

呼和浩特白塔國際機場是內(nèi)蒙古唯一的一座干線型樞紐機場，作為區(qū)域交通中心，其陸側(cè)換乘系統(tǒng)更加復(fù)雜。本文通過對呼和浩特白塔國際機場進行實地數(shù)據(jù)調(diào)查，構(gòu)建機場換乘系統(tǒng)評價指標體系，通過層次分析法和模糊綜合評價法對機場現(xiàn)有換乘系統(tǒng)進行綜合評價，分析目前換乘系統(tǒng)存在的問題，為呼和浩特白塔國際機場換乘系統(tǒng)的提升提出建議。

1 評價指標體系

1.1 換乘系統(tǒng)評價指標體系

為更好地評價樞紐機場換乘系統(tǒng)的作用，分析國內(nèi)外樞紐機場換乘系統(tǒng)[15]，從換乘設(shè)施的適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性及換乘方式的便捷性、時效性等4個方面確定人均換乘設(shè)施面積、附屬設(shè)施率等11個評價指標，構(gòu)建樞紐機場換乘系統(tǒng)評價指標體系如圖1所示。

圖1 樞紐機場換乘系統(tǒng)評價指標體系

1.2 評價指標量化

1.2.1 換乘設(shè)施適應(yīng)性

1.2.1.1 人均換乘設(shè)施面積

人均換乘設(shè)施面積反映換乘中心能夠同時容納乘客的能力，可以判斷換乘中心舒適程度和擁擠程度，量化公式[16]為：

Z11=Mr/Qr，

式中：Mr為換乘系統(tǒng)中各換乘設(shè)施的總面積，Qr為設(shè)計換乘系統(tǒng)時可容納的最大乘客數(shù)。

人均換乘設(shè)施面積等級劃分如表1所示。

表1 人均換乘設(shè)施面積等級劃分

1.2.1.2 附屬設(shè)施率

附屬設(shè)施可以輔助乘客完成換乘過程，包括自動扶梯、步行樓梯、直梯等，通過附屬設(shè)施率對附屬設(shè)施輔助換乘情況進行量化，公式[17]為：

式中：Ls為附屬設(shè)施水平長度，Lh為換乘通過水平長度，Hs為附屬設(shè)施垂直距離，Hh為換乘通過垂直距離。

1.2.1.3 停車設(shè)施率

停車設(shè)施率是指機場換乘系統(tǒng)中機動車停車面積與整個換乘系統(tǒng)面積的比，量化公式為：

Z13=f/fz，

式中：f為換乘系統(tǒng)中機動車停車面積，fz為整個換乘系統(tǒng)面積。

1.2.2 換乘設(shè)施協(xié)調(diào)性

1.2.2.1 運能匹配度

運能匹配度是指多種交通方式間運輸能力的協(xié)調(diào)性，量化公式為：

式中：E為客流量最大時單位時間內(nèi)通過換乘系統(tǒng)的客流量，pk為第k種換乘方式承載客流量的能力，αk為選擇第k種換乘方式乘客的比例。

當(dāng)Z21<0.8時，換乘銜接能力過剩；當(dāng)0.8≤Z21<1.0時，換乘銜接良好；當(dāng)Z21≥1.0時，換乘銜接能力無法滿足當(dāng)前乘客的需求[18]。

1.2.2.2 換乘設(shè)施協(xié)調(diào)度

換乘設(shè)施協(xié)調(diào)度是指換乘系統(tǒng)運營的協(xié)調(diào)度，量化公式為：

式中：pr為換乘系統(tǒng)中換乘路線第r個沖突點的面積，R為沖突點的數(shù)量，Sh為換乘設(shè)施站點面積。

換乘設(shè)施協(xié)調(diào)性等級劃分如表2所示。

表2 換乘設(shè)施協(xié)調(diào)性等級劃分

1.2.3 換乘便捷性

1.2.3.1 最大換乘距離

最大換乘距離是指乘客在換乘中需要經(jīng)過的最遠距離，距離過長會導(dǎo)致乘客疲勞度增加，量化公式[19]為：

Z31=Hpq+KVpq，

式中：Hpq、Vpq分別為乘客換乘過程中從第p種交通方式轉(zhuǎn)到第q種交通方式通過的水平距離和垂直距離；K為上樓和下樓轉(zhuǎn)換系數(shù)，從步梯上樓時K=4，從步梯下樓時K=2，從自動扶梯或直梯上樓、下樓時K=1。

1.2.3.2 平均換乘距離

平均換乘距離是指乘客在換乘過程中需要步行通過的平均距離，量化公式為：

式中：Qpq為從第p種交通方式中轉(zhuǎn)到第q種交通方式的換乘人流量，Lpq為從第p種交通方式中轉(zhuǎn)到第q種交通方式的平均距離。

1.2.3.3 平均繞行系數(shù)

平均繞行系數(shù)是實際需要換乘距離與理想換乘距離之比，量化公式為：

式中Spq為理想換乘距離。

換乘便捷性等級劃分如表3所示。

表3 換乘便捷性等級劃分

1.2.4 換乘時效性

1.2.4.1 最大換乘時間

最大換乘時間是指乘客在換乘系統(tǒng)中完成整個換乘流程所需要的最長時間，量化公式[20]為：

Z41=max(T1+T2+T3)，

式中：T1為換乘過程中行走需要的時間，T2為換乘過程中排隊需要的時間，T3為換乘過程中等車需要的時間。

1.2.4.2 平均換乘時間

平均換乘時間是指換乘系統(tǒng)內(nèi)多種換乘方式之間的換乘時間平均值，量化公式為：

式中Tpq為從第p種交通方式中轉(zhuǎn)到第q種交通方式花費的時間。

1.2.4.3 換乘滯時度

換乘滯時度是指換乘系統(tǒng)中實際平均換乘時間與理想換乘時間的比，量化公式為：

Z43=T/Ts，

式中：T為實際換乘過程中在換乘中心內(nèi)滯留的平均時間,Ts為理想換乘時間。

換乘時效性等級劃分如表4所示。

表4 換乘時效性等級劃分

2 評價方法

樞紐機場換乘系統(tǒng)具有涉及面廣、維度多、復(fù)雜度高等特點，根據(jù)換乘系統(tǒng)的特點，首先采用層次分析法計算評價指標的權(quán)重，然后依據(jù)模糊綜合評價法建立隸屬度矩陣,對換乘系統(tǒng)評價指標體系的準則層與指標層進行2級模糊評價。

2.1 層次分析法

層次分析法的思想是通過建立層次結(jié)構(gòu)，分解目標，在相同層級內(nèi)，指標兩兩比較確定相對重要性，構(gòu)造判斷矩陣，計算各指標的權(quán)重，并進行一致性檢驗。

2.1.1 構(gòu)造判斷矩陣

依據(jù)專家打分情況計算各指標重要性的平均值，構(gòu)造出判斷矩陣。準則層的判斷矩陣

式中：aij為第i個準則相對于第j個準則的重要性，aji=1/aij。

第i個準則對應(yīng)的指標層判斷矩陣

式中：bmn為第m個指標相對于第n個指標的重要性，bnm=1/bmn；t為第i個準則對應(yīng)指標層中指標的個數(shù)。

aij及bmn取值參照1～9級標定法的標度及標度意義，如表5所示。

表5 1～9級標定法的標度及標度意義

2.1.2 一致性檢驗

通過計算準則層及指標層判斷矩陣的最大特征值λmax、一致性指標CI、一致性比率CR進行一致性檢驗，當(dāng)CR<0.10時滿足要求，最終得到準則層的權(quán)重向量WZ和指標層權(quán)重向量Wi。

2.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的評價方法，應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，進行綜合評價。依據(jù)樞紐機場換乘系統(tǒng)評價指標體系的情況，確定評價等級為5級，即：評價等級V={非常好，好，一般，差，非常差}，利用模糊評價法建立隸屬度矩陣進行模糊評價。

2.2.1 建立隸屬度矩陣

將專家對樞紐機場換乘系統(tǒng)評價指標的評價結(jié)果與評價等級對比，得到各指標的隸屬度，建立樞紐機場換乘系統(tǒng)準則層各準則的隸屬度矩陣

式中eit為第i個準則對應(yīng)的指標層指標的隸屬度。

2.2.2 模糊綜合評價

將樞紐機場換乘系統(tǒng)指標層的權(quán)重向量與隸屬度矩陣相乘可得到1級模糊評價矩陣

Ci=WiTEi，

以Ci為行矩陣構(gòu)成2級模糊評價矩陣C，計算歸屬矩陣

S=WZTC，

根據(jù)最大隸屬度原則得到樞紐機場換乘系統(tǒng)評價結(jié)果。

3 實例分析

本文以呼和浩特白塔國際機場為評價對象，其飛行等級為4E，目前擁有地鐵、機場巴士、公交、出租車、私有車輛等交通換乘方式。研究樞紐機場的換乘系統(tǒng)，需要對換乘系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行詳細調(diào)查。

3.1 換乘系統(tǒng)基本情況

3.1.1 公共交通

經(jīng)過實地調(diào)查，目前途經(jīng)呼和浩特白塔國際機場的公交車有97路、12路、13路、125路、126路，單程票價為1元/人。公交站點距離航站樓約200 m，從公交站到達機場航站樓入口需要約5 min，通過入口閘機并排隊通過防爆檢查后到達扶梯需要約110 s，乘坐扶梯從航站樓1樓到達航站樓2樓需要約34 s。整個換乘流程需要約450 s。

地鐵站點與公交站距離大約40 m，從壩堰(機場)站到達航站樓，路程大約240 m，只有地鐵1號線經(jīng)過壩堰(機場)站并且以其為起、終點，單程最高票價為6元/人。高峰時期地鐵發(fā)車間隔為6 min，平峰時期地鐵發(fā)車間隔為10 min。從下地鐵到出地鐵站需要約170 s，過程中需要經(jīng)過2部扶梯，分別平均耗時41、33 s。經(jīng)過連接2部扶梯的路徑平均需要17 s。由于壩堰(機場)站為終點，所以下車乘客人數(shù)較多，需要排隊約30 s才可以乘坐電梯。地鐵站出站口有8部閘機，排隊通過閘機需要約46 s。從地鐵站出口到達航站樓需要約330 s，路途中換乘標志不明顯，不熟悉的乘客需要觀察才能找到換乘路口。乘坐扶梯從航站樓1樓入口到航站樓2樓后完過換乘流程，總耗時約645 s，換乘舒適度因露天受天氣影響較大。

機場巴士分為1號線、2號線、空鐵聯(lián)運班線，單程票價均為15元/人。1號線為雙向運行，連通火車西站和機場，按航班計劃發(fā)車，最大發(fā)車間隔小于60 min；2號線為環(huán)線，起、終點都是機場，6:00—7:00發(fā)車間隔為30 min，其他時間發(fā)車間隔為45 min；空鐵聯(lián)運班線雙向連接機場與火車東站，發(fā)車間隔為15 min。機場巴士乘降點緊鄰航站樓1樓出入口，到達入口需要約20 s，到達航站樓2樓需要約150 s。

3.1.2 其他交通

乘坐出租車到達機場的乘客在航站樓2樓入口處進入機場，通過閘機及防爆檢查需要約90 s，不需要經(jīng)過電梯等輔助設(shè)施。出租車點采用即停即走的形式，每輛出租車放下乘客后須盡快駛離。

白塔國際機場的停車場位于航站樓北側(cè)，面積約48 000 m2，包括大客車車位、夜車車位、小車位、無障礙車位共1401個。

3.2 換乘系統(tǒng)綜合評價

3.2.1 評價指標權(quán)重

整理白塔國際機場換乘系統(tǒng)的調(diào)查結(jié)果，聘請20位專家對樞紐機場換乘系統(tǒng)評價指標體系進行打分。通過計算專家打分，得出白塔國際機場換乘系統(tǒng)評價指標體系準則層的判斷矩陣

經(jīng)計算AZ的λmax=4.122 8，CI=0.037 5，CR=0.032 3<0.10，滿足一致性檢驗，白塔國際機場換乘系統(tǒng)評價指標體系準則層的權(quán)重

白塔國際機場換乘系統(tǒng)評價指標體系中Z1對應(yīng)的指標層評價指標的判斷矩陣

經(jīng)計算B1的λmax=3.053 6，CI=0.026 8，CR=0.046 2<0.10，滿足一致性檢驗，B1的權(quán)重

同理可得Z2、Z3、Z4對應(yīng)指標層評價指標的權(quán)重分別為：

且均滿足一致性要求。

3.2.2 評價指標隸屬度

經(jīng)過調(diào)查與計算，確定了白塔國際機場換乘系統(tǒng)評價指標的隸屬度矩陣分別為：

3.2.3 綜合評價

將白塔國際機場換乘系統(tǒng)指標層的權(quán)重向量與隸屬度矩陣相乘，得到1級模糊評價矩陣分別為：

以C1～C4為行矩陣構(gòu)成白塔國際機場換乘系統(tǒng)評價指標體系的2級模糊評價矩陣C，將WZ與C相乘得到歸屬矩陣

根據(jù)最大隸屬度原則對應(yīng)評價集V的情況，呼和浩特白塔國際機場的換乘系統(tǒng)評價水平為一般。

目前白塔國際機場換乘系統(tǒng)初具規(guī)模，但較多設(shè)施為后期增建，在機場規(guī)劃、建設(shè)、運營過程中，換乘系統(tǒng)的重要性未得到充分體現(xiàn)，該換乘系統(tǒng)可基本滿足乘客在機場的換乘需求，但在舒適度和便捷度方面有所欠缺，主要體現(xiàn)在4個方面：1)公共交通?？空军c距離機場出發(fā)大廳過遠，且沒有單獨的通道，直接影響換乘的舒適性及便捷性；2)公交和地鐵換乘路徑過長，并且在露天地面進行，乘客的換乘體驗受天氣影響較大；3)對于攜帶大件行李或者抱小孩的乘客，換乘距離過長會增加乘客的疲勞感，直接影響對此次航空出行的總體滿意度；4)其他交通方式的停泊點，在空間上距離出發(fā)大廳很近，基本可以與航空實現(xiàn)無縫銜接，但存在布局不合理、各種方式的通道較為擁擠等問題，影響換乘的協(xié)調(diào)性及時效性。

與國內(nèi)比較先進的機場換乘系統(tǒng)，如深圳寶安國際機場、上海浦東國際機場以及西部地區(qū)的西安咸陽國際機場等相比，呼和浩特白塔國際機場存在的主要問題是沒有將換乘系統(tǒng)作為一個獨立的子系統(tǒng)進行詳細規(guī)劃及設(shè)計，往往是出現(xiàn)一種新的換乘方式才在現(xiàn)有換乘設(shè)施上進行調(diào)整，很難真正實現(xiàn)樞紐機場應(yīng)有的功能。建議在建設(shè)呼和浩特新機場時，應(yīng)提前規(guī)劃、布局換乘設(shè)施，實現(xiàn)航空與其他交通方式的無縫銜接，達到綜合立體交通的目的[21-24]。

4 結(jié)論

本文通過分析國內(nèi)外機場及呼和浩特白塔國際機場的特點，從適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性、便捷性、時效性等4個方面細分為11個評價指標，構(gòu)建樞紐機場換乘系統(tǒng)評價指標體系，將層次分析法與模糊綜合評價法相結(jié)合，將評價指標量化后進行綜合評價。通過對白塔國際機場的換乘系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)調(diào)查與綜合評價，判斷目前換乘系統(tǒng)的評價等級為一般，只能基本滿足乘客的換乘需求。應(yīng)從便捷性、舒適性、公交優(yōu)先原則等方面提升呼和浩特白塔國際機場的換乘系統(tǒng)，有益于機場今后的發(fā)展。