机场旅客与行李流程的规划和仿真研究

论文摘要

航空运输业的发展对航空运输系统提出了更高要求。机场是陆路与空中交通的衔接点,机场保障能力不足已成为制约航空运输业发展的一个重要因素。特别是繁忙机场,拥挤状况日趋严重,航班延误不断增加,造成了巨大的经济损失。如何对机场运行进行科学合理的规划,对于改善和提高机场容量和保障能力,满足日益增长的航空运输需求,具有十分重要的实际意义和应用价值。本文以机场的旅客和行李流程为研究对象,进行了规划和仿真方法的研究,主要研究工作如下:研究了机场陆路到达系统的重要组成部分—车道边的容量评估问题。分析了已有单车道停车模型存在的问题,将其扩展到多车道情形。推导了繁忙机场的双车道停车的容量评估模型,同时对车道边交通进行了规划,为优化双车道停车容量,提出了快速通道概念,给出了优化后的容量评估模型。对双车道停车的车道边交通进行了仿真建模。仿真结果表明,本文给出的容量评估模型正确,快速通道的设置有效,能够比较明显地提高双车道停车的车道边容量。航站楼旅客流程的现有研究工作局限于旅客流程的单个环节,本文将航站楼旅客流程看作一个系统,构建了航站楼旅客流程的排队网络,并对稳态和非稳态两种排队网络的指标计算进行了分析。在排队网络分析的基础上,对值机系统以服务标准为约束条件和系统收益最大化为目标,建立了值机柜台数量分配的优化模型,研究了值机资源的优化配置问题。并用实例说明了该模型的应用。通过对我国大型机场旅客流程的大规模现场调查,收集了大量旅客流程的第一手数据,开发了航站楼旅客离港流程的仿真系统。运用ServiceModel开发平台建立航站楼旅客离港流程仿真模型,仿真分析了某大型国际机场离港流程,发现了流程中的瓶颈环节—安全检查;运用蒙特卡洛仿真分析方法对安检流程进行分析,提出了安检流程的改进措施。实际应用表明改进措施有效,对机场的生产实践产生积极的指导意义。对行李提取转盘的容量评估和指派问题进行了研究。以行李转盘的均衡使用为优化目标建立行李转盘指派模型,并设计了模型求解的蚁群算法。实例验证了指派模型和模型求解方法的有效性。对行李提取区旅客拥挤问题进行了研究。确定了旅客行李提取的关键衡量指标,在分析当前行李提取转盘使用情况的基础上,指出了旅客携带一件行李的单航班提取模型的局限性,建立了旅客携带多件行李的多航班行李提取模型。以Petri网为建模工具,建立了浦东国际机场行李流程仿真系统。仿真分析的结果验证了本文提出的行李提取模型的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 机场的基本组成与功能
• 1.2.1 机场在航空运输体系中的位置
• 1.2.2 机场组成
• 1.2.3 机场的基本功能
• 1.3 课题来源和研究意义
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 研究内容和论文结构
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 论文结构
• 1.4.3 研究方法
• 1.4.4 技术路线
• 第二章 旅客和行李流程规划和仿真的相关研究综述
• 2.1 车道边相关研究综述
• 2.1.1 国外相关研究
• 2.1.2 国内相关研究
• 2.2 航站楼旅客流程的研究现状
• 2.2.1 国外相关研究
• 2.2.2 国内相关研究
• 2.3 旅客行李流程的相关研究
• 2.3.1 国外相关研究
• 2.3.2 国内相关研究
• 2.4 关于流程仿真的相关研究
• 2.4.1 国际相关研究
• 2.4.2 国内相关研究
• 2.5 本章小结
• 第三章 航站楼车道边交通规划和容量优化
• 3.1 引言
• 3.2 双车道停车模型的构建
• 3.2.1 单车道停车模型
• 3.2.2 另一种单车道停车模型
• 3.2.3 双车道停车模型及容量分析
• 3.3 双车道的车道边交通规划及容量模型
• 3.3.1 双车道的车道边交通规划与快速通道
• 3.3.2 双车道停车的车道边容量优化模型
• 3.3.3 实例分析
• 3.4 车道边容量优化模型的仿真验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 机场旅客流程分析及资源优化配置
• 4.1 引言
• 4.2 航站楼旅客流程
• 4.2.1 航站楼旅客流程图
• 4.2.2 值机流程
• 4.2.3 安检流程
• 4.3 旅客流程的排队网络分析
• 4.3.1 航站楼排队网络的构建
• 4.3.2 稳态串行排队网络的排队论分析
• 4.3.3 非稳态排队网络的分析
• 4.4 旅客服务资源的优化配置
• 4.4.1 基于服务标准的资源优化配置
• 4.4.2 值机柜台分配模型和算法
• 4.5 本章小结
• 第五章 机场旅客流程的仿真与优化
• 5.1 引言
• 5.2 机场旅客离港流程的仿真系统研制
• 5.2.1 旅客离港流程
• 5.2.2 旅客行为调查和数据收集
• 5.2.3 仿真系统假设
• 5.2.4 仿真系统元素设计
• 5.2.5 仿真系统应用实例
• 5.2.6 仿真统计结果分析
• 5.3 仿真分析和优化旅客出港流程的瓶颈
• 5.3.1 瓶颈流程
• 5.3.2 基于蒙特卡洛方法的安检流程分析
• 5.3.3 流程优化建议
• 5.3.4 流程优化结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 行李提取转盘指派问题研究
• 6.1 引言
• 6.2 行李转盘的容量评估
• 6.3 行李提取转盘指派模型的构建
• 6.3.1 行李提取转盘的指派方式
• 6.3.2 指派模型目标函数的选取
• 6.3.3 模型中使用的符号定义
• 6.3.4 模型的构建
• 6.4 行李指派问题的蚁群算法及算例分析
• 6.4.1 蚁群优化算法概述
• 6.4.2 行李转盘指派问题的蚁群算法设计
• 6.4.3 算例分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 旅客行李提取区的拥挤问题研究
• 7.1 引言
• 7.2 行李提取区服务水平评价指标的选取
• 7.3 旅客行李提取区拥挤模型的构建
• 7.3.1 静态的行李提取模型
• 7.3.2 单航班单行李提取动态模型
• 7.3.3 多航班多行李提取模型的建立
• 7.4 实例分析
• 7.5 本章小结
• 第八章 机场行李流程的仿真研究
• 8.1 引言
• 8.2 行李流程的 Petri 网模型
• 8.2.1 Petri 网介绍
• 8.2.2 模型假设
• 8.2.3 离港、进港行李流程描述
• 8.2.4 进离港行李流程Petri 网模型
• 8.3 行李流程仿真系统设计
• 8.3.1 行李流程系统仿真策略
• 8.3.2 行李流程仿真系统设计
• 8.4 行李流程仿真系统实现
• 8.4.1 行李流程仿真系统元件设计
• 8.4.2 行李流程仿真数据的收集和分析
• 8.4.3 行李流程仿真系统实现
• 8.5 行李流程仿真模型的验证和仿真分析
• 8.5.1 离、进港行李转盘仿真分析
• 8.5.2 行李和旅客到达认领大厅仿真分析
• 8.5.3 旅客认领行李的等待时间分布
• 8.6 本章小结
• 第九章 全文总结与研究展望
• 9.1 本文工作总结
• 9.2 本文的主要创新点
• 9.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录一 IATA 航站楼服务标准
• 附录二 虹桥机场旅客调查问卷