航空運輸規(guī)劃學（全書內容）

航空運輸規(guī)劃學 2008 年 10 月 第一章 緒論 1-1 航空運輸系統(tǒng)概述 航空運輸系統(tǒng)由航空公司子系統(tǒng)、機場子系統(tǒng)和空管子系統(tǒng)組成。 航空運輸系統(tǒng)的組成如圖 1-1 所示，系統(tǒng)的邊界是“機場陸路到達系統(tǒng)”，它有時也被作為航空運輸系統(tǒng)的一部分進行處理。航空運輸系統(tǒng)作為社會系統(tǒng)的子系統(tǒng)，它的外部是社會系統(tǒng)的其他部分和氣象等自然系統(tǒng)，系統(tǒng)的服務對象是運輸需求發(fā)生地（需求源）。 空 管 系 統(tǒng) ( A i r T r a f f i c C o n t r o l )地 面 指 揮 - 塔 臺 管 制 - 進 近 控 制 - 航 路 扇 區(qū) 控 制機 場 空 側 ( 飛 行 區(qū) ) （ A i r s i d e )飛 機 到 達 - 旅 客 下 機 （ 卸 貨 ） - 清 潔 維 護 飛 機 - 加 油 -加 水 上 餐 飲 - 上 客 （ 加 載 貨 郵 ）機 場 陸 路 到 達 系 統(tǒng) ( A i r p o r t A c c e s s S y s t e m )航 空 運 輸 需 求 源 ( D e m a n d S o u r c e )貨 站 （ C a r g o S t a t i o n ）理 貨 - 打 包 - 過 磅 - 安 檢旅 客 和 / 或 貨 郵貨 郵旅 客旅 客貨 郵飛 機出 發(fā)( 購 票 ) 值 機 - ( 海 關 ) - 安 檢 -( 邊 防 ) - 候 機 - 登 機機 場 航 站 樓 ( T e r m i n a l )到 達（ 邊 防 ） - 行 李認 領 - （ 海 關 ） 圖 1-1 航空運輸系統(tǒng) 航空公司是運輸生產的主體，是航空運輸系統(tǒng)直接面對旅客或 貨主的最主要部分，旅客的不滿幾乎全部撒向航空公司，即使延誤是由惡劣天氣或飛機流量管理造成的 ，也會造成旅客對航空公司的抱怨 。 旅客通過與航空公司接觸的界面感受航空公司的服務質量，包括機票銷售、航站樓服務和機上服務等，但航空公司的服務質量取決于服務鏈上的每個環(huán)節(jié)，從機隊規(guī)劃（機型的選擇）、航線規(guī)劃、航班計劃、機務維修到運行控制，甚至為旅客服務的信息系統(tǒng)，處處都體現(xiàn)出航空公司的服務水平和服務質量。 機場公司和空中交通管理局則為航空公司 提供生產保障 服務，幫助和支持航空公司完成運輸生產任務，因此航空公司在航空運輸系統(tǒng) 內部是機場和空管局的客戶。 1-2 航空運輸營運要素 航空運輸?shù)某晒I運除了需要航空器、空勤人員、地勤人員和其它硬件資源以外，還需要軟件要素的成功運用，包括航空運輸計劃、組織和運行，這軟件三要素前后相繼，又反饋控制，形成航空運輸營運系統(tǒng)的閉合鏈。本節(jié)簡要介紹這三要素。 1-2-1 航空運輸計劃 航空運輸計劃的主體是航空公司，航空公司將制定好的航班計劃提交給相關機場和空管局，機場和空管局在此基礎上形成自己的航班計劃。但航空公司在設計航班計劃時必須與機場當局和空管局溝通、協(xié)調，對新增的航班還須獲得他們的 批準，才能最終形成自己的航班計劃。 1-2-2 航空運輸組織 有了運輸計劃，必須建立有效的運輸組織才能使運行有章可循，按程序流動。因此航空運輸組織是完成運輸任務的流程、章程和法規(guī)。 機場是航空運輸活動的主要場所，圖 1-2 是機場子系統(tǒng)的進出港流程圖。機場陸路到達系統(tǒng)由陸路交通系統(tǒng)和機場停車場、車站和道邊系統(tǒng)構成，陸路交通系統(tǒng)可能是機場高速、機場輕軌、機場地鐵 。 機場高速的交通工具可能是出租車、公交車、 機場巴士、 團隊 客 車和私家車，公交車需要設立車站 ； 出租車到達機場后 只在航站樓前短暫 停車， 下客后即離開，應當為他們設 置道邊系統(tǒng) ； 私家車和團隊車 下客后一般 需要停車，因此應當 為它們建設停車場。為此應當 對機場高速的車輛結構和數(shù)量進行調研 、 預測和評估，為規(guī)劃停車場面積、道邊長度和寬度 以及 公交車車站提供依據(jù)。 對于出發(fā)旅客 ， 機場陸側指從 值機 大廳 入口 到登機口（ 又 叫閘口）的部分，其間提供的服務有值機、安檢、候機、登機等，對于國際旅客還必須提供海關、邊防檢查等服務；對于到達旅客 ， 機場陸側指從旅客 到達 入口到迎客廳出口的部分，其間提供的服務主要是行李認領和迎客，對于國際到達旅客，還提供邊防、海關和動植物檢驗等服務；對于中轉的旅客，是 指 航站樓 中辦理換取登機牌和提供中轉候機服務的部分。有些陸側的服務（主要是值機）可以前移至城市航站樓、火車站、機場到達交通工具上，以方便旅客，因此也 可 將陸路交通系統(tǒng)歸入機場陸側系統(tǒng)。 現(xiàn)在也有網(wǎng)上值機系統(tǒng)，在航站樓值機大廳還設有自助式值機系統(tǒng)，以方便旅客值機。 圖 1-2 機場子系統(tǒng)旅客進出港作業(yè)流程 出發(fā)貨郵到達機場后首先在陸側進入貨站，對貨物進行分理、裝箱、打包、過磅、安檢機 場 陸 路 到 達 系 統(tǒng)停 車 場車 道 邊 設 施航 站 樓 進 出 口值 機安 檢候 機閘 口飛 機行 李 提 取行 李 檢 驗機 場 停 車 區(qū) 域航 站 樓機 場 邊 界等服務，然后使用機場平板車進入 停 機坪裝機。到達貨郵到達機場后首先 卸機 ，然后通過場面運輸 進入貨站，進行分理后， 再 通過機場陸路到達系統(tǒng)運輸?shù)阶罱K目的地 。 如果是國際出發(fā) /到達貨郵，還必須通過海關和動植物檢驗后放行才能出 /入關。中轉行李需要通過自動化分揀設備或人工 分揀 ，然后準確轉運到各出發(fā)飛機上。 1-2-3 航空運輸運行 有了航空運輸計劃 和運輸生產組織體系，接下來是航空運輸生產運行。 航空運輸運行包括航空公司運行、機場運行和空中交通管理三部分。航空公司的運行控制中心是負責生產運行的控制部門，在這里集中了市場部門、機務部門、飛行和客艙部門、地面服務部門的代表，以及航行情報、 性能工程和飛行簽派的專家。運輸生產在這里組織實施，生產狀態(tài)在這里進行監(jiān)控。生產發(fā)生一般性問題，由運控中心領導與有關部門代表協(xié)商解決。這里還有公司的值班領導，生產運行一旦發(fā)生重大問題，由公司領導牽頭，各部門代表會商解決，必要時須與機場監(jiān)控中心（指揮處）以及空管部門協(xié)商解決。 負責機場生產運行的部門是機場監(jiān)控中心（指揮處），其職責是調配機場的生產資源，保障機場正常和安全生產。這里集中著最先進的監(jiān)控設備和生產管理信息系統(tǒng)、服務信息系統(tǒng)，生產現(xiàn)場的情形在這里一目了然，監(jiān)控人員隨時可以和生產部門進行聯(lián)系，解決發(fā)生的問 題。這里也是機場與航空公司和空管部門進行協(xié)調，解決問題的部門。 空管部門根據(jù)航班計劃和跑道容量、空域容量等對空中交通流量進行管理，保障飛機安全有序飛行。管制區(qū)域通常分為塔臺管制區(qū)、近進管制區(qū)和區(qū)域管制，分別由塔臺管制員、近進管制員和區(qū)域管制員管理。管制員主要和飛行員發(fā)生聯(lián)系，以實現(xiàn)指揮飛機飛行的目的，必要時還會與航空公司運控中心、機場監(jiān)控中心進行聯(lián)系。根據(jù)自己管制的扇區(qū)容量和扇區(qū)內飛機流量情況，管制員決定飛機通過某定位點的順序以及同一航路上前后兩架飛機的間隔，保障飛機的安全飛行。 1-3 航空運輸規(guī)劃概述 1-3-1 航空運輸規(guī)劃定義和意義 如前所述，計劃是航空運輸生產的依據(jù)和出發(fā)點，而 規(guī)劃 則 是為實現(xiàn)預定目標對未來的行動做出 的 計劃。航空運輸規(guī)劃 是 為實現(xiàn)航空運輸系統(tǒng)的目標對系統(tǒng)的結構、規(guī)模、作用、反應 和市場 等做出的計劃。航空運輸生產能力的安排應當與運輸需求相適應，或兩者應當盡可能保持平衡。如果生產能力大于運輸需求， 則 由于運輸產品不能存儲，多余的生產能力將浪費掉；如果生產能力小于運輸需求，那么將會有部分需求得不到滿足， 導致 需求溢出(Spilled Demand)，降低航空運輸系統(tǒng)的服務質量，影響航空運輸系統(tǒng)的公眾 形象，被溢出的旅客將轉向其他交通模式，因而進一步影響航空運輸系統(tǒng)的競爭能力。因此必須對航空運輸?shù)男枨笞龀鲱A測和評估，然后對生產能力做出科學的安排，這就是航空運輸規(guī)劃 必 須解決的問題。 但航空運輸需求的影響因素復雜，需求波動嚴重，不能準確預測。而且需求除了受需求發(fā)生地的社會、經濟的因素影響外，還受到系統(tǒng)提供的生產能力的影響。生產能力不足，產生需求溢出，生產能力偏大，可能吸引其他運輸模式 的運輸 需求 ，因此需求不完全是外生變量 。 航空運輸規(guī)劃 不但 直接影響航空運輸系統(tǒng)運行的效率和安全，還是航空 運輸系統(tǒng) 競爭能力和決策水平 的體現(xiàn)。 各 航空公司 的 飛行器 和 運行規(guī)范等都 符合適航規(guī)定 ，服務產品幾乎是同質的，創(chuàng)新的服務產品很容易摹仿 。 例如常旅客計劃，首先由美國航空公司推出， 但 很快傳播到 其他航空公司。那么航空公司的核心競爭力體現(xiàn)在哪里呢？應當體現(xiàn)在運輸規(guī)劃的核心技術上，和掌握了這些核心技術的技術人員上。在先進的航空公司， R&D 小組主要的研究工作就是開發(fā)運輸規(guī)劃的核心技術，該小組的成員則是公司的寶貴財富。 1-3-2 航空運輸規(guī)劃的分類 航空運輸規(guī)劃可以有多種分類方法。 根據(jù)規(guī)劃的層次分類 ，可以分為 戰(zhàn)略規(guī)劃、戰(zhàn)術規(guī)劃和運行規(guī)劃。一般地 ”Planning”是戰(zhàn)略層次 的 ， ”Scheduling”是戰(zhàn)術層次到運行操作層次的規(guī)劃 。 根據(jù)子系統(tǒng)分類 ，可以分為 航空公司子系統(tǒng)規(guī)劃、機場子系統(tǒng)規(guī)劃和空管子系統(tǒng)規(guī)劃。 根據(jù)規(guī)劃內容分類 ，可以分為 航空交通基礎實施規(guī)劃、市場布點規(guī)劃、機隊規(guī)劃、空域規(guī)劃、人力資源規(guī)劃，信息系統(tǒng)規(guī)劃、生產規(guī)劃等。 1-3-3 航空運輸規(guī)劃的內容 市場計劃、機隊規(guī)劃和航線網(wǎng)絡規(guī)劃，這些屬于航空公司 的 戰(zhàn)略層次。 航班計劃、航材管理計劃、飛機維修計劃和排班、機組人員排班，這些是戰(zhàn)術層次的。 收益管理、運行控制和地面服務人員排班 等 ，這些是運行層 次的規(guī)劃。 第二章 航空運輸規(guī)劃基礎 2-2 大規(guī)模整數(shù)規(guī)劃問題 整數(shù)規(guī)劃屬于組合優(yōu)化問題，由于它的 NP 難解性，在大學本科的運籌學課程中一般作為選修內容，不做課堂講授。難解性引起的困難只有對大規(guī)模的優(yōu)化問題才凸現(xiàn)出來，甚至成為解決問題難以逾越的障礙，不得以放棄最優(yōu)解的獲得，退而求其次，用啟發(fā)式算法獲得次優(yōu)解或滿意解。航空運輸規(guī)劃所遇到的整數(shù)規(guī)劃問題幾乎全是大規(guī)模的，因此需要對其作專門介紹。本節(jié)介紹整數(shù)規(guī)劃的基本概念和基本問題，不涉及算法問題。算法將在第 2-5節(jié)中專門介紹。 2-2-1 一個例子和問 題的提出 例 2-1 某小型航空公司一周的航班計劃如表 2-1 所示，機組基地機場是 A、 C和 D，現(xiàn)在要為該航空公司的機組人員排班。對于周一到周五每天都飛的航班，叫做日周期航班(Daily Flight)。為這樣的航班計劃進行機組人員排班時，首先生成可供選擇的航班環(huán)，其結果如表 2-2所示。這里的航班環(huán)是指由同一個機組執(zhí)行的符合銜接條件的航班串，并且第一個航班的出發(fā)機場與最后一個航班的到達機場相同。這里的銜接條件至少有兩個：一個是后一個航班的出發(fā)機場與前一個航班的到達機場相同；另一個是后一個航班的出發(fā)時間大于前一個航班的到達時間，并且間隔大于規(guī)定的最小值。本例中我們要求在同一個航班環(huán)中，前后兩航班的銜接時間間隔不小于 40 分鐘。關于如何由航班時刻表生成航班環(huán)，請參見第八章。 表 2-1 某小航空公司的航班時刻表 航班號 出發(fā)時刻 出發(fā)機場 到達時刻 到達機場 頻率 110 8:00 A 9:00 B 1,2,3,4,5 120 12:30 C 14:00 D 1,2,3,4,5,6 130 15:00 D 16:00 A 1,2,3,4,5,7 121 10:00 B 11:00 C 1,2,3,4,5,6,7 112 17:00 A 18:20 B 1,2,3,4,5,6,7 122 15:00 C 16:30 A 1,2,3,4,5,6,7 123 11:00 B 12:15 C 1,2,3,4,5 在表 2-2 中 P1-P4 這四個航班環(huán)的周期是一天， P5-P12 這八個航班環(huán)的周期是兩天，P13的周期則是三天，沒有周期超過三天的航班環(huán)。對于周期是兩天的航班環(huán)，每天應執(zhí)行兩個（兩架飛機來飛），三天周期的航班環(huán)每天需執(zhí)行三個，需要三架飛機來飛。 表 2-2 可選擇的航班環(huán) 航班環(huán) 第一天 第二天 第三天 飛 行小時 基地機場 P1 110-121-120-130 重復 重復 4.5 A P2 110-123-120-130 重復 重復 4.25 A P3 110-121-122 重復 重復 3.5 A P4 110-123-122 重復 重復 3.75 A P5 112 121-120-130 重復第一天 4.83 A P6 112 121-122 重復第一天 3.83 A P7 120-130-112 121 重復第一天 4.83 C P8 122-112 123 重復第一天 4.08 C P9 120-130-112 123 重復第一天 5.08 C P10 122-112 121 重復第一天 3.83 C P11 130 110-123-120 重復第一天 4.75 D P12 130 110-121-120 重復第一天 4.5 D P13 130 112 121-120 4.33 D 設決策變量 1,0ix，等于 0 表示不飛航班環(huán) Pi，等于 1表示飛航班環(huán) Pi。如果根據(jù)航班環(huán) Pi 的飛行小時計算出機組成本是ic，則表 2-1的航班計劃的機組執(zhí)行總成本是 131i ii xcz 我們希望這個總成本越小越好。 對于每個航班，每天必須有一個航班環(huán)執(zhí)行，而且只能有一個航班環(huán)執(zhí)行。例如對于航班 110，航班環(huán) P1、 P2、 P3、 P4、 P11、 P12 都包含它，這些航班環(huán)只能執(zhí)行一個，不能同時都執(zhí)行，否則航班 110將被執(zhí)行多次。因此 112114321 xxxxxx 對于其他航班，也有類似的約束條件，對于本問題一共有 7個同類的約束條件。綜合上述討論，我們可以給出該機組航班環(huán)問題的規(guī)劃模 型如下： 13,2,1；1,01111111s . t .m i n11984213109876513121197521108643131211975211312107653112114321131 ixxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxcziiii 這是一個 0-1型整數(shù)規(guī)劃模型，目標函數(shù)是機組飛行總成本最小，每個航班一個約束條件，表示每個航班能且只能執(zhí)行一次。這是一個集合分割問題，即將航班集合分割成若干子集合，任意航班屬于某一子集合，每兩兩子集合的交集為空，使分割的總代價最小。這里每個航班子集就是一個航班環(huán)。有時由于航班計劃在時間上的安排協(xié)調不夠，導致某些航班在當?shù)貦C場沒有機組去執(zhí)行，這時上述模型無可行解。實踐中，常采用加機組（又叫空飛，Deadhead）的辦法，即從別的機場調機組跟隨某航班飛來 本機場。如果允許機組空飛（加機組） ,則約束條件的等號應改為大于等于號，此時是集合覆蓋問題。 集合分割問題和集合覆蓋問題是航空運輸規(guī)劃經常遇見的數(shù)學模型，它們的一般描述是： 集合分割問題：把一個含有 n 個元素的集合 A 分割成 若干 個子集合 Ai， i=1,2, ,m，產生每個子集合 Ai 需要付出相應的成本 ci，現(xiàn)要求從這些子集合中選出若干個子集合，使得 AAmjijiAA mi iji1；,2,1, ，并使分割這些子集合的總成本最小。 集合分割問題可以用數(shù)學模型表述如下： mixnixaxczimjjijmiii,2,1；1,0,2,1,1s .t .m in11 其 中ija=0 或 1，是一個示性算子，即當子集合 Aj 含有元素 i 時為 1，否則為 0。ix是決策變量，等于 1 時表示 Ai 被選中，等于 0 時表示不選擇 Ai。上述模型的約束條件共有 n 個，每個元素一個，表示每個元素必須且只能包含在一個子集合中。 (2-1) 集合覆蓋問題：如果在集合分割問題中，允許多個子集合包含同一個元素，即允許jiAA ji , ，則叫做集合覆蓋問題，它的數(shù)學模型是 mixnixaxczimjjijmiii,2,1；1,0,2,1,1s .t .m in11 上述的集合分割問題和集合覆蓋問題的決策變量是特殊的整數(shù)，因此它們是特殊的整數(shù)規(guī)劃。一般的整數(shù)規(guī)劃問題可以這樣定義： 定義 2-1 凡規(guī)定某些決策變量取整數(shù)值的數(shù)學規(guī)劃問題都叫做整數(shù)規(guī)劃問題。 例如 取整數(shù)1212121,0,),(s . t .),(m inXXXbXXgXXfz 其中 gf, 是 21,XX 的任意函數(shù)， 21,XX 是決策變量矢量， b 是約束條件的右手邊矢量。 2-2-2 整數(shù)規(guī)劃的分類和可行解集 定義 2-1告訴我們，只要某數(shù)學規(guī)劃問題的某些決策變量規(guī)定為整數(shù)，就是整數(shù)規(guī)劃。這就告訴我們，整數(shù)規(guī)劃中可以規(guī)定變量取 0或 1，也可以規(guī)定取其它整數(shù)值。有些整數(shù)規(guī)劃甚至允許某些決策變量取實數(shù)值，某些取整數(shù)值。而且目標函數(shù)和約束條件的左邊可以是線性的，也可以是非線性的。本小節(jié)首先對整數(shù)規(guī)劃進行分類。 一、根據(jù)決策變量的取值規(guī)定進行分類 1、 0-1型整數(shù)規(guī)劃：有決策變量取 0或 1的整數(shù)規(guī)劃。如果全部決策變量都只取 0或 1，則稱為純 0-1型整數(shù)規(guī)劃，否則稱為混合 0-1型整 數(shù)規(guī)劃。 2、純整數(shù)規(guī)劃：所有的決策變量都取整數(shù)的整數(shù)規(guī)劃問題叫做純整數(shù)規(guī)劃問題。 3、混合整數(shù)規(guī)劃：有些變量取整數(shù)，有些變量取實數(shù)的規(guī)劃問題，叫做混合整數(shù)規(guī)劃。 二、根據(jù)目標函數(shù)、約束條件左邊是否為線性進行分類 1、線性整數(shù)規(guī)劃：目標函數(shù)和約束條件左邊全都是決策變量的線性函數(shù)的整數(shù)規(guī)劃叫做線性整數(shù)規(guī)劃。 2、非線性整數(shù)規(guī)劃：目標函數(shù)或者某些約束條件左邊是決策變量的非線性函數(shù)的整數(shù)規(guī)劃。 整數(shù)規(guī)劃各種類型和劃分標準可見表 2-3所示。 表 2-3 整數(shù)規(guī)劃分類 類 型 線性整數(shù)規(guī)劃 非線性整數(shù)規(guī)劃 本章只討論線性整數(shù)規(guī)劃問題。線性整數(shù)規(guī)劃由于規(guī)定某些變量取整數(shù)值，大大地加大了求解難度。如果放松整數(shù)約束，則線性整數(shù)規(guī)劃問題成為線性規(guī)劃問題 ，叫做整數(shù)規(guī)劃的松弛線性規(guī)劃問題，簡稱為松弛線性規(guī)劃問題。如果是 0-1型的整數(shù)規(guī)劃，整數(shù)約束 1,0ix將松弛成 10 ix。 設松弛線性規(guī)劃問題的可行域是 S，則對應的整數(shù)規(guī)劃的可行域是 S中整數(shù)點的集合。例如如下的整數(shù)規(guī)劃 整數(shù),0,1032881124.57m ax21212121xxxxxxtsxxz （ 2-2） 對應的松弛線性規(guī)劃問題為 0,1032881124.57m ax21212121xxxxxxtsxxz （ 2-3） 線性規(guī)劃（ 2-3）的可行域 S 是圖 2-1中的陰影部分構成的凸集，而整數(shù)規(guī)劃的可行域是該凸集中的整數(shù)點： (0,0),(0,1),(0,2),(0,3),(1,0),(1,1),(1,2),(2,0),(2,1),(2,2), (3,0),(3,1)。求整數(shù)規(guī)劃的最優(yōu)解即是在該可行域的整數(shù)點集中尋找使目標函數(shù)最優(yōu)的點。點 （ 3,1） 即是（ 2-2）的最優(yōu)解。 條件 整數(shù)規(guī)劃 0-1型整數(shù)規(guī)劃 整數(shù)規(guī)劃 0-1 型整數(shù)規(guī)劃 純整數(shù)規(guī)劃 混合整數(shù)規(guī)劃 純整數(shù)規(guī)劃 混合整數(shù)規(guī)劃 純整數(shù)規(guī)劃 混合整數(shù)規(guī)劃 純整數(shù)規(guī)劃 混合整數(shù)規(guī)劃 變量 全部取整數(shù) 部分取整數(shù) 全部取整數(shù) 部分取整數(shù) 全部取整數(shù) 部分取整數(shù) 全部取整數(shù) 部分取整數(shù) 目標函數(shù)和約束條件 全部為線性函數(shù) 部分為非線性函數(shù) 01 2 34 5x1012345678x2 圖 2-1 線性規(guī)劃和整數(shù)規(guī)劃的可行域 2-3 高級網(wǎng)絡流問題 我們在運籌學課程中已經知道一些經典的網(wǎng)絡優(yōu)化問題，例 如最小支撐樹問題、最短路問題、最大流問題和最小費用流問題。對于這些問題，已經有了有效的多項式算法。但這些經典網(wǎng)絡優(yōu)化模型只能解決一些比較簡單的問題。例如最短路問題只考慮邊的長度，沒有考慮路徑上其它因素的約束，如規(guī)定燃油的消耗量或規(guī)定允許的最長流動時間；最小費用流問題假設網(wǎng)絡上流動的是同一種“商品”，而實際情況可能存在多種“商品”，而且假設單位流的費用相同，不考慮網(wǎng)絡的建設投資等。因此實際問題比經典的網(wǎng)絡流問題要復雜得多。本節(jié)主要討論在航空運輸規(guī)劃中經常遇到的網(wǎng)絡優(yōu)化高級問題：約束最短路問題和多商品流問題。 2-3-1 約束最短路問題 圖 2-2 是大家熟悉的最短路問題，其中節(jié)點 v1和 v8分別是始發(fā)節(jié)點（源節(jié)點）和終止節(jié)點（匯節(jié)點），圖中每邊上權重表示長度，要求從始發(fā)節(jié)點到終止節(jié)點的這樣一條路徑，該路徑上各邊的權重之和最?。窂介L度最短）。在圖 2-2 中，節(jié)點 v1到 v8 的最短路徑是v1 v7 v5 v6 v8，最短路程是 9。 2423421 023641v 2v7v5v3v6v8v 4v 圖 2-2 最短路問題 可見經典的最短路問題只考慮網(wǎng)絡每邊的長度，可以用如下的數(shù)學模型來描述： 1,0,1O t h er w is e,0,1s . t .m in)(:)( ijjadjijjiiadjjijVi Vjijijxtisixxxdz 其中，ijd是邊 (i,j)的長度，ijx是 0-1型的決策變量（路徑選擇變量），邊 (i,j)在最短路徑上時 =1，否則 =0。該問題是一個易解問題，經典的標號法是多項式的算法。 但在一些路徑最短問題中，不但要考慮選取最短（或成本最小的）路徑，而且沿某路徑流動時存在資源消耗。例如根據(jù)機組適航性要求，每機組在 24 小時內的飛行小時一般不得超過 8小時，即所謂的 8-in-24規(guī)則。此時，這 8 小時就成為機組航班環(huán)（配對， Pairing）問題的有限資源。確定每個機組航班環(huán)是航班網(wǎng)絡中的約束最短路問題。再如，在考慮飛機路線時，需要考慮飛機的飛行小時，一般要選擇日利用率在給定范圍內的航班環(huán)作為飛機的可行路線，因此飛機的飛行小時是飛機路線問題的有限資源。 一般地，約束最短路問題可以描述成如下的網(wǎng)絡流問題：網(wǎng)絡的每條邊 (i,j)的權重是一對數(shù) (ijd,ijs)，其中ijd是該邊的“長度”，ijs是在該邊流動時消耗的資源（可以有多個）。要求網(wǎng)絡的始發(fā)節(jié)點到終止節(jié)點的一條滿足資源消耗約束的最短路經。如圖 2-3所示的網(wǎng)絡中，從源 s 到匯 t 有 5 條路經，最短路經是： s 5 t，該路徑長度是 9，消耗資源量 13。如果我們限制該流可消耗資源量最大為 10，則約束最短路徑是： s 1 2 4 t，該路徑的長度是 11（ 9） ，但資源消耗量等于 10，滿足資源約束條件。 st123 456(1,4)( 4 , 2 )(2,2)(3,1)(2,1)( 5 , 4 )( 6 , 1 2 )(4,3)(2,1)(6,3)(3,2)i j ),( ijij sd 圖 2-3 約束最短路問題 約束最短路問題的數(shù)學模型如下： 1,0,1O t h er w is e,0,1.m in)(:)( ijVi VjijijjadjijjiiadjjijVi VjijijxSxstisixxtsxdz 2-3-2 多商品流問題 經典的網(wǎng)絡流問題只涉及到一種“商品” (single commodity)，即在網(wǎng)絡上流動的只有一種商品。請大家回顧一下單商品流的數(shù)學模型是什么樣子的。在最小費用流問題中，給定了網(wǎng)絡的流量 d，以及每邊 (i,j)的容量iju和單位流費用ijc，要求網(wǎng)絡流 d 在網(wǎng)絡上的最小費用的分布模式，如圖 2-4所示。 s t123456(7,4)( 4 , 2 )(2,2)(5,3)(2,3)( 5 , 4 )( 6 , 1 2 )(4,3)(2,1)(6,3)(8,4)i j ),( ijij cub = 7 圖 2-4 最小費用流問題（網(wǎng)絡流 b=7） 最小費用流問題的數(shù)學模型如式（ 2-5）所示。其中 （ 2-5a） 是目標函數(shù)，要求總費用最小， (2-5b)是節(jié)點的流量平衡約束條件，每個節(jié)點具有一個這樣的約束條件， (2-5c)是邊的容量約束條件，要求每條邊的流量不大于容量。 VjiuxtidsidxxtsxczijijjadjijjiiadjjijVi Vjijij ,；0,O t h er w is e,0,.m in)(:)( 生產實際上，我們常常碰見網(wǎng)絡上同時流動著多種“商品”的問題，例如在航線網(wǎng)絡上(2-4a) (2-4b) (2-4c) (2-5a) (2-5b) (2-5c) 同時流動著各種機型的飛機，一種機型的飛機就是一種“商品”，這樣的問題叫做多商品流問題（ multicommodity flow problem）。下面我們來為多商品流問題建模。 假設在網(wǎng)絡上流動著 K 種商品，令 k=1,2,.,K 表示任意第 k 種商品，在任意邊 (i,j)上，商品流存在容量限制，各種商品的單位流都是占有一個單位的容量，因此各種商品流之和不能超過該邊的容量iju，第 k種商品的網(wǎng)絡流量（總需求）為 kd ，在邊 (i,j)上的單位流費用是 kijc，并進一步假設受到該種商品流容量 kiju的限制。根據(jù)以上假設，多商品流問題的數(shù)學模型是 KkVjiuxVjiuxKktidsidxxtsxczkijkijijKkkijkkjadjijkjiiadjjkijKk Vi Vjkijkij,2,1,；0,；,2,1,O t h e r w i s e,0,.m i n1)(:)(1 可見，多商品流問題是最小費用流問題的直接推廣，其中 (2-6a)是目標函數(shù)，要求總費用最小， (2-6b)是對每種商品，每個節(jié)點都必須滿足的流平衡約束條件， (2-6d)是對每種商品，每條邊都必須滿足的容量限制條件， (2-6c)表示每條邊上各種商品流之和不得大于該邊的容量。 如果網(wǎng)絡有 n 個節(jié)點， m 條邊，那么對于每個商品，這個模型將有 m 個流變量，因此共有 Km 個決策變量。而且模型共有 Kn 個節(jié)點的流守恒約束， m 個邊的總容量約束，以及可能存在 Km 個各商品流的邊容量約束條件。 (2-6a) (2-6b) (2-6c) (2-6d) 第三章 機場運行規(guī)劃 3-1 引言 3-1-1 機場生產組織 機場 是組織航空運輸生產的重要場所。在這里， 飛機起飛、著陸、停放 ；旅客下機、領取托運行李，辦理乘機手續(xù)、候機和登機以及轉機；到達的貨物在這里卸下和轉運，離港的貨物在這里分理、打包、裝箱和裝機 。 這里一片繁忙景象，人來客往，車輛穿梭，如果沒有高效的組織，很難想象這里的運輸生產可以有條不紊地進行。 機場 分為陸側 (Landside)和空側 (Airside)兩部分 。 航站樓和地面 到達 系統(tǒng)組成陸側部分，是旅客 轉換交通模式的地方； 跑道、滑行道和停機坪組成空側部分（也稱飛行區(qū)） ，是飛機活動的 場所 ， 有時 也 把 終端區(qū) 甚至 進近 區(qū) 域（ Terminal Area）劃 歸機場 空側部分。機場組成的 示意圖如圖 3-1 所示。 旅客運輸生產從旅客到達航站樓入口處開始，國內航班旅客通過值機和安檢，即可進入候機廳候機，航班出發(fā)前 20 分鐘左右開始登機；國際旅客則除了值機和安檢外，還需要辦理出關手續(xù)（包括海關申報、檢驗檢疫和邊防檢查）。到達目的地機場后，國內航班旅客下機到行李認領廳領取行李，然后轉乘陸路交通離開機場；國際航班旅客還必須辦理入關手續(xù)，首先通過邊防檢查，然后領取行李，接受衛(wèi)生檢驗檢疫和海關申報后，轉乘陸路交通離開機場。 貨物運輸生產首先由貨代收集貨物，分理打包，向航空公司申請貨艙艙位，再運送至機坪裝機；到達目的地機場的貨物下機后運到貨站，在貨站進行分理，然后用貨車運往最終目的地。如果是國際貨物還必須辦理出入報關手續(xù)，通過海關和檢驗檢疫檢查。 所以，除了運輸途中飛行以外，航空客貨運輸生產都在機場完成，運輸生產的效率主要體現(xiàn)為機場生產組織的效率。上述的生產組織活動將在本章作詳細討論。 跑 道快 速 脫 離 道等 待 停 機 坪跑 道 入 口等 待 區(qū)滑 行 道 系 統(tǒng)停 機 坪 / 停 機 位候 機 樓車 輛 環(huán) 行 路 / 停 車 場側空機 場 進 近 空 域側陸機場地面出入系統(tǒng)進 港 飛 機 流離 港 飛 機 流城 市 交 通 系 統(tǒng)進 港 客 貨 流 / 車 輛離 港 客 貨 流 / 車 輛 圖 3-1 機場組成示意圖 3-1-2 繁忙機場和航班延誤問題 首先定義機場容量 ： 機場容量指單位時間的生產能力，在不同的功能區(qū)，有服務旅客數(shù)、服務飛機數(shù)和服務行李數(shù)等。 機場 功能設施理論可達到的最大流量叫做 極限容量 。在繁忙機場，常常由于容量不足而導致飛機排隊等待起飛和降落；旅客排著長隊等待值機、安檢、領取行李。 當航班 不能正點起飛時，便 產生航班延誤 。 航班延誤大小 是指實際出發(fā)時間與計劃出發(fā)時間的 差值 ，盡管航班延誤的原因有多種，但機場容量不足是重要原因。如果航空公司的機務或機組原因造成了航班延誤，則只會影響一個航班，如果機場容量不足，則將造成大面積航班延誤。 一般來說， 當 交通 需求超出 機場 容 量時，航班延誤定 將發(fā)生。如果使用平均需求來進行衡量，要特別注意：即使 平均 需求 小于 機場 容量，航班延誤也可能發(fā)生。這是因為 盡管平均需求不超過機場容量，但瞬時需求（即峰值需求）可能會超過（甚至大大超過）機場容量，造成一段時間內的航班擁堵和延誤。 可見交通 需求 的 規(guī)模 及其分布對航班延誤有重要影響。在交通需求 不變的 條件 下，增加機場 容量能減少延誤。機場容量 與交通 需求 及航班 延誤之間的關系 ?？勺鳛?確定機場容量的有用 方法，如圖 3-2 所示。 極限容量在生產實際中是達不到的。隨著交通需求的增加，航班延誤開始時緩慢增加，當交通需求增加 到某種水平時，航班延誤增長加快，當生產流量接近極限容量時延誤將趨于無窮大。對應于允許最大延誤的交通需求量定義為實際容量 。 延誤的增加與流量的增長成非線性關系。 航班延誤交 通 流 量極 限 流 量允 許 的 最 大 延 誤 （ 例 如 2 0 分 鐘 ）實 際 容 量 圖 3-2 機場容量、 交通 需求和 航班 延誤關系圖 3-1-3 機場運行規(guī)劃 及其 意義 機場可以分為陸路到達系統(tǒng)、航站樓系統(tǒng)和飛行區(qū)系統(tǒng)，航站樓系統(tǒng)的旅客流程又可以分成處理器、容器和連接器三種功能設施。值機柜臺、安檢通道、邊檢通道和登機門等是處理器，旅客在每個處理器處接受服務時，可能需要排隊等待，所以一般每個處理器處都配有容器，以容納等待的旅客，兩 處理器之間設計有通道。飛行區(qū)又可分為跑道系統(tǒng)、滑行道系統(tǒng)和停機坪三個功能設施，飛行區(qū)功能是為飛機運行服務而建設。 機場運行規(guī)劃 是指為機場的生產運行所制定的計劃和規(guī)則，包括生產流程的設計和分析、生產資源的配置以及生產調度計劃的制定等內容。 在進行機場運行規(guī)劃時，需要分析機場系統(tǒng)各子系統(tǒng)、各功能實施的容量和效率。容量是生產能力的體現(xiàn)，效率是管理水平的體現(xiàn)。通過運行規(guī)劃， 可以幫助 機場 管理者 掌握生產組織的各種關系 ，提高 服務水平 和改善機場運行質量 。 ICAO 推薦 了 機場規(guī)劃基本步驟 ，如 圖 3-3 所 示。由圖 3-3 可以看出， 容量評估是機場規(guī)劃的第一步，其基礎性作用在于機場規(guī)劃人員不僅需要正確分析現(xiàn)有容量水平和容量瓶頸環(huán)節(jié)， 找準生產流程需要改進甚至改造的地方，提出改造方案，還要 掌握未來交通流量需求下的機場容量水平。 在 這一過程 中，交通需求被不斷反饋到機場容量的規(guī)劃中，影響容量規(guī)劃的制定和修訂。 機 場 容 量 評 估（ 分 析 現(xiàn) 有 容 量 水 平 、 容 量 瓶 頸 ）預 測 未 來 的 交 通 流 量（ 提 供 一 系 列 可 能 出 現(xiàn) 的 情 況 及 其 中 各 種 流 量 構 成 ）明 確 需 要 增 加 的 適 于 不 同 類 型 和水 平 流 量 的 設 施得 出 幾 個 總 體 規(guī) 劃 方 案供 對 比 和 選 擇選 擇 最 佳 總 體 規(guī) 劃 方 案(能 夠 根 據(jù) 變 化 作 出 相 應 的 調 整 ） 圖 3-3 機場 運行 規(guī)劃流程圖 3-2 機場 運行 規(guī)劃基礎 3-2-1 排隊網(wǎng)絡 由各種排隊系統(tǒng)通過串聯(lián)和并聯(lián)方式連接成的網(wǎng)絡，叫做排隊網(wǎng)絡。航站樓系統(tǒng)的旅客流程、飛行區(qū)的飛機流程是一 種排隊網(wǎng)絡，如圖 3-4 所示。 圖 3-4 排隊網(wǎng)絡 旅客流程作為一種排隊網(wǎng)絡，是一種開環(huán)網(wǎng)絡，叫做 Jackson 網(wǎng)絡。若排隊系統(tǒng)是 M/M/c系統(tǒng)，并且利用率小于 1，則它的輸出率等于輸入率。如果各同性質的排隊系統(tǒng)相互獨立，則它們構成的并行排隊系統(tǒng)的輸出率等于各排隊系統(tǒng)的輸出率之和。 值機區(qū)的各值機排隊系統(tǒng)是并行的排隊系統(tǒng)。 如果不實行航班和航空公司之間的公用設備模式，則可認為一個航班 的值機 是一個排隊系統(tǒng)，這樣的排隊系統(tǒng)旅客輸入過程是非穩(wěn)態(tài)的 Poisson 過 程。如果值機采用公用設備模式，那么如果實現(xiàn)完全的公用模式，則值機 區(qū) 是一個排隊系統(tǒng)；如果公用模式只在局部實行，則該局部的所有值機柜臺構成一個排隊系統(tǒng)。 安檢排隊系統(tǒng)盡管有許多通道，但 采用 完全的公用形式，因此可認為是一個排隊系統(tǒng) 。值 機 排 隊 系 統(tǒng) 1值 機 排 隊 系 統(tǒng) 2值 機 排 隊 系 統(tǒng) m安 檢 排 隊 系 統(tǒng)候 機 登 機 排 隊 系 統(tǒng) 1候 機 登 機 排 隊 系 統(tǒng) 2候 機 登 機 排 隊 系 統(tǒng) l.匯 集分 散國際和國內 航班安檢 一般是分離的 排隊系統(tǒng) 。值機排隊系統(tǒng)和安檢排隊系統(tǒng)是串連的 ， 值機系統(tǒng)的輸出是安檢系統(tǒng)的輸出。 因為機場目前常采用公用候機廳方式，旅客也可能去商店購物，候機登機排隊系統(tǒng)比較復雜 3-2-2 累計分布曲線 對于機場旅客流程以及飛機停機坪作業(yè)流程的任一排隊系統(tǒng)，非常簡單又有 用的分析工具是累計分布曲線。它是排隊系統(tǒng)的累計到達 /離開 顧客 數(shù) 隨時間的 變化 曲線，橫軸是時間，縱軸是顧客已到達 /離開累計 數(shù)（或占總數(shù)的比例）。例如，對于值機排隊系統(tǒng)，該累計曲線的橫軸是航班起飛前的時間，通常是逆向的，縱軸是已到達旅客數(shù)占該航班旅客總數(shù)的比例。圖 3-5 是不同時間出發(fā)的國內航班值機旅客累計到達分布曲線。 圖 3-5 國內航班值機旅客累計到達分布曲線 3-2-3 高峰 小時 的定 義 用于機場規(guī)劃基本參數(shù)是機場高峰小時需求，又叫做典型高峰小時，或設計小時、高峰小時 (DPH)。高峰小時的幾種定 義 如下 年度的第 20、 30 或 40 個最繁忙的小時 年度高峰月的平均日高峰小時 年度兩個高峰月的日平均高峰小時 年度每百繁忙日的第 95 天的高峰小時 年度第 7 或 15 個繁忙日的高峰小時 其中第一種定義多用于英國，第二種定義用于美國，第三種是 ICAO 推薦的。 高峰小時不是一年中最繁忙的小時，但超過高峰小時（超負荷）的運轉次數(shù)只有很少幾天。 根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)， 每年需求隨月份的變化具有相似性，每天各小時需求的變化也具有相似性。 因此 高峰小時的需求可以用年度預測需求近似計算，轉換系數(shù) 可取0.03%-0.05%之間的某個值 ，平均值 大約為 0.033%。機場的年吞吐量越大，峰值顯得越平坦，因此轉換系數(shù)越小。 反之，機場的年吞吐量越小，峰值越顯著，轉換系數(shù)取較大值。 國內航班不同時間段旅客達到分布0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%120.00%4:003:303:002:302:001:301:000:300:00距航班起飛時間人數(shù)累積到達百分比8:00-9:0015:00-16:0021:00-22:003-2-4 機 場 服務 質量標準 到目前為止，國際上對機場的規(guī)劃設計還沒有統(tǒng)一的標準。但已 有 一些推薦標準，比較常用的有 IATA 標準 。表 3-1 是航站樓服務質量標準的定義，表 3-2、 3-3 分別是航站樓服務質量空間和時間標準。詳細資料還可以參考本章的附錄 1。 表 3-1 IATA 服務質量等級定義 服務水平 標準描述 質量和舒適度 人流狀態(tài) 延誤 A 極好 自由無限制 無 B 很好 穩(wěn)定的 非常少 C 好 穩(wěn)定的 可接受 D 一般 不穩(wěn)定的 尚可接受 E 較差 不穩(wěn)定的 不可接受 F 不可接受 間斷流 服務中斷 表 3-2 IATA 航站樓服務質量空間標準。 服務水平等級 A B C D E 1、極少旅客托運行李，不用行李車（隊列寬 1.2 米） 2、每旅客 1-2 件行李，不用行李車（隊列寬 1.2 米） 3、多數(shù)旅客使用行李車（隊列寬 1.4 米） 4、每旅客帶有 2 件及以上的重行李，絕大多數(shù)旅客使用行李車（隊列寬 1.4 米） 1.7 1.8 2.3 2.6 1.4 1.5 1.9 2.3 1.2 1.3 1.7 2.0 1.1 1.2 1.6 1.9 0.9 1.1 1.5 1.8 表 3-3 IATA 航站樓處理器時間標準 服務水平 最短 可接受 可接受 最長 經濟艙值機 0-12(分鐘 ) 12-30(分鐘 ) 公務艙值機 0-3 3-5 到達護照查驗 0-7 7-15 出發(fā)護照查驗 0-5 5-10 行李認領 0-12 12-18 安檢 0-3 3-7 3-2-5 動態(tài)排隊系統(tǒng)分析 排隊論研究了穩(wěn)態(tài)排隊系統(tǒng)的平均指標計算方法，穩(wěn)態(tài)排隊系統(tǒng)要求到達率和服務率在平 均意義上是不隨時間變化的常數(shù)。如果平均到達率和平均服務率隨時間而變化的話，相關計算公式將不能使用。圖 3-6 表示了顧客到達率不變，服務率變化情況下隊列長度的變化。 圖 3-6 服務率變化引起排隊長度的變化 從圖 3-6 可以看出，在時刻 a 之前，服務率為 h到達率 n，因此隊列長度等于 0，在時間區(qū)間 a,b上，服務率降為 ln，隊列長度以速率 (n-l)逐漸增加，直到時刻 b，到達最長隊列 (n-l)(b-a)=(n-l)T，之后又與服 務率又恢復到高水平 h，隊列長度以速率 (h-n)逐漸縮短，直到 b+(n-l)T/(h-n)隊列才消失。隊列存在了 Tq=(n-l)/(h-n)+1T=(h-l)/(h-n)T 的時間。所有旅客總煙霧為圖 3-6 中三角形的面積，等于 2)(2 )()(21 Tnh lhlnTnh lhTlnT d 被延誤總旅客數(shù)為 nTnh lhnTN qq 平均每旅客延誤 Tn lnNTTqdd 2 該式表明平均每旅客延誤時間和高水平服務率無關，與服務水平降低的時間長度成正比。 我們再來看這種 情況下的旅客到達累計曲線和旅客離開累計曲線，如圖 3-7 所示。由于旅客到達率為常數(shù)，因此旅客到達累計曲線是直線，斜率為 n。由于服務率是分段常數(shù)，因此旅客離開累計曲線是分段直線。旅客到達累計曲線和離開累計曲線分離的部分表示了隊列的存在，其中兩曲線縱坐標之差為隊列長度，橫坐標之差為某旅客的逗留 (延誤 )時間。可以計算出 t=a+lT/n 到來的第 (na+lT)為旅客的延誤時間最長，延誤時間為 T(n-l)/n。其他旅客的延誤時間可以同理算出，其分布如圖 3-8 所示。 一般情況下，不但服務率可能變化，而且顧客到達率也 會發(fā)生變化。一般情況下的旅客到達累計曲線、旅客離開累計曲線可能如圖 3-9 所示。 到 達 率服 務 率系 統(tǒng) 中 旅 客 數(shù)a( 單位時間 )旅客數(shù)時 間blnh 圖 3-7 圖 3-6 情況下的累計曲線 圖 3-8 旅客延誤分布 圖 3-9 一般情況下的顧客累計曲線 把累計曲線進行分段線性近似，可以計算出各分段時間區(qū)間端點的顧客排隊長度和相ab時 間累計旅客數(shù)c累 計 服 務 旅 客 數(shù)累 計 到 達 旅 客 數(shù)d eab時 間hln累計旅客數(shù)n a + l tn aa + l t / n累 計 服 務 旅 客 數(shù)a+l/nT T(n-l)/n T(n-l)/h b a b+(n-l)/(h-n)T t 延誤時間 應的排隊時間。并由此計算總延誤人 數(shù)和平均延誤時間。 3-3 航站樓運行規(guī)劃 3-3-1 旅客的進離港流程 我們已知， 航站樓是旅客和行李轉換運輸方式的場所，其功能就是要經濟有效地 讓 旅客舒適、方便和快速地實現(xiàn)地面和航空運輸方式的轉換 ， 行李 可靠、安全、及時地和旅客同步實現(xiàn)運輸方式的轉換。 航站樓 作業(yè) 流程如圖 3-10 所示。從圖 3-10 可以看出，航站樓內旅客進離港路線比較復雜，包含了國內出發(fā)、國際出發(fā)、國內到達、國內到達、過境和中轉流程等多種 流程 。 本節(jié)只討論到達和出發(fā)流程，中轉流程留待第六節(jié)去討論。 圖 3-10 機場航站樓 作業(yè)流 程圖 3-3-1-1 值機 值機流程分析涉及到以下內容： 值機資源 柜臺的分配方式 旅客隊列形狀 航班值機開放時間和關閉時間 值機柜臺的分配 有兩種 方式 ： 專用 式和 公用 式。 專用柜臺由某航空公司單獨使用，各柜臺只辦理指定航班的旅客值機手續(xù)；公用柜臺不專門租給某個航空公司，各柜臺可同時辦理各航空公司各航班的旅客值機手續(xù)。采用哪種方式取決于以下兩個因素： 1、 機場管理當局的資源分配政策。有些機場規(guī)定值機柜臺不租用，由機場統(tǒng)一安排，采用公用方式值機，有些機場則將值機柜臺租給航空公司專用，也有些機場兩種方式同時存在。航空公司租用的值機 柜臺，也可采用各航班之間公用的形式。 2、離港系統(tǒng)是否統(tǒng)一。有時由于基地航空公司使用了不同的離港系統(tǒng)，值機柜臺只能租給航空公司專用。 一般來說，公用方式的柜臺使用效率高于專用方式。 至于旅客隊列形狀，柜臺采用專用方式時，值機一般采用一個柜臺一個隊列的排隊形狀，形成一個個單服務臺單隊列排隊系統(tǒng)；采用公用方式時，旅客值機隊列有兩種形式： 1、 一個柜臺一個隊列 2、 多個柜臺一個隊列 對于第二種隊列形狀，在值機剛開放時，隊列常常較長。為充分利用值機大廳空間，需使用活動柵欄一類的隔離設施進行隊列形狀規(guī)劃，一般規(guī)劃成蛇形隊列， 并有服務員引導。 排隊論已經指出，第二種隊形比第一種隊形更有效率。但在值機剛開放時，往往由于等候的旅客較多，第二種隊形會給旅客一種錯覺，好像隊列很長，排隊時間一定也很長，因而引起旅客不滿。實際上這種隊列看上去長，旅客的平均排隊時間比單隊列要短許多。 不同的機場、不同的航空公司甚至不同的航班，對值機開放時間有著不同的規(guī)定，有的規(guī)定航班起飛前 2 個半小時，有的規(guī)定 2 個小時；國際航班可能規(guī)定提前 4 小時，有的甚至沒有時間限制，隨到隨辦 。 有三個運行問題受開放時間規(guī)定的直接影響： 1、行李分揀廳的人力安排。因為目前國內多 數(shù)機場還是采用人工分揀行李，某航班一旦開始值機，行李廳就必須安排人力進行行李分揀，即使行李很稀少也要安排，這樣必然浪費人力。 2、可能造成候機廳座位緊張。因為如果值機開放時間過早，一個候機廳可能坐有若干個航班的旅客在候機。 3、對登機門和停機位指派要求高。因為值機時，就已經指定了登機門號，也指派了飛機的停機位。如果值機時間開放較早，就需要對航班的到港時間做出準確預測，否則難以做到準確指派登機口和停機位，可能造成登機口的更換，因而引起旅客不滿。 3-3-1-2 安檢 查 驗 登 機 牌 等 證 件放 行 李 和放 隨 身 物 品旅 客 過 安 檢 門行 李 和 小 物 件 過 X - 光 機接 受 人 身 檢 查是 否 有 可 疑 物品是 否 報 警旅 客 取 行 李 及 隨 身 物 品開 箱 檢 查是 否 發(fā) 現(xiàn) 違 禁物 品沒 收 或 暫 存 或 交 運安 檢 結 束是 否 發(fā) 現(xiàn) 違 禁物 品沒 收 或 暫 存 圖 3-13 安檢流程圖 3-3-1-3 海關、檢驗檢疫檢查 國際航班的 旅客必須與送客的親朋好友在這里分別，出示登機牌、護照和機票給保安人員檢查，然后接受海關檢查，旅客將已填好的申報單交給海關檢查員即可，海關只抽樣檢查個別旅客，被抽查的旅客隨身攜帶行李應放在 X-光機上進行掃描。 海關申報完后， 進入隔離區(qū)。 正常情況下，對出 入 境旅客幾乎不進行檢驗檢疫檢查。發(fā)生國際性流行病時，則必須接受規(guī)定的檢查。 對于 入境 國際旅客， 有時需要 填寫 入境 健康申報表 ， 到達衛(wèi)生檢疫處時交給檢查人員。 3-3-1-4 邊防檢查 國際航班旅客必須 接受邊防檢查 。出境 旅客 到達邊檢區(qū)， 在 邊檢柜臺前排成單行，每個邊檢柜臺只處理一個單行隊列。到 達邊檢 柜臺時，提交護照查驗。 入境旅客一般在飛機上就已填寫好入境申請單，下機后到邊檢口，向邊檢人員提交護照查驗，并提交入境申請單即可。 3-3-1-5 候機和登機 安檢結束后，旅客就可以進入候機大廳候機 ，等待航班登機通知 。 國內航班 一般在航班起飛前 20-30 分鐘開始登機 ，國際航班則 在航班起飛前 30-45 分鐘開始登機。 登機門電子牌顯示開始登機和 /或登機廣播后，旅客開始排隊通過登機門登機， 在登機口（包括遠機位登機口）處的工作人員掃描旅客登機牌，將旅客信息錄入系統(tǒng) ， 用于 核查 是否每位 旅客 都已登機，如果有 已值機 的旅客未登機，應通過廣播 通知 ，催其盡快登機 。 近機位航班旅客直接通過廊橋登機，遠機位航班需乘坐擺渡車登機。 IATA 的標準規(guī)定95%的旅客通過廊橋登機。 對于航空公司來說，橋位比遠機位停機成本高，但旅客更愿意通過廊橋登機，因此橋位登機可以獲得更高的旅客滿意度。 3-3-1-6 行李認領 國內航班 到港 旅客根據(jù)機場 行李認領 大廳內的電子信息屏提供的行李轉盤號，找到 和 確認自己的行李后取下，通過地面服務人員確認無誤后離開。 國際航班旅客則首先通過邊防檢查，然后才認領行李。領取行 李后再通過海關和檢驗檢疫檢查后即可離開。 從以上旅客流程各環(huán)節(jié)的討論已知，無論是出港還是到港旅客，國際航班都比國內航班多三個環(huán)節(jié)：海關、檢驗檢疫和邊防。“海關”是旅客報關的地方，出、入境旅客的攜帶物品應當向海關申報。國家規(guī)定了可以免除關稅的物品，旅客如果帶有需要繳納關稅的物品出入境，則必須以法納稅。另外還有一些違禁物品是不允許出入境的。因此海關的責任是接受旅客報關，同時有權查驗是否有漏報物品和違禁物品。 檢驗檢疫是對出入境旅客本人及其攜帶的動植物進行檢驗檢疫。對旅客的檢驗檢疫只在發(fā)生流行性疾病時才進行，對動 植物檢驗檢疫，是為防止一些有害生物（包括蟲類、植物、微生物）的傳播，防止動物攜帶疾?。ㄈ缜萘鞲?、口蹄疫等）的病源傳播。 邊防檢查是查驗旅客身份，核對是否符合出、入境條件，防止非法出、入境。查驗的證件是護照和護照上的簽證。 對于國際旅客，以上三方面的檢查以法不能缺少，但給旅客帶來不便，大大延長了旅客登機準備時間，降低了旅客流程的效率。特別是國際中轉旅客，所花時間更長，不利于國際樞紐機場的建設和發(fā)展，應設法實行聯(lián)檢，簡化國際中轉流程，縮短中轉時間。 3-3-3 旅客流程規(guī)劃 為統(tǒng)一處理旅客流程，可以將航站樓旅客 流程劃分為：服務器、容器和連接器三種功能實施，服務器是為旅客辦理登機手續(xù)的場所，如值機柜臺、安檢通道等；容器是旅客排隊和等待休息的場所，如值機大廳、安檢前的安檢排隊場所、候機廳和行李認領廳等；連接器是連接服務器供旅客行走的通道。旅客流程中各環(huán)節(jié)都設計有服務器和容器，各環(huán)節(jié)之間都有連接器。旅客流程的規(guī)劃可以針對這三種實施分別進行。 3-3-3-1 服務器規(guī)劃 一、值機規(guī)劃 值機規(guī)劃有以下內容 值機柜臺數(shù)的確定 值機柜臺的分配 旅客隊列結構優(yōu)化 下面分別進行論述。 1、值機柜臺數(shù)的確定 確定值機柜臺的數(shù)量是機場 航站樓規(guī)劃中的重要內容， 這里給出兩種 開放式值機柜臺數(shù)量的計算 方法。 1） IATA 建議方法 第一步 計算高峰半小時內的需要提供值機服務的旅客需求（ X） 。 當航班計劃時刻表和值機柜臺旅客到達分布不可獲得時，可以令： X=PHPF1F2 其中： PHP=高峰小時經濟艙 出 發(fā)旅客數(shù)； F1=高峰半小時旅客數(shù)占高峰小時旅客總數(shù)比例，可通過表 3-5 查得； F2=高峰小時前后的出發(fā)航班所產生的額外值機需求，可通過表 3-6 查得。 表 3-5 高峰半小時旅客數(shù)占高峰小時總旅客數(shù)比例參照表 高峰小時航班數(shù) 國內旅客 /短途國際旅客 國際 長途旅客 1 39% 29% 2 36% 28% 3 33% 26% 4 30% 25% 表 3-6 高峰小時前后的出發(fā)航班所產生的值機需求 高峰小時前后一小時旅客量占高峰小時總人數(shù)比例 國內 申根（ Schengen） / 短途國際旅客 長途國際旅客 的平均值 90% 1.37 1.43 1.62 80% 1.31 1.40 1.54 70% 1.26 1.35 1.47 60% 1.22 1.30 1.40 50% 1.18 1.25 1.33 40% 1.14 1.20 1.26 30% 1.11 1.15 1.19 20% 1.07 1.10 1.12 10% 1.03 1.06 1.06 第二步 根據(jù) X 和允許 最 長 排隊時間（ Maximum Queuing Time, MQT） 查 圖 3-17，得 標準曲線下 X 對應的 值機柜臺數(shù)的 參考值（ S） 。 1 5 01 3 01 1 09 07 05 03 001 02 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 2 4 0 0SXM Q T 1 0M Q T 2 0M Q T 3 0M Q T 4 0 圖 3-17 不同 最 長 排隊時間 下的 X 與 S 的標準參考曲線 第三步 計算經濟艙 的 開放式值機柜臺數(shù)量（ CIY） CIY=STP/120 (3-1) 其中 TP為平均值機服務時間（秒）。 第四步 計算值機柜臺總數(shù)（包括商務艙服務柜臺）（ CI） CI=CIY+CIJ (3-2) 其中 CIJ=0.2CIY 是公務艙旅客需要的值機柜臺數(shù)?？紤]公務艙需要的值機柜臺數(shù)不超過經濟艙的 20%，這里采用最大可能值進行計算，其結果偏于保守估計。 2）簡易計算方法 第一步 獲得 高峰 半 小時內需要提供值機服務的 經 濟艙 旅客 數(shù) （ X） 第二步 計算開放式的經濟艙值機柜臺數(shù)量（ CIY） MQPMQpIY 30)(TTTXTC (3-3) TMQ 為 最長排隊時間 （ 分鐘 ） ，該式中 TP的單位也是分鐘 。 第三步 計算總體的值機柜臺數(shù)量（ CI） CI=CIY+CIJ (3-4) 其中 CIJ=0.2CIY。 例 3-1 設高峰小時 10 個國際航班的 始發(fā)旅客為 2500 名， 其中 包 括 15%的商務艙旅客。最 長排隊 等待時間 20 分鐘，高峰小時之前一小時的旅客流量為 1900 名 （占 PHP 約 80%） ，高峰小時之后的一小時內的旅客流量為 1500 名 （占 PHP60%） ， 航班值機平均服務時間為 150秒，所有的值機服務為開放式值機。試計算應該設置多少個值機柜臺可以滿足服務要求。 解： 首先采用 IATA 計算方法。 第一步 計算高峰半小時內的需要提供值機服務的旅客需求（ X） 。 由于沒有特定的關于高峰半小時的航班信息和旅客到達值機柜臺的分布信息，需要按照IATA 提供的計算公式來進行高峰半小時需要接受值機服務的旅客 數(shù)量。 因為共有 10 個國際航班，故從表 3-5 可查得 F1=25%。又 高峰小時前后一小時的旅客流量的平均值為 1/2（ 80%+60%） =70，從表 3-6 查得 F2=1.47， 因此 高峰半小時內需要提供值機服務的經濟艙旅客需求： X=250085%（經濟艙旅客數(shù)） 25%1.47=781（人） 第二步 在考慮最大排隊時間 TMQ（ Maximum Queuing Time, MQT）條件下，確定標準曲線下 X 對應的 柜臺數(shù) 參考值（ S） 。 本例中 TMQ 為 20 分鐘， 查相應的標準曲線 圖 3-17， 可以得到 S=36。 第三步 計算開放 式經濟艙的值機柜臺數(shù)量 。 CIY=STP/120=36150/120=45 第四步 計算總體的值機柜臺數(shù)量（包括商務艙服務柜臺） 。 CIJ=0.2CIY=0.245=9 CI=CIY+CIJ=45+9=54 因此總共需要 54 個值機柜臺可以滿足最大排隊時間為 20 分鐘服務水平 的 要求。 再采用簡易計算方法 第一步 經濟艙高峰半小時旅客數(shù) X=781（人） 第二步 計算經濟艙旅客需要值機柜臺數(shù)，根據(jù)公式（ 3-3） 732030 )5.220(5.278130 )(MQPMQpIY T TTXTC 第三步 計算值機柜臺總數(shù) CI=1.2CIY =1.273=88 可見簡易方法計算結果比 IATA 方法的計算結果大。從實際情況看， IATA 方法計算結果偏小，簡易方法計算結果稍偏大。 2、值機柜臺的分配 對于每天航班量比較多的航空公司，機場通常會將值機柜臺租用給航空公司，這部分采用航空公司專用方式；而對航班量較少的航空公司則采用公用方式?？筛鶕?jù)各航空公司的市場分擔率進行柜臺的分配。 某機場如果有 100 個值機柜臺，有三家基地航空公司，他們的市場分擔率分別是 0.3, 0.2, 0.1，其他所有航空公司占有 0.4，這樣原則上三家基地航空公司應分別分配 30、 20 和 10 個值機柜臺，剩下的 40 個柜臺為公用柜臺。 從提高設備利用率的角度來優(yōu)化柜臺分配，應當采用公用方式。公用方式提高了柜臺的共享程度，減少了設備的不平衡使用，從而提高了利用率。根據(jù)排隊論的結論知，設施的共享程度越高，它的利用率就越高。因此在有條件時，值機柜臺應當盡量采用公用方式。 二、安檢規(guī)劃 安檢規(guī)劃包括以下幾項 安檢通道數(shù)確定 安檢通道結構設計 安檢 -值機協(xié)調規(guī)劃 下面分別進行討論。 1、安檢通道數(shù)的確定（ IATA 的方法） 安檢 通道 數(shù)量的計算步驟如下： 第一步 計算值機手續(xù)結束后的高峰 10 分鐘 內的旅客流量（ SM） SM=CIY（ 1+J%） 600/TP 其中， CIY 為經濟艙值機柜臺數(shù)量， J 為商務艙旅客 的比例 ， TP 為值機服務時間 （秒） 。 第二步 計算安檢 通道 數(shù)量 (SC) SC=SMTPS/600= CIY(1+J%)TPS/ TP (3-18) 其中 TPS 為平均安檢時間 （秒） 。 第三步 計算最大隊列長度 MQI=MQTSC60/TPS (3-19) 其中， TMQ是 標準規(guī)定 最大排隊時間 （分鐘） 。 例 3-4 已知條件同例 3-1，又已知安檢平均服務時間為 12 秒。試計算此時的安檢柜臺數(shù)量和最大排隊等待時間為 3 分鐘時的最大隊列長度。 解： 根據(jù) IATA 的計算步驟和公式 第一步 計算值機手續(xù)結束后的高峰 10 分鐘內的旅客流量（ SM） SM=CIY（ 1+J%） 600/TP=451.15600/150=207。 第二步 計算安檢手續(xù)辦理柜臺數(shù)量 (SC) SC=SMTPS/600=20712/600=4.14=4（個） ，因此總共需要 4 個安檢 通道 。 第三步 計算最大排隊等待 時間為 3 分鐘時的最大隊列長度（ MQI） MQI=MQTSC60/TPS=3460/12=60（人） 此時的安檢柜臺前 各 隊列 最大隊列長度 之和 為 60 人 ，每隊列 15 人 。 3-2-3-2 容器的容量設計 航站樓的容器包括候機廳、行李認領廳、到達大廳 一 、候機廳的容量 設計 候機廳的容量主要是指可供有座位旅客人數(shù)和無座位旅客人數(shù)的面積之和，它與航班的客座率有較大關系。按照 IATA 的 C 級服務標準，候機廳的面積計算公式可以表述如下： GHS（ m2） =(80%飛機容量 有座位旅客比例 (%)1.7)+(80%飛 機容量 無座位旅客比例(%)1.2) 例 3-8 已知飛機容量為 420， 80%旅客有座位， 20%旅客站立，試計算某一停機位對應候機廳面積。 解： GHS=80%42080%1.7+80%42020%1.2=538 平方米。 二 、行李 認領大廳 的容量 設計 行李提取處占用面積計算公式如下： BA= 高峰小時進港旅客人數(shù) 每位旅客平均逗留時間（分鐘） 每位旅客所需要面積（ C級標準為 1.2 平方米） /60 (3-27) 例 3-9 設某機場高峰小時進港旅客為 2500 人，平均每位旅客在行李提取處逗留 15 分鐘，試求 BA。 解：根據(jù)公式得到 BA=2500151.2/60=750 平方米。 三 、到達大廳的容量 設計 到達大廳的面積計算公式為： AA=SPP(AOPPHP)+SPP(AOVPHPVPP/60) (3-28) 其中， SPP：每位旅客所需要面積（ 按 C 級服務標準或 2.0 平方米） ； AOP：每位到港旅客的到達廳內的逗留時間（分鐘）或設為 5 分鐘 ； PHP：高峰小時到港 旅客數(shù) ； AOV：每位迎客者在候機廳內的逗留時間（分鐘）或設為 30 分鐘 ； VPP：每位旅客的迎客者人數(shù)。 例 3-10 設高峰小時到港旅客數(shù)為 2400 人，且每位旅客有 0.7 位迎客者。試計算 AA。 解：根據(jù)公式 (3-28)得到 AA=2(52400/60)+2(3024000.7/60)=2080 平方米。 3-2-3-3 連接器容量設計 連接器即連接兩個服務器的過道，它的容量 CL取決于寬度 B CL=B vP 其中十旅客行走的平均速度，通常成年人的步速約 1 米 /秒。 連接器的寬度由高峰小時旅客流量 X 計算 PP36002.1 BvXB (3-29) 其中 BP 是旅客平均肩寬（米）加上提行李所需寬度，成年人肩寬一般為 0.45-0.55 米，提行李寬度一般為 0.7 米。 例 3-11 高峰小時某過道（連接器）的流量為 3600 人 /小時，旅客平均行走速度是 0.7米 /秒，平均肩寬為 0.52 米，行李平均寬度為 0.7 米，試計算該過道寬度。 解：根據(jù)公式（ 3-29），計算得該過道的寬度為 B=1.2 3600 1.22/(3600 0.7)=2.1（米） 該過道寬度應為 2.1米。 3-3-4 行李流程 3-3-4-1 出港行李流程 旅客值機時將需托運的行李交運，交運流程已在值機流程中介紹了，這里不再重復。行李交運后，由傳送帶傳送至航站樓底層的行李分揀大廳，在分揀大廳或由自動分揀系統(tǒng)分揀，或人工分揀。我國目前基本上還是由人工分揀，因為如果分揀系統(tǒng)采用條紋碼進行識別，則出錯率較高，如果采用無線射頻識別技術（ RFID），則成本較高。如果采用人工分揀，則在行李分檢大廳，傳送帶上的行李被傳送到一個一個的行李轉盤上，由分揀工識別后將行李上的 條紋碼撕下一條，貼在核對單上，然后將行李放到行李車上。到本航班的最后一件行李都已到達后，行李車開至機坪，待貨物裝完后，再裝上飛機的貨艙靠近門口的地方。 關于出港行李流程還需要交代幾個問題： 1、在值機時，值機員將為每件交運行李打印三條條紋碼，一條貼在旅客的登機牌上，兩條留在條紋碼帶上，再粘掛在行李上，到行李分揀廳分揀時有撕下一條貼在核對單上，還有一條隨行李陀運行到目的地后，共旅客認領行李和檢查員核對用（與登機牌上的條紋碼核對，所以如果旅客有行李托運，登機牌應帶好，不可遺忘在飛機上）。貼在分揀核對單上的條紋碼 用以與值機行李核對單的核對，以及行李出錯時的查找和值機旅客未登機時行李的查找（此時未登機旅客的行李必須卸下）。 2、行李傳送帶的速度一般為 0.7 米 /秒，值機后一般需要 2-4 分鐘才能傳送到值機大廳，如果航班出發(fā)前 30 分鐘關閉值機后還有旅客到達，行李分揀工必須等待這些行李的到達，然后才能開行李車送至停機坪，這種情況很容易引起航班延誤。 3、值機一開放，行李分揀員就必須到崗分揀行李，不允許發(fā)生行李在轉盤上轉圈而無分揀員在場的情況發(fā)生。所以值機開放時間太早，將多使用行李分揀員。 4、為方便行李查找，裝機時必須先裝貨 郵，后裝行李。 3-3-4-2 進港行李流程 到港行李，必須先卸行李，后卸貨郵。行李卸下后直接用行李車運送至行李分揀廳，然后將行李卸到已經指派好的行李轉盤上（此時轉盤有一端在分揀廳，大部分在行李認領廳），或行李傳送帶上，由傳送帶再傳送至行李認領廳的行李轉盤上。旅客在行李認領廳認領自己的行李。 從飛機停穩(wěn)并上擋開始，到第一車行李到達行李分揀廳大約需要 10 分鐘，兩名行李裝卸員卸一車行李大約需要 4-5 分鐘。一般國內航班只有一車行李，國際航班有 2 車甚至 3 車行李。一輛行李車有四節(jié)行李車廂或四節(jié)平板車，一行李車箱大約可 裝 35-40 件行李，平板車上的集裝箱一節(jié)可裝 45 到 60 件行李。所以一車行李通常在 100 件到 180 件行李。 行李認領大廳也可能由于空間容量不足或行李轉盤資源不足引起旅客擁擠，因此我們需要分析行李轉盤旁等待認領行李的旅客密度。使用的分析工具是旅客到達累計曲線、行李到達累計曲線和旅客離開累計曲線。 一般地國內航班旅客由于下機后直接前往行李認領大廳，因此往往先于行李到達認領大廳，在行李到達前，旅客已在轉盤旁等待行李，如圖 3-23 所示。旅客認領行李是在旅客到達行李大廳并且行李也已到達行李認領大廳，設 ()At是旅客到達累計比例分布， ()Bt 是出現(xiàn)在行李 轉盤 上的行李占行李總量的 累計 比例 分布， C(t)是旅客到達并且發(fā)現(xiàn)自己行李的累計比例分布 。 假設旅客到達和行李到達是相互獨立的事件，并且屬于同一位旅客的多件行李同時到達，則有 C t A t B t （ 3-30） 由于國內航班旅客大 多數(shù)交運一件行李，國際旅客可能交運 1-3 件行李，但一件行李的旅客也超過一半，因此盡管對于交運多件行李的旅客不能保證同時看到他所有的行李，但式（ 3-30）同樣能給出較好的近似值。 一般情況下，旅客看到行李不一定正好在自己跟前，需要一定時間行李才能轉到身邊，A (t) A (t) B (t) B (t) C (t) C (t) 延遲 t0 3 15 12 9 6 18 80 60 40 20 100 旅客和行李的百分數(shù)（%） 時間 (min) 圖 3-23 沒有擁擠時國內航班行李轉盤周圍旅客、行李累計分布 也就是旅客從看到行李到取到行李有一個時間差。根據(jù)文獻 9，這個時間差可近似等于 )2(0 vLt (3-31) 其中 L 是 面向旅客的 轉盤 長度， v 是轉盤 運轉速度 。 圖 2-23 中的曲線 ()Ct表 示 拿到行李并且已經離開的旅客所占的比例 ， 可以 用 公式（ 3-32） 計算 得到： )()(0ttCtC (3-32) 也即 )2()( vLtCtC (3-33) 上式適用于不擁擠的情況。如果發(fā)生旅客擁擠，則即使行李已轉至旅客跟前，也由于旅客不能靠近行李轉盤而不能取走行李，此時 ()Ct只是旅客看到行李轉到自己跟前的累計分布，而不是旅客離開的累計分布，如圖 2-24 所示，旅客從行李到自己跟前到擠到轉盤旁并領到行李又需要花費一段時間。 圖 3-24 擁擠時旅客、行李累計比例分布 如果一個轉盤只服務一個航班的行李，那么在行 李大廳等待行李的旅客累計比例為(A(t)-D(t)，在沒有擁擠現(xiàn)象時等于 (A(t)-C(t)。將這一個累計比例統(tǒng)一表示成 (A(t)-D(t)，當不擁擠時， D(t)=C(t)。該航班共有旅客 P 人，則在轉盤旁有旅客 PtDtAtP q )()()( 因此轉盤旁旅客密度為 旅客、行李累計比例分布 時間 C(t) LPtDtALtPtq /)()(/)()( (3-34) 上述公式中的累積分布曲線 A(t)、 B(t)、 D(t)等可以通過現(xiàn)場調查獲 得有關數(shù)據(jù)，然后通過統(tǒng)計處理獲得，也可以通過計算機仿真分析的結果獲得。 Atef Ghobrial 在文獻 9中曾經通過曲線擬合，得到至少對他所研究的機場來說是正確的結論，即旅客在行李大廳的等待時間 t（分鐘）和轉盤旁的旅客密度存在如下一般關系 4.00,54.04.0),4.0(9.354.0t (3-35) 也就是說，當旅客密度在一定范圍內，旅客等待行李的時間基本不變，但超過某一臨界值后將隨密度成線性增加。 3-4 機場貨郵運行規(guī)劃 3-4-1 機場貨站功能與規(guī)劃 3-4-1-1 機場貨站系統(tǒng)與設備 機場貨站是航空貨物的重要集散地，是國家海關監(jiān)控貨物進出口的重要站點。機場貨站為航空公司、貨代公司和貨主提供了進港、出港、轉運貨物和郵件的理貨、分揀等實物操作服務，提供了貨物運輸類文件、報關文件、貨物跟蹤查詢等信息服務。機場貨站經營的主要目標是為航空公司、貨代公司和貨主提供優(yōu)質可靠的服務 ，提供先進 的物流解決方案和出眾的服務質量。硬件設備是影響貨站操作效率的重要因素 ， 機場貨站要不斷地改善貨站硬件設施水平，提高貨站的經營管理水平，以達到能為顧客提供快捷和高效的貨物處理服務。國內有 一些機場貨站已經采用國際先進水平的自動化立體倉庫技術，比如浦東機場貨站，中國貨運航空公司的貨站。自動化立體倉庫技術是由一套完全由計算機控制的高度精密的貨物操作系統(tǒng)，通過集裝貨物處理系統(tǒng)、散貨處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和其它輔助設備來組板或者分解貨物。 一、 集裝貨物處理系統(tǒng) 集裝貨物處理系統(tǒng)完成集裝貨物的分解、組合、裝運等作業(yè)。根據(jù)航空貨物的運輸特點可將集裝貨物處理系統(tǒng)分為進出港貨物分解組合子系統(tǒng)、國際郵件處理子系統(tǒng)、國際出港組合系統(tǒng)、國際進港分解系統(tǒng)。集裝貨物處理系統(tǒng)的機械設備包括同一軌道運行的 ETV（ Elevating Transfer Vehicle，自動垂直升降轉運車） 有軌堆垛起重機、存儲貨架、 TV（ Transfer Vehicle，水平轉運車） 轉運臺、動力輥臺、無動力軌道臺、旋轉直角轉向臺、輪式工作站、進出輸送輥道。 二、 散貨處理系統(tǒng) 散貨處理系統(tǒng)完成散貨的自動化存儲和控制作業(yè)。散貨處理系統(tǒng)的機械設備包括散貨立體貨架、有軌堆垛起重機、有軌堆垛起重機地面控制臺、有軌堆垛起重機手動控制臺。散貨處理的控制方式分為計算機在線自動控制方式、單機自動控制和手動三種。 三、 控制系統(tǒng) 集裝貨系統(tǒng)的控制 分為 堆垛機上 的 程序控制和 貨庫各出口處的操作程序控制，各程序控制與計算機 服務器通過網(wǎng)絡 聯(lián) 接在一起 。集裝貨物系統(tǒng)的監(jiān)控調度由計算機負責，并通過通訊接口與各設備控制系統(tǒng)中的程序控制進行通訊。在每個貨物進出口處設有終端操作臺，用于輸入進出貨箱 /貨板的數(shù)據(jù)和操作指令。這些數(shù)據(jù)由主機匯集處理，并與集裝貨系統(tǒng)的監(jiān)控計算機交換數(shù)據(jù)。散貨處理系統(tǒng)中貨架兩端各設一套控制站，對高架堆垛機進行自動控制，對貨架內的貨位進行管理。控制系統(tǒng)通過與貨站計算機系統(tǒng)接口連接，散貨系統(tǒng)的計算機通過通訊接口與每一臺堆垛機控制系統(tǒng)進行通訊，對其進行實時監(jiān)控。各巷道口均設有 操作臺，分別控制巷道堆垛機及巷道口貨臺，也用于輸入散貨貨箱數(shù)據(jù)指令。 3-4-1-2 機場貨站 作業(yè)流程 機場貨站主要承擔貨物組合、分解等作 業(yè)。一般情況下，機場貨站將處理國內貨物和國際貨物的區(qū)域分開， 再將出港和進港貨物分開 處理 ，以避免混亂。出港貨物經過理貨后有一部分轉入集裝貨組合區(qū)處理，另一部分貨物則直接進入待裝區(qū)。集裝貨到達后，一部分在分解后直接由客戶取走，另外一部分分駁到貨運代理庫區(qū)。圖 3-41 和圖 3-42 分別為 機場貨站國內出港和進港貨物處理流程圖 ， 國際出港和進港貨物流程與此類似。 停 車 區(qū) 卸 貨安 檢過 磅 收 費理 貨 / 組 裝散 貨 貨 架散 貨 貨 架 出 貨待 運 區(qū)E T V 車E T V 車裝 機拖 車動 力 輥 道集 裝 貨 架U L D / 平 板 組 合有 軌 堆 垛 機 T V 車 圖 3-41 貨站的 國內出港貨物流 程 圖 卸 機散 貨 分 解拖 車集 裝 貨 分 解散 貨 架 / 貨 代 庫 區(qū)發(fā) 貨 圖 3-42 貨站 國內進港貨物流程圖 集裝貨的組合和分解由人工完成，集裝 器 （ ULD， United Load Device） （包括集裝箱和集裝板） 進庫由 TV 車接駁，由操作員控制貨架內堆垛機以自動尋址完成存貨或者取貨作業(yè)。集裝貨處理流程如圖 3-43 所示。 動 力 輥 道拖 車E T V 車集 裝 貨 架E T V 車T V 車集 裝 組 裝動 力 輥 道E T V 車T V 車 /分 解 區(qū)分 解 臺散 貨 區(qū)貨 機 /客 機 圖 3-43 貨站 集裝貨處理流程圖 散貨系統(tǒng)的裝箱工作由人工完成，由工人操作叉車將貨箱放置在進出貨臺或重進出貨臺取走貨箱進行出入庫操作。采用中央控制系統(tǒng)控制散貨架內高架堆垛機的取 /存貨和尋址及監(jiān)控貨位管理。散貨處理流程圖如圖 3-44 所示 。 組 板 / 平 板 車拖 車出 貨散 貨 架高 架 堆 垛 機理 貨 / 散 貨 箱收 貨分 解 / 散 貨 箱E T V 車高 架 堆 垛 機散 貨 架發(fā) 貨貨 機 / 客 機 圖 3-44 貨站 散貨處理流程圖 3-4-2 國際 進港貨郵業(yè) 務 流程 及作業(yè)介紹 航空貨物運輸?shù)臉I(yè)務流程是為了滿足貨物運輸消費者的需求而進行的從托運人發(fā)貨到收件人收貨的物流、信息流的實現(xiàn)和控制管理的過程。航空貨物運輸 業(yè)務流程 的 環(huán)節(jié)比較多，比如：市場銷售、委托運輸、訂艙、標簽、報關、交接發(fā)運、航班跟蹤、信息服務、費用結算等。航空貨物運輸業(yè)務流程包括貨郵進港和出港兩大 部分 。貨郵進港業(yè)務流程 分為 國內貨郵進港和國際貨郵進港 兩種 業(yè)務流程。 在 航空貨物運輸發(fā)展的不同階段，貨運流程呈現(xiàn)不同的特征，在中國目前的航空貨運實踐 中，各 地 區(qū)航空貨物發(fā)展 水平 差 別 較大，流程也不盡相同 。 本 節(jié)介紹 航空貨運發(fā)展最為成熟的流程，其它流程雖然有所不同，但核心流程是 相似的 。并且只介紹國際貨郵運輸 業(yè)務流程 ，因為 國內貨郵 業(yè)務流程可以看作是國際貨郵業(yè)務流程的子集， 相對 比較 簡單，在此不多敘述。 國際貨郵運輸?shù)倪M港業(yè)務流程的環(huán)節(jié)主要包括航空貨郵進口運輸代理業(yè)務程序和航空公司的進港貨郵的操作程序。其業(yè)務流程圖如圖 3-46 所示。國際貨郵航空進口運輸?shù)臉I(yè)務流程主要環(huán)節(jié)有 以下幾個。 發(fā) 貨 人 貨 代 貨 代 倉 庫機 場 貨 站航 空 公 司機 場 貨 站貨 代進 口 貨 物制 單 報 關 、 三 檢 清 關入 庫 出 庫收 貨 人 圖 3-46 國際貨郵進港業(yè)務流程圖 一、 代理預報 在國外發(fā)貨前，由國外代理公司將 運單、航班、件數(shù)、重量、品名、實際收貨人及其他地址、聯(lián)系電話等內容發(fā)給目的地代理公司。 二、 交接單、貨 由航空公司承運發(fā)貨人的貨物，到航空貨物入境時，與貨物相關 的單據(jù)也隨機到達，運輸工具及貨物處于海關監(jiān)管之下。貨物卸下后， 存入航空公司或機場的監(jiān)管倉庫，進行進口貨物艙單錄入，將艙單上總運單號、收貨人、始發(fā)站、目的站、件數(shù)、重量、貨物品名、航班號等信息通過電腦傳輸給海關留存，供報關用。同時根據(jù)運單上的收貨人地址寄發(fā)取單、提貨通知。 三、 理貨與倉儲 機場貨站 對進港貨物進行理貨，并提供基本的倉儲與保管服務功能。理貨 可按大貨、小貨、重貨、輕貨、單票貨、混載貨、危險品、貴重品、冷凍品、冷藏品等標準進行操作。當進港貨物進入貨代公司倉庫，貨代公司也需要對貨物進行理貨與倉儲操作。 四、 理單與到貨通知 貨運代理公司整理運單，給收貨人發(fā)出到貨通知。 五、 制單、報關 制單、報關、 地面 運輸有多種形式： 貨代公司代辦制單、報關 和 運輸；貨主自行辦理制單、報關 和地面 運輸；貨代公司代辦制單、報關，貨主自辦 地面 運輸；貨主自行辦理制單、報關后，委托貨代公司 進行地面 運輸；貨主自辦制單，委托貨代公司報關和辦理運輸。 六、 收費、發(fā)貨 發(fā)貨：辦完報關、報檢 等手續(xù)后，貨主須賃蓋有海關放行章、動植物報驗章、衛(wèi)生檢疫報驗章、進口提貨單到貨代所屬監(jiān)管倉庫付費提貨。 七、 送貨與轉運 貨代公司可以提供送貨上門與轉運服務。 3-5 樞紐機場運行規(guī)劃 3-5-1 樞紐機場的運行特點 我們在第七章中將詳細討論航空公司的樞紐運行和航線規(guī)劃問題，本章討論樞紐機場作為樞紐網(wǎng)絡的中樞在運行上的特點和困難，討論解決這些困難的方法 。 樞紐機場與普通機場相比有以下幾個特點： 1、中轉旅客量大，在航站樓內，不但有出發(fā)旅客流和到達旅客流，還有中轉旅客流。 2、中轉行李量大，由于中轉旅客量大，所 以中轉行李的量也不小。 3、航班波運作。航班波運作時，航班的到達和出發(fā)比較集中，不像普通機場那么均衡，這就造成了樞紐機場生產資源的使用集中化。要求機場有足夠的生產資源，包括值機柜臺、候機廳、登機口、停機位、行李傳送帶和轉盤等，以提供航班波足夠的生產保障能力，但航班波過后生產資源可能閑置。 航班波運作的目的主要有：一是給旅客提供更多的轉機選擇；二是盡可能減少旅客轉機時間。為達此目的，樞紐機場運行應解決如下問題： 1、中轉旅客流程設計 2、中轉行李流程設計 3、航班波的生產資源調度和指派，特別是停機位指派 我們 將在本節(jié)討論以上問題。 3-5-2 中轉旅客流程的規(guī)劃 中轉旅客的流量在一定程度上體現(xiàn)了機場的中樞水平 ，一般認為樞紐機場的中轉旅客應當達到 30%以上。有的樞紐機場的 中轉旅客 達到 了 60以上 ，達到了相當高的中樞水平 。 中轉旅客流程設計是樞 紐 機場建設 的 關鍵 要素 ，與 旅客 最短銜接時間 （航空公司進行航班波設計時應保證出發(fā)波的第一個航班與到達波的最后一個航班之間的間隔不小于最短銜接時間） 、旅客中轉的效率等都有密切關系。中轉旅客流程設計 的基本要求是：中轉手續(xù)盡可能簡捷；旅客中轉行走距離盡可能短。為實現(xiàn)這些要求，設計中轉旅 客流程應遵守以下原則： （ 1）中轉流程與到達流程、出發(fā)流程隔離。例如設置專門的中轉航站樓或專門的中轉樓層，旅客可以在同一層樓中辦完中轉手續(xù)，并且與其它流程不相互干擾； （ 2） 中轉 流 程都 設在 隔離區(qū)內， 減少流程長度 ； （ 3） 國際中轉旅客免除過境簽證，不用重新經過邊防檢查； （ 4） 中轉值機柜臺 設在旅客最為方便的 候機廳兩側， 以 方便旅客辦理中轉手續(xù)； （ 5）如果 旅客 在起點站即已辦好中轉登機手續(xù)，應設 有 地面 引導 人員引導 旅客登機； （ 6）應使用廊橋上下機； （ 6） 中轉標志設置 應當醒目 清晰，避免旅客 因信息不清而耽誤乘機。 如果是線形集中式航站樓，應把航班波的航班停靠在同一個或相鄰指廊的廊橋上，中轉旅客的行走距離將是最短的。 中轉旅客流程如圖 3-52 所示。 航 班 到 達 靠 橋旅 客 下 機換 登 機 牌安 檢候 機邊 防 入 境 手 續(xù)邊 防 出 境 手 續(xù)登 機是 否 國 際 航 班是否 圖 3-52 中轉旅客流程 3-5-3 中轉行李流程規(guī)劃 由于一架到港的飛機上載有中轉到多個航班上的旅客，同時又將載著來自多個航班的中轉旅客出港。行李必須隨著旅客一起飛行，人與行李不能分離。因此一個航班到達后，必須對行李根據(jù)中轉的下一個航班進行分揀。對于到達的航班，將行李按照到達和中轉分別進行分揀，再將中轉行李運送到將要出發(fā)的航班上；對于將要出發(fā)的航班，應當結集來自各到達航班的行李。這個流程需要仔細設計，以防止行李的錯送、漏送和破損。 如果未采用行李自動分揀系統(tǒng)，中轉行李的流程如圖 3-53 所示。 航 班 到 達 靠 橋卸 行 李運 送 至 到 達 行李 轉 盤到 達 旅 客 認 領裝 運 至 出 發(fā) 航班 停 機 坪運 送 至 中 轉 分揀 廳根 據(jù) 出 發(fā) 航 班分 揀裝 機是 否 中 轉 行 李是否運 送 至 分 揀 廳分 揀 圖 3-53 中轉行李流程 如果采用了行李自動分揀系統(tǒng)，行李卸機后用行李拖車運送至行李分揀廳，卸放在行李分揀系統(tǒng)的傳送帶上，自動分揀系統(tǒng)通過采集和分析行李上的 RFID 芯片 /條紋碼的信息，進行自動分揀，并將到達行李送至到達行李轉盤上，中轉行李分送至各出發(fā)航班行李拖車上。自動分揀系統(tǒng)能自動分析各出發(fā)航班行李是否已結集齊了，若已完成結集，拖車將中轉行李拖運至出發(fā)航班停機坪，然后裝機。 由此可見，如果采用了行李自動分揀系統(tǒng)，中轉行李的分揀流程是自動完成的。但對于非自動分揀系統(tǒng)，行李分揀主要靠人工完成。為防止出錯和有秩序地開展中轉行李分揀工作，在行李分揀廳應當設置中轉行李分揀區(qū)，該區(qū)的分揀轉盤專門用于分揀中轉行李。航班到達后，從飛機腹艙卸行李時，裝卸工根據(jù)行李上的標簽識別是否中轉行李，將到達行李獨裝一節(jié)車廂，與中轉行李分開。行李裝運至行李分揀廳后，到達行李運送至到達行李轉盤，中轉行李運送至中轉行李分揀區(qū)的指定分揀轉盤上進行分揀，由人工分揀后運送至出發(fā)航班停機坪裝機。 這里有一個困難，因為中轉 航班量較大，出發(fā)航班的行李來自許多其他航班（包括始發(fā)旅客的行李），如果只有一個分揀轉盤，一是容量可能不足，二是轉盤周圍放不下幾個航班的行李拖車；如果使用幾個分揀轉盤，那么可以解決容量不足問題，但同一個出發(fā)航班的行李拖車需要從多個分揀轉盤上取來行李，這將影響分揀效率。應該如何設計行李分揀流程是個重要問題。 我們建議的做法是：將一輛行李拖車的車廂分開，每個車廂停放在一個轉盤旁，再設置多個分揀轉盤，例如四個，每個轉盤周圍可停放 20 個左右航班的行李車廂，分揀完后，將同一個航班的行李車廂連接起來拖送至停機坪。這樣可以 充分利用分揀廳空間，也可防止分揀工來回走動影響工作效率。但必須防止拼錯行李車，即防止將兩個不同航班的行李車廂拼成了一個行李拖車，這樣張冠李戴將鑄成大錯，必須嚴格防止。為此，一個航班的行李車只能由一名分揀工負責拼接，行李車廂上必須貼上航班標簽，拼接時認真核對，準確無誤時才拼接成一輛拖車。同時做好分揀和拼接的所有記錄，以便查驗。 第 四 章 市場計劃和機隊規(guī)劃 4-1 引言 從本章開始討論航空公司的規(guī)劃問題，包括本章的市場計劃和機隊規(guī)劃、飛機維修和航材計劃、航線規(guī)劃、航班計劃、機組排班、運行控制和收益管理，共分 七章。其中機隊規(guī)劃、航線規(guī)劃是戰(zhàn)略層次的規(guī)劃，維修計劃、航班計劃、飛機和機組排班是戰(zhàn)術層次的計劃，運行控制和收益管理則是操作層次的計劃。這些規(guī)劃內容有不同部門負責，但它們之間有著復雜的相互聯(lián)系，圖 5-1給出了它們之間關系。 市 場 計 劃機 隊 規(guī) 劃 航 線 規(guī) 劃維 修 計 劃 航 班 計 劃飛 機 排 班機 型 指 派運 行 控 制 收 益 管 理公 司 戰(zhàn) 略航 材 計 劃機 組 排 班公 司 戰(zhàn) 略操 作 層 次戰(zhàn) 術 層 次戰(zhàn) 略 層 次 圖 5-1 航空公司規(guī)劃流程圖 本章介紹市場計劃和機隊規(guī)劃。機隊規(guī)劃是機隊管理的關鍵內容，機隊是航空公司運力（生產能力）的最為重要的部分，因此機隊管理是航空公司管理的一項重要職能。從廣義上講，可以將機隊規(guī)劃（狹義的）、機隊更換計劃、機隊配置計劃等都歸納為機隊規(guī)劃，因此本章的機隊規(guī)劃是廣 義的。 4-2 市場計劃 4-2-1 市場計劃概述 一、基本概念 航空公司的市場計劃可以定義為：根據(jù)本公司面臨的市場環(huán)境及可取得的資源情況，為求得企業(yè)生存和長期穩(wěn)定的發(fā)展，對企業(yè)的發(fā)展目標、市場占有目標以及占領市場的途徑和手段等的總體謀劃。 做市場計劃的目的是確定公司未來不同時期的市場發(fā)展，包括市場規(guī)模、市場份額和產品計劃。 它是戰(zhàn)略層次的計劃，是民航運輸企業(yè)經營思想的重要體現(xiàn)，同時又是企業(yè)經營規(guī)劃的基礎，主要為航空公司的機隊規(guī)劃和航線規(guī)劃提供依據(jù)。 航空公司的市場計劃由市場部門牽頭，通過對現(xiàn)有航線的經濟性分析 ，掌握本公司現(xiàn)在的經營狀況和競爭態(tài)勢；再通過對航空運輸市場的調查、分析，掌握旅客的偏好和需求，對市場進行細分，對未來空運需求做出預測，然后 制定出適應市場需求變化和企業(yè)發(fā)展目標的市場營銷戰(zhàn)略， 確定市場分擔率，進而制定出公司的市場開發(fā)計劃。 航空運輸企業(yè)不但所處的客觀環(huán)境不斷變化，而且市場競爭十分激烈，這種競爭不但來自地面運輸，而且來自同業(yè)之間。市場計劃應當充分反映企業(yè)的競爭戰(zhàn)略， 它 應當是企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略實施方案的重要組成部分 。 在激烈的市場競爭中，航空公司要想立于不敗之地，就應當制定好的市場計劃。 二、市場計劃的 特征 航空公司市場計劃的基本特征可以概括為： 1、全局性 航空公司市場計劃的全局性有兩層含義：首先，從企業(yè)內部來看，公司所制定的市場計劃要服從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，服務于企業(yè)經營活動的總體發(fā)展目標，如企業(yè)利潤增長目標、企業(yè)市場發(fā)展方向、市場分擔率發(fā)展目標等。其次，從公司外部來看，企業(yè)制定的市場占有目標，還必須與國家的經濟、技術、社會發(fā)展規(guī)劃相一致，與國家發(fā)展的總體目標相適應。 2、遠期性 從企業(yè)的發(fā)展角度來看，航空公司制訂的市場計劃不是為了今天，而是為了明天更好地發(fā)展，企業(yè)營銷戰(zhàn)略的擬定要著眼于未來的市場，因此市場 計劃的作用是遠期的。當然，未來的發(fā)展要以企業(yè)當前為出發(fā)點，未來發(fā)展趨勢和未來市場占有率的預測要以企業(yè)的過去和現(xiàn)在為依據(jù)，因此需要對現(xiàn)有航線做出分析，對企業(yè)經營現(xiàn)狀做到心中有數(shù)。市場計劃的制定既要立足現(xiàn)在，又要面向未來。 3、系統(tǒng)性 市場計劃工作不單純是市場部門的事，與企業(yè)其他各部門都有密切的關系。首先市場計劃的制訂必須考慮企業(yè)的總體經營目標和經營方向。 4、競爭性 航空公司制訂市場計劃的目的是要在激烈的競爭中壯大自己的實力，使本企業(yè)的產品在競爭中占有相對優(yōu)勢。因為民航企業(yè)的市場計劃就是針對來自環(huán)境及競爭對手 等各方面的沖擊、壓力和威脅，迎接相應的挑戰(zhàn)而制訂的長期行動方案。因此，企業(yè)必須使自己的市場營銷戰(zhàn)略具有競爭性特征，使自己能夠在競爭中處于主動地位，保證自己的生存和發(fā)展。 5、相對穩(wěn)定性 市場計劃必須在一定時期內具有穩(wěn)定性，這樣才會對整個企業(yè)的發(fā)展具有指導意義。如果朝令夕改，就會使企業(yè)運作發(fā)生混亂，從而給企業(yè)帶來損失。當然，由于外部環(huán)境是多變的，企業(yè)的運作是一個動態(tài)的過程，指導企業(yè)運作的市場計劃也應該是動態(tài)的。為了適應外部環(huán)境的多變性，對市場計劃進行局部的調整常常是必需的，但就整體而言，企業(yè)的市場計劃應該具有 相對穩(wěn)定性。 4-2-2 市場計劃的內容 市場計劃的基本依據(jù)是需求預測和公司的發(fā)展戰(zhàn)略，內容包括市場調查、需求分析、競爭分析和經濟性分析，最后編制市場計劃書，提交決策層審核和批準。 三、航線收益、成本分析 對現(xiàn)有航線的分析。根據(jù)市場銷售數(shù)據(jù)和財務數(shù)據(jù)計算每條航線的收益 Rj（元）、運輸量（客公里或噸公里） Oj（在美國使用收益客英里數(shù) RPM），那么該