机场规模预测中高峰集中率的定量分析

郭利锋

摘要：通过高峰集中率概念，分析高峰集中率出现情况，利用已有参数规律，确定高峰集中率的取值。

关键词：高峰、集中率、预测、规模

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我国目前机场设施主要为满足机场高峰小时的负荷要求，因此机场设施的设计均以高峰小时流量为依据，与旅客相关的设施采用高峰小时客流量，与飞机有关的设施采用高峰小时起降架次。在我国现行机场运行及设计规范中，许多规定的制定也与设计高峰小时相关。通过不同交通量等级，确定目标年机场的规模需求，使机场具有足够的能力满足目标年的服务水平。高峰小时流量的取值一般并非全年的最大值，几乎没有机场设施是为满足运行全年中最高流量为目标设计的，大多数设计允许若干小时在超负荷水平下运行，这避免了仅为满足几小时的流量而大部分时间将设施闲置的浪费。下图显示某典型机场高峰小时流量的特点。

从图中可以看出全年中有若干个小时具有非常高的峰值交通流量，而设计容量仅考虑大部分低于这些峰值的流量。

为准确估算目标年的高峰小时流量，规划设计人员通过对机场历史统计资料的研究分析，了解机场高峰出现的规律，高峰月、日和小时的峰值，以及机场未来发展的趋势，通过经验判断来确定目标年的高峰小时流量。这样往往存在一定的主观性，缺乏一定的量化基础，高峰小时流量的准确性也不高，也成为影响机场规模的一个关键数据。如何定量的分析高峰集中率，提高高峰小时流量预测的准确性，成为本次研究的重点。

设计高峰小时的定义

关于设计高峰小时的定义有很多，主要包括以下几类：

标准繁忙率

主要在英国和其他欧洲国家被用作设计的标准，这一方法通常被界定为第30个高峰流量小时法，运行中只有29个小时的流量高于这个单位小时流量。该方法来源于土木工程实践中，也被用于确定公路的设计容量的标准。

繁忙小时率

是对标准繁忙率的一个修订，是指占机场总流量5%的小时率。通过将运行数量按值的大小排序，并计算占年流量达5%的小时数，紧接着下一个小时流量即为繁忙小时率。其缺陷是需要收集和分析很多数据，对于小型机场不能应用这一方法。

典型高峰小时

目前美国联邦航空局所使用的峰值度量法，这一方法采用高峰月内平均日里的高峰小时值作为典型高峰小时流量。目前我国机场预测中也主要采用该方法。对于大型机场其峰值较平，对于小型机场其峰值较高，集中率也较大，对于高峰集中率的选取往往通过对现有数据比较，再根据经验选取。

最繁忙时刻表小时

这种方法对拥有有限数据的小型机场是可行的，利用平均载运率和航班时刻表可以计算出最繁忙时刻表小时。这种方法容易受航空公司的航班时刻变更以及机型调整影响等因素的影响。

高峰的性质

机场的运输通过一年中的某月，一周中的某天和一日中的某小时来显示高峰中的特点。高峰的形式和时间在很大程度依赖于机场的运输性质和所服务的地区性质。以下因素对高峰特性的影响最重要：

商务旅客比例

商务旅客比例较高的机场航班趋向于按照工作日的习惯安排。

包机与定期航班的比例

包机可以最大限度提高飞机的利用率，可以使用非高峰时刻；定期航班为保证商业竞争力则必须抢占高峰时段。

长航线与短航线的比例

短航线航班一般安排在长航线航班之前或之后，以充分利用白天的时间，因此短航线多的机场高峰一般出现在早晚时刻。长航线航班考虑航班到达时间的方便，以利于旅客和机组有合理的休息时段，尽量避开到达机场的宵禁时间，其高峰可能出现在一天中的任何时刻。

机场性质

机场分为枢纽机场、支线机场、旅游机场等。枢纽机场其航班量较大，航班时刻紧张，其峰值比较平稳；支线机场航班时刻较为灵活，主要受制于目的地机场航班时刻，峰值波动较大；旅游机场季节性峰值波动较大，同时为方便白天旅游出行，航班时刻多集中在早晚时段。

设计高峰小时流量的计算

一般设计高峰小时流量是通过预测的年流量计算得出。其公式如下：

DPH=Q÷365×Rd×Rh

其中DPH——设计高峰小时流量

Q——年流量

Rd——高峰日集中率

Rh——高峰小时集中率

以往集中率的取值往往是根据历史统计数据，以及机场发展趋势进行，这往往存在一定的主观因素，缺乏量化支持的依据。为保证取值的准确性，我们需要尽可能对其量化，确定数据关系及来源。首先需要明白其基本的定义，以及高峰形成的原因。首先明确高峰旅客集中率与高峰起降架次集中率并不一致，高峰出现的时间也可能不同。

举例说明，高峰日集中率是高峰月高峰日与年平均日的比率，对于高峰起降架次来说，如果每天的航班数量固定，其高峰日起降架次与年平均日的起降架次一致，也就是说高峰日架次集中率为1.0，如果隔天有航班，则高峰日集中率为2.0，以此类推，高峰日集中最小为1.0。下图中可以看到，某机场历年逐月统计数据中，峰值数据逐年递增，但峰值变化模式基本一致。

然而高峰日旅客集中率并不等于1.0。因为虽然每天架次相同，但每架飞机载客数不同，导致高峰旅客数的不同。即使某时段架次较高，但由于载客数低，其高峰旅客数也可能低于其他时段。高峰日旅客集中率为高峰日载运率与平均日载运率的比值。高峰小时架次集中率为高峰小时起降架次与高峰日起降架次的比值，当一天中航班集中在某一个小时内，则集中率为1.0，如航班分布均匀，则集中率最小为1/24。高峰小时旅客集中率最高也为1.0，最小由于每架次载客率不定，无法确定最小值。

一般来说，飞机起降架次的高峰小时特征与旅客量的高峰特征非常相似，但也有一些显著的区别。例如，尽管飞机运行的月高峰量几乎都与旅客的月高峰量相一致，但对于高峰小时量来说就未必一致了。更重要的是，飞机运行高峰常常没有旅客高峰那么明显。原因是，在年高峰季度和日高峰小时内，飞机载客率普遍提高。

通过以上分析，旅客集中率与架次集中率间存在一定的关系，即飞机的载运率和客座率。而高峰架次集中率均于航班时刻有关，因此我们对高峰集中率的量化主要着眼于对机场未来航班时刻的安排以及机型比例的分析上。在预测过程中，我们首先确定飞机起降的高峰流量，这一步可以根据航班时刻进行初步的量化计算。航班时刻在一年之中相对固定，从下图中某机场不同月份航班时刻架次统计可以看到每日起降架次存在规律变化，高峰架次集中率可量化计算。

高峰集中率在我国机场中突出表现的月份主要集中在公眾假期的月份，例如每年的春节、国庆节等假日，出现航班增加，旅客集中出行的情况。对于旅游机场由于存在淡季和旺季之分，机场高峰集中率与其也紧密相关，同时由于旅行团的运作模式，高峰小时的集中率也更为集中。对于商务客人为主的机场其高峰集中率相对平缓。

根据国际及国内机场的数据统计分析，小型机场的高峰集中率相对较高，随着航空业务量的增长，峰值趋于平缓，高峰集中率随之降低。虽然旅客和架次的集中率并不一致，但在高峰集中率选取时不能将旅客集中率和架次集中率孤立的进行选择，必须建立两者间的关系模型，其连接纽带就是飞机的载运率及其客座率。

机场的设施对高峰流量也有一定的限制，其高峰流量并不是无限制增长。例如一条跑道的高峰小时起降架次最多40架次，如超过这一数值，将意味着机场需增加跑道。在不考虑增加跑道的前提下，必须通过调整集中率以满足机场的使用需求。

参考文献：《机场系统：计划、设计和管理》

《机场运行》

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。