基于多视角的航班靠桥率问题研究

经常乘机出行的旅客可能都有这样的经历,就是在远机位登机口办理完登机手续以后,还需要乘坐摆渡车在停机坪上行驶相当一段距离后到达飞机停放位置,从摆渡车下来后再从客梯车登机。整个过程需要上车、下车、登机等几个环节的转换,耗时长,对于携带行李的旅客极为不便,特别是在特殊天气条件下,如:冰雪天气、高温或雷雨天气,旅客体验不佳。

航班靠桥率是一个衡量机场运行能力的重要指标,受诸多因素影响,目前我国大中型机场的航班靠桥率普遍不高。针对此情况,民航局站在行业高质量发展角度,推进千万级以上机场的航班靠桥率提升专项工作,并取得显著成效。本文就民航机场航班靠桥率的定义、影响因素、提升措施以及多目标优化等问题进行探讨。

一、航班靠桥率的定义

目前关于航班靠桥率的定义还有些模糊,通常认为航班靠桥率就是指统计对象(如:某个机场或者某个区域、某个航空公司等)在指定的一个统计周期内(如:一年、一个月、一天等)停靠在近机位的航班数量占总航班数量的百分比。

从这个定义来看,至少有三点是需要确定的,一是分母的统计问题,也就是总航班数量所涵盖的范围,我们知道,航班按照其任务类别可以分为客运、货运、公务、调机、备降等等,作为靠桥率的统计,除客运任务以外的其他航班不应计入分母的统计范围。二是分子的统计问题,也就是靠桥航班的统计范围,这里面也有两种情况需要考虑,一种情况是使用远机位登机廊桥靠接保障的航班,这种保障方式并没有改变旅客的远机位保障流程,因此不能计入有效靠桥航班;另一种情况是航班虽然停靠在近机位廊桥上,但是由于航班属性与区域属性不一致(如:国内航班停靠在国际区域、国际航班停靠在国内区域、航班停靠在其他航司运行区域等),这时的廊桥仅仅时取代了客梯车功能,旅客仍然需要按照远机位流程保障,因此也不能计入有效靠桥航班。三是计量单位问题,不管是分母还是分子,统计的航班数量没有明确是指航班对数量(一个进港加一个出港计为一个航班对)、仅统计出港、仅统计进港、还是进港和出港单独计入总数,本文认为“进港和出港单独计入总数”更为合理,因为飞机拖曳问题,同一架飞机执行的进港和出港航班未必都在同一个机位。

上述关于航班靠桥率定义中的分母、分子和计量单位等细节问题是需要明确的,否则会对指标的统计结果产生较大影响,不利于评价航班靠桥率的真实水平。

二、影响航班靠桥率的因素

根据机位分配和运行管理的实践经验,影响航班靠桥率的主要因素包括:机位资源结构、机位周转效率与航班结构、机型组合与机位组合的匹配关系、航班时刻分布的均衡性、客机停场过夜数量、航站楼区域划分与运营模式、机位配套设施的运维等。

(一)机位资源结构

在相同机位总数条件下,近机位占比越高就意味着近机位保障能力越高,通常航班的靠桥率也就越高。当前我国主要机场近机位占比并不高,普遍在40-70%左右。从机位资源结构来看,我国主要机场的近机位占比偏低是影响航班靠桥率的客观因素。

表1我国主要机场近机位占比(2020年)

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备注:

1.其他机位指货机位、公务机位、维修机位、隔离机位、除冰机位等;

2.近机位占比=近机位数量/(近机位数量+远机位数量)×100%。

相比之下,美国主要机场的近机位占比则非常高。以亚特兰大机场为例,210个客机位中,207个是近机位,近机位占比接近100%,这也是亚特兰大机场的航班靠桥率非常高的因素之一。

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图1亚特兰大机场机坪布局

(二)机位周转效率与航班结构

在同等机位资源和保障航班数量条件下,近机位周转效率越高也就意味着近机位保障能力越高,通常航班靠桥率也就越高。机位周转效率与航班对的机位占用时间直接相关,航班对的机位占用时间是指进港航班上轮挡时刻到离港航班撤轮挡时刻的时间区间。我国主要机场的国内机位日平均周转效率主要在8-12班次(含进港和出港)之间,而美国主要机场则可以达到16-20班次(美国FAA在“机场航站楼规划设计指导准则”的咨询通告中明确了机位周转能力为16-20班次/日)。仍然以亚特兰大为例,上述提到近机位占比高是其航班靠桥率高的因素之一,实际上还有另一个很关键的因素就是以达美航空(DELTA)为首的航空公司以亚特兰大为主基地实施高效中转运营,中转比例超过70%,机位占用时间短(最短可以做到18分钟),周转效率高,这是亚特兰大机场航班靠桥率高的另一个重要因素。

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图2国内某机场机位周转效率(单位:班次/日)

(三)机型组合与机位组合的匹配关系

根据《民用机场飞行区技术标准》中关于飞机翼展范围可以将机型划分为A-F六种类别,同样地,根据机位可以停放机型的大小也可以将机位划分为A-F六种类别(运输机场一般为C-F类)。

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图3机位类别划分标准

航班的机型组合是指在该机场运行的各类机型占比,机位组合是指该机场的各类机位占比。从机位使用限制来看,一般是宽体机位可以往下兼容(即F类机位既可以停放F类机型,也可以停放E类、D类或者C类机型),但窄体机位不可以往上兼容(即C类机位可以停放C类机型,但不可以停放D类、E类或者F类机型),也就是说,近机位组合中,宽体机位占比越高,机位使用限制越少,保障能力越高,在相同机位数量条件下,航班靠桥率也越高。

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表2国内某机场机位组合情况

(四)航班时刻分布的均衡性

机位使用有“唯一性”限制,也就是“同一个时间同一个机位只能停放一架飞机”。因此,当航班过于集中在某个时间区间进港和离港时,可能造成机场整体或者局部(例如航站楼某个指廊或者某个区域)超出近机位保障能力,导致部分航班被迫分配在远机位。

(五)客机停场过夜数量

在2019年疫情之前,我国主要机场都面临夜间机位超负荷问题,大量停场过夜飞机聚集在主要机场,导致较大数量的航班从近机位溢出被迫停放到远机位或其他机位(例如货机位)。以白云机场为例,每日停场客机数量达到200架,但是只有128个近机位,即使所有的近机位都能满足过夜停放要求,也就是128架可以停放近机位,仍然有72架停放在远机位,则停场过夜航班和始发航班靠桥率只有64%,大幅低于日间周转航班的靠桥率,从总体上拉低了全天的航班靠桥率。

(六)航站楼区域的划分与运营模式

我国主要机场航站楼普遍采用按照航空公司划分固定运营区域的模式,这种运营模式的优点在于各个航空公司运营区域相对固定,旅客辨识度高,有利于保障资源的固定配置,缺点就是机位资源不能共享,当各个区域的机位资源使用不均衡时,可能导致局部某个区域航班停放需求超出该区域机位保障能力,而其他区域需求不足,资源闲置。

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图4广州白云机场航空公司运营区域划分

(七)机位配套设施的运维

机位的配套设施包括:机位廊桥、空调和电源、机坪照明(高杆灯)、泊位系统、加油栓井、机位标记牌和标志线等,这些配套设施都需要定期的运维保养,保养期间需要关闭机位或者限制运行,导致近机位存量资源的下降,最终导致航班靠桥率的下降。

三、提升航班靠桥率的措施

针对上述影响航班靠桥率的因素分析,可采取的提升措施包括:

(一)合理规划航站楼构型和机坪布局

一是在规划设计阶段航站楼选型时要将近机位配置要求作为一个重要的评价指标,否则这种先天造成的不足想在后天通过管理手段来弥补是很难的。一般地,在相同的物理空间条件下,如果不考虑其他因素仅从可配置的近机位数量来说,显然指廊式或卫星式布局可配置的近机位数量要优于前列式布局。

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图5前列式和指廊式布局对比示意图

二是为了提高机位使用的灵活性,就需要在机场的规划设计阶段根据预测的机型组合变化设置合理的机位组合。如果宽体机位设置得过多,虽然灵活性提高了,但是在相同物理空间条件下能够设置的机位总数就少了,造成了空间浪费。而如果宽体机位设置得太少,虽然机位总数增加了,但是在现实的运行过程中,很多宽体飞机找不到合适的近机位停放,那么靠桥率就会受到较大影响,甚至可能导致宽体机型的超负荷运行。

(二)缩短航班过站时间,提高机位周转效率

我国主要机场国内航班窄体机的最小过站时间(上轮挡到撤轮挡)普遍在50-60分钟,相比较于达美航空18分钟的过站时间,我们仍有很大提升空间。如果我们能够将最小过站时间从当前的50-60分钟缩短至30分钟,则近机位的周转效率将得到大幅提升,航班靠桥率自然就可以得到较大改善。缩短最小过站时间跟航班保障效率直接相关,航班在机场地面从落地到起飞的一个周转过程涉及的作业项目可能多达100个以上,要提高整个流程效率,就需要一个强大的保障资源指挥调度体系,使得每个环节能够不同程度的节约时间,又能让每个环节无缝衔接,提高效率。

(三)合理划分停机区域,实施机位资源共享模式

将原有的固定分片区运行模式调整为资源共享模式,可以避免资源的结构性失衡问题,提高近机位资源的使用效率,从而提高靠桥率。一般来说,机位资源的共享程度越高,则靠桥率也可以越高。当然,在实施资源共享的同时,也要综合考虑旅客步行距离和航站楼内标识设置等问题。

还有一种方式是通过设置“可转换机位”来实现国内和国际功能的共享,转换方式包括平面转换和竖向转换。可转换机位可以满足国内国际高峰错位时机位使用需求,也可以满足“国际国内混合航班”等特殊航班的靠桥保障需求,增加了机位使用灵活性,有利航班靠桥率提升。

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图6国际国内可转换机位竖向布局方式

(13.5米层为国际出发层,9米层为国际到达层,5米层为国内混流层)

(四)优化停场过夜航班机位运行模式,实施飞机拖曳方案

上述提到了我国主要机场面临的停场过夜超负荷运行问题,大量停场航班停放在远机位。针对这种情况,可以根据机坪布局和航班停场和始发情况制定有效的飞机拖曳计划。对于停场过夜航班的拖曳方式包括三种,一是航班抵达后,先停放在近机位,进港保障结束后(例如保障时间为60min)再拖曳至远机位;二是航班抵达后,分配至远机位完成进港保障,第二天早上离港前(120min)拖曳至近机位完成离港保障;三是航班抵达后,先在近机位完成进港保障,然后拖曳至远机位过夜,离港前120min拖曳至近机位进行离港保障。拖曳方式选择与机位占用情况、航班经停时间、航空公司运营区域,以及场面飞机流量有关。通过飞机拖曳方案的实施,可以有效提升航班靠桥率。

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图7某机场局部区域停场飞机拖曳方案

(该拖曳方案可以使得航班靠桥率提升30%以上)

(五)提升机位及配套设施运维保障能力

上述提到机位的配套设施:机位廊桥、空调和电源、机坪照明(高杆灯)、泊位系统、加油栓井、机位标记牌和标志线等都需要定期维护保养,如何既能确保维保计划能够如期开展又能降低运维对机场使用的影响,可以考虑从以下两个方面入手:一是对于这些维保计划进行统筹安排,改变原有的维保计划串联方式(即:一项维保工作完成后再进行下一个),在相对固定的时间窗内让相关设施维保计划并行展开,从总体上缩短机位关闭时间;二是充分利用机位运行空隙或者夜间时段开展维保工作,这样就可以减少甚至避免对机位运行的影响。

四、多目标优化问题

过度的追求靠桥率指标最优解可能会导致其他运行质量的下降,因此,在实际工作中要统筹好航班靠桥率与运行效率、航班靠桥率与旅客服务的关系。

(一)统筹航班靠桥率与运行效率的关系

有一种观点认为航班靠桥率越高则运行效率越高,实则不然,需要具体问题具体分析。对于大型繁忙机场而言,靠桥率越高就意味着近机位机坪区域流量越大、越集中,高峰期的拥堵就越显著,而其他远机位区域处于低流量或者空闲状态,导致地面流量的分布不均衡,这个时候机坪运行效率的下降也是非常明显的。对于指廊构型的机场而言,飞机在机坪滑行通道上的冲突存在三种形式,即:同时推出冲突、同时滑入冲突、滑入和推出冲突。当机坪流量达到一定程度后,这三种冲突就变得非常严重,其导致的航班延误就会显著增加。

还有一种情况就是,有些近机位虽然配置了廊桥,但是运行限制很大,机坪上的高杆灯、泊位、电箱等障碍物很多,特别是指廊根部、两个指廊之间夹角以及指廊端部转角位置,飞机滑入和推出极为不便,风险高,保障车辆进入和退出机位也不易展开。这种位置的机位即使航班靠桥了,但从机坪运行的视角来看,运行效率其实是不高的。反而是部分远机位,例如自滑机位,机位周边障碍物少,滑入和滑出时间短,效率高。因此,要从多个视角、更宏观层面来看待航班靠桥率问题。

(二)统筹航班靠桥率与旅客服务的关系

航班靠桥率越高并不意味着近机位保障的旅客人数越多。以图8为例,对于一个E类宽体机位,其停放方案有两个选择,方案1是可以停放4架A320,每架A320过站时间60分钟,进港和出港旅客各为160人;方案2是可以停放2架B777,每架B777过站时间120分钟,进港和出港旅客各为360人。对于这两个方案,方案1是保障了8个航班(含进港和出港)靠桥,保障旅客是1280人;方案2是保障了4个航班靠桥,保障旅客是1440人。从这个案例可以看出,方案1靠桥率高,但是保障旅客人数少,而方案2虽然靠桥率不如方案1,但是保障旅客多于方案1。

为了提高靠桥率,缩短了同一机位上相邻两个航班对的时间间隔,例如由原来的30分钟缩短为15分钟,这种方式,靠桥率虽然提升了,但是分配结果的稳定性(或者称之为鲁棒性)却下降了,当航班计划执行过程中出现延误或者波动时,机位变更就会显著增加,而机位变更就会直接导致登机口变更的增加,对于出港旅客而言,登机口变更的增加也将造成旅客服务水平的下降。因此,在机位分配管理过程中,需要统筹考虑航班靠桥率、旅客近机位保障率、分配结果的稳定性(鲁棒性)等多目标优化问题。

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图8靠桥率与保障旅客人数的关系

五、结论

航班靠桥率是衡量机场运行能力的重要指标之一,在研究靠桥率提升措施的时候,要从机场规划、设计、建设和运行的全过程考虑,将近机位配置要素融入到各个阶段。同时,在实际运行保障中,航空公司要优化飞行计划,提高飞机利用率,缩短航班计划过站时间,机场运行保障各单元要加强协同,提高保障效率,这样才能从全局上解决当前困扰机场的航班靠桥率问题。