机场流程、交通运输基础设施设计优化仿真

机场流程、交通运输基础设施设计优化仿真

概述

50多年来,TranSystems公司致力于提供工程和建筑规划、设计和施工解决方案。在交通运输行业拥有超过25年的建模经验,致力于铁路、机场、海港、公路、运输供应链、工业设施自动化,甚至在餐厅和医院设施的快速服务型运营项目都有涉及。

通过多年的工作,TranSystems开发了各种特定的数字工具,可为公司进行的许多项目提供帮助。但有时,尤其在需要对多式联运或运通系统建模时,标准运输数字工具是不适用的。因此,在机场仿真、交通规划、施工优化、行人仿真等复杂项目,TranSystems 应用AnyLogic 软件。

在设计大型基础设施时,例如,机场、港口或铁路走廊,需要多阶段的规划。这类项目涉及面广、周期长,会涉及到很多利益相关者,通常他们对性价比最高的方案感兴趣,并且得到各方的支持与合作是非常重要的。为了满足所有这些要求,采用多式联运系统是非常有必要的,这样才能够集成所有必要元素,如列车、车辆、公共汽车、人员等。

在架构过程中,有任何问题都应该提出并达成一致,这就要求在有限的期限内进行大量且多样的情景建模。基于这种情况,使用AnyLogic进行建模是非常有优势的,因为AnyLogic允许创建动态施工仿真模型,能在相对较短的时间内提供系统相关的有效见解。同时,它还提供了数据可视化功能,便于交流和呈现结果。

案例1

综合租车设施:停车场大小和早期规划

综合租车设施是一个巨大的建筑,它将机场周围的多个机构的所有租车业务整合在一起。综合租车设施在大型机场越来越受欢迎。TranSystems已经与芝加哥奥黑尔机场、洛杉矶国际机场、圣安东尼奥机场和菲尼克斯机场合作开发了此类设施。综合租车设施不同于简单的停车场建筑,其情况更为复杂且动态变化,其中包含不同的品牌运营和高峰需求。大品牌的租车公司会利用他们的汽车横跨自己的子品牌,以保持他们的车队流获得最大收益。综合租赁汽车设施也有加油、清洗和维修的综合设施。由于高峰期的不同,每个机场都有自己独特的需求。租赁设施必须考虑到所有这些因素,以便规划他们所需的空间和汽车数量。

问题:确定停车场的面积

租赁设施的规划,需要考虑到举行所有大型活动的情况,也需要考虑到举行像夏季活动等季节性事件的情况。对于租赁设施来说,像大学足球赛这样的大型活动可能会对日常情况造成扰乱,因为它们往往在很短的时间内需要大量的汽车。顾问的工作是确保设施可以满足这些高峰需求而又不会过剩。作为其运营的一部分,综合租车设施还必须为客户提供终端巴士和/或层间垂直通道。所有这些要求都需要满足,以确保机场保持其标准,即保证顾客的待车时常。

很多综合租车设施都有四层楼高,这对租车公司来说可能是个问题。为了维持生产经营,他们必须避免人员出现不必驾驶的情况。这种情况会造成资源浪费。

因此,租车公司必须确定多少空间足以让他们在一栋大楼内最佳运作。必须在供客户选择的良好汽车组合和应对退货激增的空间之间取得平衡。在这方面,重要的是确定一个支持峰值需求的停车场的面积。

早期设施规划

洛杉矶国际机场正在规划一个非常大的带有四层停车场的综合租车设施。在考虑了洛杉矶国际机场新设施的所有方案后,顾问们得到的结论是,为方便提供服务,新设施应是连通的,可以将客户从航站楼送到租车设施的上层。虽然最终方案已确定,但由于综合租车设施在连接完成前就需要开放,因此在过渡期间需要能够支持较低级别的公共汽车运行。对此,有人担心,在高峰时段,可能没有足够的空间容纳公共汽车。因此,了解设施在各种具体的情况下的运行状态就非常有必要。同时还必须要确定哪个垂直通道的方案最适合该项目。

解决方案

开发人员使用AnyLogic建模并用客户到达模式来定义最佳布局。模型必须反映人员配置和设备等要素,并提供基于时间的要素数据。模型需要能够衡量人员、设施资源的利用率,以及某些其他指标。由模型产生的数据将使利益相关者能够确定这些行动对他们是否可行,以及是否就项目方案达成一致。

在输入界面上,开发人员可以设置参数,例如每个机构分配给退货和现场存有的停车位数量。设计规划模型允许可以测试每个租车公司应该分配多少空间,并指出停车场将如何设计运作。

该模型提供了白天设施占用情况的动画可视化。可视化帮助各机构了解他们的典型日常状态,以及在维持这些停车场的运作需要多少工作。

洛杉矶机场穿梭巴士行人模型,促进早期设施规划

该模型还以图形形式提供数据输出:每小时现场区域车辆数量、加油站利用率和洗车间利用率。这些数据有助于这些机构确定是否有足够的空间、车辆和设备单元来维持车辆所需的周转。

顾问们使用AnyLogic行人库创建了一个人群的动画仿真模型,包括进入的公交车,以确定是否有足够的空间。这个模型还展示了行人通过电梯在楼层之间的移动情况。该行人仿真模型的早期迭代模拟了自动扶梯而不是电梯,并显示出良好的效果,但是实施自动扶梯的成本非常高。而且结果还发现,如果发生火灾,这种选择并不安全。因此,利益相关者最终同意使用电梯方案。行人仿真模型还能帮助收集电梯负荷的必要统计数据,证实使用电梯方案的可行性。

案例2

增加一架抵达拉瓜迪亚西南航站楼的新飞机的运营研究

拉瓜迪亚机场计划在西南航站楼的航班时刻表中新增一个航班。机场管理部门希望了解新航班的引入对航站楼容量的影响情况。

问题

为了了解问题的规模,开发人员根据乘客到达机场的时间数据进行了初步的静态行人流量分析。图中,实线代表候机区的座位数,红色的矩形表示新航班引进前,航站楼各时段的乘客数,新航班增加的乘客用紫色矩形表示。图表显示,如果新航班下午5点起飞,原本就拥挤的候机区将不得不再承担额外的负担,这显然可能会导致更多问题。

开发人员使用AnyLogic行人库创建了航站楼的人群仿真模型,以检查不同场景下候机区座椅的使用情况。基本模型显示了新航班引入前整个航站区的运行情况,然后以此模型为参照检查各种假设。最好的情况是人们在登机口等待飞机起飞,但是顾问们想知道乘客可在离登机口多远的区域候机。

拉瓜迪亚机场西南航站楼登机口布局人群仿真模型

为了建立人群仿真模型,开发人员使用了候机区乘客偏好表。

这个模型显示了人们需要在离登机口多远的地方等待。在没有新航班的情况下,对基本情景进行建模的结果表明,与静态分析相比,一些峰值有所降低。这是因为乘客通常在起飞前30分钟排队。模型还显示了实际情况中,人们会在哪里等待。由此可以证实,此时并没有人员过多,情况稳定。

下午,候车区的利用率要高得多。有很多乘客在不同区域混合候机,等待不同的航班。随着新航班在这个高峰期的起飞,这些区域的一些位置将会出现极度超载的情况。这个行人仿真模型是非常有用的,可以显示这个航站楼的运行情况,以及添加新航班将如何影响这个区域的乘客,包括他们可在登机口多远的区域等待他们的航班。

解决方案

设计大型交通运输基础设施需要仔细考虑每个细节并就每一个细节达成一致。这意味着这些项目必须经过大量的分析决策。工程师的最初任务通常是提出替代方案和功能设计。这些方案和设计首先考虑了物理需求和标准,但能否满足业务或运营目标却很难准确确定。正是基于AnyLogic的建模有助于加快决策的速度,并在规划大型交通设施时,显著提高工程师面临各种任务的洞察力。


观看Beth C.Kulick在AnyLogic会议上演示的此案例研究的视频,或下载她的演示文档

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