[转载]机场旅客航站楼构型与布局研究
2018-07-12 16:05阅读：
新加坡开锐管理咨询公司 王晓华
wangxh@krgroup.com.cn
本文写于2007年，发表于《中外机场》
一、
旅客航站楼构型与布局
（一）航站楼的五种基本构型
随着航空业的发展，面临旅客、航空公司、机场零售商以及其他各方需求的不断改变，机场不得不对其基础设施做出相应的调整，特别是旅客航站楼的不断改进。在航空业发展的最初几十年，选择何种航站楼构型一直是机场满足各方需求的首要考虑因素，从而相继出现了不同的航站楼构型。就目前来看，世界机场航站楼无外乎如下5种基本构型，不管机场采取何种航站楼构型，
均是
5种基本构型中的一种或者多种的混合或者变形。
Ø
线型/前列型（linear）
Ø
转运车型（transporter）
Ø
凸型/指廊型（pier or
finger）
Ø
卫星型（satellite）
Ø
中置型/中场型
1.
线型/前列型
线型航站楼是一种狭长的结构，它的一侧用于停靠飞机，另一侧作为进场道路和停车场。
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优点：旅客步行距离较短，活动线路简单，搭乘飞机容易；
飞机移动线路简单，便于设施增加。
缺点：拉太长又会影响其方便旅客的特点，所以只适用于中小规模的机场。
典型：慕尼黑机场
2.
转运车型
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转运车型是线型/前列型的扩展形式，除了一侧摆放飞机之外，还多了远机位设置，所以多配合摆渡车使用。
优点：避免了旅客步行距离过长，另外也节省了建造过长指廊的费用。
缺点：要用到摆渡车，普通摆渡车旅客满意度低，而升降摆渡车费用昂贵；
旅客上下摆渡车需要时间，会导致航班延误10~15分钟。
典型：目前只有华盛顿杜勒斯机场用到了单一的转运车型构型。
3.
凸型/指廊型
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相对简单的从航站楼主体向外延伸的设施。从俯视图上看，它们像附在手掌上的手指，故而得名。
指廊型有几种衍生形式：
一种是将指廊末端加宽，在平面图上看起来像T型，在这种指廊末端，可形成一个能为多架飞机提供服务的小中心区（位于T型交叉处）。
另外还有Y型和环型。
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优点：节省了航站楼空间。
缺点：使旅客远离航站楼主体，从而加大了旅客的登机步行距离。
典型：其是4E类以上机场中常见的航站楼构形。20世纪50年代，设计师首次使用该种构型。主要有：纽约拉瓜迪亚机场、芝加哥奥黑尔机场、旧金山国际机场、伦敦希斯罗机场、巴黎奥利机场、法兰克福美因机场等。
4.
卫星型
从逻辑上讲，卫星型是指廊T型的扩展形式，但是它减少了分布于指廊两侧的机位，而把机位多数集中到指廊末端。多配合旅客捷运系统使用。
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优点：克服了指廊型航站旅客步行距离过长的缺点，能多设固定登机口；
一般采用地下联通的方式将卫星楼与主楼连接，能使飞机沿卫星楼周围自由调度。
缺点：设计之前必须对飞机的移动线路和设施的增加做充分考虑；
必须与成本高昂的旅客捷运系统配合使用，所以该种构型更适合大规模的机场。
典型：华盛顿里根机场，大阪关西机场。
5.
中置型/中场型
中置式航站楼是独立的，其位置通常远离旅客从陆侧进出的航站楼主体，其与线型构型的最大区别是航站楼两侧都能摆放飞机。一般来说，中置式航站楼位于两条跑道之间，也有位于跑道边缘的。通常须配合旅客捷运系统使用。
常见的有线型中置式和X型中置式两种。
l 线型中置式
简单的长形航站楼，两侧都设有机位，通常中部较宽，周围有旅客步道系统。常见的有单独为某个航空公司设立的独立的线型航站，也有依靠捷运系统连接起来的一系列平行线型航站系统。
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优点：多设在平行滑行道旁，飞机可以在其机位和跑道之间穿过，因而可以减少飞机的转弯和延误。
缺点：需要配合旅客捷运系统使用，成本很高。所以更适合登机口多，规模大的机场。
典型：亚特兰大机场、丹佛机场、芝加哥奥黑尔机场、慕尼黑机场等。
l
X型中置式
X型中置式航站与跑道的夹角通常为45°或135°，也可以根据机场的实际情况做角度调整。
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优点：可以减少旅客的步行距离，适合于场地有限的枢纽机场。
缺点：航站中心不能设置机位，大型飞机只能停靠在X型航站楼末端，并且导致飞机有更多的转弯和延误，也使航空公司的运营变得复杂。
典型：吉隆坡国际机场、曼谷第二国际机场、香港机场（建在人工填海地区）。
一个好的航站楼构型必须综合考虑旅客、机场当局、航空公司和零售商的满意度。但是每个国家情况不一，整体来看，一些大型枢纽机场航站楼构型往往由政府当局或者机场当局直接来决定，他们在考虑旅客、航空公司和零售商需求方面各有侧重。
站在机场当局的角度，有如下一些大致的考虑原则：
l 旅客方面
Ø 季节变化
Ø 总旅客量
Ø 旅客中转率
对于大型机场而言，航站楼构型在很大程度上依赖于该机场中转旅客的占比。
比较典型的一面为空侧，一面为陆侧的线型航站楼构型对O-D旅客很有利，但是对中转旅客却极为不便。并且，若机场为了减少安检成本而减少航站楼入口的话，中转旅客和O-D旅客的步行距离都会增加。
不同航站楼构型对不同旅客构成的适应情况
航站楼构型
|
适应情况
|
线型/前列型
|
O-D旅客占大部分的机场
|
凸型/指廊型
|
中转交通量较低的机场
|
中置式
|
线型
|
中转旅客量较大，且机场空间较宽裕
|
X型
|
中转旅客量较大，机场空间相对紧张
|
卫星型
|
中转交通量高，机场空间相对紧张
|
转运车型
|
高峰交通量是低谷交通量的两倍多
|
混合型
|
大型枢纽机场
|
l
航空公司方面
Ø
飞机的调度时间和滑行时间。在这方面，线型航站就明显优于X型航站。
Ø
经营枢纽中转业务的航空公司和航空联盟的操作便捷性
l 零售商方面
Ø
零售商店是否容易被发现。比如说，与设有多个入口的前列式航站相比，具有中心区域的航站布局更能满足零售商的要求，在这一点上，X型中置式航站是很不错的选择。
Ø 零售商进货通道是否畅通
综合上述情况，旅客、航空公司、零售商和机场对不同航站楼构型评价大致如下：
旅客航站楼构型的主观对比
航站楼构型
|
旅客
|
航空公司
|
零售商
|
机场当局
|
O-D
|
中转
|
线型/前列型
|
很好
|
差
|
好
|
差
|
一般
|
转运车型
|
一般
|
差
|
好
|
好
|
差
|
凸型/指廊型
|
一般
|
差
|
一般
|
好
|
一般
|
卫星型&PAMs
|
一般
|
好
|
好
|
好
|
好
|
中置型&PAMs
|
线型中置式
|
一般
|
好
|
好
|
好
|
一般
|
X型中置式
|
一般
|
一般
|
一般
|
好
|
好
|
依据旅客、航空公司、零售商的上述特性，机场可以选择5种构型中的单一构型，也可以综合使用多种构型。可以肯定的是，不存在一种适合所有机场需要的万能构型，并且，随着时间的推移，机场常常修建各种不同的航站设施以满足有不同需要的用户，因而更多的是在一个机场出现多种航站楼构型综合使用的情况。而往往有如下一些因素会导致航站楼的扩建、增建或者改建。
Ø
中转旅客的增加或者减少。典型例子为20世纪90年代发生在盐湖城和罗利达勒姆机场的旅客类型变化。
Ø 国际客比例的变化。
Ø
随着航空公司的结盟或合并，航空公司的需求可能会改变。如在纽约肯尼迪机场，许多外国航空公司与美国主要航空公司联合经营，因此不再需要严格意义上的国际旅客航站楼。
（二）航站楼布局
无论采取哪种或哪几种航站楼构型，从航站楼整体布局来看，都无外乎两种形式：集中式，或者分散式。
对于集中式航站布局和分散式航站布局，旅客、航空公司、机场以及零售商由于各自出发点不同对其评价也会不一致。大体而言，情况如下：
集中式航站与分散式航站的主观比较
航站楼构型
|
旅客
|
航空公司
|
机场当局
|
零售商
|
O-D
|
中转
|
集中式
|
好
|
好
|
一般
|
好
|
好
|
分散式
|
好
|
差
|
很好
|
差
|
差
|
Ø
集中式航站能够提供集中的服务和商业区，所以机场当局比较倾向于此种布局；
Ø
从中转来看，在两个航站楼之间中转比较麻烦和耗时，所以中转旅客也比较倾向于集中式布局；
Ø
分散式布局非常适合于有特殊需求的大型航空公司或航空联盟。因为大型的航空公司都希望控制自己所在航站的所有空间，或者与本航空联盟内的航空公司有较为方便的运营合作，所以都倾向于拥有分散式布局中的独立航站（以纽约肯尼迪机场为例，美利坚航空公司、达美航空公司以及联合航空公司都有供自己联盟伙伴使用的混合型航站楼
）。
总的来说，也并不存在一种适合所有情况的万能布局方案，只是较为复杂的集中型航站楼更能适应变化，因为一家航空公司或一种服务的发展能逐渐带动其他部分的发展，而分散型航站楼却很难有这种变化（如美西南航空在巴尔的摩机场的业务量增长需要额外的机位时，其不能使用美利坚航空公司使用的机位，这在很大程度上是因为该航站楼的布局是分散的
）。
然而，随着
“旅客捷运系统”的发展，航站楼布局与满足各方使用者需求的矛盾逐渐得到了解决。这样旅客航站楼就可以延伸几公里远，所以目前很多大型枢纽机场广泛采用集中式中央大厅布局，或者分散式布局（如曼谷新机场采用了集中式布局，纽约肯尼迪机场和纽瓦克机场采用了典型的分散式布局
）。这使得之前许多航站楼最优布局逐渐成为航站楼设计者的次要考虑因素，而如何充分利用和共享已有的航站楼基础设施以及如何实现航站楼内部和航站楼之间的旅客转运逐渐成为了机场首要考虑的因素。
一、
航站楼设施的专用与共享
航站楼直接服务于旅客、航空公司和零售商，机场当局在对航站楼进行分配时就必须综合考虑这三者的要求，也即如何最有效地实现这三者对航站楼设施的专用性和共享性。在航站楼硬件设施已经确定的情况下，旅客流高峰是影响航空公司之间是否实行候机设施共享的决定性因素，反过来，航空公司对航站设施的专用和共享程度又能决定旅客在航站楼的便利性，而旅客在航站楼的分布情况进而又会决定零售商的销售情况。
从国际经验来看，大型枢纽机场实行某些候机设施的专用一般出于如下一些考虑：
Ø
机场的头号或者2号基地航空公司出于服务专有性和特殊性的要求需要拥有独立的航站楼或者专用的候机大厅
Ø
属于同一航空联盟的航空公司或者有运营合作的航空公司为了服务的便利需要专用一个独立航站或者候机大厅
Ø
针对全体廉价航空公司提供专用的廉价航站楼
Ø
机场为了使国内客、国际客以及中转旅客都享受到较为便利的服务，开辟专用的国内航站/国内候机大厅、国际航站/国际候机大厅以及专为国内、国际客互转而设的卫星楼
而机场实行候机设施的共享主要出于旅客流高峰期的不确定性和旅客量及类型的不确定性：（候机设施的共享包括门位、廊桥、值机柜台以及行李处理系统等等设施的共享。法兰克福机场采用科学合理的值机柜台管理方式实现了非常成功的设施共享：其管理采用航空公司不固定柜台的方式，除汉莎航空及其所在星空联盟集中在一号航站楼及部分二号航站楼固定柜台，采用签年度合同的形式外，其他航空公司的柜台由电脑系统根据航班时刻表提前做出安排，以小时出租，每三天做调整，原则是尽量保持稳定性和连续性。同时，每个航空公司的柜台后安排有航空公司的值班办公室，以便于航空公司及时处理现场发生的问题，加速问题的解决。
）
设施的共享原因和轮换时间
主要原因
|
轮换时间[2]
|
例子
|
高峰期旅客量的不确定性
|
小时[3]
|
转换空间：在航班之间共享门位
|
天[4]
|
国际、国内航班转换使用门位
|
旅客类型和旅客量的不确定性
|
天
|
由于天气等原因，为应对高峰而增加的额外门位
|
年
|
为将来不确定的增长保留门位
|
资料来源：de Neufville and Belin, 2002
l
高峰期旅客量
Ø
当不同的旅客流高峰期间隔以小时为单位时，旅客流不容易分开，这时候一些设施由于没有足够的运营时间间隔（如安全门的开启和关闭），从而无法共享或者不容易实现共享；当高峰期间隔较长时，各旅客流便能较好地使用相同的设施。
Ø
如果对旅客量的高峰期无法确定，那么设施共享无法实现。
在明确了旅客量高峰期的情况下，实行共享的设施必须添加一些辅助设施才能顺利发挥作用。如，共享的多个候机室必须有所连通，而不能被隔离成独立的候机室；共用的门位必须有方便旅客通行的过道连通等。
一些实行航站楼门位共享的机场
地区
|
城市/机场
|
地区
|
城市/机场
|
北美
|
亚特兰大
|
北美
|
奥兰多桑福德
|
卡尔加里
|
多伦多皮尔森
|
达拉斯福特沃斯
|
大洋洲
|
阿德莱德
|
丹佛国际机场
|
惠灵顿
|
埃德蒙顿
|
亚洲
|
吉隆坡国际机场
|
福梅尔
|
大阪国际机场
|
拉斯维加斯
|
非洲
|
蒙巴萨岛
|
洛杉矶国际机场
|
欧洲
|
伯明翰
|
蒙特利尔
|
雅典维尼泽洛斯
|
l
旅客流的不确定性
Ø
由于天气原因、机械故障或其他原因造成的旅客短期延误以及长期的旅客流不确定性需要机场为旅客“预留设施”。从经济性来看，预留设施也必须考虑能提供给多个用户在不同时段共享，所以，旅客航站楼最好连接在一起，以实现用户的共享（为了方便旅客中转、使联盟航空公司的运营更具灵活性，多伦多皮尔森机场以一座集中式航站楼来取代其20世纪建造的三个单元式航站楼）。
Ø
旅客流在长时期内的不确定性是机场方建造航站楼预留设施、进行机场改建或者扩建的主要依据，由于各个机场的未来旅客数量以及类型肯定各不相同且较难预测，所以，并没有一个适合所有机场的航站楼改、扩建万能原则。但是，大体上遵从如下一些规律：
a)
当机场交通每年增长5%~7%时，机场的设施每10~15年将翻倍。
b)
机场的设施规划规模通常必须2倍于现有需求。
c)
在设定未来设施规模时必须考虑到设施共享与预留：旅客流高峰期的空间要求远低于高峰期内各单元设施空间要求的总和；对于特定旅客量的总体空间要求低于各功能单元的最大空间要求的总和。
要对机场的未来交通不确定性所需空间的数量进行具体的决策性分析，可参考附录一所列文献。
一、
机场内的旅客捷运系统
对于大型枢纽机场而言，一般都采用大型的集中式航站楼和分散式布局航站楼，所以，旅客的满意度在很大程度上还依赖于航站楼的旅客转运系统。
应运而生的旅客捷运系统是众多自动载运车辆系列的总称，其主要用于相对短距离的水平向的人员运送，多数系统的运送距离为1~2英里。专家通常称其为旅客自动捷运系统（APMs,
Automated People Mover
System），目前已广泛地运用于大型枢纽机场内的旅客转运。
l
机场的旅客捷运系统有如下一些基本的技术共性：
Ø 自动化：没有驾驶员操作
Ø 为旅客而设计
Ø
只能在专门设计的导轨中运行
Ø
通常运行2~3节车厢
Ø
一般为水平运行（吉隆坡国际机场情况比较特殊，其捷运系统将航站楼上层的出港大厅和出租车道下侧的一条地道连接起来，贯通两个楼层。）
一般而言，对于旅客步行距离超过600米的机场就有必要安装APM系统。目前，提供APM系统技术的主要有两家公司：庞巴迪公司（Bombardier）（该系统最初是由Westing-house公司开发的，AEG、ADtranz和现在的庞巴迪公司而后接手了该系统，并予以改造。）和奥的斯公司（Otis）。使用庞巴迪技术系统的机场主要有：亚特兰大哈茨菲尔德机场、丹佛国际机场、法兰克福机场、伦敦盖威克机场、伦敦斯图加特机场、新加坡樟宜机场等；使用奥的斯公司技术系统的机场主要有：成田机场、明尼阿波利斯圣保罗机场、底特律机场等。
l
旅客捷运系统可以根据机场旅客的需求设置在陆侧或者空侧
Ø 陆侧旅客捷运系统
陆侧旅客捷运系统将机场进场系统及沿进场路散布的各航站楼连接，不仅仅为旅客、机场员工和已经清过关的旅客使用，还服务于一般公众。所以，目前陆侧的APM系统一般用于取代机场陆侧的公共汽车运输系统，相较于公共车系统，APM系统能够给旅客带来更高质量的服务，并且能降低城市污染。
Ø 空侧旅客捷运系统
空侧旅客捷运系统服务于旅客，以及安检过后在机场内活动的其他人，衔接航站楼主楼和卫星楼，或者候机长廊。空侧的APM系统极大地省去了旅客的步行距离和在各航站楼之间往来的时间。
使用陆侧APM系统和使用空侧APM系统的主要机场
陆侧
|
空侧
|
芝加哥奥黑尔机场
|
亚特兰大哈茨菲尔德机场
|
明尼阿波利斯圣保罗机场
|
达拉斯·福特沃斯机场
|
达拉斯·福特沃斯机场
|
奥兰多国际机场
|
丹佛国际机场
|
丹佛国际机场
|
大阪关西机场
|
休斯顿布什机场
|
香港赤蠟角机场
|
匹兹堡机场
|
纽约纽瓦克机场
|
吉隆坡机场
|
西雅图塔柯马机场
|
巴黎奥利机场
|
伦敦盖威克机场
|
新加坡樟宜机场
|
旧金山国际机场
|
伦敦斯图加特机场
|
坦帕机场
|
|
迈阿密国际机场
|
东京成田机场
|
l
旅客捷运系统的运载能力分析
如果APM系统只连接了2个站点，那么其最大运载能力就是每一节车厢或者每一列车的运载能力与每小时发出车次数量之积。
但是，对于连接站点在2个以上的APM系统，其每小时运送旅客的数量低于其能力，因为，对处于不同站点的旅客而言，其所需等待的时间和其所能承受的等待时间都是不一样的（处于起点的旅客有机会乘坐所有的座位，而处于他们下行的乘客就可能面临坐不到座位从而需等待下一趟或被延误的可能。这样就会影响整个APM系统的服务质量）。这就要求APM系统有一定数量的额外运载容量。
具体分析请参阅附录二。
附录一
机场未来交通不确定性所需空间数量决策分析参考文献
[1] Australia Department of Aviation (1985) Second
Sydney Airport: Site Selection Program, Australia Department
of Aviation, Canberra.
[2] Amran, M., and Kulatilaka, N. (1999) Real Options;
Managing Strategic Investment in an Uncertain World, Harvard
Business School Press, Boston, MA.
[3] Brealey, R., and Myers, S. (1996) Principles of
Corporate Finance, 5th ed., McGraw-Hill, New
York.
[4] de Neufville, R. (1990a) Applied System
Analysis: Engineering Planning and Technology Management,
McGraw-Hill, New York.
[5] de Neufville, R. (1990b) “Successful Sitting of Airports;
The Sydney Example,” ASCE Journal of Transportation
Engineering, 116(1), Feb., pp.37-48
[6] de Neufville, R. (1991) “Strategic Planning for Airport
Capacity: An Appreciation of Australia’s Process for Sydney,”
Australian Planner, 29(4), Dec., pp. 174-180.
[7] de Neufville, R., and Neely, J. (2001) “Hybrid Real
Options Valuation of Risky Product Development Projects, ”
International Journal of Technology Policy and Management,
1(1), Jan., pp.50-56.
[8] Faulkner; T.W. (1996) “Applying Options Thinking to
R&D Valuation,” Research Technology Management,
May-June, pp.50-56.
[9] Keeney, R., and Raiffa, H. (1993) Decisions with
Multiple Objectives; Preferences and Value Tradeoffs, Cambridge
University Press, Cambridge, U.K..
[10]Longstaff, F., and Schwartz, E. (2001) “Valuing American
Options by Simulation: A Simple Least-Squares Approach,” The
Review of Financial Studies, 14(1), pp.113-147.
[11]TreeAge Software (1999) Data 3.5 User’s Mannual,
TreeAge, Williamstown, MA.
[12]Trigeorgis, L. (1996) Real Options: Managerial
Flexibility and Strategy in Resource Allocation, MIT Press,
Cambridge, MA.
附录二
机场旅客捷运系统运载能力分析案例
假设旅客捷运系统服务于类似亚特兰大机场的线型中置式航站楼，有一个中央航站楼T和三个平行的站坪候机长廊：Concourse
A、Concourse
B和Concourse
C。连通C号楼和T号楼的一列APM系统的容量为120人，每5分钟发出一趟。假定旅客需求量在10分钟内全部形成，每5分钟有100个旅客到达A、B和C号楼，并且都要去往T号楼。为了简化计算，假定每个楼只有一个旅客高峰期，高峰期之后不再有旅客流。
下表显示了各站点的旅客运送情况和延误情况。
列车运行开始的时候，C号楼的旅客见到的是全空的列车，所以100个旅客全部得到座位，余下20个座位给下行B号楼的旅客，但是B号楼的旅客此时必须等待，并且B号楼剩下的80个旅客必须继续等待。当列车到达B号楼的下一站——A号楼的时候，此时列车已坐满，100个旅客全部都必须继续等待。所以，结果使得C号楼的旅客全部获得及时服务，B号楼的旅客共需等候约2个车次，而A号楼的旅客需等候3到4个车次。所以，该系统对各号楼旅客的服务是极不均等的，从而导致系统运行的失败。
有3个候机长廊的线型中置式航站楼APM系统旅客运输与延误分析
起点时刻
|
旅客状态
|
处于该状态的旅客人数
|
Concourse C
|
Concourse B
|
Concourse A
|
8:05
|
等待
|
100
|
100
|
100
|
|
获得服务
|
100
|
20
|
0
|
8:10
|
等待
|
100
|
180
|
200
|
|
获得服务
|
100
|
20
|
0
|
8:15
|
等待
|
0
|
160
|
200
|
|
获得服务
|
0
|
120
|
0
|
8:20
|
等待
|
0
|
40
|
200
|
|
获得服务
|
0
|
40
|
80
|
8:25
|
等待
|
0
|
0
|
120
|
|
获得服务
|
0
|
0
|
120
|
显然，如果APM系统的载运能力与每个站点旅客数量相当的话，是无法解决各个站点旅客延误问题的，唯一可行的办法就是增加APM系统的额外载运能力，也就是使投入运载的容量超过各站点的旅客数量。但是额外运载能力到底要确定为多少，目前还没有切实可行的评判标准，其主要依赖于沿线各站点的旅客量预测以及各站点旅客的目的地预测，另外，如果一个机场的航空公司更改其航班时刻或者将其登机区转换到其他航站楼时，APM系统的额外载运能力也必须能做出适当的调整。从国际经验来看，多站点APM系统的额外载运能力最高可以等于其实际载运能力。
一般APM系统的最大载运能力在其投入使用之初是很难马上明确的，但是运营方可以先依据预测到的最大载运能力来确定所需车站数目，因为APM系统可以较为方便地增减列车车厢的节数，而车站数目在短时间内是较难调整的。所以，一旦旅客需求改变，运营方可以通过增减列车数目或者长度来灵活应对。
