机场的出租车资源分配模型探析

么莹莹 郭文静 王浩源

摘要：从机场回市区，出租车是人们选择的最主要的交通工具。当出租车司机将乘客送达到机场后，会选择直接离开机场返回市区拉客或是随机场管理员指挥到达排队区等待载客。由于资源分配不合理，导致经常会出现出租车排队载客和乘客排队乘车的情况。乘客上车点的设置会改变乘车效率，文章基于统计试验思想，应用蒙特卡罗仿真来对乘客上车点的道路通行能力进行综合分析;其次，考虑乘客出站位置和道路布局，合理设置长途、短途分流等因素，运用MATLAB仿真上客车道的平均通行能力。

关键词：蒙特卡罗仿真;机场出租车载客效率;MATLAB

一、模型建立与求解

机场作为客流量较大的交通枢纽，是一个城市重要的门户，它往往有数以万计的日吞吐量。而随之衍生的便是旅客离开机场等待交通工具的问题，现有资料表明，旅客往往要等待一段時间后才能乘坐相关交通工具离开机场。

在很多机场都会出现旅客排队等待乘坐出租车和出租车排队载客的现象，这使得行车效率较低或者资源得不到合理利用。为了解决这个问题，在现有道路情况下设置上车点来提高乘车效率。

乘车效率主要与车道边的布局有关，合理的布局能提高出租车的通行能力，在最短的时间内运送最多的乘客，减少旅客的等待时间。因此，选择机场出租车的小时通行能力作为衡量乘车效率的指标。

机场出租车候乘区的车流属于短时交通流，根据机场出租车载客的现有情形，综合考虑分析上客点变化和客流、车流变化等因素来研究车道边出租车的小时通行能力。

（一）模型准备

本文研究的是到达层车道边的通行能力。到达层车道边是下机旅客等候车辆及车辆载客的区域，出租车到达层车道边的通行能力指在乘客及车辆都足够多的情况下，单位时间内车道边通过的出租车车辆数或者车辆载客总数。其中包括以下几点。

车道边上客时间：一般来讲，上客时间越长，车辆停靠时间越长，通行能力也就越差。

车道边上客点个数：一般情况下，上客点越多通行能力越好，但是随着上客点的增加人员及车辆管理越麻烦，而且更容易出现安全事故，所以，理论上存在一个最优的上客点个数。

车道边上客的车道数：通常，上客车道数越多通行能力越好，并且成倍数关系，但实际上，由于各种原因，其会略小于成倍的增长。

由于双车道的车道边通行能力与单车道单通道的车道边通行能力呈近似倍数关系，所以，随着上客点数量的改变它们呈现相同的变化趋势。因此，为了简化研究，本文研究单车道单通道的车道边的小时通行能力，并由此得出问题中的双车道上客点的设置方案。

（二）模型建立

根据对影响车道边通行能力因素的分析，应用蒙特卡罗仿真模型来对机场内出租车通行能力进行分析。

通过搜集数据及对数据的处理与分析，将出租车车道边的上客车道、上客时间进行统计分析和分布拟合，构造各个上客点和上客车道的上客时间的函数。对于上客点、上客车道进行仿真实验，计算机场出租车到达层车道边小时通行能力;重复上述仿真实验，对其结果求均值，即为通行能力。

单车道单通道是其它车道边组合的基本单元，可根据由其计算得到的通行能力得出其它车道边组合形式的出租车小时通行能力。其约束条件为：乘客及出租车足够多;上客区有n个泊位，n辆车同时上客;上客时间均服从同一种分布，并且，从第一个泊位开始，每后一个泊位的上客时间相较于前一个泊位的上客时间多Ta;当第n个泊位乘客上车离开后，后面n辆车进入上客区所需时间为Tb，并且Tb=nL0/v，L0为泊位长度，v为后面车辆驶入上客区的平均速度;不考虑行人对车辆通行产生的影响;后面的上客点不能越过前一个上客点驶离。

（三）模型求解

通过查询资料，得到虹桥机场的相关数据为：T0=5s，L0=5.5m，v=2.5m/s，t0=15s，y=1.28。以两个上客点作为代表，由已知的数据和理论可以知道，每个上客点的上客时间均服从泊松分布。依据其分布规律，用MATLAB编程，按照上述流程图对车道边小时通行能力进行仿真，仿真200次，可以得到图1。

同样，可以得到其它不同上客点车道边的小时通行能力，按照上述方法对不同的上客点的小时通行能力进行仿真，计算平均通行能力，得到图2。

从图2可以看出，上客点从1～6增加时，通行能力的增长幅度较大，而上客点从7～15增加时，通行能力增长不明显。但是，上客点越多，乘客与出租车的管理越麻烦，也更容易发生安全事故，因此，综合考虑乘客和司机的安全问题以及乘车效率问题，当上客点为六个时最为合适。

根据乘客出站位置和道路布局，合理设置长途、短途分流，强化机场车辆管理员的调度服务能力，使得道路提高性能力加强。如图所示为上客点分布，乘客等车系统分为六个上车点，结合人行桥的设计将会在不改变原有道路设计的情况下增加停车区域，同时也降低了乘客在上车时与行驶车辆之间的安全隐患。每个上客区域互相独立，互不干扰，在保证安全的同时有效降低了每个乘客的上车时间，提高效率。

二、模型的评价

（一）模型的优点

本文采用蒙特卡罗算法，适应性强，可以简化问题的求解过程，应用于道路通行能力的仿真，能直观得出在不同条件下所得出的不同结果，推广性强。

（二）模型的缺点

模型的不可测性无法避免，有些突发因素没考虑到模型中，导致误差的产生。

参考文献：

[1]潘虹.广州白云国际机场综合交通枢纽规划设计研究[D].华南理工大学，2013.

[2]Stephane Hess，John W. Polak. Airport， airline and access mode choice in the San Francisco Bay area*[J].Papers in Regional Science，2006（04）.

[3]柳伍生，谭倩.交通枢纽出租车车道边通行能力仿真研究[J].计算机仿真，2012（04）.

[4]王燕，罗秀秀.公共蓄车场服务质量测评——以上海浦东机场出租车蓄车场为例[J].经济管理，2013（08）.

（作者单位：么莹莹，华北理工大学数学建模创新实验室;郭文静，华北理工大学电气工程学院;王浩源，中国矿业大学能源与矿业学院）