智能道閘技術(shù)在民用機場的應用研究

張偉廣

智能道閘是在普通道閘的基礎(chǔ)上增加一些智能化的設(shè)計，是一種通道阻擋裝置，用于通道通行管理，基本功能在于管理人流并規(guī)范行人出入，主要應用于公共交通、收費檢票等隔斷、分流。近年來，智能通道閘廣泛應用于地鐵、機場、景區(qū)、學校、小區(qū)等公共場所。目前，一些國內(nèi)外機場使用智能道閘做為旅客預分流設(shè)備。

在機場，智能道閘主要安裝在旅客進入安全檢查待檢區(qū)的通道，用于對進入安檢待檢區(qū)的旅客進行預分流，動態(tài)控制旅客等待人數(shù)。

一、機場安檢待檢區(qū)現(xiàn)狀

統(tǒng)計并篩選出2018年春節(jié)期間，即2018年02月14日4：00至2018年02月21日0：00（2018年02月20日24：00）安檢待檢區(qū)實際待檢人數(shù)狀況，并以高密直方圖的方式展示如下，見圖1。

由圖1可見，2018年春節(jié)期間待檢區(qū)人數(shù)在不同時段呈現(xiàn)周期變化，每天峰值出現(xiàn)在早晨5：00～7：00期間，最大值出現(xiàn)在6：00左右。

圖2選取了比較均衡的一天（2018年2月15日24小時）并對一天中的各個時刻的安檢人數(shù)進行了統(tǒng)計。

二、數(shù)據(jù)模型測算

如圖3所示，旅客需通過1、2、3個環(huán)節(jié)進入隔離區(qū)。智能道閘安裝后將①環(huán)節(jié)由人工判讀改為為采用智能道閘進行分流和阻攔。通過數(shù)學建模主要測算驗證：（1）高峰時段安檢待檢區(qū)有旅客排隊人數(shù)計算；（2）道閘通行能力測算。

歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示高峰小時安檢人數(shù)均高于高峰小時值機人數(shù)，為了滿足最大需要，數(shù)據(jù)測算選用每小時通過的安檢人數(shù)峰值測算。

（一）高峰時段安檢待檢區(qū)有旅客排隊人數(shù)計算

目前高峰時段35個安檢口全部開放，假設(shè)以為了高峰小時客流量人/小時。假設(shè)高峰時段所有旅客值機后，立即進入待檢區(qū)準備安檢。可認為此時所有待檢旅客都將在安檢待檢區(qū)集中排隊。

通過上述測算可得，高峰時段安檢待檢區(qū)的待檢人數(shù)和人員密度都非常高，已超過待檢區(qū)的合理容量。實際情況也證實2018年過年期間，旅客待檢隊伍已溢出待檢區(qū)外延至3個入口通道，影響了安檢待檢區(qū)的正常管理及3個主要通道的通行，需要加入智能道閘滿足待檢區(qū)通行需求。

（二）道閘通行能力測算

單個通道道閘額定通過能力為30人/分鐘，22條道閘的額定通過能力為39600人/小時，7285人的最小通過時間為11.378分鐘。類比地鐵、高鐵實際通過能力接近額定通過能力的70%，空乘旅客因隨行行李等較地鐵、高鐵通過時間增加1～2秒，即測算通過能力為4.85秒/人。這個情況下7285人的通過時間為26分鐘。

安檢最大通過能力的220人/小時，未來改造后43個安檢口的最大通過能力為157人/每分鐘。根據(jù)上述測算157人正常通過22個安檢口約需34.6秒，22條安檢口最大通過率約為安檢通過率的1.73倍。

通過上述測算可初步得出，道閘設(shè)置將不會對旅客進入安檢待檢區(qū)形成阻礙。22條道閘數(shù)量可以滿足機場目前及未來需求。

三、智能道閘功能

（一）定位和隔離功能

通過道閘的設(shè)置，將整個候機樓安檢黃線外區(qū)域分割形成大廳公共區(qū)、安檢待檢區(qū)域兩大部分。需要安檢的旅客憑掃描登機牌確認信息后按進入條件穿過閘機前往安檢區(qū)。因此，憑借值機信息、穿過閘機的旅客信息和旅客安檢信息以及它們的組合，可以更加精確地定位旅客所處區(qū)域。

閘機的設(shè)置可有效隔離送行人員、離起飛時間≥5小時的旅客等無關(guān)或相關(guān)人員的隨意進入。送行人員人數(shù)可參考其他機場送迎旅客的統(tǒng)計調(diào)查報告。2015年大型機場送行人員數(shù)量與旅客數(shù)量比為0.56：1。目前所有送行人員均由機場工作人員進行人工隔離，加裝閘機后即可由閘機進行隔離，阻攔作用會突出和增強。

（二）旅客分流及密度控制

旅客數(shù)量的控制可通過對閘機設(shè)置區(qū)域準入規(guī)則（如登機時間提前量的設(shè)置）來控制待檢區(qū)內(nèi)滯留或排隊的旅客的總數(shù)量來實現(xiàn)。

旅客在經(jīng)過閘機時掃描（紙質(zhì)或者電子的）登機牌等各類型登機憑證，閘機系統(tǒng)將讀取到的登機憑證信息與系統(tǒng)預置的結(jié)合航班信息、旅客信息等相關(guān)數(shù)據(jù)組合出的允許通行條件進行比較，根據(jù)比較結(jié)果來決定閘機是否開啟讓該旅客通行進入安檢待檢區(qū)域，對不符合條件的旅客將給出提示、指引信息和幫助措施說明，實現(xiàn)旅客自動分流，用信息化的手段改善安檢待檢區(qū)域運行管理，有效避免旅客走錯安檢區(qū)域，避免國內(nèi)、國際旅客交叉。

道閘的分流充分體現(xiàn)了“果凍原理”，即將大區(qū)域的人員流動分隔到各個小區(qū)域，從而實現(xiàn)有效的人流控制和分塊管理。在充分利用現(xiàn)有的空間資源，形成緩沖地帶的基礎(chǔ)上，還可以有效提高待檢區(qū)和安檢通道內(nèi)的安全管控能力，避免個別密集區(qū)域旅客過于集中而引發(fā)安全事故。

（三）信息采集和數(shù)據(jù)挖掘

在待檢區(qū)設(shè)置的道閘作為旅客進入機場的第一個關(guān)口，如果在此處進行旅客信息采集，如以生物識別為導向的旅客身份和唯一性確定等，將對后續(xù)安檢、候機區(qū)旅客跟蹤和自助登機等提供可靠的身份數(shù)據(jù)。同時，通過閘機獲得的旅客過閘信息和安檢口獲取的旅客安檢信息，可為統(tǒng)計安檢排隊時間提供數(shù)據(jù)，從而進一步改善安檢能力和安檢效率、建設(shè)或者開放更多的安檢口提供決策信息。此外，機場信息共享平臺等其他信息系統(tǒng)或各類大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析也可以根據(jù)應用需要提取相關(guān)數(shù)據(jù)完成統(tǒng)計分析和決策。

閘機系統(tǒng)本身也可統(tǒng)計3個安檢待檢區(qū)入口的通行人流分布，為指引、值機大廳的商業(yè)分布等提供依據(jù)。

四、設(shè)計方案

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)昆明長水國際機場現(xiàn)場勘查及實際情況，閘機系統(tǒng)由前端設(shè)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、后端設(shè)備和軟件四部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃見圖4。

（二）系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要功能如下：

（1）系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理；（2）閘機設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控管理；（3）設(shè)備通行控制管理；（4）應急處置管理；（5）查詢統(tǒng)計；（6）系統(tǒng)管理等。

（三）系統(tǒng)接口

系統(tǒng)現(xiàn)階段主要接口：（1）與機場數(shù)據(jù)交換平臺接口；（2）與時鐘系統(tǒng)接口。

系統(tǒng)預留接口：（1）與安檢信息系統(tǒng)接口；（2）與離港系統(tǒng)接口；（3）與消防系統(tǒng)接口；（4）與門禁系統(tǒng)接口。

（四）系統(tǒng)功率

因此，東西兩側(cè)安檢待檢區(qū)各6臺閘機額定功率≤1.8kW，中央?yún)^(qū)域10臺閘機額定功率≤3kW，閘機系統(tǒng)總功率≤6.6kW。

根據(jù)閘機用電負荷功率計算配電容量，考慮無功功率的損耗，按照常規(guī)機電設(shè)備功率因素0.8計算，東西兩側(cè)閘機配電容量為2.25kVA，中央?yún)^(qū)域閘機配電容量為3.75kVA。雖然單個閘機的功率不大，但是數(shù)量略多且頻繁啟動，因此計算配電容量時需考慮6.6kW同時啟動的極端情況來選擇合適的分路空開，確保閘機正常運行。

五、結(jié)論

隨著我國“智慧機場”建設(shè)不斷推進，各種先進技術(shù)、智能化設(shè)備將在機場得到更廣泛地應用，本文提出的觀點可以作為智能道閘在機場的應用方案，通過智能道閘系統(tǒng)的應用，不斷提高機場的智能化管理水平，節(jié)省人力成本。