交通仿真在白云國際機場第二航站區(qū)的設計應用

陳 程，顧慶福

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引 言

廣州白云國際機場是我國三大國際樞紐機場之一，也是珠三角世界級機場群的核心機場，國務院《關(guān)于促進民航業(yè)發(fā)展的若干意見》（國發(fā)〔2012〕24號）中明確指出：廣州白云國際機場定位為“功能完善、輻射全球的大型國際航空樞紐”。目前，白云國際機場目前共有3 條跑道、2 座航站樓，機場基礎(chǔ)設施設計容量為年旅客吞吐量8 000 萬人次，已接近飽和。基于此，廣州白云國際機場三期擴建工程（第二航站區(qū)）將成為提升機場保障能力，滿足持續(xù)增長航空需求，促進大灣區(qū)世界級機場群發(fā)展的強力補充。

作為大型交通樞紐，各種交通方式的集散形成復雜的陸側(cè)交通網(wǎng)絡，陸側(cè)交通設計直接影響著機場的運行效率。本文通過對白云國際機場第二航站區(qū)進行交通需求分析、交通組織研究，并結(jié)合VISSIM仿真軟件對方案進行評估、比選與優(yōu)化。

1 工程概況

白云國際機場第二航站區(qū)位于第一航站區(qū)東側(cè)，空側(cè)規(guī)劃新建東三跑道一條及年旅客吞吐量4 000 萬的T3 航站樓、站坪及滑行道系統(tǒng)，新建第二航站區(qū)空管塔臺、各類機坪，包括客機坪、貨機坪、隔離機位等。

機場外圍高快速路網(wǎng)形成由京珠高速、北二環(huán)高速、機場高速、大廣高速組成的外環(huán)和由G106 國道、花都大道、機場第二高速、花莞高速組成的內(nèi)環(huán)；第一航站區(qū)、第二航站區(qū)場內(nèi)道路均為單向逆時針循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)外環(huán)通過三條進場道路及立交實現(xiàn)與兩航站區(qū)的交通轉(zhuǎn)換。第一航站區(qū)與第二航站區(qū)通過迎賓大道實現(xiàn)互聯(lián)互通，如圖1 所示。

圖1 白云國際機場第一、第二航站區(qū)交通聯(lián)系示意圖

2 交通需求預測

白云國際機場T3 航站樓（2045 年）的年旅客吞吐量為4 000 萬人，其中國內(nèi)年旅客量為2 400 萬人，國際年旅客量為1 600 萬人，測算高峰小時旅客人數(shù)為11 760 人，其中國內(nèi)高峰小時旅客量為6 960 人，國際高峰小時旅客量4 800 人。

根據(jù)該項目特點和區(qū)位位置得出遠期交通方式分擔比例，見表1，預留10%作為遠期發(fā)展彈性空間。針對航站區(qū)平衡高峰和無軌道高峰兩種情況進行對比分析，取最大值作為各交通設施需求數(shù)據(jù)。

表1 遠期白云T3 旅客交通方式分擔比例表 單位：%

出發(fā)車道邊和到達車道邊設計主要服務于公交巴士、出租車、網(wǎng)約車、私家車。按照車輛在車道邊的平均停留時間換算小時周轉(zhuǎn)率，計算所需要的車道邊長度，車道邊需求見表2。

表2 出發(fā)和到達車道邊需求預測分析結(jié)果表

停車設施主要服務于公交巴士蓄車、出租車蓄車、網(wǎng)約車蓄車、私家車停車以及員工停車，停車設施需求見表3。

表3 停車設施需求預測分析結(jié)果表

3 交通方案設計

白云機場第二航站區(qū)陸側(cè)交通設計為單向逆時針的循環(huán)系統(tǒng)，樓前布置交通中心，利用進離場道路與南垂滑之間的三角地，集約布置出租車蓄和大巴蓄車場；在進場路內(nèi)外側(cè)提前分離交通中心、酒店交通和出發(fā)交通，出租車及大巴回場接客交通位于最外側(cè)，航站區(qū)這三股最主要交通流各自形成內(nèi)中外三個逆時針循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)零交織的快進快出功能。

圖2 全場交通組織流線圖

根據(jù)交通需求預測分析和陸側(cè)交通方案設計，確定近期道路建設規(guī)模，見表4。

表4 道路等級及設計速度一覽表

4 交通仿真與評估

4.1 交通仿真建模

該次項目采用VISSIM 軟件進行仿真模擬，仿真范圍涉及復雜的交通樞紐系統(tǒng)，包括大型的路網(wǎng)模型建立、各類型停車設施、多種縱斷面標高、特定的交通路徑選擇、多項交通流仿真參數(shù)設置等，模型搭建復雜，仿真參數(shù)需進行多次修改，從而得到符合實際的仿真過程[1]。

整體路網(wǎng)模型搭建：平面路網(wǎng)建模范圍如圖3所示，路網(wǎng)涉及主進場道路、輔助進出場路、出港高架、樓前下穿隧道、VIP 區(qū)域環(huán)路、酒店及辦公區(qū)環(huán)路。

圖3 仿真模型總平面圖

出港高架：私家車和出租車車道邊各設50 個落客點，大巴車道邊設27 個落客點，三種車道設計速度均為30 km/h，仿真模型如圖4 所示。

圖4 出港高架模型圖

縱斷面模型搭建：樓前下穿隧道相對標高-7，大巴上客點相對標高±0，出港高架相對標高13.5，仿真模型如圖5 所示。

圖5 樓前下穿隧道模型

出租車上客點：前進前出方式，仿真模型如圖6所示。

圖6 樓前下穿隧道模型

4.2 仿真參數(shù)標定

對仿真平臺進行交通仿真模擬過程中會采用大量獨立參數(shù)描述駕駛員行為以及交通流特性等。為使仿真模型能夠最大限度的符合實際應用條件并得出更加精確的結(jié)果，需要對駕駛員行為參數(shù)進行標定。白云國際機場T3 陸側(cè)道路多采用下穿和匝道等形式進行車流的合流和分流，仿真系統(tǒng)中對于該類變道和跟車模型均有缺省值，為較好地適應白云國際機場交通實際變道運行情況，相關(guān)標定內(nèi)容和說明見表5。

表5 模型參數(shù)修正值

4.3 評估結(jié)果分析

4.3.1 路網(wǎng)運行評價

路網(wǎng)密度：整體路網(wǎng)平均密度為32 pcu/（km·ln），屬于穩(wěn)定流狀態(tài)，整體運行水平良好，路網(wǎng)密度分布如圖7 所示。

圖7 路網(wǎng)密度分布圖

路網(wǎng)平均速度：整體路網(wǎng)平均速度為37.5 km/h，大于廣州核心區(qū)平均速度，大部分路段檢測車速接近路段設計車速，運行延誤處于低值。主要道路連通性較好，交通運行較為順暢。路網(wǎng)中車輛的延誤主要原因來源于節(jié)點減速、車輛變道、車輛停車讓行、上下客以及大型車輛比例高等，速度分布如圖8 所示。

圖8 路網(wǎng)速度分布圖

4.3.2 主要節(jié)點評價

通過路網(wǎng)密度和速度分析評價可以看出主要擁堵點位于主進場路出發(fā)/到達分流處、出港高架及主出場路合流前。

（1）主進場路出發(fā)/ 到達分流處擁堵原因主要是由車輛交織引起，該節(jié)點延誤時間為44 s，最大排隊長度達到178 m。優(yōu)化建議措施為調(diào)整各分流鼻端之間的距離，避免出現(xiàn)一變多的路徑選擇，每一個分流處控制在兩個方向以內(nèi)，同時通過交通管理措施控制東側(cè)輔助進場車輛大幅交織變道。

（2）由于較多出港車輛停靠造成出港高架擁堵并致通行延誤，通過模擬方案比選進行最優(yōu)方案選擇。方案一為“3+4”橫斷面組成，即依次為3 條大巴車道和4 條小型車車道。方案二為“3+3+3”橫斷面組成，即依次為3 條大巴車道、3 條小型車車道和3 條小型車車道。通過方案仿真模擬，方案一擁堵現(xiàn)象較為明顯，排隊長度較大，車輛占滿整個上坡坡道，大巴受延誤導致大巴車道利用率較低；方案二通行能力較方案一有較大提升，車輛停靠干擾較小，仿真周期內(nèi)未出現(xiàn)排隊現(xiàn)象，整體運行良好。因此，建議采用方案二“3+3+3”橫斷面組成，有利于航站樓出港交通的運行效率，模擬效果如圖9 所示。

圖9 出港高架方案一、方案二仿真效果圖

（3）主出場路合流前擁堵原因主要為大巴和出租車通過靠右進入蓄車場與VIP 和貨運車輛靠左出場形成交織沖突，該位置延誤和排隊長度較大，建議優(yōu)化蓄車場入口位置及閘機位置，加大蓄車場入口排隊空間，避免影響主線車流通行，同時提前分離空載出租車往蓄車場路徑，緩解蓄車場入口前的交織沖突。

4.3.3 主要通道評價

主進場路和出港高架由于路段交織、車輛停泊等原因造成延誤相對較高，延時比達到16%以上，其余道路運行良好，效率較高。總體來說，大部分路段檢測車速接近路段設計車速，運行延誤處于低值。主要道路連通性較好，交通運行較為順暢，車道數(shù)規(guī)模滿足遠期交通發(fā)展需求，路段評價結(jié)果見表6。

表6 路段評價輸出指標一覽表

5 結(jié) 語

本次白云國際機場第二航站區(qū)陸側(cè)交通方案仿真，基于遠期年吞吐量4 000 萬旅客量需求，覆蓋進場、出場、出租車上下客、大巴上下客和其他內(nèi)部交通等，接近真實地模擬出全場交通組織。針對交通黑點進行評估分析，提出比選方案和優(yōu)化建議，為航站區(qū)的規(guī)劃與設計提供技術(shù)支持，最大程度降低項目建成后的二次投資浪費。