“一市兩場”耦合關系及協調發展研究

2023-12-29 00:00:00李宗翛鮑瑞敏陶琦鄧豪陳琳

交通科技與管理 2023年6期

摘要 “一市兩場”模式正在我國越來越多的城市建設實施，研究兩場系統內各機場的耦合協調關系，對于促進區域航空樞紐的發展具有重要的現實意義。文章從規劃建設、運營管理和社會效益三方面分析上海市兩機場間的耦合協調關系，構建“一市兩場”耦合協調發展度評價模型，并對上海兩場進行了實例分析，根據結果從堅持差異化分工、加強協調發展狀態研究和監測，以及促進兩場有機互聯三方面提出了建議。

關鍵詞 “一市兩場”；耦合模型；機場運行；協同發展

中圖分類號 F562.6 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）06-0020-04

0 引言

《“十四五”民用航空發展規劃》中提到“國家綜合機場體系是支撐民航強國的重要基礎”“推進存量設施提質增效，加強多機場、多跑道、多航站樓運行模式研究”是推動國家綜合機場體系向更高質量邁進的重要途徑之一。“一市兩場”等多機場系統作為國家綜合機場體系的重要建設方向，其內部機場之間的關系已經成為國內外學者研究的熱點。關于多機場系統運行模式的研究，如夏玉中通過對國內外主要多機場系統的分析將一市多場歸納為國內國際、通航區域、基地航空公司、業務類型等四種分工模式[1]。陳飛超采用復合系統協同度模型對京津冀機場群協同發展進行實證研究，并對實證結果進行分析[2]。總的來說，對于“一市兩場”這一特定形式的研究較少，缺乏對第二機場建成后兩場各自運營水平和系統協調度的整體評價機制，對于科學指導我國一市多場運營和在符合條件的城市繼續推進相關建設尚存較大差距。

該研究以“一市兩場”內部各機場的耦合關系入手，從“四型機場”建設和樞紐機場競爭力評價兩個層面建立“一市兩場”運行水平評價指標體系，通過構建一種新型復合系統耦合協調發展度評價模型，以上海兩場為例，對我們目前成熟的“一市兩場”復合系統進行實證研究，得到該系統的協調發展特征，為我國一市多場的發展提供有益借鑒。

1 “一市兩場”耦合協調關系機理分析

耦合是指兩個或兩個以上系統或運動形式通過各種相互作用彼此影響以至協同的現象，是在各子系統之間的良性互動下，相互依賴、相互協調和相互促進的動態關聯關系[3]。耦合度指兩個或兩個以上系統或要素之間的相互作用影響程度。協調度指耦合相互作用關系中良性耦合程度的大小，可以體現出協調狀況的好壞。一般認為，在“一市兩場”格局的形成中，兩個機場相互競爭、相互交融、相互協同，存在明顯的耦合協調現象，可以總結為規劃建設協調耦合、運行管理協調耦合和社會效益協調耦合。

1.1 規劃建設協調耦合

第二機場的規劃建設對于原有機場在規劃建設方面的影響主要來自國家對于航空樞紐建設的頂層設計，其隨著“一市兩場”格局的逐步發展而動態變化。在新機場成長期，由于兩場依托于同一個航空市場，為了避免惡性競爭并加快對新機場的成長扶持，原有機場的業務量在一定階段快速下降。在兩場共生期，隨著市場需求的持續增長，原有機場按照新的定位業務量得到恢復，第二機場也取代老機場成為區域的樞紐機場，最終形成“一市兩場”協同運行的市場格局。

1.2 運行管理協調耦合

第二機場建成投用后，通過對空域內的航線/段，進離場飛行方法、機場飛行程序等進行大幅度調整，空域結構和空域容量將得到優化。在第二機場投運初期，隨著航班業務向新機場的扶持性轉移和原有機場的擴能改造，兩場的運行效率將隨著空域結構的優化得到提高，但在新機場成長期和兩場共生期，因為航班量的持續增加以及機場間的相互影響，空域資源匱乏的矛盾將會重新顯現。另一方面，兩場互為備降機場的形式降低了旅客出行的不正常風險，提高了兩場的運行效率。

1.3 社會效益協調耦合

第二機場的投用，對于豐富城市立體交通網絡建設，提高旅客出行效率，改善區域交通發展的不均衡性具有重要作用。機場建設的資金投入也帶來新一輪的基礎設施更新建設，使得民航及相關配套產業為當地創造更多的就業崗位。同時，“一市兩場”系統的協同高效運行帶來客貨運容量的提升和可達性的改善，將極大地推動航空樞紐的建設，進而帶動航空中轉相關產業和當地旅游業的發展。

2 研究方法及數據來源

由前文的分析可知，“一市兩場”系統的兩個機場之間存在著耦合協調現象。一般認為，機場的發展水平可以用競爭力來進行評價，需要構建反映機場相關特征的指標體系，進行定量分析該二元系統的耦合度，進而判斷兩個機場建設發展的耦合協調度及其影響因素。

2.1 耦合評價模型

該文采用物理學中的容量耦合系數模型來分析“一市兩場”系統A機場和B機場的耦合度，其多系統耦合度模型[4]如下：

（1）

根據（1）式，建立“一市兩場”系統的耦合度模型：

（2）

式中，C2——代表耦合度；u1和u2——代表機場A和機場B的綜合評價指數。

在此基礎上，構建耦合協調度模型[3-5]：

（3）

其中，

T=αu1+βu2 （4）

式中，D——機場A和機場B的耦合協調度；T——“一市兩場”建設運營的綜合評價指數；α、β——待定系數，由于“一市兩場”作為相似的子系統，其相互影響程度相同，所以將α、β分別賦值為0.5。

為了直接反應“一市兩場”系統協調發展的耦合度，對兩個子系統的耦合協調度進行等級分類[6]，如表1所示。

2.2 “一市兩場”系統機場A與機場B耦合協調度評價模型

2.2.1 指標體系的建立

根據“十四五”民用航空發展規劃中對于推進機場高品質建設和提升機場運營管理水平兩方面的要求，遵循科學性、完備性、可操作性、主成分性和數據的可獲得性等指標體系構建原則，結合四型機場建設要求和機場競爭力分析，構建“一市兩場”系統耦合協調發展評價指標體系。由于當前國內“一市兩場”定位均為樞紐機場，且“十四五”規劃對于機場建設運營的要求一致，因此兩個子系統可沿用同一評級指標體系，共確立機場連通性、服務質量與效率、運營規模、機場運行安全水平4個一級指標，并下設17個二級指標。

2.2.2 數據來源

該文數據來源于2016—2021年《民航行業發展統計公報》、2016—2021年《全國民用運輸機場吞吐量排名》、2016—2021年《全國運輸機場運行安全形勢分析報告》《民航消費者投訴情況統計分析》，以及2016—2021年《民航機場發展總結》。

2.2.3 指標的規范化和標準化處理

由于各指標的正負取向，以及指標的量綱、數量級存在差異，需要對數據進行標準化與歸一化處理[6]。正向指標采用（5）式進行標準化處理，逆向指標采用（6）式進行標準化處理。

（5）

（6）

式中，uij（i=1， 2; j=1， 2， …， m）——無量綱處理的指標評價系數；xij——第i個系統下的第j項指標的實際樣品值；max（xij）——該指數系列的最大值；min（xij） ——指標系列的最小值。

2.2.4 “一市兩場”綜合發展水平評價模型

首先，利用線性加權法[7]計算機場A和機場B各自的綜合發展程度。公式如下：

（7）

式中，u1和u2——代表旅游產業系統和生態文明城市系統的綜合評價函數；wij——指標權重。

2.2.5 權重的確立

指標權重wij的確定采用比較客觀的熵權法。熵權法是基于外部環境的原始信息，確定基于其相關性和索引信息含量的指標權重，盡可能地避免由于主觀因素造成的誤差。設置步驟如下：

（1）指標的標準化處理，由于一些數據為0，因此，在此類數據的處理結果后需加上一個略大于零的正數，該文采用加0.001進行處理，可以避免賦值數的無意義。

或

（8）

（2）計算第i個系統第j項指標的比重Sij

（9）

計算第j項指標的熵值hj：

（10）

根據熵值hj計算差異度aj的值：

aj=1?hj （11）

計算指標的權重：

（12）

根據上述方法和相關數據，計算得出上海市“一市兩場”系統中各指標權重。如表2所示。

3 結果分析

3.1 上海市“一市兩場”系統建設運營發展水平分析

從圖1和表3可以看出，2016——2021年上海“一市兩場”系統綜合發展指數u1和u2先提高后降低。虹橋機場子系統u1受跑道、空域、時刻等資源能力限制，近些年來航空市場增長速度較為遲緩。2016年度的全國機場放行正常性榜單中，虹橋機場分別以57.2%的準點率位列全國倒數第三。2017年以來，華東空管局在全國率先啟用“預戰術流量管理”，提前對不正常航班進行調整，極大地提高了機場的放行正常率。駐場航空公司也通過建立監控平臺，優化工作流程等措施，對航班運行保障的每個節點進行監控，確保航班提前關閉艙門。通過管理方式的創新，上海兩場的放行正常率在2018年均提高了20%，躍居全國前列。2018年，虹橋機場分別完成了1號航站樓A樓和B樓的改造，旅客服務質量和效率得到極大提高。全球新冠疫情以來，虹橋機場的客、貨運吞吐量相比2019年下降了31.7%和20.1%，u1也從頂峰回落了0.14，此后持續走低。從浦東機場u2發展來看，2019年u2達到最高值。隨后伴隨著上海市及長三角區域產業結構升級和經濟社會的強勁發展，浦東機場的客貨源運輸量穩步提升。2019年旅客吞吐總量達到頂峰為7 615.3萬人次，其中國際旅客吞吐量達到了3 249萬人次，占比超過四成。在航空貨運方面，浦東機場貨郵吞吐量位居我國內地機場之首，2019年達到363.4 萬噸。2017年浦東機場上線“浦東準點”機場智慧協同運行系統（A-CDM），對浦東機場進行了運行優化。2019年全球單體規模最大的衛星廳在浦東機場竣工投運，對于強化上海的航空樞紐建設，特別是滿足航空公司的運作、方便旅客的出行具有非常重要的意義。2020年初，新冠肺炎疫情極大地影響了浦東機場的客運航空市場，客運吞吐量相比2019年下降了60%。相對于客運市場，上海機場作為全國乃至全球最重要航空貨運樞紐，由于承擔了向全球運輸防疫物質的需求，2020年其貨運市場不降反升，相比2019年逆勢增加1.4%，u2值增長超過0.2。

3.2 上海市“一市兩場”系統耦合協調度分析

從圖1和表3可以看出，從2016起由浦東機場和虹橋機場構成的上海市“一市兩場”系統相互作用逐漸增強，并在2020年達到頂峰，兩個子系統之間的耦合協調發展趨勢越發明顯，從2016年初的瀕臨失調逐漸走向勉強協調，但受全球新冠肺炎這一黑天鵝事件影響，系統協調度再度走向失調。浦東機場投運以后，虹橋機場的運營壓力得到有效緩解，其轉型升級也迎來契機。此階段，上海兩場經歷了始于2002年的航班“東遷”，雖在短期內對于機場和航空公司運營帶來挑戰，但兩場分工的明確為整合資源促進兩場耦合協調發展奠定了基礎。2011年浦東機場航班總量超過虹橋機場并持續領先，其國際航班在上海航空市場占比近95%，且國際業務份額占機場總業務量的40%。相比浦東機場，虹橋機場國際業務占比一直未超過5%，國內市場占絕對主導地位。合理的定位和分工最大限度地避免了兩場之間的惡性競爭，這反映在兩場耦合協調度的持續改善上。但受限于資源條件限制，虹橋機場的發展速度在近幾年放緩，而浦東機場則憑借其更為完善的航線網絡和擴容潛力巨大的優勢持續快速發展。從2016—2021年的耦合協調等級也能反映出上海兩場發展的不均衡，其耦合協調水平雖然持續提高但始終處于初級協調水平。

4 結論及建議

通過對基于耦合協調模型的上海“一市兩場”系統協調發展的研究，該文得出以下主要結論：

浦東機場和虹橋機場構成的“一市兩場”系統綜合發展指數（2020年和2021年因受疫情影響除外），因兩場的合理分工并持續發展正穩步提升。

上海市“一市兩場”系統的耦合協調度經歷了從2016年的瀕臨失調發展為勉強協調，最終因新冠疫情影響又轉為瀕臨失調的過程，說明其相互促進作用在非可抗性因素到來前正在愈發加強，兩者之間的協調發展趨勢愈加明顯。

上海市“一市兩場”系統的耦合協調度因兩場發展的不均衡在整體上還處于較低水平，且易因市場經營環境的改變而受到干擾，存在相互作用和影響還不夠顯著等問題。

上海兩場的耦合協調發展情況對于我國“一市兩場”協調運行具有借鑒意義。根據以上結論和存在的問題，提出以下建議：

（1）對兩場經營范圍進行差異化分工，特別是對兩場均有涉及的市場加大政策性引導，確保兩場均有充足的發展空間，避免惡性競爭。

（2）加強對“一市兩場”系統協調發展的研究和監測，運用規劃、行政、技術、經濟等手段促使兩者向著最協調的狀態發展。

（3）增強兩場之間有機互聯，修建連接兩場的便捷軌道交通，有利于整合兩場資源，解決老機場資源受限、擴容潛力不足的問題，把提高老機場票價水平和客座率作為優先發展目標，結合新老機場的優勢，共同促使兩場協調運行發展。

參考文獻

[1]夏玉中. 北京市多機場協同發展模式研究[D]. 北京：北京交通大學， 2014.

[2]陳飛超. 基于復合系統協同度模型的京津冀機場群協同發展研究[D]. 天津：中國民航大學， 2019.