规划问道
本文以北京进行的新机场规划建设工作为背景,基于未来北京双国际航空枢纽的格局,通过对北京航空乘客细分的不同人群航空时间价值进行调查分析,构建基于市场竞争关系的双枢纽客流需求预测模型。主要通过对未来两机场不同市场竞争情景下,陆侧交通接驳方式对两场客流总量及各机场吸引客流 的空间分布的分析,为新机场的陆侧接驳交通系统规划提供量化测试基础,同时通过不同情景下客流的空 间分布状态,为新机场与首都机场的两场分工从北京城市空间反哺的视角出发提出建议。本文采用出行意愿调查分析得出航空客流的时间价值,通过约束下的多层罗吉特(NL)模型分析机场选择及陆侧交通系统 方式选择,通过将航空客流分析与传统的城市日常出行客流分析模型进行一体化的融合反应日常客流对航 空客流接驳方式选择的影响。从航空乘客机场选择行为的市场规律视角出发,构建了基于航空客流选择行 为规律的航空乘客多机场选择行为需求预测模型(Multi-airport choice model),为北京新机场陆侧接驳 交通系统的规划设计提供了量化分析基础。
1. 引言
京津冀地区是我国政治、经济、科技、文化和教育最发达的地区之一,是我国对外交流 与合作的重要通道,是我国参与全球竞争与率先实现现代化的主要区域,是我国北方发展水 平最高的现代化大都市区,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。近年来,京津冀区 域经济整体增速明显加快,对航空业的发展提出了新的要求。
2012 年首都机场旅客吞吐量突破 8000 万人次,仅次于美国亚特兰大机场,稳居世界第 二位。鉴于亚特兰大机场旅客中转率高达 70%以上,而首都机场仅为 11%左右,首都机场 成为全球最大的起讫地机场。此客运量也已接近首都机场客运能力。
面对快速增长的航空出行需求和北京首都机场航空运力几近饱和的局面,2012 年 12 月, 国务院、中央军委批复同意建设北京新机场。在批复中对北京新机场定性为大型国际枢纽机 场,与首都国际机场共同构成双枢纽国际机场的局面。使得北京将成为继上海之后,我国第二个拥有两个机场的城市。
首都国际机场距离北京市中心约 25 公里,北京新机场的初定选址位于北京南部与河北省交界处,距离北京市中心约 50 公里,距离首都国际机场约 67 公里,具体见图 1。北京新 机场规划航空客运吞吐量在本期(2025 年)约 7200 万人次/年,远景(2050 年)预计在 1.3 亿人次/年以上。两机场规划中的双枢纽国际机场定位,使得两机场在未来运营的相当长一 段时间内将针对区域航空客流,尤其是北京市航空客流形成共同服务的局面。
图 1 北京规划两机场位置关系示意图
鉴于北京新机场的区位劣势,机场的陆侧接驳系统配套的完善对于改善机场的不利区位 影响,吸引客流均衡选用两机场关系重大。为了更好的测试陆侧接驳系统对未来首都航空客 流机场选择行为的影响,从航空乘客的时间价值入手,基于市场竞争的原则,构建北京多机 场航空客流需求预测模型来应对此问题。
2.北京多机场航空客流需求预测框架
根据北京市航空客流特征及借鉴欧美航空客流预测方法,主要通过航空客流总量预测、 航空客流生成区域预测、航空客流人群构成及出行目的预测、机场选择预测、陆侧接驳方式 选择预测等五个部分组成,具体航空客流需求预测框架图,见图 2。
图 2 北京多机场航空客流预测框架图
相交国内外以往航空客流预测模型,本次预测方法有如下特点:
2.1 将航空客流预测模型与城市传统出行模型一体化考虑
由于机场客流的乘机行为是城市诸多交通出行行为中的一部分,因此本次预测将其放入城市交通系统中进行综合模拟,以体现北京市城市交通系统运营状况对机场乘客交通方式选 择的影响。将航空枢纽整合在城市交通模型中进行一体化构建的方法在国际上实现的城市也 为数不多,文献显示仅美国和欧洲有三至四个城市实现了无缝的模拟分析。
2.2 多机场的客流选择模型
基于北京新机场和首都国际机场的发展定位和规划客运规模,两机场作为北京市将来两 个超大型国际航空枢纽,必然存在某种程度的客流竞争关系,从而导致航空客流在北京市范 围内分布的差异性,因此将两个机场客流进行综合分析考虑,不仅更好的体现了陆侧交通系 统对旅客机场选择的影响作用,而且也更加真实的反应了机场定位的差异和服务水平的差别 导致客流分布的差异性。此外基于规划年首都国际机场能力的限制,需要在预测中有所体现, 以反映其对客流分布的影响,此预测方法较好的反应了这一特殊的限定要求。
2.3 航空乘客时间价值的标定
航空乘客的航空出行不同于普通城市出行,其出行特征体现为时间性强,时间价值高, 为了将其与普通城市出行区别开来,专门针对航空乘客进行了出行时间价值的意向调查。将 其用于航空陆侧接驳出行的模型标定,较好的反映了航空乘客对陆侧接驳交通方式服务水平 的高要求。
2.4 使用分层的 LOGIT 模型模拟机场选择与机场陆侧接驳交通方式选择
由于航空乘客在机场选择时,机场的陆侧接驳方式仅为乘客机场选择考虑的主要影响因素之一。因此,使用分层的 LOGIT 模型模拟乘客机场选择和机场接驳交通方式选择行为,将 更加符合实际的航空乘客选择行为模式。
3. 需求预测主要参数标定
3.1 航空客流生成模型
基于对首都国际机场乘客展开的约 7000 份问卷统计结果,发现不同区域的航空客流出 行强度存在较大差异。同时不同航空客流类型,航空出行频次的影响因素也有所不同。因此 在航空客流生成模型标定中,将北京市域分成三个空间层次(城六区、近郊区和远郊区县), 结合不同航空客流类别,选取相关性较强的影响因素进行分别标定。航空客流生成模型空间 层次划分见图 3。
图 3 航空客流生成模型空间层次划分图
结合上述空间划分,根据现状调查数据分析,最终按从家出发的航空客流、从单位出发 的航空客流、从酒店出发的航空客流、从其他地点出发的航空客流四类来分别进行出行生成 模型的标定工作。并经过社会经济相关因素的筛选,以城六区区域为例,航空客流生成模型 参数标定结果见表 1。
表 1 区域 1 航空客流生成模型参数标定结果(日航空乘客/万人)
由上述标定结果可见,各类航空客流生成模型 R 方值均在 0.75 以上,置信度较高。同 时,不同类别的航空客流受到不同因素影响差异较大。
根据三个区域标定模型拟合出北京一日总航空客流发生量 9.6 万人次,与北京一日总航 空客流实际发生量 9.2 万人次相差 4%,误差在 5%以内可接受。模型模拟出三个区域的客流 与实际客流比例对比见图 4。
图 4 三个区域模型与观测客流比例对比图
3.2 航空客流人群划分及出行时间价值标定
为了反映不同航空乘客对出行时间的敏感性,同时为了将航空乘客的时间价值与城市一 般出行的时间价值进行对比区分。专门针对首都机场的航空乘客进行了约 3000 份的航空出 行时间价值的专项 SP 调查(出行意向调查)。
结果对数据的统计处理及标定分析,得出四类主要人群(大陆客非商务出行、大陆客商
务出行、非大陆客(为外国人和港澳台地区乘客)非商务出行、非大陆客商务出行)的航空客流时间价值,具体见表 2。
表 2 北京航空乘客时间价值汇总表(元/分钟)
由表可见,无论是大陆客还是非大陆客,其商务出行的时间价值均高于非商务出行。而 无论出行目的如何,大陆客的时间价值均略低于非大陆客。
而通过表 3 对比大陆客的航空出行时间价值与北京一般出行时间价值可见,航空出行时 间价值基本为普通出行时间价值的 1.6-1.8 倍之间。
表 3 北京航空时间价值与普通出行时间价值对比表(元/分钟)
注:北京 2012 年北京城市普通出行时间价值基于 2005 年出行时间价值调查结合可支配收入增长转化得出, 航空出行时间价值选用大陆客相应值作为对比主要人群类型
3.3 航空客流接驳方式选择
根据不同人群对机场接驳交通费用、舒适度、时间的敏感性差异,在交通方式选择中, 对不同人群的接驳方式选择模型进行标定。
接驳模型方式选择集主要包括:小汽车接送、出租车、机场快轨和机场巴士。
接驳模型标定的自变量选择,主要考虑出行的广义费用(即由出行时间和出行费用根据 出行时间价值转化合成)
标定模型使用多元罗吉特模型(MNL)完成。出行方式选择公式见公式 1。 (1)
模型标定结果见表 4。
表 4 机场接驳交通方式划分模型标定结果表
注:MNL 参考交通方式为机场巴士。
从模型预测结果可见,各交通方式中,各类人群使用出租车的倾向均较为明显,而与公 共交通方式相比,除非大陆客非商务出行外,小汽车的倾向性也较强。可见,目前航空乘客 在广义费用一致的情况下还是更倾向于选用小汽车或出租车等交通方式,与其舒适性、方便 性较好存在一定关系。而公共交通中,同样条件下,轨道交通的竞争优势不如机场巴士,也 说明目前轨道交通换乘条件、服务水平等有待进一步提高。
根据上述模型模拟出出行方式构成与观测出行方式构成比例对比见图 5。
图 5 模型模拟出行方式构成与观测出行方式构成对比表
由图 5 可见,模型出行方式结构与观测出行方式结构各交通方式误差均较小,仅巴士误 差略大,模型可用。
4. 规划航空客流预测分析
4.1 预测背景
4.1.1 城市发展背景
依据北京市最新规划汇总图(2011 年 11 月版),结合《北京市就业人口用地指标研究 总报告》中的给出的北京市人口、岗位与用地和建筑量的计算关系,预测北京市人口、岗位 及其他相关指标分布。最终规划年北京市规划常住总人口约 2440 万,总就业岗位约 1300 万个。
4.1.2 北京市航空出行总量需求预测
依据《北京新机场预可行性研究报告》,新机场在本期工程目标年——2025 年,年旅客 总吞吐量将达到 7200 万人次、远景规划目标年——2040 年,年旅客总吞吐量将达到 1.3 亿 人次。首都国际机场远期最大年客运吞吐量约为 1 亿人次。
4.2 预测情景
4.2.1 两机场定位差异情景分析
由于目前两机场仅有国际双枢纽机场的宏观定位,在两场分工细则规划设想上尚未完全 明确。因此本次预测基于两机场趋同化服务和两机场差异化服务两种情景模式下进行测试。
两场提供趋同化服务:即两机场在预测年提供的航线方向、航空品质、航空票价等方面 具有较强可比性,导致乘客在进行航线选择和机场选择中,对陆侧交通接驳系统的服务水平 关注较强,陆侧交通接驳系统的质量对航空乘客机场选择影响较大;
两场提供差异化服务:即两场在预测年提供的航线方向、航线品质、航空票价等方面存 在较大差异,使得不同类型或不同出行目的地的航空乘客机场选择较为固定,陆侧交通接驳 系统品质对航空乘客机场选择中所起作用影响较弱。
具体测试情景见图 6。
图 6 测试方案框架图
基于上述分析,基于篇幅限制,文中仅以新机场本期(2025 年)为例,说明不同机场 定位及市场竞争环境下的航空客流预测结果差异。
4.2.2 两机场陆侧交通接驳设施规划
本期(2025 年)北京新机场规划有城市轨道交通专线系统、新机场铁路专线系统、高 速公路系统、新机场地面巴士系统等。
轨道交通专线:起点为北京北部的牡丹园站,经金融街、草桥、磁各庄至北京新机场, 初步票价方案为分段计价,各站依次收费为牡丹园站至新机场 55 元、金融街至新机场 45 元、草桥至新机场 40 元、磁各庄至新机场 30 元。运营速度 80 公里/小时,高峰时段发车间 隔 10 分钟。
新机场铁路专线:起点丰台火车站,直达新机场。全程票价 30 元,运营速度 100 公里/ 小时,发车间隔 30 分钟。
高速公路系统:本期服务新机场高速公路有新机场专用高速、京开高速、京台高速。三 条高速中,除新机场专用高速直接连接北京城区与新机场外。京台高速与京开高速分别在新 机场东西两侧通过新机场联络线辅助服务新机场。
同期,服务首都国际机场的陆侧交通系统,同样有城市轨道交通专线系统、高速公路系 统、新机场地面巴士系统等。
首都机场轨道交通专线:目前已经开通运营,从东直门站发车经三元桥站分别到达首都 国际机场的 2 号和 3 号航站楼。票价方案为单一票制,收费标准为城市至首都国际机场 25 元/次。运营速度 45 公里/小时,高峰时段发车间隔 10 分钟。
高速公路系统:规划服务首都国际机场高速公路有机场专用高速、机场第二高速、机场 北线高速。
4.3 客流分布预测
4.3.1 北京市航空客流分布预测
根据客流生成模型预测得出规划年全市航空客流分布,客流主要聚集区域依然位于北京 市规划中心城地区,但客流强度与现状年相比较,呈现出多点分散的趋势。除现状客流强度 较高的 CBD、金融街、东二环沿线、中关村、上地等地区外,规划年中,北京市航空客流涌现出南部的丽泽商务区、丰台总部基地地区、北部的奥体地区、西部的长安街沿线行政办公 区等多个高强度区域。具体见图 7、图 8。
图 7 规划年北京中心城航空客流强度分布图
图 8 现状年北京中心城航空客流强度分布图
4.3.2 北京新机场航空客流分布预测
而规划研究的重点——北京新机场,在两机场不同的竞争关系下,其主要吸引的客流分 布亦存在较为明显的差异,具体见图 9、图 10。
图 9 情景 1 新机场航空客流分布强度 图 10 情景 2 新机场航空客流分布强度
由上图对比可见,由于两种情景下两机场功能定位不同,导致乘客在机场的选择中对陆 侧接驳交通设施服务水平的敏感度存在差异。在北京市航空客流总量预测和首都机场客流总 量约束前提下,导致两种情况下新机场旅客总量相差约 15%,情景 2 下新机场客流总量更高。
两种情景下,新机场乘客分布及出行距离也不尽相同,新机场客流在情景 1 下,由于对 陆侧接驳设施更加敏感,因此更集中的分布在中心城的西南侧。新机场客流在情景 2 下,由 于对陆侧接驳设施敏感性较差,因此在中心城的分布更加均匀,与规划重点发展区域相吻合。
4.4 客流接驳方式构成预测
在情景 1 与情景 2 下,新机场航空旅客陆侧接驳方式构成见表 5。
表 5 本期新机场高峰小时高峰方向陆侧接驳方式构成结构对比
从新机场乘客陆侧接驳方式构成对比可见,由于新机场乘客在情景 2 下分布更分散,公 共交通与私人交通广义费用差异更大,更倾向于公共交通,而情景 1 下相较而言更倾向于私 人交通和出租车。
总体而言,由于新机场距离较远,专线轨道交通及专线铁路的时间、费用优势明显,机 场巴士的费用优势突出。本期新机场航空旅客中,轨道+铁路+机场巴士的公共交通接驳客流 占到 50%以上。两种情景下各行政区新机场陆侧接驳方式构成见图 11、图 12。
图 11 情景 1 新机场航空客流分布强度 图 12 情景 2 新机场航空客流分布强度
4.5 设施服务水平分析
4.5.1 轨道交通设施服务水平分析 根据上述航空旅客出行结构,结合本期新机场通勤客流规模得出新机场专线早高峰高峰小时高峰方向最大断面客流构成见表 6。
表 6 本期机场快轨高峰小时高峰方向最大断面流量构成分析
可见,本期机场专线高峰小时高峰方向最大客流断面客流约 0.58 万人次。新机场专线 本期规划运力可满足需求。
4.5.2 铁路专线服务水平分析
本期铁路专线高峰小时高峰方向旅客客流 0.11 万人次,接送客流 0.014 万人次,通勤 客流约 0.1 万人次。总计高峰小时高峰方向总客流量约 0.23 万人次。建议高峰小时选用 8 节编组列车(容量 1000 人/车次),建议缩短发车间隔至 20 分钟。
4.5.3 高速公路服务水平分析
在上述两方案最不利道路条件下,结合新航城、新机场通勤出行需求和新机场货运需求, 分配得到各高速公路主要路段流量及负荷见表 7。
表 7 本期新机场相关高速公路流量及负荷汇总表
注:2、3、4、5、6 代表北京各环路, 6-D:为 6 环路至东南部过境通道段, D-A:为各条高速汇入后的场前联络线段
由上表可见,本期各条主要高速公路高峰小时总流量约 1.03 万辆标准车。各条高速公 路机场前段负荷度基本维持在 0.5-0.7 之间。建议在随着本期车流的变化,适时启动京开高 速公路南段的扩宽和京台高速南段的扩宽工程。
5. 结论与建议
本文以北京新机场为例,试图探索一套合理的量化分析方法,辅助模拟多机场城市的航 空客流分布规律变化,平衡、引导多机场城市航空客流的合理布局,测试机场陆侧交通系统 规划配置的合理规模。
通过测试分析,笔者认为:
1、航空客流需求预测研究中,应关注航空乘客的出行行为,从其对时间、价格、舒适 性、便捷性等多方面的关注程度出发,努力构建可以合理反映其选择行为规律的模型,对其 行为进行模拟。从市场选择个体角度出发,更好挖掘规划的陆侧交通系统对航空乘客主体选 择的影响。
2、北京新机场由于空间距离的自然劣势,在机场建成之初,可以基于航空联盟划分的形式首先形成初始规模,同时借以陆侧接驳交通系统的优势区域——北京西南部地区,吸引 相应客流,带动新机场初始发展。随着新机场成长,建议和首都国际机场分工定位向差异化 互补型转变。新机场由于距离北京中心城较远,区域辐射优势较强,建议以国际航线为主, 而首都机场由于距离北京中心城区较近,建议以国内航线为主,国际主要设置中短途的亚洲 航线。结合分工的转变做好两场的接驳系统升级工作。
3、北京新机场的陆侧接驳设施应结合其区位条件,更加注重公共交通设施的规划建设, 打造快捷、高效、舒适、无缝的公共交通接驳设施,扭转其空间距离较远的劣势,吸引新机 场航空客流。同时,增加公共交通接驳方式在陆侧接驳系统中的分担比例。
4、新机场所处的京津冀质心位置,有利于其区域辐射力的提升。建议通过空铁联运的形式增强新机场的区域辐射能力,吸引区域客流的乘用。
参考文献：
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