ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA DOPRAVNÍ
Simulace příletů cestujících na schengenský terminál letiště Praha - Ruzyně a jejich přestupů na navazující lety
SEMESTRÁLNÍ PRÁCE
Vybrané statistické metody
Vyučující:
Mgr. Šárka VORÁČOVÁ, Ph.D. Bc. Pavel Nádeníček
Vypracoval:
PRAHA 2011
Zadání semestrální práce:
Popis situace v praxi (skutecné, nebo fiktivní), formulace problému termíny THO, popis rešení problému, řešení simulacní metodou THO, záver, návrh optimálního rešení, diskuze vztahu vstupních a výstupních parametrů.
Obsah 1. Popis situace v praxi – Problematika cestujících, kteří přilétají na schengenský terminál letiště Praha - Ruzyně 2. Stručný popis práce modelu 3. Formulace problému termíny THO 4. Popis řešení problému – optimalizace využití nástupních mostů pro přílety a odlety (hlavní cíl), optimalizace celní a pasové kontroly zavazadel a dopravníkových pásů pro výdej odbavených zavazadel (vedlejší cíle) 5. Řešení simulační metodou THO – simulace pomocí programu HP Sim. 6. Závěr, návrh optimálního řešení, diskuze vztahu vstupních a výstupních parametrů
1. Popis situace v praxi – Problematika cestujících, kteří přilétají na schengenský terminál letiště Praha – Ruzyně Přistoupením České republiky do Evropské unie byla oblast letecké infrastruktury zásadním způsobem dotčena. Podpisem dohody o přistoupení se Česká republika mimo jiné zavázala, že zajistí volný pohyb osob uvnitř zemí schengenského prostoru a že bude provádět důkladné kontroly osob z třetích zemí do tohoto prostoru vstupujících a všech osob z tohoto prostoru vystupujících. Letiště Praha na začátek nové éry civilního letectví u nás reagoval již v roce 2006 otevřením Terminálu Sever 2, známého pod názvem schengenský terminál. Tato práce je zaměřena na problematiku příletů letadel ze zemí schengenské dohody na Terminál 2 a pohybu cestujících, který je možno rozdělit do třech možností: 1. Cestující v Praze přestupuje na navazující let v rámci schengenského prostoru 2. Cestující v Praze přestupuje na navazující let do zemí mimo schengenský prostor 3. Cestující v Praze svou cestu končí K dispozici máme jeden terminál pražského letiště (viz obrázek – schengenský terminál je označen červeně) a naším úkolem je umožnit obsluhu příletového cestujícího ze zemí schengenské dohody na všech třech zmíněných cestách při dodržení všech bezpečnostních předpisů a provozních nařízení.
Obrázek 1: Rozdělení terminálů letiště Praha V praxi můžeme říct, že pokud cestující pokračuje navazujícím letem uvnitř schengenského prostoru, netýká se ho celní, ani bezpečnostní kontrola a cestující po vystoupení z letadla pokračuje
přes transitní halu Terminálu 2 rovnou do nástupního mostu pro odlet navazujícího letu. Pokud ovšem cestující pokračuje letem za hranice schengenského prostoru, musí projít přes celní a pasovou kontrolu do Terminálu 1 a dále do nástupního mostu pro svůj navazující let.
2. Stručný popis práce modelu Cestující v Praze přestupuje na navazující let v rámci schengenského prostoru Po vystoupení z letadla se cestující ocitne buď v nástupním/výstupním mostu (tzv. gate) s přímým výstupem do příletové haly, nebo na letové stojánce (tzv. stand), odkud je do příletové haly dopraven autobusem. Z příletové haly projde volným průchodem do transitní haly a dále do nástupního mostu (gate) pro svůj pokračující let. Cestující v Praze přestupuje na navazující let do zemí mimo schengenský prostor Stejně jako v prvním případě se cestující dostane do příletové haly buď nástupním mostem nebo autobusem, odkud dále pokračuje volným průchodem do transitní haly směrem na Terminál 1. U vchodu do non-schengenského terminálu se zařadí do fronty před celní a pasovou kontrolou a po odbavení jednou ze čtyř přepážek pokračuje dále k nástupním mostům v odletové hale. Cestující v Praze svou cestu končí První část cesty cestujícího je opět stejná jako v předchozích dvou případech a cestující se ocitne v příletové hale. Odtud již ale pokračuje opačným směrem, k východu do města. Pokud má cestující odbavené zavazadlo, dostaví se k jednomu ze čtyř dopravníkových pásů a vyzvedne si jej. Pokud odbavené zavazadlo nemá, projde rovnou k východu a opouští letiště.
3. Formulace problému termíny THO.
Simulace příletů cestujících představuje Markovský řetězec se spojitým časem (provozní doba letiště je 16 hodin denně 06-24 hod. kvůli hlukovým postupům). Poissonovský vstupní tok je dán střední dobou mezi událostmi 1/λ=4. Frontový režim celé simulace je FIFO (First In First Out), přičemž cestující se do front řadí v takovém pořadí, v jakém přišli, a stejně tak i odcházejí. Podle Kendallovy klasifikace je možné systém příletů mostů zapsat jako D/M/7/∞. Letadla přistávají dle pevně stanovených minimálních radarových rozestupů deterministicky jednou za 4 minuty, přičemž doba, za kterou opustí letadlo do gate nebo autobusu se pohybuje s exponenciálním rozdělením
kolem 3 minut. Během provozní doby letiště tedy přistane na schengenský terminál 240 letadel. Terminál má 7 nástupních/výstupních mostů, 4 jsou používány pro přílet, 3 pro odlet. Dále jsou pro přílet k dispozici 3 stojánky obsluhované autobusy.
Obrázek 2: Přehled práce simulace příletů cestujících na schengenský terminál Nejpoužívanějším typem letadla v Praze je Airbus A320 s kapacitou kolem 160 cestujících (záleží na verzi) a ze statistik Českých aerolinií za rok 2009 vyplývá, že průměrná obsazenost letadel se pohybuje kolem 60% kapacity letadla, tudíž lze konstatovat, že každým letadlem v průměru přiletí 100 cestujících.
Po příletu trvá v průměru 4 minuty, než cestující vystoupí z letadla. Pokud pokračují mostem přímo do terminálu, zabere jim to další 3 minuty. Pokud ale jedou ze vzdálené stojánky autobusem, trvá jim cesta z letadla do haly v průměru 15 minut. Dalším subsystémem je doprava cestujících autobusem od letadel ze vzdálených stojánek do terminálu. Tento systém lze zapsat jako M/M/3/300. Příjezd letadel po pojezdových drahách na stojánku i doba přestupu z letadla do autobusu je dána exponenciálním rozdělením, k dispozici máme 3 stojánky a 3 autobusy. Do každého autobusu se vejde 100 lidí. Tento subsystém je jako jediná součást celého systému frontovým systémem typu LIFO – Last In First Out, protože pokud nastoupíte do autobusu první, s velkou pravděpodobností vystoupíte až jako poslední. Kapacitu příletové haly jsem stanovil podle výpočtu statické kapacity. Statická kapacita vyjadřuje maximální možné na plnění určitého prostoru cestujícími při současném požadavku na udržení předem zamýšlené úrovně komfortu. Spočteme ji jako podíl užitné plochy určitého místa s koeficientem standardního prostoru připadajícímu na jednoho cestujícího.
Můj odhad užitečné plochy příletové haly je 2700 m2. Za předpokladu, že by letiště Praha chtělo i nadále poskytovat služby ve třídě A, můžeme vzít aritmetický průměr z hodnot uvedených v příslušném sloupci a dosadit jej do jmenovatele ve vzorci.
Úroveň služeb užitečný prostor na jednoho cestujícího v m2 Subsystém
A
B
C
D
E
F
Odbavovací přepážky
1,8 1,6 1,4 1,2 1,0
-
Příletová hala
2,7 2,3 1,9 1,5 1.0
-
Výdej zavazadel
2,0 1,8 1,6 1,4 1,2
-
Celní a pasová kontrola 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6
-
Výsledná statická kapacita příletové haly schengeského terminálu je 2700/2,7 = 1000 cestujících.
Subsystém odletových nástupních mostů v schengenském terminálu lze zapsat jako M/M/3/1000, s exponenciálním rozdělením doby nástupu cestujících na navazující let 12 minut. Podobně platí i pro stanoviště celní a pasové kontroly M/M/4/1000. Hlavním problémem je nutnost optimalizace rozložení sedmi nástupních/výstupních mostů, přičemž každý může být využíván jak pro přílety, tak pro odlety. Výchozí stav je 4 mosty pro přílety a 3 mosty pro odlety. Dalším problémem je nutnost optimalizovat dobu, za kterou cestující projde přes pasovou kontrolu do non-schengen terminálu, tak , aby bez problému stihnul navazující let a zároveň aby nedocházelo k nevytíženosti zaměstnanců celní správy, což by bylo neekonomické.
5.
Řešení simulační metodou THO – simulace pomocí programu HP Sim.
Obrázek 3: Schéma simulace příletů cestujících na schengenský terminál
Původní stav - viz obrázek První optimalizace – Změna jednoho ze sedmi nástupních/výstupních mostů z příletového na odletový – na nový stav 3 mosty pro přílety, 4 pro odlety Druhá optimalizace – Rozdělení čtyř přepážek celní a pasové kontroly na 2 pro občany EU a 2 pro občany ostatních zemí. Kontrola evropského pasu digitální čtečkou trvá přibližně 1 minutu
Obrázek 4: Schéma simulace příletů cestujících na schengenský terminál po 1. optimalizaci
Číslo
Obsloužení cestující
měření
Neobsloužení
Obsloužení cestující
Neobsloužení cestujcí
cestující
(po 1. optimalizaci)
(po 1. optimalizaci)
1
23767
233
23998
2
2
23877
123
23997
3
3
23925
75
23999
1
4
23931
69
24000
0
5
23648
352
23999
1
6
23707
293
23997
3
7
23850
150
23993
7
8
23736
264
23996
4
9
23914
86
23994
6
10
23927
73
23998
2
11
23753
247
23997
3
12
23947
53
24000
0
13
23619
381
23995
5
14
23859
141
23998
2
15
23701
299
24000
0
16
23765
235
23999
1
17
23891
109
23997
3
18
23939
61
23996
4
19
23886
114
23998
2
20
23843
157
23997
3
21
23960
40
23999
1
22
23877
123
24000
0
23
23873
127
23995
5
24
23789
211
24000
0
25
23859
141
23998
2
26
23720
280
23993
7
27
23851
149
23999
1
28
23852
148
24000
0
29
23831
169
23997
3
30
23857
143
23997
3
Aritmetický průměr Modus Medián Rozptyl Směrodatná odchylka
Neobsloužení cestující před
Neobsloužení cestující po první
optimalizací
optimalizaci
168,2
2,47
123
3
145,5 8041,63
2 4,05
89,68
2,01
Variační koeficient Variační rozpětí
0,533146
0,815752
341
7
T-Test (typ 1)
6,79291E-11
T-Test (typ 2)
3,73502E-14
T-Test (typ 3)
7,31296E-11
Graf obsloužených cestujících před optimalizací
Graf neobsloužených cestujících před optimalizací
Histogram neobsloužených cestujících před optimalizací
Odhad rozdělení:
2
rozdělení
Histogram neobsloužených cestujících po první optimalizaci
Odhad rozdělení: Exponenciální rozdělení
Počty obsloužených cestujících po 1. optimalizaci podle cílové destinace za 14 dnů odletělo v rámci odletělo mimo schengenský schengenského prostoru prostor 11725 2663
zůstalo v Praze 9612
11745
2803
9452
11634
2788
9578
11712
2661
9627
11808
2694
9498
11624
2844
9532
11615
2688
9697
11521
2694
9785
11736
2756
9508
11918
2636
9446
11623
2691
9686
11634
2795
9571
11533
2804
9663
11809
2611
9580
11688,35714
2723,428571
9588,214286
modus
11634
2694
9582
medián
11673
2694
9579
rozptyl
11488,08673
4970,387755
8911,739796
směrodatná odchylka
107,1824927
70,50097698
94,40201161
variační koeficient
0,009170022
0,025886846
0,00984563
aritmetický průměr
Graf cestujících transitujících v rámci schengenského prosotru, mimo schengenských prostor a cestujících končících svojí cestu v Praze – statistika za 1 den provozu Letiště Praha
Druhá optimalizace – Rozdělení čtyř přepážek celní a pasové kontroly na 2 pro občany EU a 2 pro občany ostatních zemí. Kontrola evropského pasu digitální čtečkou trvá přibližně 1 minutu
číslo měření
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Neobsloužení cestující na pasové kontrole (nestihli navazující let) 123 112 141 50 30 13 116 19 97 155 93 55 60 47 101 100
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
49 96 89 83 128 46 88 89 185 111 142 187 190 5
aritm. průměr modus median rozptyl
93,33 89 94,5 8042,373333
směrodatná odchylka
89,6792804
variační koeficient
0,960849433
T-Test typ 1
8,6415E-11
T-Test typ 2
4,44258E-14
T-Test typ 3
7,93784E-11
Graf cestujících, kteří zůstali neobslouženi na pasové kontrole (před druhou optimalizací)
6. Závěr, návrh optimálního řešení, diskuze vztahu vstupních a výstupních parametrů Z analýzy výstupních dat vyplývá, že optimalizační krok vedoucí k výměně jednoho příletového nástupního mostu za odletový, se ukázal jako ideální řešení, které výrazně urychlilo tok transitních cestujících schengenským terminálem. Čísla neobsloužených cestujících, kteří nestihli navazující let, jsou v řádu jednotek, a tudíž lze říci, že pražské ruzyňské letiště může využívat svojí plnou kapacitu a je dobře připraveno na další rozšíření, jakým má být v budoucnu nová paralelní vzletová a přistávací dráha. V případě druhé optimalizace se jednalo o rozdělení celní a pasové kontroly na dvě přepážky obsluhující občany s evropským pasem a dvě pro občany ostatních zemí. U občanů evropské unie tak došlo k výraznému snížení čekací doby ve frontě. Dobrou úroveň optimalizace potvrzují i provedené T-Testy (celkem šest). Program HP-Sim je prvním simulačním programem, se kterým jsem se během svých studií setkal. Je nutné podotknout, že ačkoliv HP-Sim není ideálním programem pro simulaci velkých toků, jako je například pohyb cestujících na letišti, vhodným nastavením simulace lze dosáhnout velmi uspokojivých výsledků simulace, které jsou blízké reálnému provozu pražského letiště. Programování samotné situace jsem založil na kvalifikovaném odhadu a znalosti prostředí letiště Praha. V prostředí pražského letiště pracuji při studiu již několik let a data pro svou simulaci jsem získal převážně z výročních zpráv Letiště Praha, a.s. a Českých aerolinií, a.s., tudíž bylo možné dosáhnout až překvapivě přesných výsledků ve statistikách příletových letadel a cestujících.
