Dr.

-Ing.

Th.

Müh

lhau

sen

1Institut für Flugführung

Simulationsverfahren zur Modellierung flughafenspezifischer Verkehrsprozesse der

Luft- und Landseite

Thomas Christ, Jan Kaiser, Thorsten Mühlhausen

Braunschweig, den 08.01.2004

Dr.

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sen

2Institut für Flugführung

Die Situation im Luftverkehr

Prognose der Eurocontrol für das jährliche Verkehrswachstum in Europa von 2003 bis 2009

Dr.

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3Institut für Flugführung

Gliederung

1. Motivation

2. Verkehrsprozessbeschreibung

3. Flughafen-Modelle

4. Verknüpfung von Modellen zu einem Flughafen-Gesamtmodell

5. Zusammenfassung

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4Institut für Flugführung

Verkehrsströme an einem Flughafen

Ankunft

Abflug

Vorfahrt

Abfahrt

Ankuft

Abfahrt

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5Institut für Flugführung

Flughafenanlagen

Landebahn

Rollwege

Vorfeld

Terminal

Vorfahrt

ÖPNV

Parkraum

Bahnhof

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6Institut für Flugführung

Beispiel: Der Flughafen Frankfurt

Foto: Fraport AG

Landebahn

Rollwege

Vorfeld

Terminal

Parkraum

Bahnhof

Vorfahrt

ÖPNV

Dr.

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sen

7Institut für Flugführung

Gliederung

1. Motivation

2. Verkehrsprozessbeschreibung

3. Flughafen-Modelle

4. Verknüpfung von Modellen zu einem Flughafen-Gesamtmodell

5. Zusammenfassung

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8Institut für Flugführung

Übersicht existierender Flughafenmodelle

...

...SLAM (Simple Landside Aggregated Model)

MACADPAX/BAX

The Airport MachineWitness

TAAMTotal Airspace and Airport Modeller

McPasMaCroscopic PAssenger Simulation

Simmod

the airport and airspace SIMulation MODel

Tomics Traffic Oriented MICroscopic Simulation

LuftseiteLandseite

Dr.

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sen

9Institut für Flugführung

Simmod

Dr.

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10Institut für FlugführungInstitut für FlugführungDr.

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Beispielanwendung: Flughafen Zürich Midfield Terminal

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lhau

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11Institut für Flugführung

Beispielhafte Ergebnisseder Midfield-Studie

1s 1326s 13264s Kreuzungs-Delay

1 149 298 Taxiway-Benutzung

Dr.

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12Institut für Flugführung

Simmod: Eigenschaften

Mikroskopisches Modell der Luftseite

Ursprünglich erstellt in den 80er Jahren von der FAA (Federal Aviation Administration)

Verschiedene Versionen auf dem Markt

Weit verbreitet

Einfache Knoten-Link-Struktur

Typische Simulationszeit eines Verkehrstages liegt zwischen 1 und 2 Minuten

Kein offenes System

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13Institut für Flugführung

Tomics

Dr.

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14Institut für Flugführung

Tomics: Beispielanwendung

Dr.

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15Institut für Flugführung

Tomics: Eigenschaften

Mikroskopisches Modell der Landseite

Zur Zeit in der Entwicklung

Erstes einfaches Basismodell wird getestet

Abbildung von Grundelementen der Verkehrssystemtheorie

(Räume, Quellen, Senken, Störquellen)

Anwendung einer dynamischen Quelle-Ziel-Matrix

Weitere Vorhaben: Gepäckfluss und Fahrzeuge in die Simulation integrieren

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sen

16Institut für Flugführung

McPAS Passagier-schlange

Quelle

Senke

Service ProzessVerbindung

Passagierfluss

Passagier-ankunft

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17Institut für Flugführung

Modellierung eines Flughafens mit McPas: Schritt 1

Zeit

Ank

unfts

gate

0 5 10 15 200

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

Passagieranzahl: Array[1..200]

Gate: +Landung·dt

Ankunftszeit: Array[1..200]

Ankunftstrigger.:SUCHE(Landezeiten, ZEIT )

Ankunft:IMPULSFALLS(Landungstrigger,ARRWERT(Landepassagiere, Landungstrigger ))

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18Institut für Flugführung

Die Topologie eines Flughafens

Rail trafficarriving

departing

Arriving individual traffic

Departing individual traffic

Transferpassengers

Departures

Arrivals

Terminal

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19Institut für Flugführung

Modellierung eines Flughafens mit McPas: Schritt 2

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20Institut für Flugführung

Beispielhafter Einsatz von McPas

Zeit

Pass

agie

rflu

ss

380 Pax

600 Pax (normal)

600 Pax (erhöht)

Ankunft

Gate

Mittlere_Dauer

Aussteigen

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21Institut für Flugführung

McPas: Eigenschaften

Makroskopisches Passagierflussmodell

Basierend auf System Dynamics

Gute Übereinstimmung zwischen realer und modellierter Topologie

Geringe Einarbeitungszeit und einfache Handhabung

Die Simulationszeit liegt zwischen 3 und 5 Minuten für einen Verkehrstag

Der Simulationsablauf kann online geändert werden

Stark vereinfachtes Umsteigermanagement durch den makroskopischen Ansatz

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22Institut für Flugführung

Gliederung

1. Motivation

2. Verkehrsprozessbeschreibung

3. Flughafen-Modelle

4. Verknüpfung von Modellen zu einem Flughafen-Gesamtmodell

5. Zusammenfassung

Dr.

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23Institut für Flugführung

Ziel: Integration der Modelle

Landepassagiere

Ankunftsgate

Landezeiten

Landung

LandungstriggerLandungsmodus

Umsteiger_In_Impuls

Zeit

Ankommende_Sonstige_Pax1

Ankommende_MIV_Pax2

Ankommende_Fernbahn_Pax3

Ankommende_ÖPNV_Pax4

0 5 10 15 20

0

1 000

2 000

3 000

1 2 3 4 12

3

4

1

2

3

41

2

3

4

1

2

34

Dr.

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Th.

Müh

lhau

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24Institut für Flugführung

Der OPAL-Ansatz

Luftseitiges Modell

Landepassagiere

Ankunftsgate

Landezeiten

Landung

LandungstriggerLandungsmodus

Umsteiger_In_Impuls

Zeit

Ankommende_Sonstige_Pax1

Ankommende_MIV_Pax2

Ankommende_Fernbahn_Pax3

Ankommende_ÖPNV_Pax4

0 5 10 15 20

0

1 000

2 000

3 000

1 2 3 4 12

3

4

1

2

3

41

2

3

4

1

2

34

Landseitiges Modell

OPAL

Nutzer

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25Institut für Flugführung

Middleware

(Spineware / Script)

Der OPAL Aufbau

Datenbank

Modell 1

Modell 2

Modell ...

Interface 1

Interface 2

Interface ...

Optimisierungs-und Diagnose

Tool

Interface ODT

HMI

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lhau

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26Institut für Flugführung

OPAL: Exemplarischer Ablauf TAAM-McPas

Daten-bank

1. Initialisierung

TAAM

McPas

3. Datenexport und Simulation

2. Datenexport und Vorverarb.

4. Datenimport der TAAM-Ergebnisse

5. Datenexport und Simulation

Abbruch?

6. Überprüfung der Ergebnisse

Ja

7a. Abschluss

7b. Datenimport der McPas-Ergebnisse (weiter mit 3.)

Nein

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27Institut für Flugführung

Gliederung

1. Motivation

2. Verkehrsprozessbeschreibung

3. Flughafen-Modelle

4. Verknüpfung von Modellen zu einem Flughafen-Gesamtmodell

5. Zusammenfassung

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28Institut für Flugführung

Zusammenfassung

Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Luftverkehrs- und Passagiermodelle

Keines dieser Modelle deckt den kompletten Flughafen ab

Existierende luftseitige Modelle sind abgeschlossene Systeme

Integration bestehender Modelle in eine Plattform ermöglicht eine ganzheitliche Flughafenuntersuchung

Das Projekt SPADE (Supporting Platform for Airport Decision making and Efficiency analysis) setzt die OPAL Arbeiten fort

Zur Zeit werden Simulationsmodelle „nur“ zur strategischen Entscheidungsfindung herangezogen

Ein Ziel ist es, sie auch im taktischen Bereich einzusetzen