Department of Science and Technology Institutionen för teknik och naturvetenskap
Linköping University Linköpings universitet
g n i p ö k r r o N 4 7 1 0 6 n e d e w S , g n i p ö k r r o N 4 7 1 0 6 -E S
LiU-ITN-TEK-A--18/007--SE
Underlag för
terminaldimensionering vid
utbyggnad av Stockholm Skavsta
Flygplats
Edgars Gotlands
Niklas Lindmark
LiU-ITN-TEK-A--18/007--SE
Underlag för
terminaldimensionering vid
utbyggnad av Stockholm Skavsta
Flygplats
Examensarbete utfört i Transportsystem
vid Tekniska högskolan vid
Linköpings universitet
Edgars Gotlands
Niklas Lindmark
Handledare Krisjanis Steins
Examinator Tobias Andersson Granberg
Norrköping 2018-03-14
Upphovsrätt
Detta dokument hålls tillgängligt på Internet – eller dess framtida ersättare –
under en längre tid från publiceringsdatum under förutsättning att inga
extra-ordinära omständigheter uppstår.
Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner,
skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat för
ickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrätten
vid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning av
dokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten,
säkerheten och tillgängligheten finns det lösningar av teknisk och administrativ
art.
Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman i
den omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovan
beskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådan
form eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litterära
eller konstnärliga anseende eller egenart.
För ytterligare information om Linköping University Electronic Press se
förlagets hemsida
http://www.ep.liu.se/Copyright
The publishers will keep this document online on the Internet - or its possible
replacement - for a considerable time from the date of publication barring
exceptional circumstances.
The online availability of the document implies a permanent permission for
anyone to read, to download, to print out single copies for your own use and to
use it unchanged for any non-commercial research and educational purpose.
Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other uses
of the document are conditional on the consent of the copyright owner. The
publisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity,
security and accessibility.
According to intellectual property law the author has the right to be
mentioned when his/her work is accessed as described above and to be protected
against infringement.
For additional information about the Linköping University Electronic Press
and its procedures for publication and for assurance of document integrity,
please refer to its WWW home page:
http://www.ep.liu.se/Förord
Detta examensarbete genomfördes under vårterminen 2017 vid Stockholm Skavsta Flygplats. Arbetet är en masteruppsats inom Transportsystem och det avslutande momentet i vår
utbildning Civilingenjör inom Kommunikation, Transport och Samhälle.
Vi vill passa på att ge ett stort tack till Joakim Lindholm som har varit vår handledare och mentor på Stockholm Skavsta Flygplats och som har gett oss möjligheten att utföra vårt examensarbete på flygplatsen. Vi vill även passa på att tacka de andra på Skavsta som har stått ut med vårt springande på flygplatsen och alltid varit trevliga mot oss.
Sammanfattning
Med ökande reseprognoser, där en bidragande orsak är den nya höghastighetsjärnvägen Ostlänken som kommer att passera Stockholm Skavsta Flygplats, ställs flygplatsen inför en utmaning att möta denna tillväxt. Enligt prognoserna kommer antalet resenärer öka från 2 miljoner årligen år 2017 till 5,7 miljoner år 2040. Den nuvarande flygplatsterminalen kommer inte att klara av denna ökning och en utbyggnad av terminalen kommer att krävas för att hantera detta.
I detta examensarbete tas ett underlag fram för terminaldimensioneringen så att terminalen ska klara av det ökande antalet resenärer. Detta åstadkoms genom att utföra simuleringar över två olika scenarier baserade på prognoser för år 2030 och 2040. Modellen över den framtida flygplatsen implementeras i simuleringsverktyget Arena, där personflödet i
flygplatsterminalen kan analyseras.
Resultatet från studien innehåller beräkningar och uppskattningar för arean av
flygplatsterminalen och dess komponenter utifrån de två olika scenarierna. Total area av flygplatsterminalen beräknades till 7,5 hektar för scenariot 2030 och 10,8 hektar scenariot 2040. Förutom areaberäkningar har även analyser gjorts på vad som krävs av terminalens funktioner, som exempelvis säkerhetskontrollerna, för att klara av den ökande tillväxten.
Abstract
With a forecast of increasing annual number of passengers at Stockholm Skavsta Airport, the terminal is facing challenges to cope with the increasing demand. The forecast predicts that the annual number of passengers will increase from 2 million in year 2017 to 5.7 million by year 2040. The terminal in its current form will not be able to serve this increase and will need to expand in order to meet the increasing demand.
In this thesis, a basis of the future terminal planning is developed that fulfills the forecast’s prediction. This is done by conducting simulations on two different scenarios based on the predictions for year 2030 and 2040. The simulations were done in the simulation software Arena, where the flow of passengers could be analyzed.
The result of this thesis consists of area approximations of the airport terminal and
its subparts on the two different scenarios. The total area of the airport terminal in this thesis is calculated to 7.5 hectare in the scenario 2030 and 10.8 hectare for the scenario 2040. In addition to area approximations, analyses on different parts and functions of the terminal, such as safety controls, were done.
Innehållsförteckning
Förord ... i Sammanfattning ... ii Abstract ... iii 1 Inledning ... 1 1.1 Bakgrund ... 1 1.2 Syfte... 2 1.3 Frågeställningar ... 2 1.4 Metod ... 2 1.4.1 Litteraturstudie ... 3 1.4.2 Datainsamling ... 3 1.4.3 Intervjuer ... 3 1.4.4 Simulering ... 3 1.5 Disposition ... 42 Flygplats- och terminalutformning ... 5
2.1 Flygplatskomponenter ... 5
2.1.1 Marksida ... 5
2.1.2 Luftsida ... 6
2.1.3 Flygplatsterminal ... 6
2.2 Terminalplanering ... 7
2.2.1 Identifiering av kringliggande faktorer för terminalplanering ... 7
2.2.2 Servicenivå ... 9
2.2.3 Planering och dimensionering av terminal ... 10
2.2.4 Areaberäkning enligt Adisamita ... 15
2.2.5 Gånghastighet i terminal ... 16 3 Simuleringsmetod ... 17 3.1 Konceptuell modell ... 18 3.2 Datorsimulerad modell ... 19 3.3 Simuleringsverktyg ... 20 3.3.1 Arena ... 20
3.4 Verifiering och validering ... 21
3.4.1 Verifiering ... 21
3.4.2 Validering... 21
4 Konceptuell modell ... 23
4.1 Antaganden och förenklingar i konceptuella modellen ... 24
4.1.1 Antaganden ... 24
4.1.2 Förenklingar ... 24
4.2 Indata och utdata ... 25
4.2.1 Indata ... 25
4.2.2 Utdata ... 25
4.3 Kartläggning av resenärers rörelsemönster ... 26
4.4 Genomgång av konceptuella modellen på detaljnivå ... 27
4.4.1 Marksida ... 27 4.4.2 Terminal: Lobby ... 27 4.4.3 Terminal: Avgångshall ... 28 4.4.4 Terminal: Gater ... 29 4.4.5 Terminal: Ankomsthall ... 29 4.4.6 Luftsida ... 29
5 Indata ... 30
5.1 Gånghastighet ... 30
5.2 Gater... 30
5.3 Distanser i terminalen ... 30
5.4 Resenärers ankomsttider till terminalen ... 31
5.5 Ankomster ... 31
5.5.1 Tåg- och busstidtabell ... 32
5.5.2 Bil och övriga ankomst- och avgångsmetoder ... 32
5.5.3 Ankomster och avgångar för flyg ... 33
5.6 Inlämning och upphämtning av bagage ... 33
5.7 Biljettskanning... 34
5.8 Säkerhetskontroll ... 34
5.9 Passkontroller ... 34
5.9.1 Passkontroller för avgående resenärer ... 34
5.9.2 Passkontroller för ankommande resenärer ... 34
5.10 Ombordstigning ... 35
5.11 Fyllnadsgrad av flygplan ... 35
5.11 Sammanställning av fördelningar ... 35
6 Validering och Verifiering ... 36
6.1 Validering och verifiering av modellen mot Skavsta flygplats i nuläget ... 36
6.2 Slutsats av Validering och Verfiering ... 39
7 Resultat ... 40
7.1 Scenario 2030 ... 40
7.1.1 Övergripande areaberäkning av terminal ... 44
7.1.2 Areaberäkning på detaljnivå ... 45 7.2 Scenario 2040 ... 47 7.2.1 Övergripande terminalarea ... 51 7.2.2 Areaberäkning på detaljnivå ... 52 7.3 Sammanställning ... 53 8 Analys ... 55 8.1 Känslighetsanalys ... 55 8.1.1 Säkerhetskontroller ... 55 8.1.2 Incheckningsdiskar ... 56
9 Slutsats och diskussion ... 58
9.1 Svar på frågeställningar ... 58
9.2 Diskussion ... 59
9.3 Fortsatt arbete ... 60
Referenser ... 62
Bilaga A Fördelnings- och täthetsfunktioner ... 64
Figurförteckning
Figur 1. Skiss över Skavsta flygplats år 2030. ... 2
Figur 2. Illustration av mark- och luftsida samt terminal. ... 5
Figur 3. Illustration av tre grundläggande terminalutformningar ... 6
Figur 4. Olika typer av incheckningsdiskar. ... 11
Figur 5. Areauppskattning för två stycken skanningslinor. ... 13
Figur 6. Olika bagageutlämningsenheter och dess kapacitet. ... 14
Figur 7. Aktiviteter i simuleringsstudier och deras samband. ... 18
Figur 8. En överblick över en konceptuell modells komponenter och deras samband. ... 19
Figur 9. Resenärernas flöden i de olika delstationerna i flygplatsterminalen. ... 23
Figur 10. Det totala antalet resenärer i terminal samt i avgångshall, lobby och ankomsthall för sig givet 4 säkerhetskontroller. ... 37
Figur 11. Den totala tiden i terminalen för avresande resenärer. ... 38
Figur 12. Tid i biljett- och säkerhetskontroll. ... 38
Figur 13. Det totala antalet resenärer i terminal samt i avgångshall, lobby och ankomsthall för sig, givet 8 säkerhetskontroller. ... 40
Figur 14. Det totala antalet resenärer i terminal samt i avgångshall, lobby och ankomsthall för sig givet 10 säkerhetskontroller. ... 41
Figur 15. Det totala antalet resenärer i terminal samt i avgångshall, lobby och ankomsthall för sig givet 12 säkerhetskontroller. ... 41
Figur 16. Tid i biljett- och säkerhetskontroller för 8, 10 och 12 säkerhetskontroller. ... 42
Figur 17. Tid vid incheckningsdiskar. ... 43
Figur 18. Tid i passkontroller för avresande resenörer. ... 43
Figur 19. Tid i terminalen för avresande resenärer. ... 44
Figur 20. Tid i erminalen för ankommande resenärer. ... 44
Figur 21. Det totala antalet resenärer i terminal samt i avgångshall, lobby och ankomsthall för sig, givet 10 säkerhetskontroller. ... 47
Figur 22. Det totala antalet resenärer i terminal samt i avgångshall, lobby och ankomsthall för sig, givet 12 säkerhetskontroller ... 48
Figur 23. Det totala antalet resenärer i terminal samt i avgångshall, lobby och ankomsthall för sig, givet 14 säkerhetskontroller ... 48
Figur 24. Tid i biljett- och säkerhetskontroller för 10, 12 och 14 säkerhetskontroller. ... 49
Figur 25. Tid vid incheckningsdiskar. ... 49
Figur 26. Tid i passkontroller för avresande resenörer. ... 50
Figur 27. Tid i terminalen för avresande resenärer. ... 50
Figur 28. Tid i terminalen för ankommande resenärer. ... 51
Tabellförteckning
Tabell 1. Förhållande mellan årligt antal resenärer och rusningstimmens faktor. ... 8
Tabell 2. Exempel på kartläggning av passagerarflöden i terminalen. ... 9
Tabell 3. Servicenivå för de olika komponenterna. ... 9
Tabell 4. De olika servicenivåerna i olika komponenterna baserad på area per person. ... 10
Tabell 5. Rekommendation för optimala tider och utrymmen i olika terminalkomponenter. ... 10
Tabell 6. Uppskattning av antal gater givet antalet avresande passagerare årligen. ... 10
Tabell 7. Rekommenderad korridorernas bred i terminaler. ... 14
Tabell 8. Bagagebandslängd samt area givet AEF. ... 14
Tabell 9. Areauträkning av flygplatsterminal i 19 steg enligt Adisamita. ... 15
Tabell 10. Indataparametrar som används i modellen. ... 25
Tabell 11. Utdata parametrar i form av antal resenärer. ... 25
Tabell 12. Utdata parametrar i form av tid. ... 26
Tabell 13. Resenärers rörelsemönster i terminalen. ... 26
Tabell 14. Distanser mellan olika stationer. ... 30
Tabell 15. Tid innan flygavgång som resenärer ankommer till terminalen. ... 31
Tabell 16. Prognoser på antalet flygresenärer år 2030 och 2040. ... 32
Tabell 17. Färdmedelsfördelning i nuläge respektive år 2030 och 2040. ... 32
Tabell 18. Ankomsttider för tåg och bussar. ... 32
Tabell 19. Antal flygplan som beräknas flyga på Skavsta år 2030. ... 33
Tabell 20. Sammanställning av fördelningarna som används som indata i modellen. ... 35
Tabell 21. Simuleringsresultat jämfört med studien utförd på Arlanda flygplats. ... 36
Tabell 22. Avgående flyg den 8 juni 2017. ... 36
Tabell 23. Utrymme för olika delkomponenter. ... 45
Tabell 24. Beräkning av terminalarea vid scenario 2030. ... 45
Tabell 25. Utrymme för olika delkomponenter. ... 51
Tabell 26. Beräkning av terminalarea vid scenario 2040. ... 52
1
Kapitel 1
1
Inledning
I detta examensarbete tas ett underlag fram för Stockholm Skavsta flygplats framtida
terminaldimensionering. Enligt en prognos utförd av Sweco (2017) förväntas antalet resenärer tredubblas fram till ̊r 2040. En anledning till denna ökning är den planerade
ḧghastighetsj̈rnv̈gen Ostl̈nken som ska passera flygplatsen. En modell över den framtida flygplatsterminalen implementeras i simuleringsverktyget Arena där det möjliggör analyser av flaskhalsar i form av begränsningar för personflödet.
1.1 Bakgrund
Stockholm Skavsta Flygplats är den femte största flygplatsen i Sverige, efter Arlanda, Bromma, Landvetter och Malmö med två miljoner passagerare årligen. Flygplatsen ligger cirka 100 km söder om Stockholm och sju km väster om Nyköping. Skavsta är privatägd sedan 1998 d̊ det brittiska företaget TBI köpte 90,1 % av flygplatsen från Nyköpings kommun (Skavsta 2017). I flygplatsområdet finns det ett 40-tal verksamma företag såsom affärer, restauranger, växlingskontor, hyrbilsföretag, business lounge samt andra
koncessioner. Två flygbolag opererar på Skavsta, Ryanair och Wizzair, som erbjuder lågprisflyg till olika destinationer runt om i Europa.
Eftersom det inte finns någon j̈rnv̈gsf̈rbindelse i dagsläget kan resenärer endast ta sig till och från flygplatsen med bil, buss eller taxi. God tillgång av mark och en strategisk
översiktsplan gör att flygplatsen har förutsättningar för att kunna expandera och utvecklas. Ett framtida projekt som kan bidra till utvecklingen av flygplatsen är Ostlänken. Ostl̈nken är ett ḧghastighetst̊gprojekt med dubbelspårig järnväg som ska sträcka sig mellan Linköping och Järna via Norrköping, Skavsta, Nyköping, Trosa och Vagnhärad. Bygget av Ostl̈nken börjar
̊r 2017 och projektet beräknas vara slutfört ̊r 2028. Ostl̈nken är planerad att passera både
Nyköping och Skavsta med förgrenade spår vilket i praktiken kommer innebära att vissa avgångar kommer att passera Skavsta medan de andra kommer passera Nyköping. I dagsläget kan terminalen betjäna upp till tre miljoner passagerare årligen. Nyköpings
kommun i samarbete med Sweco har färdigställt en studie (Sweco 2017) där de har analyserat utvecklingen och resmönstret för resenärer vid Skavsta 2030 och 2040. Från studien
uppskattas det att passagerarantalet kommer att öka till 5,7 miljoner passagerare årligen år 2040. En av anledningarna till passagerarökningen kan relateras till Ostl̈nken som ska passera flygplatsen. Den framtida ökningen kan också komma från trafiköverskottet som uppstår om Bromma flygplats inte får ett förlängt flygavtal år 2038 och måste stängas ner. Eftersom den nuvarande terminalen snart inte kan betjäna fler flygresenärer kommer en ombyggnation av terminalen krävas för att möta den framtida ökningen av resenärer. I samråd
2
med Lindholm1 framtogs en grov skiss för Skavstas flygplatsområde ̊r 2030 och denna illustreras i figur 1.
Figur 1. Skiss över Skavsta flygplats år 2030.
1.2 Syfte
Eftersom den nuvarande flygplatsen inte kommer att klara av ökningen av resenärer som flygplatsen beräknas ha i framtiden krävs en utbyggnad av terminalen. Detta examensarbete syftar därför till att ta fram ett beslutsunderlag om terminal- och komponentdimensionering baserat på personflödet. Komponenter som ska dimensioneras är bland annat
incheckningsdiskar, biljettkontroller och säkerhetskontroller.
1.3 Frågeställningar
För att uppfylla syftet har tre frågeställningar tagits fram:
Hur kan arean för en flygplatsterminal uppskattas?
Hur stor area bör Stockholm Skavsta flygplatsterminal och dess komponenter ha för att klara av prognoserna för den framtida resenärsökningen år 2030 och 2040?
Kommer det att uppstå flaskhalsar för passagerarflödet i terminalen? Var kan dessa ske och vilka möjliga åtgärder finns det för att motverka dessa?
1.4 Metod
Det här examensarbetet faller under kategorin operationsanalys. Berglund, Grubbström & Halldén (1971) förklarar operationsanalys som en lösningsmetod som kan användas vid
3
komplicerade problem inom företag, affärsvärld och statlig verksamhet där samma
angreppsmetoder som inom naturvetenskapen tillämpas. Detta ger stöd för beslutstagare att ta genomtänkta beslut med hjälp av exempelvis kvantitativa analyser. För att göra sådana analyser kan en kvantitativ metod användas, vilket är ett arbetssätt där forskare samlar empiriska och kvantitativa data i ett systematiskt tillvägagångssätt, sammanställer det
statistiskt och från det samlade materialet analyserar resultatet mot en testbar hypotes (Norin 2008).
1.4.1 Litteraturstudie
Björklund och Paulsson (2012) beskriver en litteraturstudie som en kortfattad genomgång av de teorier och modeller och tidigare utförda arbeten som anses vara relevanta för studien. Information som även motsäger resultatet i studien bör även framgå för att inte skapa en orättvis bild där bara information presenteras som stödjer författarnas egna åsikter. Det är enligt Patel och Davidsson (2011) även nödvändigt att att undersöka när, var och i vilket syfte informationen har framtagits. I detta arbete används mestadels källor till litteraturstudien utifrån böcker, akademiska publikationer och branschbaserade journalartiklar.
1.4.2 Datainsamling
Data kan samlas in på flera olika sätt. Patel och Davidsson (2011) nämner några av dessa metoder som litteraturstudier, observationer, intervjuer, tester och enkäter. Patel och
Davidsson anser att ingen av dessa metoder är bättre än någon annan utan att det snarare beror på vilka frågeställningar som ska besvarars och vilka resurser som finns att tillgå. I detta används följande metoder för datainsamling: Historisk data, observationer, litteraturstudier och intervjuer.
1.4.3 Intervjuer
Widerberg (2011) beskriver intervjuer som kvalitativ datainsamling och har som syfte att använda sig av direkta möten med intervjupersoner för insamling av information. I det här arbetet har intervjuer huvudsakligen används där det annars inte har varit möjligt att samla data på ett kvantitativt sätt.
1.4.4 Simulering
I det här examensarbetet kommer simulering att användas som kvantitativ metod och
förklaras djupare i kapitel 3. För att kunna utföra en fullständig simuleringsstudie kommer det i det här examensarbetet utföras insamling av empirisk data i form av intervjuer och egna tidsmätningar men även historisk data som finns att tillgå från flygplatsens datasystem. En litteraturstudie om flygplatsterminalplanering kommer att genomföras för att resultatet av simuleringen ska kunna tolkas och användas till att besvara frågeställningarna.
4
1.5 Disposition
Denna rapport är disponerad så att först beskrivs flygplatser generellt, vilket inkluderar utformningar, designer och areaberäkningar av flygplatsterminaler. Därefter beskrivs
simuleringsmetoden som tillämpas, bland annat innehållande konceptuell och datorsimulerad modell samt validering och verifiering. Vidare skapas en konceptuella modell för Stockholm Skavsta flygplats med tillhörande antaganden, indata och utdata. Utifrån den konceptuella modellen skapas en datorsimulerad modell. Därefter valideras och verifieras den
datorsimulerade modellen. Från datorsimuleringarna presenteras resultat i form av tider och antal resenärer i terminalen, vilket därefter används till areaberäkning av terminalen. Vidare genomförs en känslighetsanalys, där överdimensionerade komponenter och flaskhalsar i systemet analyseras. Avslutningsvis besvaras frågeställningarna i arbetet samt en
5
Kapitel 2
2
Flygplats- och terminalutformning
Under denna rubrik förklaras flygplatsterminalens olika komponenter och dimensioneringsmetoder för dessa.
2.1 Flygplatskomponenter
Enligt Bezilla (2009) består alla flygplatser av tre huvudsakliga komponenter: mark- och luftsida samt terminal. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM 2010) illustrerar hur uppdelningen mellan dessa komponenter kan se ut i figur 2.
Figur 2. Illustration av mark- och luftsida samt terminal. (NASEM, 2010)
Denna uppdelning kan dock variera. Enligt Lindholm2 består Skavsta flygplats av endast en mark- och luftsida, och terminalen är en del av både mark- och luftsidan. Marksidan är då definierad som allt fram tills säkerhetskontroller och luftsidan är allt innanför
säkerhetskontroller.
2.1.1 Marksida
NASEM (2010) förklarar att marksida kan ses som en punkt där resenärer byter från ett transportsätt till ett annat. Enligt Bezilla (2009) består marksidan av parkeringsplatser, bushållsplatser, tågstationer och anslutningsvägar. För att passagerare ska kunna ta sig från marksidan till luftsidan måste säkerhetskontroller passeras vilket oftast sker i flygplatsens terminal. Det är även viktigt att tänka på expanderingsmöjligheterna då expandering av marksidan oftast är mer begränsad.
6
2.1.2 Luftsida
Enligt Bezilla (2009) består luftsidan av alla områden som berörs av flygplanen såsom
landningsbanor, taxeringsbanor och flygplansparkeringar. På flygplatser med ett flygledartorn kan luftsidan delas in två delar: rörliga området och icke rörliga området. Allt som händer inom det rörliga området såsom flygplans-, fordons- och fotgängaraktiviteter måste först accepteras av tornet medan i det icke rörliga området kan flygplan, fordon och fotgängare röra sig fritt utan tornets tillstånd. NASEM (2010) påstår att terminalbyggnaden och luftsidan beror av varandra det vill säga för effektiv betjäning av flygplan såsom lastning, avlastning, tankning och service, ska både terminal och luftsida kunna fungera tillsammans.
2.1.3 Flygplatsterminal
Terminalen är på många sätt representativt för flygplatsens nav. Det är här växlingen mellan luft- och marktransporter sker. Bezilla (2009) berättar hur det i de tidiga dagarna av
kommersiella flyg var nästan idealiska förutsättningar, med lättillgängliga parkeringsplatser och korta distanser att gå. Passagerare gick in i terminalen, köpte en biljett, checkade in väskorna, gick en kort sträcka och steg på flygplanet. Däremot när passagerartrafiken växte och terminalerna blev större och mer komplexa började passagerare mötas av
långtidsparkeringar, skytteltrafik med buss, längre köer och gångdistanser, men framför allt säkerhetskontroller. Den höjda betoningen på säkerheten efter den 11 september 2001 har lett till att resenärer tenderar att direkt bege sig till säkerhetskontrollerna - ovetandes om hur länge de kommer stå i kö. Detta leder till att resenärer spenderar mer tid innanför
säkerhetskontrollerna än utanför dem.
Det finns förmodligen lika många olika terminaluppsättningar som det finns flygplatser. Många av dem förklaras av Young & Wells (2003). Trots att det finns många olika
uppsättningar av terminalutformningen så kan de flesta enligt Bezilla (2009) kategoriseras in i någon av följande tre: Gate Arrival Terminals, Pier Finger Terminals, Satellite Terminals, vilka är illustrerade i figur 3.
3a) 3b) 3c)
Figur 3. Illustration av tre grundläggande terminalutformningar, Gate Arrival Terminals (3a), Pier Finger Terminals (3b) samt Satellite Terminals (3c).
Gate Arrival Terminal
Detta är den terminalutformning som de flesta flygplatser hade initialt och detta är även utformningen som de flesta mindre flygplatser har. För en liten flygplats är detta idealiskt då flygplanen är på en sida av terminalen medans bilarna är på andra sidan. Men när flygplanen blir större måste terminalen breddas för att få plats med samma antal flyg och skulle antalet flygplan öka så måste det breddas proportionellt. Generellt sett fungerar denna utformning bra
7
för kommersiella flygplatser med relativt liten trafikvolym, men blir olämplig när trafiken ökar.
Pier Finger Terminals
Denna terminalutformning kan ses som förlängningar in mot luftsidan så att flygplan kan stå på båda sidor av terminalen. Expandering av denna terminaltyp är begränsad eftersom
terminalbyggnaden oftast ligger i anslutning till taxeringsbanan. En annan nackdel med denna utformning är att gångavstånden kan öka drastiskt, speciellt för de resenärer som mellanlandar på denna sorts flygplats.
Satellite Terminals
Terminaler med denna utformning är inte fysiskt anslutna till huvudterminalen. Det finns två olika varianter på denna utformning, den ena är då det finns en tunnel under jorden som sammankopplar huvudterminalen och den andra terminalen är med bussliknande fordon som transporterar resenärer till och från huvudterminalen. En nackdel med denna
terminalutformning är att det tillkommer en transport mellan terminalen och huvudterminalen.
2.2 Terminalplanering
Terminalplanering består av flera olika steg. Dessa förklaras i detta kapitel.
2.2.1 Identifiering av kringliggande faktorer för terminalplanering
Terminalplanering är en komplex process. Vid terminalplaneringen är det fördelaktigt att först identifiera de kringliggande faktorer som indirekt påverkar flygplatsterminalen. Med dessa faktorer i beaktning kan terminalen därefter planeras mer djupgående.
Identifiering av rusningstimme
Rusningstimmen är ett mått som ofta används vid terminalplaneringen då den kan användas till att uppskatta terminalytor. Rusningstimmen identifieras nödvändigtvis inte av det maximala antalet resenärer i terminalen. Enligt NASEM (2010) kan rusningstimmen
definieras som den 90 eller 95 procentuellt mest upptagna timmen om året. NASEM säger att rusningstimmen i USA definieras som den mest upptagna timmen under en medeldag i en belastad månad. Rusningstimmen mäts efter antal personer i terminalen under en timme. Denna timme behöver inte vara från ett exakt klockslag som exempelvis kl. 07:00 – 08:00. Enligt Bubalo (2011) finns det ett förhållande mellan antalet rusningstimmesresenärer och antalet resenärer årligen. Rusningstimmens faktor kan beräknas enligt ekvation 1.
� � � �� = � Å �� � � � � ä �� � � � � � ä � Ekvation 1 Bubalo (2011) utförde en studie på flera europeiska flygplatser och trenden visade att
rusningstimmesfaktor minskade ju större årliga antalet resenärer blev. Resultat från denna studie presenteras i tabell 1.
8
Tabell 1. Förhållande mellan årligt antal resenärer och rusningstimmens faktor.
Årligt antal resenärer (miljoner) Rusningstimmens faktor (%)
2,5 0,075
5 0,055
7,5 0,047
10 0,042
Identifiering av åtkomstmetod
Uppskattningar av antalet resenärer som ankommer till terminalen med bil eller
kollektivtrafik sker oftast med hjälp av prognoser. Horonjeff, McKelvey, Sproule & Young (2010) och NASEM (2010) påstår att dessa ankommande passagerare har en direkt påverkan på vägarnas och parkeringarnas kapacitet utanför terminalen där personbilar, bussar och andra fordon kan stanna för att plocka upp eller släppa av passagerare.
Identifiering av passageranas volymer och typer
Horonjeff et al. (2010) påstår att prognoser på passagerarvolymer har oftast flygplatserna uppskattat själva. Två passagerarvolymer uppskattas, först en årlig prognos som används för preliminär dimensionering av terminalen, därefter en mer detaljerad prognos på timnivå för att dimensionera terminalen så att den klarar av rusningstimmar.
Vid areauppskattningar av flygplatskomponenter är det viktigt att ta hänsyn till flygplanstyper som betjänar eller ska betjäna flygplatsen. Exempelvis bör komponenter som gater
dimensioneras olika stora beroende på antalet passagerare som ska på eller av flygplanet. För detta kan Aircraft Equivalent Factor (AEF) användas. AEF ger en konstant som kan användas vid beräkningar av komponentareor. Alla flygplan har AEF beroende på hur många säten som finns ombord på ett flygplan, exempelvis har flygplan med 160 till 210 säten en AEF konstant på 1,9 enligt The United States´ Federal Aviation Administration (FAA) (1998).
Horonjeff et al. (2010) hävdar att passagerartyper är viktiga att identifiera då olika passagerare betjänas på olika sätt. NASEM (2010) nämner att det finns två huvudsakliga passagerartyper, fritidsresenärer och affärsresenärer. Flygplatser med fler fritidsresenärer kan behöva fler barer och affärer. Passagerare kan även delas in i två grupper beroende på om de kommer till flygplatsen från luft- eller marksidan. Dessa beskrivs som ankommande och avgående resenärer från mark- eller luftsidan.
Identifiering av åtkomst och passagerarefterfråga
Enligt Horonjeff et al. (2010) görs identifiering av efterfrågan för åtkomstmetoder och passagerare genom att matcha passagerartyper med de olika delarna av terminalen.
Exempelvis kan sådan data lagras i en tabell för både ankommande och avgående passagerare, se tabell 2.
9
Tabell 2. Exempel på kartläggning av passagerarflöden i terminalen. I tabellen representerar x att den givna passagerartypen befinner sig i den tillhöranda terminalsdelen. (Horonjeff et al. 2010)
Del av terminal Ankommande resenärer Avgående resenärer
Inrikes Utrikes Inrikes Utrikes
Ankomst från vägtrafik x x
Avgång till vägtrafik x x
Inrikesväntrum x x x Utrikesväntrum Incheckning av bagage x x Säkerhetskontroller x x Hälsokontroller x Migrationsavdelning x Bagagemottagning x x
2.2.2 Servicenivå
The Port Authority of New York and New Jersey (2013) beskriver olika nyckeltal som The International Air Transport Association (IATA u.å) har tagit fram för att analysera
servicenivån. Servicenivån beskriver olika delar i terminalen enligt ett kvantitativt eller kvalitativt sätt. Passagerare kan uppleva olika servicenivåer i form av olika långa köer, utrymmen samt väntetider. Enligt NASEM (2010) kan servicenivån indelas i skala mellan A och F:
A: Utmärkt servicenivå: Inga förseningar, fritt passagerarflöde, direkta rutter, utmärkt komfort.
B: Hög servicenivå: Stabilt passagerarflöde, väldigt få förseningar, hög komfort.
C: God servicenivå: Acceptabelt passagerarflöde, godtagbara korta förseningar.
D: Adekvat servicenivå: Instabilt passagerarflöde, acceptabla fördröjningar under korta tidsperioder
E: Oacceptabel servicenivå: Instabilt passagerarflöde, en del system är inte i balans, låg komfort.
F: Systemnedbrytning: Oacceptabel trängsel och förseningar, oacceptabel nivå av komfort.
Servicenivåer kan delas in i två kategorier beroende på deras karaktär. Nedan presenteras servicenivåer i form av tider och utrymmen.
Tider
I tabell 3 presenteras servicenivå för väntetider vid olika komponenter i en terminal. Väntetiden indelas i två grupper, kort till acceptabel och acceptabel till lång. (IATA u.å.)
Tabell 3. Servicenivå för de olika komponenterna.
Komponenter Kort till acceptabel (min) Acceptabel till lång (min)
Incheckning 0 - 12 12 - 30
Passkontroll (ankommande) 0 - 7 7 - 15 Passkontroll (avgående) 0 - 5 5 - 10
Bagageupphämtning 0 - 12 12 - 18
10 Utrymmen
NASEM (2010) beskriver de olika servicenivåer i form av utrymmet i köer och presenteras i tabell 4.
Tabell 4. De olika servicenivåerna i olika komponenterna baserad på area per person.
Komponenter A (m2) B (m2) C (m2) D (m2) E (m2) Incheckningsdiskar 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 Väntande/cirkulation 2,7 2,3 1,9 1,5 1,0 Gater 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 Bagageupphämtning 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 Passkontroller 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 Sammanställning
Rekommenderade optimala tider och utrymmen vid de olika komponenterna presenteras i tabell 5. (IATA u.å.)
Tabell 5. Rekommendation för optimala tider och utrymmen i olika terminalkomponenter.
Komponent Optimal tid per passagerare (min)
Optimalt utrymme per passagerare (m2) Incheckningsdiskar 10 - 20 1,3 - 1,8 Säkerhetskontroller 5 - 10 1,0 - 1,2 Passkontroller 5 - 10 1,0 - 1,2 Gater Sittande 1,5 - 1,7 Stående 1,0 - 1,2 Bagageupphämtning
(Från första till sista väska)
0 - 15 1,0 - 1,2
2.2.3 Planering och dimensionering av terminal
Först uppskattas ungefärliga terminaldimensioner för att senare kunna göra mer detaljerade uppskattningar på terminalens olika komponenter.
Övergripande terminaldimensionering
Horonjeff et al. (2010) har uppskattat att terminalens area bör ligga mellan 0,0075 och 0,0111 m2 per årligt antal avresande passagerare. En annan uppskattning är att terminalarean bör vara
14 m2 för varje passagerare under en rusningstimme. FAA uppskattar att 55 % av terminalens utrymme bör vara uthyrningsbar och resterande 45 % bör vara icke uthyrningsbar. De har även uppskattat att 35 till 40 % av terminalen bör utnyttjas av flygbolagen, 15 till 25 % av koncessioner och flygplats administration, 25 till 35 % bör vara allmänt utrymme och 10 till 15 % bör vara faciliteter såsom affärer, tunnlar och trappor.
FAA har även utfört uppskattningar om antalet gater utifrån terminalens årliga antal avresande resenärer, se tabell 6. (Horonjeff et al. 2010)
Tabell 6. Uppskattning av antal gater givet antalet avresande passagerare årligen. (Horonjeff et al. 2010)
Antal avgående resenärer (miljoner) Antal gater
1 12
1,5 15
2 18
11
3 23
3,5 25
4 27
Terminallobby
Enligt Vitale (1980) måste terminalens lobby betjäna flygresenärer som ankommer till terminalen för tidigt, flygresenärer vars flyg är försenade och personer som medföljer
flygresenärer till flygplatsen. Lobbyn ska vara placerad så faciliteter, säkerhetskontroller och bagageupphämtning är lättåtkomligt.
Funktioner som ska finnas med i terminalens lobby är biljettförsäljning, väntsal och bagagehantering. I flygplatser med mindre än 100 000 passagerare årligen kan dessa
funktioner äga rum i en och samma lokal medan större flygplatser har oftast separata lokaler för varje funktion. Storleken på lokalen beror på i fall biljettförsäljning och
bagagemottagandet sker i samma lokal eller om väntrum för passagerare och besökare ska fyllas fullt och om trängsel är acceptabelt. Väntsalen ska vara designad för att ge plats åt 15 till 25 % av en timmes avresande passagerare ifall avgångar sker från samtliga gater, och 60 till 70 % om det inte gör det. Horonjeff et al. (2010) påstår att terminallobby bör
dimensioneras som 1,9 m2 per person oberoende om passagarerare sitter ner, går eller står. Flygbolags incheckningsdiskar och biljettkassor
Det som ska finnas med i området för incheckningsaktiviteter är flygbolagets
incheckningsdiskar, biljettkassor, hantering av avresande bagage och kontor för flygbolagens biljettagenter. Det finns tre typer av incheckningsdiskar, rak, passage och ö-typ vilka
illustreras i figur 4. (Horonjeff et al. 2010)
Figur 4. Olika typer av incheckningsdiskar.
Incheckningen sker vid incheckningsdisken där passagerare har möjlighet att lämna sitt bagage som placeras på ett transportband där vikten kan noteras. Därefter klistras en
streckkod på resväskan och sedan transporteras den iväg för säkerhetskontroll, sortering och pålastning i flygplanet. Ett sätt för att uppskatta antalet incheckningsdiskar enligt Horonjeff et al. (2010) är att anta 10 % av rusningstrafiken står vid incheckningsdiskar och att den längsta kön får maximalt vara på fem personer. Ett exempel är då det finns 3 000 passagerare under rusningstimmen och 10 % vid incheckningsdiskar, det vill säga 300 personer. Detta motsvarar
12
då 60 incheckningsdiskar. Längden på incheckningsdiskar kan variera, uppskattningsvis 2 incheckningsdiskar kan antas kräva 3 till 4,6 meter av terminalens bredd. Därför hade det behövts 90 till 140 meter av incheckningsdiskar. Passagerare som står i kö vid
incheckningsdiskar tar i snitt 90 cm var vilket innebär att för att hantera kö på fem personer krävs utrymme på ungefär 4,6 meter bortåt från incheckningsdiskar. Själva
incheckningsdiskarna kräver ett utrymme på ungefär 3 meter och cirkulationsutrymmet i lokalen behöver en bredd på 6 till 11 meter. Därmed uppskattas lokalyta mellan 1 500 och 2 800 m2. Beräkningen kan tillämpas vid rak utformning på incheckningsdiskar.
NASEM (2010) påstår att en uppsättning av två incheckningsdiskar kan ta 2,5 till 3 meter av lobbyns bredd. Djup av dessa incheckningsdiskar bör då vara mellan 4 och 5 meter,
köutrymmet framför diskarna 9 till 11 meter samt 5 till 6 meter för cirkulation.
Vitale (1980) uppskattar att utrymmet framför incheckningsdiskar bör vara på åtminstone 6 meter.
Enligt Horonjeff et al. (2010) ska flygbolags biljettkontor också ha sina utrymmen i
terminalen där de kan ansvara för mindre operationer och funktioner såsom redovisning och förvaring av biljetter, kvitton, kommunikation, informationsskärm och personalrum för vila och utbildning. Ett sätt att uppskatta nödvändigt utrymme för flygbolags biljettkontor är att ta samma bredd som för incheckningsdiskar och multiplicera detta med 6 till 7,5. Med
föregående exempel bör då storleken på dessa lokaler vara mellan 560 och 1 000 m2 för att klara av rusningstrafiken på 3 000 avresande passagerare.
The Port Authority of New York and New Jersey (2013) skriver att flera flygbolag och industrigrupper har gjort undersökningar och kommit fram till att tvåstegsprocesser är mer effektivt än en enstegsprocess. Det vill säga att självbetjäningsdiskar och bagageinlämning ska vara separata stationer. Detta är på grund av tidsåtgången för att kontrollera alla resenärers dokument och bagage.
Säkerhetskontroll
Säkerhetskontroller är en viktig komponent i flygplatsterminalen. Enligt Horonjeff et al. (2010) bör det i detta område finnas passageraridentifiering, metalldetektorer och röntgen för både bagage och resenärer. Arean för detta område bestäms utifrån resenärvolymer, kölängder och fysiska genomsökningar. Utrustning och tekniker kring säkerhetskontroller kan variera och i framtiden kan säkerhetskontroller vara snabbare. Säkerhetskontrollersstationer ska vara placerade så att det finns utrymme för köer samt att cirkulationsutrymmet inte störs.
Enligt NASEM (2010) kan kapacitet för en säkerhetskontrollstation variera mellan 100 till 200 personer per timme. Denna kapacitet kan variera beroende om det är vana eller ovana resenärer som ska resa. Exempelvis en van resenär tar av sig bältet innan passage av
säkerhetskontroll, på detta sätt slipper resenären bli stoppad, genomgå säkerhetskontrollen en andra gång och därmed bromsa genomflöde.
Enligt The Port Authority of New York and New Jersey (2013) kan två
säkerhetskontrollstationer med utrymme för köer där väskorna plockas upp och röntgen ta 360 m2. Utrymme för bara en säkerhetskontrollstation kan uppskattas till 90 m2. Två sådana säkerhetskontrollstationer illustreras i figur 5.
13
Figur 5. Areauppskattning för två stycken skanningslinor. (The Port Authority of New York and New Jersey 2013)
NASEM (2010) påstår att en säkerhetslina med en röntgenapparat för väskor och en metalldetektor som resenärer ska genomgå kan vara mellan 74 och 90 m2.
Gater
Gater används av passagerare som väntar på sitt flyg samt passagerare som precis har landat. Största delen, cirka 90 %, av passagerarna antas befinna sig i gaterna en kvart innan
ombordstigning är påbörjad. I gaterna ska det finnas plats för flygbolagen att utföra sina tjänster, plats för köbildningar och sittplatser för samtliga passagerare som väntar på sin avgång. Ett djup på 7,5 till 9 meter i gaten bör räcka för att köer inte ska sträcka sig utanför. Utrymmet i gater kan uppskattas från 0,9 till 1,4 m2 per resenär det vill säga för 100
avresande resenärer bör utrymmet ligga mellan 90 till 140 m2. Gången mot flygplanet bör vara ungefär 3 meter bred och den bör opereras av två till fyra personer som kontrollerar biljetter och personuppgifter innan avgången. Generellt kan dessa personer kontrollera en till två resenärer per minut. Kön som längst blir ungefär 10 till 15 % av det totala antalet
resenärer. (Horonjeff et al. 2010)
Vitale (1980) påstår att gaten i mindre flygplatser bör vara mellan 50 och 120 m2 beroende på antalet sittplatser på flygplan som flygplatsen betjänar. I gaten bör en stol placeras för varje 2 m2.
Enligt The Port Authority of New York and New Jersey (2013) ska bredden på gaten bero på hur luftsidan är strukturerad. Exempelvis vid en Gate Arrival Terminals-utformning beror gatens bredd på flygplanets vingbredd. Exempelvis har Boeing 787–800 en vingbredd på 36 meter och med ett säkerhetsavstånd mellan varje flygplan på runt 9 meter bör därmed gatens bredd vara 45 meter.
Enligt Vitale (1980) ska gaten dimensioneras så att 60 % av det totala antalet resenärer kan ha sittplatser medans resterande 40 % får stå. Arean ska vara 1,5 m2 för en sittande och 1,0 m2 för en stående resenär. Utöver det ska 21 m2 tilldelas för flygbolags operationer och gången till utgången ska vara på 17 m2.
Koncessioner
Enligt NASEM (2010) koncessioner inkluderar kiosker, affärer, restauranger, kaféer, barer och andra serviceområden. Area för dessa är svårt att uppskatta då olika resenärer kan variera beroende på flygplats. Ett sätt är att uppskatta att 25 till 35 % av den offentliga arean ska vara koncessioner.
14 Korridorer
Korridorer används för att resenärer ska kunna ta sig mellan avgångshallen och andra terminallokaler. Enligt Horonjeff et al. (2010) ska dessa korridorer vara utformade så att de klarar av passagerarflöden under rusning. Studier av FAA (Young 1999) visar att korridorer som är ungefär 6 meter breda bör räcka för att fritt-flödeshastighet inte ska förhindras. Vid planering av terminalkorridorer bör korridorens bredd vara en meter för varje 54 personer per minut.
Minimal korridorbredd enligt The Port Authority of New York and New Jersey (2013) presenteras i tabell 7.
Tabell 7. Rekommenderad korridorernas bred i terminaler. Bredd för cirkulations
korridor
Enkelriktad terminalgång (m) Dubbelriktad terminalgång (m)
Utan rullband 6 9
Med rullband 9 9
Bagageutlämning
NASEM (2010) skriver om att bagageutlämningen består av två delar, offentlig och icke offentlig del. Den offentliga delen är där resenärer kan identifiera och plocka upp sitt bagage, medan den icke offentliga delen används av flygplatspersonal där bagaget lastas på
transportbandet. Bagageutlämningen ska vara placerad så att ankommande passagerare ska kunna få sitt bagage så nära utgången som möjligt, det vill säga så passagerare har mindre sträcka att gå med sitt bagage. För bagageutlämningen används olika mekaniska metoder exempelvis rullband. Antalet utlämningsenheter kan beräknas utifrån antalet och storlek på ankommande flyg under rusningstimmen, samt frekvens på ankommande flyg, antal
passagerare och incheckat bagage. Exempel på sådana utlämningsenheter illustreras i figur 6. (The Port Authority of New York and New Jersey 2013)
Figur 6. Olika bagageutlämningsenheter och dess kapacitet. (The Port Authority of New York and New Jersey 2013)
Utifrån AEF kan Bagagelinas längd samt area för denna lokal presenteras i tabell 8 givet att 100 % av ankommande resenärer från luftsidan avslutar sin resa på flygplatsen.
Tabell 8. Bagagebandslängd samt area givet AEF.
AEF Bagagebandets längd (m) Area för bagageupphämtningen (m2)
5 100 200
7,5 120 300
10 140 350
15
15 190 480
17,5 215 550
20 240 620
2.2.4 Areaberäkning enligt Adisamita
Adisamita (2012) gjorde en areauppskattning av Soekarno-Hatta International Airport flygplatsterminal i Indonesien. Flygplatsen öppnades år 1985 och i början bestod den endast av en terminal. När antalet resenärer ökade, ökade även behovet av ytterligare terminaler. Flygplatsen består nu av fyra terminaler, varav den fjärde öppnades år 2016. Adisamita använde sig av tekniker som refereras till IATA och FAA standarder och dessa beräkningar utfördes i 19 steg som presenteras i tabell 9.
Tabell 9. Areauträkning av flygplatsterminal i 19 steg enligt Adisamita.
Steg Område för beräknad area Beskrivning
1 Area Incheckningsdiskar Längden på incheckningsdiskar avläses ur figur 1 (Adisamita 2012, s.55). Bredden bör vara runt 3 meter. Därefter uträknas arean för incheckningsdiskar som produkten mellan bredden och längden.
2 Area för flygbolagskontor och biljettdiskar.
Avläses ur figur 2 (Adisamita 2012, s.55)
3 Area för lobby och biljettförsäljningen.
Avläses ur figur 3 (Adisamita 2012, s.56). Därefter ska arean av incheckningsdiskar subtraheras av lobby och
biljettförsäljningen.
4 Area för lobbyns väntrum. Avläses ur figur 4 (Adisamita 2012, s.57)Med ett antagande att 25 % av det högsta antalet rusningstimmes resenärer i lobbyn ska ha sittplatser.
5 Area för avgångshall. För varje flyg under rusningstimmen jämförs antal säten på flygplanet med figur 5 (Adisamita 2012, s.57). Därefter summeras alla areor.
6 Area för bagageinlämning. Avläses från figur 6 (Adisamita 2012, s.58). 7 Area för
bagageupphämtningen.
Först beräknas AEF för ankommande resenärer under rusnings 20 minuter. Sedan avläses bagagebandets längd ur figur 7 (Adisamita 2012, s.58) och därefter area för
bagageupphämtningen avläses ur figur 8 (Adisamita 2012, s.59).
8 Area för mat och dryck. Avläses ur figur 9 (Adisamita 2012, s.60)för antal årliga avresande resenärer. Faktorn på 40 % används.
9 Area för
flygbolagsoperationer och underhållsytor.
Beräknas som 2 multiplicerat med area för steg 2.
10 Area för andra flygbolagsareor.
Beräknas som 20 % multiplicerat med area från steg 9.
11 Area för
bagageupphämtning.
1,8 m2 per en ankommande resenär under rusnings 20 minuter.
12 Area för andra koncessioner och underhåll av terminal
Avläses i figur 10 (Adisamita 2012, s.60), givet det totala antalet årliga resenärer.
13 Area för andra uthyrningsbara ytor.
Beräknas som 50 % av steg 12.
14 Area för andra cirkulationsytor.
16
15 Subtotal 1. Här beräknas den totala arean från steg 1 till 14. 16 Funktionsutrymmen. Beräknas som 15 % * Steg 15.
17 Subtotal 2. Summa av Steg 15 och 16. 18 Byggnadspålägg. 10 % * Steg 2.
19 Total area. Här beräknas den sammanlagda arean för en flygplats terminal det vill säga summan av steg 17 och 18.
2.2.5 Gånghastighet i terminal
Gånghastigheten kan variera beroende på var personer befinner sig i terminalen. Personer som är på väg in till terminalen kan ha en högre gånghastighet än personer som redan har passerat incheckningsdiskar och säkerhetskontroller. Detta är då det efter säkerhetskontrollerna inte finns några hinder kvar till gaten. (Young 1999)
Fruin (1971) gjorde en studie vid en bussterminal och en tågterminal i New York där han ville undersöka om det finns något samband mellan fritt-flödeshastighet och flera olika faktorer såsom ålder, kön, resans syfte, antal väskor, reseriktning, fotgängarens sällskapsstorlek och avstånd till slutdestinationen. Det visade sig att medelhastigheten var 80,8 meter per minut med en standardavvikelse på 15,3 meter per minut. Dock påvisade inte denna studie någon signifikant skillnad mellan de olika faktorer som påverkar fritt-flödegånghastigheten. Däremot kunde tätheten av personerna i en korridor påverka förmågan att uppnå fritt-flöde hastigheten.
Fruin påstår även att fritt-flödeshastighet påverkas då tätheten av personerna ökar i en korridor vid icke tvärkorsande personflöde. Om arean underskrider 2,3 m2 per person då kan personerna få svårigheter med att uppnå fritt-flödeshastighet. Dock kan denna densitet vara högre ifall personerna går synkront det vill säga att personerna rör sig med jämn hastighet, då kan avståndet mellan personerna minska. Vid tvärkorsande personflöde krävs det area på minst 3,3 m2 per person för att fritt-flödeshastigheten inte ska påverkas.
Två andra studier har gjorts på San Francisco International Airport och Cleveland Hopkins International Airport publicerad av Young (1999) där data var samlad från slumpvis utvalda grupper som gick genom en korridor. För varje observation noterades ungefärlig ålder, kön och resans syfte, det vill säga affärsresa eller fritidsresa för varje sällskap. Andra egenskaper såsom sällskapets storlek, antal väskor och reseriktning var också noterade. Vissa antaganden var gjorda, exempelvis att bagage större än handväskor var ansedd som resväska. Totalt var 1000 observationer genomförda. Likt den föregående studien, var ingen signifikant skillnad påvisad mellan fritt-flödeshastigheten och de olika faktorerna. Medelhastigheten var 80,5 meter per minut med en standardavvikelse på 15,9 meter per minut.
17
Kapitel 3
3
Simuleringsmetod
Modellsimulering är en vanlig metod för att analysera komplexa system. En
simuleringsmodell är en förenklad representation av ett studerat system. En klassisk definition av simulering är följande:
“Simulering ̈r processen av att designa en modell av ett verkligt system och utföra experiment
med denna modell med syfte av att antingen förstå systemets beteende eller att utvärdera olika strategier (inom givna begränsningar) för anv̈ndningen av systemet.” Shannon (1975)
Det ovanstående citatet är fortfarande relevant då det innehåller tre grundläggande delar av simulering som presenteras enligt Kelton et al. (2004), det vill säga modell, verkligt system och experiment. Citatet innehåller även en förklaring av syftet med simulering. I varje simuleringsstudie inkluderas de tre delarna och ofta är modellsektionen uppdelad i två delar, konceptuell modell och datorsimulerad modell. En konceptuell modell innehåller kvantitativa uppskattningar och antaganden av hur det verkliga systemet fungerar, eller kommer att fungera. Om den konceptuella modellen är tillräckligt enkel kan den lösas med metoder som köteori eller optimeringslära, men om det är komplext kan en datorsimulerad modell vara en lämplig lösningsmetod.
Förutom de grundläggande delarna omfattas simulering även av delar som datainsamling, validering och verifiering samt känslighetsanalys. Validering används för att undersöka om den konceptuella modellen överensstämmer med det verkliga systemet och används dessutom för att säkerställa att simuleringen uppfyller syftet. Verifiering säkerställer att omvandlingen från den konceptuella modellen till simuleringsmodellen har gjorts tillräckligt korrekt. (Banks, 1998)
I det här arbetet tillämpas samma simuleringsmetodik som Persson (2003) kallar för ett simuleringsprojekt i nio steg. Dessa nio steg illustreras i figur 7 där siffrorna representerar vilken ordning aktiviteterna är utförda samt relationerna mellan de olika aktiviteterna. Den första aktiviteten i ett simuleringsprojekt är projektplaneringen eller problemformuleringen där omfånget av arbetet bestäms (1). Denna aktivitet utgår från arbetets mål. Efter detta är bestämt kan den konceptuella modellen färdigställas (2). Den konceptuella modellen
beskriver det studerade systemet. För att ge den konceptuella modellen trovärdighet och rätta eventuella fel valideras modellen (3). Aktiviteten inkluderas i metoden om det är viktigt att ha en trovärdig modell i ett tidigt skede av arbetet. Därefter kan den datorsimulerade modellen skapas (4). Denna modell måste både verifieras (5) och valideras (6). När
simuleringsmodellen har verifierats och validerats kan experimenten genomföras (7).
Resultatet från experimenten analyseras sedan (8) och baserat på resultatet från analysen kan ett rekommenderat underlag för beslut eller implementation skapas (9).
18
Figur 7. Aktiviteter i simuleringsstudier och deras samband.
3.1 Konceptuell modell
En konceptuell modell är en beskrivning av det studerade systemet och ger en överblick av systemets delar och hur de integrerar med varandra. Den konceptuella modellen är endast en förenkling av det verkliga systemet, men tillräcklig för att utvärdera problemet. Konceptuella modeller kan skapas för system som existerar och som ännu inte existerar.
Robinson (2008) förespråkar att konceptuella modeller ska hållas grundläggande för att undvika överdrivet komplexa, oflexibla, långsamma (att utveckla och att köra), svårtolkade och resurskrävande simuleringsmodeller. Det svåra är således att skapa en modell som inte exkluderar viktig information som påverkar modellens resultat samtidigt som modellen inte blir onödigt komplicerad. En konceptuell modell kan definieras enligt följande citat:
”… En icke mjukvarubaserad specifikationsbeskrivning av en datorsimulerad modell (som
ska, eller har utvecklats), förklarar målen, indata, utdata, innehåll, antaganden och förenklingar av modellen.” Robinson (2008)
Citatet ovan benämner förutom separationen mellan en konceptuell modell och en
datorsimulerad modell en lista över vad en konceptuell modell beskriver. Robinson (2011) förklarar denna lista och dess delar lite djupare: Det är en förutsättning att målen av modellen är kända innan för att kunna utföra en simuleringsstudie. Modellen är utformad för ett
specifikt ändamål och utan att veta målen är det omöjligt att skapa en lämplig förenkling av systemet. Det är även användbart att reflektera på indatan och utdatan i modellen innan innehållet skapas. Indatan är experimentella faktorer som är anpassade för att testa och uppnå modellens syfte. Utdatan är statistiken som informerar huruvida modellens mål uppfylls eller inte. Om det finns vetskap om samtliga nämnda delar hjälper det att utforma modellens innehåll. Framförallt måste modellens innehåll klara av att ta emot indatan och ge tillbaka utdatan. Antaganden i den konceptuella modellen är gjorda när det finns osäkerheter eller förväntningar i det verkliga systemet som blir modellerat. Förenklingar genomförs i modellen för att snabba på utvecklingen av modellen och för att för att förbättra transparensen.
De ovannämnda delarna i en konceptuell modell och sambandet mellan dessa kan illustreras som en iterativ process i figur 8.
19
Figur 8. En överblick över en konceptuell modells komponenter och deras samband.
Det är svårt att kvantitativt bedöma huruvida en konceptuell modell är bra eller dålig,
eftersom en konceptuell modell endast ämnar beskriva det studerade systemets delar och hur de relaterar till varandra. Att utföra en kvalitativ bedömning är dock möjlig och Liu et al. (2011) beskriver hur en konceptuell modell kan valideras genom att metodiskt granska modellen.
3.2 Datorsimulerad modell
Datorsimulerade modeller refererar till metoder som beskriver de verkliga system med numeriska värden och uttryck. Detta görs med hjälp av någon sorts mjukvara som är skapad för att kunna imitera ett systems operationer och egenskaper oftast över tiden. En
datorsimulering kan i princip likställas med programmering, men på en högre
abstraktionsnivå. Fördelen är att en del steg i programmeringen ej behövs då en del funktioner redan finns förbestämda i simuleringsmjukvaran och arbetet kan istället koncentreras på problemen i sig.
Anledningen till att skapa en simuleringsmodell enligt Law & McComas (2001) är för att inte behöva utföra experiment i det verkliga systemet vilket kan vara kostsamt, svårt och ibland även omöjligt.
En simuleringsmodell kan klassificeras som två olika typer: en terminerande eller en icke-terminerande (Steady-state). En icke-terminerande modell har en naturlig ändpunkt som avgör när simuleringen slutar. Till skillnad mot en icke-terminerande modell som inte har någon ändpunkt. För att definiera en ändpunkt finns många olika sätt, en möjlig definition av Robinson (2004) är följande:
Modellen når ett tomt tillstånd.
Tiden tar slut när en specifik tidsperiod undersökts.
20
Beroende på vad som vill uppnås när ett icke-terminerande system studeras kan det vara aktuellt att ha en uppvärmningstid. Då systemet inte har en naturlig start eller slutpunkt kan det vara aktuellt att endast studera systemet när det är i balans. Med hjälp av en
uppvärmningstid kan då modellen köras till systemet hamnar i ett jämviktsläge innan själva simuleringen startar. (Kelton et al. 2004)
I simuleringar med stokastiska värden är resultatet varierande. För att göra resultaten mer tillförlitliga kan ett flertal replikationer köras och därefter beräkna medelvärden. För att avgöra hur många replikationer som ska köras finns tre metoder enligt Robinson (2004): Första metoden är en tumregel som säger att det bör vara mellan tre till fem. Denna tumregel tar dock inte hänsyn till karaktären på resultatet. Ett resultat som varierar mycket kräver därmed fler replikationer. Den andra metoden är att grafiskt illustrera medelvärdet för ett antal replikationer och när lutningen på kurvan närmar sig noll har rätt antal tagits fram. Denna metod kräver dock att minst tio replikationer görs från start. Den sista metoden är att beräkna ett konfidensintervall, där ett smalare intervall ger ett mer pålitligt resultat.
3.3 Simuleringsverktyg
Det finns flera typer av simuleringsprogram och verktyg för att skapa en datorsimulerad modell. Vissa simuleringsverktyg kan vara skapade för ett specefikt ändamål medan andra simuleringsverktyg är skapade för flera ändamål. Ett exempel på ett simuleringsverktyg som är endast avsedd för ett ändamål är CapCal (Trivector 2017). I CapCal är det endast möjligt att simulera vägkorsningar. En vägkorsning anses då som en enda modul vars olika attribut kan förändras såsom antal filer, filbredd, trafiksignaltider och signalscheman. Ett exempel på ett simuleringsverktyg som inte är anpassat för ett specifikt ändamål är Arena (Rockwell Automation 2017). I Arena är det möjligt att skapa liknande vägkorsningsmodeller som med CapCal, dock kan det bli mer tidskrävande då dessa verktyg inte har färdiga
vägkorsningsmoduler utan de måste skapas med hjälp av fler moduler där varje modul representerar exempelvis en fil eller en trafiksignal. Fördelen med ett program som inte är specialanpassat jämfört med ett som är det är att simuleraren har full kontroll över logiken i modellen. I ett specialanpassat verktyg är logiken ofta dold och kan därför inte alltid anpassas efter simulerarens önskemål.
För simulering av flygplatsterminaler finns det ett specialutvecklat simuleringsverktyg ArcTerm (Aviation Research Corporation 2002). Precis som CapCal har färdiga funktioner för sitt ändamål har ArcTerm färdiga metoder för att bygga modeller för flygplatsterminaler. Trots att det finns specialanpassade verktyg för flygplatsterminaler såsom ArcTerm används ändå simuleringsverktyget Arena i det här arbetet då det är viktigt att ha kontroll över logiken och utdatan. Det är av större vikt att studera terminalen och dess komponenter var för sig än som ett helt system då terminalens planering ännu inte är bestämd. Detta kan Arena göra bättre än ett specialanpassat program som inte kan erbjuda samma frihet över logiken.
3.3.1 Arena
Arena är ett simuleringsverktyg för diskret händelsestyrd simulering. Det är ett populärt verktyg som används för simulering av flöden. Arena använder sig av så kallade entiteter, det vill säga rörliga objekt som kan exempelvis motsvara människor eller tåg. Dessa entiteter kan förflytta sig mellan olika moduler, som är statiska komponenter och kan exempelvis motsvara en biljettdisk eller en hållplats. Då Arena inte är skapat för att simulera något specifikt
21
ändamål kan dessa entiter och moduler anpassas fritt för att kunna uppfylla olika syften. Ett vanligt sätt att göra detta på i Arena är att applicera fördelnings- och täthetsfunktioner på entiteterna eller modulerna för att ge dessa olika egenskaper. Exempelvis kan en modul användas till att sätta gånghastigheten på de människor som passerar modulen enligt en viss fördelning. I Bilaga A beskrivs de fördelnings- och täthetsfunktioner som används i arbetet och ett litet exempel på en Arena-modell återfinns i Bilaga B.
Arena har ett externt program, Input Analyzer, som är användbart vid hantering av indata. Utifrån empiriska datainsamlingar kan Input Analyzer användas till att uppskatta statistiska fördelningar som kan sedan användas i en simuleringsmodell i Arena.
3.4 Verifiering och validering
Verifiering och validering utförs på den konceptuella modellen och simuleringsmodellen. I detta kapitel beskrivs metoder för dessa. Balci (1997) presenterar 77 olika metoder för detta. De flesta av dessa metoder innefattar dock olika varianter av felsökningstester och överlappar dessutom med varandra.
3.4.1 Verifiering
Verifiering utförs för att säkerhetsställa att modellen beter sig på det sätt den är avsedd att göra, givet de gjorda antagandena. Kelton et. al (2015) menar att verifiering handlar om att kolla på både uppenbara och även icke uppenbara problem. Ett sådant uppenbart problem kan vara att modellen inte går att köra då något felmeddelande visas. Det är svårare att upptäcka de icke uppenbara problemen då det inte blir något felmeddelande och simuleringen går att slutföra med ett felaktigt resultat.
Ibland blir modeller stora och komplicerade, med flera aktiviteter pågåendes samtidigt blir det allt svårare att upptäcka mindre modelleringsmisstag. Enligt Sargent (2003) bör en animation skapas innan verifieringssteget kan påbörjas. Animationen behöver inte vara helt färdig, utan det räcker med att aktiviteter i systemet kan visualiseras. Därefter kan de logiska aktiviteterna verifieras utifrån animationen. Ett sätt att verifiera modellen är då att skicka in endast en entitet och följa dess väg. På detta sätt kan indata och logiken bakom modellen kontrolleras så att det blir trovärdigt. För mer noggrann kontroll kan modellen stoppas och köras steg för steg. Ett annat sätt att verifiera modell är att utsätta den för stresstester för att se hur modellen beter sig under extrema förhållanden. Detta kan göras genom att exempelvis öka respektive minska servicetider för vissa aktiviteter eller endast tillåta en viss del av modellen att fungera.
3.4.2 Validering
Validering är en process som beskriver huruvida en simuleringsmodell stämmer överens med det verkliga systemet eller inte. Ibland är det så att ett verkligt system inte existerar och därmed blir valideringen svår att utföra. Men även om ett sådant system existerar kan det var problematisk att validera det. Förutom att det kan vara väldigt kostsamt kan det även förstöra själva syftet med att utföra simuleringen då förändringarna i det verkliga systemet kan
behövas genomföras för att utföra en sådan validering. Enligt Law & McComas är kanske den den allra mest värdefulla valideringsmetoden för ett system som inte finns vara en djup
22
genomgång där varje del för sig kan valideras. Det kan även vara möjligt att validera system som inte finns mot något annat befintligt liknande system.
Om en simuleringsmodell anses vara valid innebär det att simuleringsresultat har liknande resultat som det verkliga systemet. En viktig del av valideringen är därför att säkerställa om resultaten från modellen är verklighetstrogna.
Innan de riktiga experimenten utförs kan en trendanalys genomföras. Analysen beskrivs av Carson (2002) som ett omfattande test av modellen som utförs genom att låta indatan ha ett brett spektrum av värden. Trendanalysen kan då tillämpas på typiska utdatavärden,
exempelvis genomloppstiden, för att se om modellen uppträder sig enligt förväntningarna (upp eller ner) när något indatavärde ändras, exempelvis längre genomloppstid med färre betjänare. Vidare kan även ett Turing test enligt Sargent (2003) och Persson (2003) utföras vilket innebär att personer som har goda kunskaper om det verkliga systemet undersöker modellens utdata. Exempelvis kan en eller flera experter få data från modellen och det verkliga systemet. Om experterna inte kan se någon skillnad så kan resultatet anses vara trovärdigare. Ett liknande sätt är att be en erfaren simulerare att titta på modellen och avgöra om modellen är trovärdig eller inte (Carson 2002). För denna metod krävs mycket tid och simuleraren måste ha rätt kompetens vilket kan vara svårt att hitta.
För att avgöra hur pass bra en statistisk fördelning stämmer överens med en samling av mätvärden kan ett goodness-of-fit-test tillämpas. Detta test utgår från att hypoteser testas för att avgöra om det finns statistiska likheter mellan två serier av data (Révész, Sarkadi & Sen 1987).
Variation i indata kan bero på förväntade förändringar, potentiella förändringar eller
hypotetiska förändringar. Känslighetsanalys är en metod för bedömning av känsligheten i en modells utdata när man låter indata variera (Scott & Tucker 2006), exempelvis hur mycket tider i köer varierar beroende på vilka betjäningssystem som används.En känslighetsanalys kan således utföras för att förstå hur förändringar i specifika indataparametrar påverkar värdet på utdatan var för sig. Om en eller flera parameter visar sig ha stor påverkan på resterande delar av systemet kan det vara lämpligt att genomföra noggrannare studier på dessa
parametrar. En parameter som inte påverkar systemet i större omfattning behöver i motsats inte studeras lika noggrant.
23
Kapitel 4
4
Konceptuell modell
En konceptuell modell skapades i samråd med Joakim Lindholm3 för personflödet i
terminalen år 2030. Den konceptuella modellen utgår utifrån att resenärer passerar de olika terminalfunktionerna i samma ordning år 2030 som i nuläget. Ett blockschema av den konceptuella modellen illustreras i figur 9.
Figur 9. Resenärernas flöden i de olika delstationerna i flygplatsterminalen.
Från figuren ses det att den övergripande konceptuella modellen är uppdelade i 6 huvuddelar: Marksida, Terminal: Lobby, Terminal: Gater, Terminal: Avgångshall, Terminal:
Ankomsthall, och Luftsida. I kapitel 4.4 kommer dessa delar och dess logik beskrivas mer djupgående.
