（中国民航机场建设集团有限公司华北分公司 北京 100621）
摘要：机场场址位置及方向的确定是一项结合地面及空中各种情况分析后的综合判定，场址的每一个位置，每一个角度都可能影响地面的工程量、飞机的运行标准、性能载重甚至机场建设的可行性；反之，对场址地面情况、空域情况、飞行程序及飞机性能的分析，就成了确定或优化场址的必要手段。本文通过对晋城机场场址优化的过程，对以上观点加以充分的论证，以实例强调空地结合对机场建设的重要意义。
关键词：场址方位；优化；空地结合
近些年，随着全国各个城市的飞速发展和用地扩张，全国机场建设进程加快，机场群密度相应增大，空域矛盾日益凸显；加之生态保护日益严格、各种保护区、风景区的建立也限制了机场的选址，因此，可供机场选择的用地越来越少，尤其是一些山区地区，除了地面的地形条件苛刻外，空域、飞行程序、飞机性能等方面的诸多问题，也严重影响到机场的选址，甚至在同一块场地，跑道位置和方向的轻微差异，就可能导致飞机在运行标准、航程业载上，及机场在建设运营投资上的极大差别。因此，从地面及空中两方面对场址进行分析优化，就显得尤为重要。
以晋城机场的场址为例。首先，晋城市域内空域情况复杂，其东南、西南、北50~110km范围内各有一座军用机场。参考空军相关规定，要求民用运输机场的仪表飞行空域符合“在特殊情况下，相邻的机场邻接区长度方向允许末端重叠25km”的规定。因此这三个机场的邻接区范围对晋城机场的选址影响较大。
其次，晋城市周围四面环山，山脉错综复杂，沟谷发育，除市区外基本没有平坦的地形区域。选址只能重点考察一些连续且有一定宽度的山梁，相对较浅且有一定纵深的宽沟谷区域。
再者，其周边分布着若干自然保护区、森林公园、地质公园及风景名胜；城区西部与北部已形成若干的采空区域；加上城市发展方向、高压线分布、地震断裂带分布等诸多因素的影响，选址工作尤为困难。
最后经过多方比选，选择了位于晋城市东南方向9.2km处的铺头场址作为晋城机场的首选场址，并在2019年9月得到了民航局的选址批复意见。该场址跑道真方向90°-270°，近期跑道长度2600m，跑道暂定标高797m。
该场址的区位优势较为明显，位于中原城市群核心区以内及晋城市经济发展轴线的交汇处，距离晋城中心城区及一些工业区、经济技术开发区、物流园区均较近，并可兼顾济源、焦作两市。但唯一美中不足的是其南侧有一组500kV高压线向东北方向延伸，影响了飞机在东侧的进近及起飞，从选址阶段收集的数据分析来看，需对该段线路进行搬迁。但其搬迁难度之大，周期之长，费用之高，无不给晋城机场的建设蒙上一层阴影。因此，在预可阶段，对场址进行优化就变得尤为重要，而优化的关键点，就是从空中和地面两个方面进行分析，尽量不拆或少拆迁高压线，提升飞机的载运量，同时控制好地面的建设工程费用。为提高分析的可靠性，建设单位对场址附近的地形及周边高压线进行了实测。本文从跑道方向及位置的两方面优化进行描述。
图1 选址报告中机场跑道位置示意图
一、跑道方向的优化
由于500kV阳东线及某军用机场邻接区均位于跑道南侧，东西走向微偏北，本次以尽量避让高压线为目标，因此仅考虑在原跑道方向（90°—270°）基础上逆时针旋转，减小跑道与高压线及军用机场邻接区的夹角。
图2 跑道旋转角度分析图
1、首先从航行服务方面进行分析，通过对实测数据的分析，跑道逆时针旋转1°~5°，基本均可避免拆迁高压线。
（1）飞机性能方面：
首先看性能梯度，跑道逆时针旋转1°~5°，影响性能梯度的障碍物均为96#高压线塔（海拔高度1094.11m）及距离跑道末端9.5km处的山体（海拔标高1084.00m，树高以15m计），且角度变化不会对梯度产生影响，见下表。
表1 影响性能梯度障碍物数据
从飞机载重方面看，跑道逆时针旋转1°~5°，大部分机型起飞重量有明显提升（提升在1吨以上），但1°~5°间，载重变化不大，详见下表。
表2 各旋转角度情况下起飞重量数据
（2）飞行程序方面：
随着旋转角度的增大，09号跑道离场梯度逐渐减小，3°及以上时可达标准离场梯度，详见下表。
表3 RWY09号跑道旋转分析
27号跑道在逆时针旋转0°~5°时，均可以标准离场梯度起飞；在逆时针旋转3°时，精密进近运行标准可达最优，详见下表。
表4 RWY27号跑道旋转分析
2、从地面情况进行分析
场内地貌多属低山丘陵、盆地和山间宽谷，冲沟、陡崖分布广泛，整个场区地形形态为南东高北西低，起伏较大，机场场址区域地形呈U型山脊，跑道横跨三个山包，中间区域地势较低，整体上西低东高，最大落差为64m。
在选址报告跑道方位的基础上，将跑道方向逆时针旋转1°、2°、3°、4°、5°，分别计算土方工程量：
表5 土方计算汇总表
由上表可知，跑道旋转角度为3度时，跑道土方工程量最小。
因此，结合飞行程序、飞机性能及地面土石方工程量的分析结论后，本次优化推荐跑道逆时针旋转3°角方案，即跑道方向优化为真向87°—267°。
图3 跑道各平移位置的土方工程量对比图
二、跑道位置优化
地面跑道位置的优化，其实就是地面工程量的优化，在场内建设内容不变的情况下，其实就是计算高填方机场的土石方工程量。本次按跑道旋转3°后，平移跑道到不同位置分别计算土石方工程量，下图中，X为东西方向，向东为正值，步长为40m；Y为南北方向，向北为正值，步长为15m。
根据计算结果，跑道向东侧和南侧平移时，场区土石方工程量增加，向北侧和西侧平移时，土石方工程量减少，当跑道平移量X=-80，Y=45（黄色点位）时，即跑道向西平移80m、向北平移45m，场区土石方工程量最小。填挖总量约3400万m3。
图4 设计面与原地面相交示意图
结合跑道方向及位置优化的过程及结论可以看出，优化后，500kV高压线可不用搬迁，投资节省约3亿元，飞机载重也有明显提升，且地面土石方工程量最小。
以上晋城机场的案例足已说明，跑道方位的确定和优化，并不是地面或者空中单一因素所能确定的，他需要二者结合，取其平衡。选址阶段，资料精度有限，保守起见，机场选择了搬迁高压线的方案，但同样需要考虑空域、航路航线、飞机载重、航程、以及地面建设条件、区域位置、社会作用等诸多问题，场址方位是在当时条件准确性不足情况下做出的最优选择。若只考虑地面不考虑空中，即便建设了机场也无法正常飞行；反之，只考虑空中，不考虑地面，就像无根之萍，机场甚至连建设都不可能。
到了预可阶段，有了更准确的测绘资料，场址有了优化空间时，更需要航行服务与地面情况结合。晋城机场的优化实例中，哪怕仅仅是将跑道方向旋转3°，平移百米之内，就足以使投资大为节省，审批难度降低、周期大大缩短（主要指高压线改迁难度和周期），同时飞机载重也有了明显的提升。但这技术上小小的改变，却需要对空域情况、飞行程序、飞机性能、地面情况进行各种的细致分析，反复权衡之后得出，缺少任何一个环节都无法完成。
因此，机场的建设过程都必须时刻以空地结合为基础，才不致在其中任何一环节顾此失彼，造成不必要的资金浪费。仔细研究空域、程序、性能和地面，对整个机场建设环境有了更深层次的了解，也才能在机场工程设计中事半功倍。
论文作者:丁健
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/12/9
标签：跑道论文; 机场论文; 晋城论文; 地面论文; 高压线论文; 工程量论文; 空域论文; 《基层建设》2019年第24期论文;