民航中南地区空中交通管理局 广东 广州 510470
摘 要
航空运输市场是航空运输业赖以生存的环境，没有好的航空运输市场航空业将不能得到好的发展。最近几年，航空需求的急剧增长给机场带来了一系列问题，造成这些问题的根本原因在于机场系统容量的有限性和航空需求的增长性，机场需求超过机场容量，机场容量已不能满足当前航空运输的需求，机场系统需要进行改善。一般看来，改善机场系统容量的途径就是新建或扩建机场，但是机场终端区容量优化对机场容量有着重要的影响作用。
关键字：空管，终端区，机场容量
引言
如今随客货运输量的急剧增长，部分机场已出现了一系列问题，如高峰时机场拥挤、延误增加，服务质量严重下降。造成这些问题的根本原因在于机场系统容量的有限性和航空需求的无序增长性，机场需求超过机场容量，机场容量已不能满足当前航空运输的需求，机场容量系统需要进行改善。
一 机场终端区容量的重要意义
终端管制区设在一个或者几个主要机场附近的空中交通服务航路汇合处的管制区。空中交通网络的拥堵的主要原因在于由机场、终端区以及航路交叉点的容量限制引发的“瓶颈”效应;就中国的空中交通系统而言,容量限制情况最严重的部分往往是终端区。终端区作为整个空管系统的一个子系统,从某种程度上说,是情况最复杂的一个子系统。
终端管制区运行效率高低是体现机场容量的一个重要因素。终端管制区运行效率越高，在单位时间内处理飞机的架次必然越多，机场容量就越大。机场程序设计或管制因素导致的进近等待或飞机返航必然会使机场相对容量减少。因此，合理提高终端管制区运行效率是机场容量增加的一个方法。
在管制工作中空域对交通流量和对终端管制区的排序都起着重要的影响作用。终端区内的空中交通流量相对排列很紧密，由于飞机上升、下降的影响，很容易造成飞机冲突，而空域受到地形、进离场航线、可用的飞行高度层等等因素的限制，不可能完全合理的解决冲突，就会造成飞机进近时需要等待。不合理的空域结构，会使等待进一步进近飞机的延误时间增长，使得在固定的时间段内，终端区的空中交通流量下降，运行效率不高，降低机场流量。同时，进、离场飞机之间存在的飞行冲突，使得管制员在安排飞机的进近次序时不得不仔细考虑,而不能够完全按照到场的先后时间次序安排飞机的进近次序，这就不便于进近队列的控制。因此空域内航路和航线结构的优化调整，能够使终端区的空中交通流量加大，密度增加，提高空域的有效利用率，最终提高机场容量。
二 影响终端区容量的因素与容量计算方法
以下因素都是影响终端区容量的因素：1，空中交通管制因素； 2，空域因素；3，飞行因素；4，天气因素；5，陆空通话和通信设备因素；6，空军活动因素；7，跑道容量等因素，
在研究雷达管制条件下的机场空域空中交通容量时，我们的基本研究方法是：通过程序管制条件下机场终端空域容量的研究结果，引入权系数K的概念，通过公式：
三 机场终端区容量优化
3.1 优化初始排定顺序
当一架飞机进入控制范围之后，终端区交通流量管理系统开始使用飞机的正常到达速度，到达跑道的航段距离和预计的空中风，确定飞机的无延误情况下的到达目标点时间，并以次为基础决定飞机的着陆顺序，并初次排定着陆时间。在控制范围的飞机有最早和最晚到达的一个时间范围，它可以通过在飞机正常速度和可允许的最小速度范围内选择适当的一个值来实现。初始排定的着陆时间取下面两值中的大者：无延误预计着陆时间；排在它前面一架飞机的着陆时间 + 间隔标准 + 时间缓冲区。时间缓冲区主要是为了保证系统工作的安全。初期时间排定中的时间冲突只有通过延误本机和后机以及提前本机来解决。
当机场到达高峰期时，各个方向来的飞机以接近甚至超过机场接收能力的到达率到场，因此必须优化初始排定的着陆顺序，尽量缩短飞机着陆序列所占用的总的时间长度。到场飞机的种类很多，飞机的尾流间隔是影响总的时间长度的一个重要因素，例如重型机在前，轻型机在后时要保证180秒尾流间隔，根据系统内包含飞机的类型，可以获得飞机间隔矩阵，着陆序列的时间优化，就是科学地调整飞机的着陆顺序，达到间隔最优，占用时间最短。最后进近位置点最好选择在离跑道入口中心延长线上6--9Km处，最短不要小于6Km。因为在这个距离上，飞机离入口平面的高度恰好在350m左右，是驾驶员切入仪表着陆（ILS）下滑道、检查着陆条件、校对仪表指示的最佳位置点。在通常的净空条件下也能满足在最低的超障高度上飞越中间航段区障碍物的需要。设计等待空域时，除要考虑地形，空域与空域的相互关系外，还要考虑等待程序轴线的方向，要便于驾驶员转向进近程序飞行。
3.2 扩大终端区
传统的终端区流量管理是通过一系列局部的间隔控制行为来管理流量，实现繁忙时的交通管理。所以为了保证安全就只能采用加大间隔，强制性地约束飞行轨迹等控制手段。这样的战术流量控制手段给管制员带来了巨大的工作压力，极不利于飞行安全，同时也使航路和终端区容量降低。空管自动化系统将传统的终端区概念扩大，根据雷达的有效覆盖范围和实际空域结构确定终端区的范围，使飞机在巡航高度和巡航速度时已进入系统的管理范围，飞机开始下降和进近，减速，着陆下降等都在这个范围内进行，以便于系统的统一安排。这样可以使终端区内的飞行非常有序，减少在低空，近终端区范围内的等待。
扩大终端区概念的实质是终端区交通流量管理系统的管理范围的扩大，使系统可以对更大范围内的飞机作综合处理，更加精确地预测飞机未来的飞行状态，合理地选取管理手段。同时在扩大的终端区范围内，系统可以有效地减少飞行延误并合理地分配可能的延误，使每架飞机按系统的分配尽早地在距机场较远的航路上吸收延误。这样一方面可以在终端区获得有序的飞机流，减少在低空，近终端区范围内的延误，保证飞行安全，另一方面，在有序的基础上大多数的延误可以按一个更加节省燃油的方法来吸收，航路和终端区的这一综合连接使得油耗有效下降能持续到接近最后进近区的范围。
3.3 最后进近微调
最后进近微调主要用于进一步减少跑道的时间误差，在确保飞机间隔的基础上将飞机汇合到最后进近航路。飞机在下降阶段会有时间误差，飞机可能延误或提前，最后进近阶段要吸收这些误差，保证飞机安全、有序地降落，同时还要充分利用跑道容量。它主要应用现代控制理论地某些方法，建立最后进近微调地控制模型，在综合考虑飞机性能和进近航路结构地基础上，规划飞机地机动方法，利用飞行速度和轨迹地调整来满足要求。为增加安全性与效率，开放飞行员共享一些资讯让终端区与区域航路共享资讯，以改善灵活性。合理安排终端区各移交点的流量分布有助于提高终端区容量，而减少通信延迟也可以使得容量值增大。
结论
早期的机场容量研究着重于跑道容量的研究，忽视了机场终端空域容量的重要影响。一些对机场容量的评估也只是针对其中某一方面。本文将从终端区空域容量对机场容量进行量化研究，提出相应的措施及一些优化机场容量的具体建议，希望能够对我国空管系统在空中交通容量管理方面提供一些有益的建议。
论文作者:郭思良
论文发表刊物:《科技中国》2016年6期
论文发表时间:2016/10/18
标签：终端论文; 容量论文; 机场论文; 飞机论文; 空域论文; 时间论文; 管制论文; 《科技中国》2016年6期论文;