摘要：随着空中交通流量的持续增长，各项统计数据表明航班延误日益严重。通过对多跑道机场容量的研究，不仅能够找出限制容量的瓶颈所在，提出增强容量的方法，继而提高终端区的运行效率，还可以大大改善和提高全国空中交通系统的服务能力。
关键词：机场容量；影响因素；多跑道环境分析
引言
随着空中交通流量的持续增长，各项统计数据表明航班延误日益严重。从历史的角度来看，建设新的机场跑道或扩展现有的机场跑道为提高航空系统容量提供了最大的潜力改善航空系统。但由于周边社区的开发、环境忧虑、所需资金等等因素，这些计划以提高机场容量的方案现在越来越难以实现。因此，客观、科学和准确地评估机场容量，在不增加机场物理容量的前提下提出容量的提升方案，便成为 ATFM（空中交通流量管理）的亟待解决问题之一。为了满足日益增长的航空运输量，国内外枢纽机场都在进行扩建，越来越多的平行跑道出现在空中交通枢纽城市。因此，对多跑道的机场容量增强研究不容被忽视。
1 机场容量
空中流量往往受制于整个系统中某个或者一些瓶颈点，包括机场，空域，航路航线等。其中任何地方出现问题都会导致整个系统容量受到限制。而机场作为航班汇聚的地点，是瓶颈的主要形成区，其对空中交通流量起着非常重要的作用。 机场容量的定义有两种:实际容量和最大容量。 实际容量是指在延误不超过给定延误值条件下所能容纳的航空器起降架次数量（起飞架次数量和着陆架次数量）。最大容量是指在确定时间内，有持续服务请求时，一个空域所能容纳的航空器架数。这里我们讨论的是实际容量。
2 影响机场容量的因素
机场容量不是一个时间的常量，受一些自然的或者运行因素例如机场上方的空域结构、空中交通管制规则和程序、天气以及航班的组合比例等影响。
表1 影响机场容量的因素
3 多跑道运行环境分析
3.1 跑道容量影响因素
跑道系统的容量（最大吞吐量）依赖于众多参数和因素世界上不同地区的主要机场所涉及的跑道系统容量差别很大。在发达国家，主要机场每条跑道每小时的运行架次从 20 架次到60 架次不等。在美国，少数机场同时运行的现有跑道数可多至4到7条，每小时可以为200多架次的航空器提供服务。
表2 跑道容量的影响因素
式中：
C为跑道容量；E[T] 为跑道平均服务时间；Pij 为j型航空器尾随i型航空器的概率；Tij 为j型航空器尾随i型航空器时，它们之间的时间间隔。
3.3 平行跑道相关概念
根据国际民航组织 ICAO 的规定，平行跑道是指跑道中心线平行或夹角小于 15°的非交叉跑道根据跑道中心线之间的距离可以将平行跑道分为近距平行跑道（762 米/2500 英尺）、中距平行跑道（大于 762 米/2500 英尺，1311 米/4300 英尺）和远距平行跑道（大于 1311 米/4300英尺）。FAA 允许平行跑道在天气良好的情况下以目视气象条件（VMC）进行独立的平行进近，否则只能按照仪表气象条件（IMC）飞行。远距平行跑道可以同时进行独立进近操作。中距平行跑道可以进行交错的相关进近操作，不同跑道上进近的航空器间必须保持 3.7～5.6 千米（2～3 海里）的斜距。近距平行跑道在仪表气象条件下只能使用一条跑道。
3.4 平行双跑道运行策略
根据平行双跑道的类型和气象条件，在双跑道上运行的航空器流一般存在 3 种关系：两条跑道的起飞流和到达流分别独立；两条跑道的到达流相关，而到达流与起飞流相互独立两条跑道的起飞流和到达流相关。
平行双跑道的运行策略包括：
(1) TA（two arrival）表示两条跑道都用于降落；
(2) TD（two departure）表示两条跑道都用于起飞；
(3) OAOD（one arrival one departure）表示一条跑道用于降落，另一条用于起飞；
(4) OMOD（one mixture operation one departure）表示一条跑道用于起飞/降落，另外一条用于起飞；
(5) OMOA（one mixture operation one arrival）表示一条跑道用于起飞/降落，另外一条用于降落；
(6) TM（two mixture operation）表示两条跑道都用于起飞/降落。
3.5 空中交通安全间隔规定
空中交通管制的目的是防止飞机之间和飞机与障碍物之间的碰撞，维持空中交通的顺畅。要保证飞机在空中的安全，就必须要保证空中飞行有一个空中的不可侵犯的安全空间，这个安全空间就是管制间隔。它是空中交通管制的基础，也是空中交通管制人员的基本任务。由于飞机的航向不同、速度不同、高度不同，因此必须制定一套国际上通用的飞机在空中相互距离的规定，这些规定的距离(或时间)称为间隔标准，是在空中交通管制过程中将飞机在纵向、侧向和垂直方向隔开的最小距离。空中交通管制的技术就在于能使用这套规则，以保证飞机从起飞机场到目的机场的整个飞行过程的安全间隔。
国际民航组织(ICAO)的尾流间隔标准，包括非雷达间隔(时间间隔)和雷达间隔。大多数成员国都是采用ICAO的标准，而美国、英国等少数几个航空大国在结合ICAO规则和自己实际运行经验及相关研究的基础上，作出了一些细微的调整，制定了适合本国的尾流间隔标准。本文采用的是国内外文献常用的国际民航组织（ICAO）在无风条件下不同类型的飞机之间最小安全间隔距离标准，如下表所示，《中国民用航空总局令第86号》规定的按重量划分的航空器类型，航空器产生和承受的尾流强度，随航空器重量的增大而增大。
表3 我国按最大起飞全重划分的航空器类型
小结
从历史的角度来看，建设新的机场跑道或扩展现有的机场跑道能为提高航空系统容量提供改善。但由于周边社区开发和环境忧虑以及所需资金等等因素，这些计划以提高机场容量的方案现在越来越难以实现。因此，客观、科学和准确地评估机场容量，在不增加机场物理容量的前提下提出容量的提升方案，便成为 ATFM（空中交通流量管理）的亟待解决问题之一[1]。随着上海世博会、广州亚运会、十八大和其他大型活动的开展，为了确保机场地面运行的安全操作，减少航班延误，从而针对对多跑道机场的运行特点进行的分析，对多跑道机场的容量的研究至关重要。通过对多跑道机场的容量进评估研究，找到多跑道机场容量的瓶颈，为航班时刻的制定和机场的运行规划提出理论依据，继而为 ATFM 提供合理实际的建议[2]。为了满足日益增长的航空运输量，国内外枢纽机场都在进行扩建，越来越多的平行跑道出现在空中交通枢纽城市。因此，对跑道的机场容量增强研究不容被忽视。
参考文献
[1] 2010 年全国民航运输指标统计公报[R]. 中国民用航空局, 2010.
[2] 诺曼.阿什弗德/H.P.马丁.斯坦顿/克里弗顿 A.摩尔.机场运行[M],中国民航出版社
论文作者:潘枫
论文发表刊物:《科技中国》2017年3期
论文发表时间:2017/5/31
标签：跑道论文; 机场论文; 容量论文; 交通论文; 间隔论文; 航空器论文; 管制论文; 《科技中国》2017年3期论文;