民航中南空管局机场设计院 广东 广州 510403
摘 要：配对运行是一种可以极大发挥近距平行跑道容量潜力的运行模式。通过借鉴单跑道混合运行容量模型，结合配对进近与配对离场模式的运行特点，构建出近距平行跑道配对混合运行优先级定义，并根据不同到达组合情况下的模型特征，构建出不同优先级情况下十一种不同情况下近距平行跑道配对运行的容量模型和延迟时间矩阵计算方法。算例表明，所提出模型具有可行性。
关键词：配对进近；运行模式；容量分析；延迟时间
引言：
民航业的发展一直以来都伴随着各种各样的问题:土地面积限制，机场拥堵加剧，飞机延误情况严重。所以，提升航班流量和提升跑道容量则成了解决该情况的重要手段之一。近距平行跑道可以说是将土地面积资源发挥的比较大的方式，但由于该模式两条跑道中心线之间的距离仅有762米，再加上空管规定的空中安全运行的间隔标准，近距平行跑道一般实施一条跑道用于起飞一条跑道用于降落的运行模式。直到美国的Rocky Stone提出了近距平行跑道配对进近的思想［1］。与传统运行模式相比，可以说对近距平行跑道容量有了翻倍的提升。
对于近距平行跑道配对进近，国内外有了20多年的研究提出了多种相关模型和算法。除Rocky Stone 外，美国 MITRE 公司的 Jonathan Hammer 等研究员逐步完善了配对进近的概念，并系统的分析了系统误差、间隔压缩、碰撞避让、尾流避让等重要的影响配对进近的因素［2］；此后 Eftekari R和 Mundra A分别对配对进近的可行性和潜在效益进行进一步的研究［3］。
本文采用以下方法研究混合运行模式下配对运行容量评估方法：（1）对出近距平行跑道配对混合运行到达飞机组优先级定义。（2）结合配对进近与配对离场模式与单跑道混合运行特点，根据不同到达组合情况下的模型特征，构建出不同优先级情况下十一种不同情况下近距平行跑道配对运行的容量模型和延迟时间计算方法。并对各种情况下的到达容量，离场容量和总容量的计算模型进行了构建。同时提出了配对混合运行延迟时间矩阵计算方法，并得出了各种情况的延迟时间与实际配对进近时间间隔的计算方法
1近距平行跑道配对混合运行优先级定义
设正整数p为近距平行跑道配对混合运行优先级系数，p=1,2,3,4……；并且数值为p的起降优先级系数对应于起飞流量约为到达流量的（p-1）倍的情况。所以改变起降优先级p，跑道容量也会随之发生变化。下面列出四种常见的优先级及对应的系数p。
∎优先级1：配对进近飞机对跑道使用具有绝对优先权，p=1
∎优先级2：配对进近飞机与离场飞机组对跑道使用具有相同优先权，配对进近飞机与离场飞机组数量比为1:1，p=2
∎优先级3：配对进近飞机的服务请求被进一步延迟，配对进近飞机与离场飞机组数量比为1:2，p=3
这里我们要做两点说明：一，对于p≥2的情况 管制员会人为推迟配对进近的到达请求，以在配对进近飞机对单元之间获得足够的时间间隔插入起飞飞机；且推迟的程度随p的增大而增大。此时起飞飞机组数量约为配对进近飞机对单元数量的（p-1）倍。二，管制员的推迟时间为：离场时间间隔的（p-1）倍减去跑道空闲时间
2不同优先级情况下的容量评估模型
由上述计算结果我们可以得出结论：各种配对混合运行情况中当两个到达单元中间插入一组起飞飞机是一组配对离场飞机对时即情况2-2-2时离场容量和总容量达到最大值；到达容量在跑道仅用于到达时达到最大值；优先级为1时当两个到达单元中间插入一组起飞飞机是一组配对离场飞机对时的离场容量和总容量最大，优先级大于等于2时，离场容量、总容量都在所有离场飞机组全为配对离场时达到最大并逐步递减，而到达容量则最小并逐步递增。
各种配对混合运行情况中延迟时间和实际配对进近时间间隔都在优先级为4且所有离场飞机组都为配对离场的情况即情况2-4-1的情况下达到最大。优先级为1时当两个到达单元中间插入一组起飞飞机是一组配对离场飞机对时的实际配对进近时间间隔最大，优先级大于等于2时，延迟时间和实际配对进近时间间隔都在所有离场飞机组全为配对离场时达到最大并逐步递减。
5结语：
本文借鉴单跑道混合运行容量模型，结合配对进近与配对离场模式的运行特点，构建出近距平行跑道配对混合运行优先级定义，并根据不同到达组合情况下的模型特征，构建出不同优先级情况下十一种不同情况下近距平行跑道配对运行的容量模型和延迟时间计算方法。同时对各种情况下的到达容量，离场容量和总容量，延迟时间，实际配对进近单元时间间隔进行了实例验证。对比单跑道混合模式运行情况，配对运行模式下的跑道容量明显提高，对比上述各种种运行情况下的容量延迟时间，采用所有混合运行单元全为配对单元的情况下跑道利用率最高，但延迟时间最长。所以必须根据各种运行模式的特点以及具体的空中交通状况而选择适宜的混合运行方式。
参考文献
[1]陈勇,空域容量评估模型和优化方法研究[D].北京航空航天大学, 2004. Chen Yong. Research on airspace capacity evaluation model and optimization method [D]. Beihang University, 2004.
[2]郑少行,张兆宁,配对进近运行模式下近距平行跑道容量研究[J].航空计算技术,2013,43(4):30-33. Zheng Shaohang, Zhang Zhaoning, research on near parallel runway capacity in close to running mode [J]. aeronautical computing technology, 2013,43 (4): 30-33.
[3]卢飞,张兆宁,魏志强,等,近距平行跑道配对进近纵向碰撞风险安全评估[J].中国安全科学学报, 2013, 23(8):108-113. Lu Fei, Zhang Zhaoning, Wei Zhiqiang, et al. Risk assessment of near parallel collision near vertical collision [J]. Journal of safety science of China, 2013, 23 (8): 108-113.
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论文作者:王学安
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/14
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