摘要:机场是航空运输系统的一个组成部分，是民航一切活动的中心，是民航系统结构中最复杂的子系统。二十世纪七十年代后期，在民航运输量的快速增长的背景下，原有的机场运行系统已经不能满足不断增加的空中交通量需求，因而造成了大量航班的延误，导致了航空公司承受了众多旅客的投诉，面临巨大的经济损失，越来越多的研究者着手于机场容量的评估研究，对未来一段时间的空中交通需求进行分析预测，研究制定出符合日益增长的航空需求的的机场运行规划。本文的研究重点在于跑道容量。
关键词 机场容量；跑道容量；影响因素
引言
研究容量一个主要目的是要确定在机场上增加容量的办法。容量的改善和控制方法：增加机场系统容量，高峰时间管理，技术措施和运行效率提高。一般看来，改善机场系统的途径就是新建或扩建机场，首先，机场系统的建设需要巨大的投资、要占用大量的土地，对周围社会环境有着广泛而深远的影响，因此机场的新建或扩建要受到其他许多因素的制约，不可能靠无限制的新建或扩建来满足这无限的航空需求。其次，造成机场容量不足的原因是多方面的，除了航空需求的急剧增长外，还存在着其他方面的原因。在我国航空运输实行政企分开的体制改革以后，各航空运输企业——航空公司（包括国外航空公司）为了实现本企业的最大经济效益，都希望在机场争取有最好的航班时刻，追求企业的最大经济效益，因此，形成了在高峰时机场人满为患、拥挤不堪，而低峰时机场又处于空闲状态，造成机场的人为紧张。
1国内研究现状
相对于欧美国家来说，我国民航事业的起步较晚，相关研究的进行也较晚。1999年胡明华和刘松等针对单跑道机场容量评估做了大量的工作，研究了单跑道三种使用策略(起飞、降落、混合起降)下的确定型容量模型和随机型容量模型，并以上海虹桥机场为背景进行了仿真，验证了模型的正确性和实用性。2001年丁峰以到达飞机符合泊松分布的特点，对满足特定的延误率下的跑道运行容量进行了相应研究。2003年，罗凤娥针对整个国家机场系统的运行规划以及单个机场系统的运行规划进行了论述，并通过学习研究国外机场的运行规划的先进理念，针对我国民航机场系统的规划布局存在的问题进行了全面具体的分析和讨论，提出更好地建设我国机场系统运行规划的相关建议。2005年陈勇、曹义华针对首都机场的运行模式进行分析和研究，推导建立了双跑道机场系统的容量评估模型并进行了验证[13]。2005年傅建军从理论上探讨了机场跑道、滑行道和停机位容量的分析与评估模型[14]。2007年，陈宽明提出将航空器跑道脱离时间作为关键参数，对航空器的实际间隔和跑道占用时间进行分析，在可接受的安全水平下，考虑了缓冲余度，推导出了更加切合实际的跑道容量模型，并运用该容量模型验证分析了双流机场容量 。2011年卢朝阳考虑了进场流量的实时性和动态性，建立了T系统模型，根据单跑道的T系统特征，利用T系统模型推导了计算单跑道容量的基本公式。
2 机场概念
机场是指在陆地或水面上划定了范围的一块区域（包括各种附属的建筑物、装置以及设备），其全部或部分供航空器着陆、起飞及地面活动使用[17]。通常可划分为陆侧系统和空侧系统俩大部分。机场陆侧系统通常可以划分为进出机场的地面交通、航站区和飞行区等三个部分，它是机场地面交通的活动场所。机场空侧系统主要供进出机场的航班进行起降，它是航空器在机场区域内运动的场所，通常包括：滑行道、跑道、机场空域、停机位等[18]。
3 飞行区的相关概念
飞行区作为航空器运行的主要场所，其能容纳的航班量，往往决定了整个机场的航班容量。自然必须先介绍下飞行区的相关定义。
飞行区的容量往往包括跑道容量、滑行道容量和停机坪容量。
跑道容量，从长远观点看，是一个随机的概率数量，在不同的时刻有着不同的数值。从研究和实际运用的监督看，分为理论容量、实际容量、持续容量和计划容量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆理论容量没有考虑任何服务水平（LOS）要求，实际容量、持续容量和计划容量是通过明确或不明确的制定可接受的服务水平或者空管人员工作量定义容量。
理论容量是指在连续服务要求下，在不违反空中交通规则的前提下，每小时跑道系统服务的飞机架次的平均数。这里需要考虑指定使用的ATM间隔要求、跑道的数量、飞机机型的组合形式、飞机运行的先后顺序以及气象条件等因素。
实际小时容量（PHCAP）是指在每次运行的平均延误为4分钟时，跑道系统每小时服务的飞行架次的平均数。20世纪60年代FAA就提出了实际小时容量，凭经验估计，实际小时容量（PHCAP）大约是理论容量的80%-90%。
持续容量是指ATM系统一直保持在良好的状态下的持续几个小时之内，每个小时的飞行架次数。
计划容量是根据机场的实际情况按照10分钟或者1小时的时间段规划出一周内每小时的进场，离场和总计的飞行架次数。计划容量主要用于安排航班的飞行时间和控制机场的流量。
滑行道容量是指滑行道系统每小时能从停机坪向跑道系统转送的飞行架次数。
停机坪容量分为静态容量和动态容量，静态容量是指在特定的时间内可以在停机坪上同时停放的最大飞机架次数；动态容量是指机位每小时可以接纳的飞机架次数。
4 跑道容量的影响因素
4.1间隔规定
根据国际民航组织的雷达管制间隔标准, 可以得到各类航空器在同高度上应保持的最小水平间隔, 同时依据航空器在最后进近阶段的平均速度, 还可计算出它们的最小着陆时间间隔。
在进近下降过程中, 航空器产生的尾流影响是迫使进近航空器之间必须保持一个安全间隔的主要原因。
4.2飞机型号和运行组合
不同的机型对尾流漩涡间隔和进近速度的要求不同，飞机的运行组合（到达和出发）及其先后顺序（尤其是跑道作为到达和出发的混合运行时）会对空管人员的处理时间产生很大影响。
4.3跑道的数量和构型
可同时使用的跑道的数量、长度和几何构型影响着同时运行的飞机架次，也就影响着跑道容量。一般而言多跑道运行，将一条跑道单独做起飞跑道，一条做着陆跑道。合理地将起降航班分配好，能够极为有效地提升机场容量。
4.4环境因素
主要包括气象状况（如能见度、降水量、风向和风速等）和噪声限制。对于沿海地区，在夏季时常会受到台风以及雷暴等天气。往往对机场的容量影响极大。诸如今年5月，广州白云机场就因为频繁雷雨，造成飞机大面积延误。
4.5管制员素质
管制员是保证空中交通运输安全，防止航空器相撞的一个重要环节，是管制工作的主体，也是流量管制工作的具体实施者。高科技在空管的大量应用，管制环境的逐步宽松，对管制员的素质提出了新的更高层次的要求。近年来，管制员的素质问题也一直为各级领导所关注，并得到一定程度的提高。但是由于民航教育体制中存在的一些问题，使管制员的选拔、培训等层次的机制不够完善，导致管制员素质参差不齐；也由于缺乏有效的激励和分配制度，基层的一些成熟的管制员不断地流失到其他部门，造成基层管制员年龄偏低，大部分在30岁以下，存在着经验不够丰富、业务不够成熟的问题；有关流量管理的规章较少，也造成管制员的工作行为没有得到进一步的规范，处理流量问题随意性强，影响了管制工作的服务质量。
小结
由于空中交通管制是一个复杂的系统工程，本文研究的只是很小的一部分且材料有限，所以还需要继续深入的研究，不断使其完善。相信随着统一的可靠的现代化的网络化的跑道容量系统的建立，以及全国空管系统的改革不断的深入，中国民航事业必将迎来新的明天。
参考文献
[1] 刘松,机场空中交通容量估计系统研究,南京航空航天大学学报,1999.
[2] 丁峰,贺尔铭,吴盘龙.空中交通自动化管理中飞机等待队列的排序算法,西北工业大学学报,2001.
[3] 罗凤娥,我国民航机场规划布局的研究,西南交通大学硕士学位论文,2003.
论文作者:陈杰
论文发表刊物:《科技中国》2017年3期
论文发表时间:2017/5/27
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