新技术下的大型机场跑道容量的评估和提升

新技术下的大型机场跑道容量的评估和提升

发表时间：2019-07-05T10:52:43.790Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：黄翔1 王建中2 葛林1 [导读] 摘要：跑道是机场的主要设施，跑道容量是机场容量的主要决定因素。

1.旭鹏设计咨询（上海）有限公司

2.Strategic Planning Service，Inc.

摘要：跑道是机场的主要设施，跑道容量是机场容量的主要决定因素。随着航空业务量的增长，我国多数大型机场和干线机场都在增建或计划增建跑道，以缓解日趋紧张的运量压力。研究机场多跑道容量，特别是新技术下平行跑道容量对于指导我国未来机场建设具有重要的意义。本文从现有运行条件下典型机场平行跑道容量评估出发，探讨多起飞角度下跑道容量的提升，并建议积极采用多种先进空管运行程序和技术，以应对日益增长的容量要求。

关键词：跑道构型、跑道容量、独立进近、导航技术

随着航空业务量的迅猛增长，我国各主要民用机场面临着重大的发展机遇和挑战。跑道容量是决定机场发展或者说机场容量的重要因素，科学合理的规划跑道布局，是在高效率满足发展需求条件下实现土地经济性和机场发展可持续性的关键。在国内，当北京首都国际机场和上海浦东国际机场率先具备三组独立进近跑道条件后，我国越来越多的大型机场为保障未来发展的需求，纷纷规划将三组独立进近跑道作为远期跑道构型。一些新建机场的总体规划甚至预留未来四组独立进近跑道的可能性，如北京新机场和成都天府国际机场等。如何基于现有运行方式，展望新技术应用和吸取国外先进经验，进行不同发展阶段跑道容量的科学合理评估和提升是进行机场扩建时的重要课题。本文首先应用蒙特卡罗运算方法基于现有运行条件下对具有两组和三组独立进近跑道构型的典型机场进行容量评估，探讨多起飞角度下跑道容量的提升，并建议积极使用有助于机场容量和运行效率提升的各种先进空管运行程序和技术。

一、独立进近跑道运行的有关规定

关于两条平行跑道运行规则，参照《平行跑道同时仪表运行管理规定》（中国民用航空总局令第123号，2004）： ? 两条平行跑道中心线的间距不小于1035米时，允许航空器按照独立平行仪表进近的模式运行。 ? 两条平行跑道中心线的间距不小于915米时，允许航空器按照相关平行仪表进近的模式运行。

? 两条平行跑道中心线的间距不小于760米时，允许航空器按照隔离平行运行的模式运行。

? 两条平行跑道中心线的间距不小于760米时，允许航空器按照独立平行离场的模式运行。

关于三组独立进近跑道的运行规则，目前美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration，FAA）在机场设计咨询通告（AC 150/5300-13A）中对仪表飞行规则（Instrument Flight Rules，IFR）下平行跑道间距的规定是，一般情况下在机场海拔低于305米，机场跑道间距在大于1525米的情况下才能实施三跑道独立进近；FAA仍在研究当机场海拔高于（或等于）305米或跑道间距少于1525米的跑道运行情况。

国际民航组织（International Civil Aviation Organization，ICAO）在机场设计手册（ICAO DOC 9157）中只有两跑道独立进近规则。前述中国民用航空局的规定与国际民航组织相同。

二、基于蒙特卡罗运算方法的单一跑道最大离场和到场容量评估

在现有运行条件下，采用以下的前后飞机最小间距要求进行跑道离场和到场容量评估：

? 同一条跑道上起飞间隔：2分钟，前机为重型机则为3分钟；

? 同一条跑道上降落间隔：进场飞机间采用标准ICAO/CAAC尾流间隔（见下表1）；

? 同一条跑道起降运行：前序到底飞机脱离跑道后、后序到达飞机距离跑道端4公里之前，离场飞机可以起飞滑跑。表1 飞机进离场最小间距要求

使用时间-距离（Time-Space）分析方法，可以计算出单一跑道最大离场/到场容量（见下图1）：

图1 飞机间距时间-距离分析示意

影响机场跑道容量因素分析

影响机场跑道容量因素分析 发表时间：2018-05-02T15:54:12.587Z 来源：《科技中国》2017年12期作者：徐莹 [导读] 摘要:跑道作为机场重要的组成系统，对其容量进行评估，确定容量出的上限，对机场跑道使用的安全以及如何合理更有效地利用跑道有着十分重要的意义。本文通过对影响跑道的重要因素：终端区流量、道面情况以及人的因素进行研究，以及对实际收集的资料进行分析，对其影响因素进行分析并提出合理优化措施，对跑道容量增加具有一定的现实意义。 摘要:跑道作为机场重要的组成系统，对其容量进行评估，确定容量出的上限，对机场跑道使用的安全以及如何合理更有效地利用跑道有着十分重要的意义。本文通过对影响跑道的重要因素：终端区流量、道面情况以及人的因素进行研究，以及对实际收集的资料进行分析，对其影响因素进行分析并提出合理优化措施，对跑道容量增加具有一定的现实意义。 关键词：跑道容量；跑道；人的因素 引言:要想解决好机场拥挤、延误增加等问题就必须先研究机场系统的容量。造成延误的原因一般是指机场系统缺乏容量，而机场系统容量的限制因素包括：跑道、滑行道、停机位，其中以跑道容量更为重要。要想解决延误等问题，机场跑道容量的增加是不可忽视的。但由于运输要求的变化和波动，实际上很难达到这一点。即使机场系统容量足够也可能因为其他原因而导致延误。因而，在运输需求量接近极限容量时，运输对象必然会因等待通过而出现延误。需求量越接近于极限容量，平均延误时间越大。延误造成经济损失，延误多少也反映了服务水平和服务质量。依据某个可接受的服务水平，也即某个相应的可容许的平均延误时间所确定的容量，称做实际容量。 一影响容量的因素 影响机场小时容量的因素很多，其中有些因素比别的因素更为重要。一般来说，容量取决于机场跑道容量，终端区空域容量和机场系统容量。最重要的因素列举如下： （1）跑道体系的构形、条数、间距和方位； （2）滑行道和跑道出口的构形、数目及其位置； （3）停机区里门位的安排、大小和数目； （4）到达飞机和出发飞机占用跑道的时间； （5）使用设施的飞机的大小和机种组合； （6）天气情况，特别是能见度和云幕高，因为好天气和坏天气的空中交通规则是不同的； （7）风的情况，它可能妨碍所有飞机对现在全部跑道的使用； （8）消减噪声的程序，它可能限制现有跑道运行的类别和时间的选择； （9）在风和消减噪声的限制下，管制员选择运行跑道体系的策略； （10）到达飞机架次相对于出发飞机架次的情况 （11）通过航空飞机连续起飞的频繁次数； （12）尾流涡流的存在及其发生的频繁程度，当轻型飞机跟随重型飞机时比重型飞机跟随轻型飞机时需要有更大的间隔； （13）助航设备的设置和性质； （14）为建立到达和出港航路所具备的空域及其结构； （15）空中交通管制设施的性质和范围。 随着我国国民经济持续快速的增长，我国的空中交通流量也高速增长，机场容量作为机场中最容易形成瓶颈的子系统往往决定了整个空中交通容量水平。机场容量的优化在我国也显得尤为重要。 1.1雷达间隔和尾流间隔对跑道容量的影响 机队中各类飞机的组成比例不同，会影响到其平均水平间隔距离和平均速度，从而影响到跑道容量。有些繁忙机场的机场容量本来就很有限，再加上机型不单一，就会影响到机场系统的容量，因此在繁忙机场限制进入机场的航空器类型就显得由为重要。同时进离场航空器还存在雷达间隔和尾流间隔的影响。航空器常生活额承受尾流的强度，随航空器重量的增大而增大，管制员根据不同机型配备安全的尾流间隔，避免后方航空器因受到前方航空器的尾流影响而发生事故。 1.2 人的因素 1.2.1人本身的因素 在航空运行复杂系统中，人始终是核心组成部分。人的能力以及其局限性是主管存在并受客观因素的影响。在对事故进行人为因素分析时，首先应当考虑的因素就是人自身的特征和技能。人的能力以及各种限制因素将对机组人员、航空器维修人员和空中交通管制人员等的工作表现产生直接的影响。 1.2.3人的能力 人的能力包括人的身体、生理和心理方面的能力。运行系统中人员的能力总是有一定的局限性，当超出人能力限度的时候，便可能造成事故症候，而吐过这些书谷症候多次重复，就会导致事故发生。在人为因素分析中，需要考虑人的能力方面的因素有人的基本身体条件，视觉、听觉、嗅觉、味觉等感光方面给的能力以及感知力、注意力、记忆力、情景意识、决策等信息处理方面的能力等。 1.2.4人的能力的限制因素 制约人的能力及表现的因素有很多，这里主要考虑的是个人带入工作中的因素，主要包括健康状况、疲劳、压力、生理节奏、不当动机等。疲劳是操作者技能衰退、能力下降并伴有疲倦感的一种胜利状态，如果从业人员长时间疲劳得不到回顾，将会出现意识缺失、运动技能下降、反应速度减慢、短时记忆障碍灯以及注意力管状集中等一系列问题，显著降低人的能力和工作效率，增加出现差错和事故的可能性。1992年7月13日，一架雅克飞机在起飞过程中冲出跑道，造成机上人遇难的惨剧，尽管机组未落实检查单讲配平调在起飞位是此次事故的直接原因，单进一步调查表明，该机组已经连续飞行数个工作日，严重缺乏睡眠，生理机能出现过度疲劳。 1.3跑道自身对跑道容量的影响因素 跑道容量的大小直接决定着机场容量的大小，运输体系的有效性一般是以其有效地处理所运输的单元的能力来衡量的。由于机场系统容量的性能有赖于该体系的各个组成部分，因而通过有必要对这些组成部分做出评价，以确定体系的能力。在体系的使用要求有顺序地利

新技术下的大型机场跑道容量的评估和提升

新技术下的大型机场跑道容量的评估和提升 发表时间：2019-07-05T10:52:43.790Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：黄翔1 王建中2 葛林1 [导读] 摘要：跑道是机场的主要设施，跑道容量是机场容量的主要决定因素。 1.旭鹏设计咨询（上海）有限公司 2.Strategic Planning Service，Inc. 摘要：跑道是机场的主要设施，跑道容量是机场容量的主要决定因素。随着航空业务量的增长，我国多数大型机场和干线机场都在增建或计划增建跑道，以缓解日趋紧张的运量压力。研究机场多跑道容量，特别是新技术下平行跑道容量对于指导我国未来机场建设具有重要的意义。本文从现有运行条件下典型机场平行跑道容量评估出发，探讨多起飞角度下跑道容量的提升，并建议积极采用多种先进空管运行程序和技术，以应对日益增长的容量要求。 关键词：跑道构型、跑道容量、独立进近、导航技术 随着航空业务量的迅猛增长，我国各主要民用机场面临着重大的发展机遇和挑战。跑道容量是决定机场发展或者说机场容量的重要因素，科学合理的规划跑道布局，是在高效率满足发展需求条件下实现土地经济性和机场发展可持续性的关键。在国内，当北京首都国际机场和上海浦东国际机场率先具备三组独立进近跑道条件后，我国越来越多的大型机场为保障未来发展的需求，纷纷规划将三组独立进近跑道作为远期跑道构型。一些新建机场的总体规划甚至预留未来四组独立进近跑道的可能性，如北京新机场和成都天府国际机场等。如何基于现有运行方式，展望新技术应用和吸取国外先进经验，进行不同发展阶段跑道容量的科学合理评估和提升是进行机场扩建时的重要课题。本文首先应用蒙特卡罗运算方法基于现有运行条件下对具有两组和三组独立进近跑道构型的典型机场进行容量评估，探讨多起飞角度下跑道容量的提升，并建议积极使用有助于机场容量和运行效率提升的各种先进空管运行程序和技术。 一、独立进近跑道运行的有关规定 关于两条平行跑道运行规则，参照《平行跑道同时仪表运行管理规定》（中国民用航空总局令第123号，2004）： ? 两条平行跑道中心线的间距不小于1035米时，允许航空器按照独立平行仪表进近的模式运行。 ? 两条平行跑道中心线的间距不小于915米时，允许航空器按照相关平行仪表进近的模式运行。 ? 两条平行跑道中心线的间距不小于760米时，允许航空器按照隔离平行运行的模式运行。 ? 两条平行跑道中心线的间距不小于760米时，允许航空器按照独立平行离场的模式运行。 关于三组独立进近跑道的运行规则，目前美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration，FAA）在机场设计咨询通告（AC 150/5300-13A）中对仪表飞行规则（Instrument Flight Rules，IFR）下平行跑道间距的规定是，一般情况下在机场海拔低于305米，机场跑道间距在大于1525米的情况下才能实施三跑道独立进近；FAA仍在研究当机场海拔高于（或等于）305米或跑道间距少于1525米的跑道运行情况。 国际民航组织（International Civil Aviation Organization，ICAO）在机场设计手册（ICAO DOC 9157）中只有两跑道独立进近规则。前述中国民用航空局的规定与国际民航组织相同。 二、基于蒙特卡罗运算方法的单一跑道最大离场和到场容量评估 在现有运行条件下，采用以下的前后飞机最小间距要求进行跑道离场和到场容量评估： ? 同一条跑道上起飞间隔：2分钟，前机为重型机则为3分钟； ? 同一条跑道上降落间隔：进场飞机间采用标准ICAO/CAAC尾流间隔（见下表1）； ? 同一条跑道起降运行：前序到底飞机脱离跑道后、后序到达飞机距离跑道端4公里之前，离场飞机可以起飞滑跑。表1 飞机进离场最小间距要求 使用时间-距离（Time-Space）分析方法，可以计算出单一跑道最大离场/到场容量（见下图1）： 图1 飞机间距时间-距离分析示意

跑道容量浅析

【题名】跑道容量浅析 【作者】董永丽 【分类号】V351 【关键词】机场，跑道容量，跑道 【文摘】本文通过对影响跑道容量的重要因素跑道、管制人员、终端管制区的研究，通过实际收集的资料举例及建立跑道容量模型，对跑道容量的影响因素进行量化分析并进行优化，提出了合理优化措施，使跑道容量增加。 【正文】引言 在航空运输中，由于航空运输服务需求量的空前增长，使得各种保障设施已不能充分适应这种发展速度。以至于在许多航空旅程中，由于时间延误过长而使飞机在快速特性方面的优点被大大地削弱了。这种情况愈演愈烈，航空运输体系的各单元承受着超出其设计能力的压力，造成各个机场的服务质量明显下降。为了准确地确定机场和航空体系各组成部分在处理需求量方面的能力，准确地指出在这些体系中存在的不足，必须开展对容量及其限制因素的研究工作。 研究容量的一个主要目的是要确定增加机场容量的作用好、效率高的办法。容量的改善和提高的方法：增加跑道系统容量，空域及进离场程序设计，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，但是，新机场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机场来满足无限的航空需求。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，形成了在某些时段机场人满为患、拥挤不堪，而其他时段机场又处于空闲状态，造成机场的人为紧张。再次，航空运输处于交通运输大系统中，与其他交通运输方式有着非常密切的联系，其他运输方式对机场的紧张状况也有着重大的影响，另外，许多机场还存在着运行效率不高等问题。由此可见，造成机场系统不能满足航空需求的原因是多方面的。因此，机场系统的改善对策需要采用多种方法，进行多方面的研究，提高机场系统的容量，使现有机场系统尽量满足航空业的迅速发展。 正文 改善机场系统的途径就是新建或扩建机场，但是，新机场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机场来满足无限的航空需求。就我国现在的状况来看，东部地区的北京、上海、广州等的飞行流量几乎都要达到了设计容量，而在

新技术下的大型机场跑道容量的评估和提升

新技术下的大型机场跑道容量的评估和提升 摘要：跑道是机场的主要设施，跑道容量是机场容量的主要决定因素。随着航空业务量的增长，我国多数大型机场和干线机场都在增建或计划增建跑道，以缓解日趋紧张的运量压力。研究机场多跑道容量，特别是新技术下平行跑道容量对于指导我国未来机场建设具有重要的意义。本文从现有运行条件下典型机场平行跑道容量评估出发，探讨多起飞角度下跑道容量的提升，并建议积极采用多种先进空管运行程序和技术，以应对日益增长的容量要求。 关键词：跑道构型、跑道容量、独立进近、导航技术 随着航空业务量的迅猛增长，我国各主要民用机场面临着重大的发展机遇和挑战。跑道容量是决定机场发展或者说机场容量的重要因素，科学合理的规划跑道布局，是在高效率满足发展需求条件下实现土地经济性和机场发展可持续性的关键。在国内，当北京首都国际机场和上海浦东国际机场率先具备三组独立进近跑道条件后，我国越来越多的大型机场为保障未来发展的需求，纷纷规划将三组独立进近跑道作为远期跑道构型。一些新建机场的总体规划甚至预留未来四组独立进近跑道的可能性，如北京新机场和成都天府国际机场等。 如何基于现有运行方式，展望新技术应用和吸取国外先进经验，进行不同发展阶段跑道容量的科学合理评估和提升是进行机场扩建时的重要课题。本文首先应用蒙特卡罗运算方法基于现有运行条件下对具有两组和三组独立进近跑道构型的典型机场进行容量评估，探讨多起飞角度下跑道容量的提升，并建议积极使用有助于机场容量和运行效率提升的各种先进空管运行程序和技术。 一、独立进近跑道运行的有关规定 关于两条平行跑道运行规则，参照《平行跑道同时仪表运行管理规定》（中国民用航空总局令第123号，2004）： ?两条平行跑道中心线的间距不小于1035米时，允许航空器按照独立平行仪表进近的模式运行。 ?两条平行跑道中心线的间距不小于915米时，允许航空器按照相关平行仪表进近的模式运行。 ?两条平行跑道中心线的间距不小于760米时，允许航空器按照隔离平行运行的模式运行。 ?两条平行跑道中心线的间距不小于760米时，允许航空器按照独立平行离场的模式运行。 关于三组独立进近跑道的运行规则，目前美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration，FAA）在机场设计咨询通告（AC 150/5300-13A）中对仪表飞行规则（Instrument Flight Rules，IFR）下平行跑道间距的规定是，一般情况下在机场海拔低于305米，机场跑道间距在大于1525米的情况下才能实施三跑道独立进近；FAA仍在研究当机场海拔高于（或等于）305米或跑道间距少于1525米的跑道运行情况。 国际民航组织（International Civil Aviation Organization，ICAO）在机场设计手册（ICAO DOC 9157）中只有两跑道独立进近规则。前述中国民用航空局的规定与国际民航组织相同。 二、基于蒙特卡罗运算方法的单一跑道最大离场和到场容量评估 在现有运行条件下，采用以下的前后飞机最小间距要求进行跑道离场和到场容量评估：

机场平行跑道容量评估模型研究

机场平行跑道容量评估模型研究 机场平行跑道容量评估模型研究 摘 要：为改善机场的地面运行效率，使航班的延误率降低，对机场地面的容量研究是目前最有效的方法。在跑道容量评估中，跑道容量的影响因素对整个机场的运行效率起着至关重要的作用，它对跑道容量的评估起着至关重要的作用。本文在考虑了跑道穿越的情况下对四种构型的平行跑道容量进行了建模分析。 下载 关键词：空中交通；平行跑道；跑道穿越 一、引言 空中交通运输网络是由航路、航线和机场组成，如果飞行流量增大到一定程度，则容易产生空中交通拥挤和堵塞，导致航班延误。随着我国经济的发展和航空技术的进步，我国航空运输业也取得了较快发展，航空运输的地位在我国的交通运输体系中已经占据了越来越重要的地位。但是随着航空运输需求的增大，飞行流量的迅速增加，作为航空运输网络节点的机场受容量的限制导致大量航班延误的问题逐渐突出、机场承载的压力也越来越大。机场作为整个空中交通的中心场所，必须得到科学合理的规划。因此，本文通过建立平行跑道的相关数学模型，通过定性和

定量相结合的分析方法，对典型的几种平行跑道容量进行研究，为机场今后对跑道进行规划和建设提供了可靠的理论依据。 一、跑道容量影响因素 跑道容量是指在给定时间段内跑道体系处理飞机架数的最大能力，即当有连续服务要求时，在单位时间间隔内一个跑道体系所能容纳的最大飞行航班架次。通过查阅文献和相关资料可知影响跑道容量的因素主要有如下几点： 第一，监视设备、导航、辅助着陆系统。 第二，终端区空域规划、进离场程序。 第三，跑道占用规则以及管制员的管制策略。 第四，跑到数量和长度、跑道配置、跑道运行方式。 第五，气象条（如能见度、降水量、风向和风速等）、噪声限制和飞行规则。 第六，起飞流和到达流所占的百分比、跑道上的机队组成。 第七，不同类型飞机最后进近路线长度、以及进近速度。 二、常用的跑道容量评估模型 我们知道，机场的运行效率主要体现在飞机起降的数量，即跑道的容量，它是提高机场运行效率的关键因素。常用的机场跑道容量评估模型有3种： 其一，基于历史数据的统计分析方法。此法利用机场目前的运行现状搜集相关数据，再对数据进行整理分析，从而计算出机场跑道的容量，最初的跑道容量分析大多采用此法，其缺点是没