機(jī)場滑行道系統(tǒng)容量評(píng)估

靳宇波

【摘 要】 滑行道是連接跑道與停機(jī)坪的重要網(wǎng)絡(luò)通道。對(duì)滑行道系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的容量評(píng)估有利于解決航班在滑行道上的擁堵和沖突問題，為航班滑行進(jìn)行流量分配提供重要數(shù)據(jù)。滑行道網(wǎng)絡(luò)可分為單向滑行道和交叉點(diǎn)兩部分，分別建立這兩部分的容量評(píng)估模型。并以上海浦東機(jī)場為例進(jìn)行算例分析，得出容量評(píng)估結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】 滑行道；容量評(píng)估；單向滑行道；交叉點(diǎn)

【中圖分類號(hào)】 G64.26 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 2095-3089（2016）25-00-02

引言：

隨著空中交通流量和航班量的增長，機(jī)場承載的空中交通壓力不斷增加，地面滑行的延誤以及過重的管制員工作負(fù)荷必然會(huì)造成航空運(yùn)輸?shù)木薮蠼?jīng)濟(jì)損失和安全隱患。國內(nèi)外專家對(duì)跑道運(yùn)行和停機(jī)位分配管理進(jìn)行了很多相關(guān)研究。在這些研究中，滑行道只是被作為跑道和停機(jī)位系統(tǒng)中的過渡而沒有詳細(xì)考慮。但是在一些具備多跑道運(yùn)行系統(tǒng)的繁忙機(jī)場，尤其是需要航空器穿越跑道滑行時(shí)，場面的滑行系統(tǒng)就有著很強(qiáng)的不確定性，并且對(duì)場面交通暢通與否以及航班的延誤有著至關(guān)重要的影響。因此，很多學(xué)者開始轉(zhuǎn)向了對(duì)地面滑行道的分配以及時(shí)刻優(yōu)化、路徑優(yōu)化等方面進(jìn)行了深入的研究。

2010年，韓磊[1]介紹了基于滑行道等待的地面沖突解脫策略，研究了三種策略下的機(jī)場場面運(yùn)行評(píng)估模型及相關(guān)算法；2014年，李丘[2]從分析機(jī)場空側(cè)各個(gè)組成單元如跑道、滑行道、停機(jī)坪的運(yùn)行特點(diǎn)入手，利用傳統(tǒng)的時(shí)間空間分析法對(duì)單跑道、平行雙跑道在特定運(yùn)行模式下的容量模型進(jìn)行了研究；2015年，王維[3]對(duì)飛機(jī)利用快滑起飛來提高地面調(diào)度靈活性和跑道容量進(jìn)行了系統(tǒng)探討；2016年，唐鶴丹[4]實(shí)現(xiàn)了基于臨界互斥規(guī)則的跑道容量、錯(cuò)列平行雙跑道容量的模型及方法研究；

1 滑行道系統(tǒng)

滑行道是連接機(jī)場飛行區(qū)各部分的通道。在正常天氣條件下，滑行道容量一般會(huì)大于跑道和終端區(qū)的容量。因此在實(shí)際運(yùn)行中，很少會(huì)出現(xiàn)多架航空器在普通滑行道上產(chǎn)生沖突的情況?；械老到y(tǒng)作為跑道和停機(jī)位區(qū)域之間的銜接，如果滑行道構(gòu)型能和實(shí)際運(yùn)行中繁忙的航班班流量的流動(dòng)相匹配，或能夠很好的分配滑行道，使地面流量分布均勻、場面交通暢通，將能夠非常有效地緩解塔臺(tái)管制員的工作負(fù)荷，減少航班的延誤、噪音甚至是對(duì)環(huán)境的污染。

滑行道容量定義為給定條件下，單位時(shí)間（通常為1小時(shí)）內(nèi)滑行道所容納飛機(jī)的最大數(shù)量，即單位時(shí)間內(nèi)飛機(jī)通行數(shù)量。

2 滑行道容量評(píng)估模型

滑行道的容量與滑行道的結(jié)構(gòu)和布局有關(guān)，一般機(jī)場滑行道的基本組成部分如下：1）單向滑行道；2）滑行道交叉點(diǎn)。單向滑行道容量的計(jì)算可以利用航空器的平均速度與航空器的平均機(jī)頭間距的比值進(jìn)行表示；滑行道交叉點(diǎn)處的情況，則需要設(shè)置等待區(qū)域，也稱禁止區(qū)，當(dāng)一組航空器需要通行該滑行道節(jié)點(diǎn)時(shí)，必須等另一組航空器全部通過該節(jié)點(diǎn)。

滑行道容量要取上述兩種容量的較小值，容量計(jì)算時(shí)需要考慮飛機(jī)類型、滑行速度、滑行間隔、禁止區(qū)域的長度、飛機(jī)機(jī)身長度等因素的影響。

2.1單向滑行道容量計(jì)算模型

在單向滑行道上，航空器只能沿一個(gè)方向進(jìn)行滑行，如圖2-1所示。

3 算例分析

以上海浦東機(jī)場滑行道網(wǎng)絡(luò)為例，對(duì)其進(jìn)行容量評(píng)估?；械谰W(wǎng)絡(luò)模型簡圖如下圖：

對(duì)于客機(jī)來說，直道開車的速度一般是10-30節(jié)，即約為20-60公里/小時(shí)，轉(zhuǎn)彎速度是5到10節(jié)，即約為10到20公里/小時(shí)。航空器的滑行速度與航空器的重量成正比，重量越大的航空器滑行速度越大，重量越小的航空器滑行速度越小。因?yàn)樯虾Ｆ謻|機(jī)場的重、中、輕機(jī)型中，中型機(jī)與重型機(jī)占比約為99%，因此只考慮中型與重型機(jī)，輕型機(jī)忽略不計(jì)。兩類飛機(jī)的占比分別為P中=0.7，P重=0.3。

3.1單向滑行道容量計(jì)算

3.2滑行道交叉點(diǎn)容量計(jì)算

根據(jù)航班時(shí)刻分組，將一天內(nèi)的航班按小時(shí)分組，每組航班數(shù)量取平均值為N=24。中型機(jī)的機(jī)身長度是約為33.4米，重型機(jī)的機(jī)身長度是44.5米，取平均值A(chǔ)=38.95米。為避免航班沖突，保證航班安全取滑行禁區(qū)Ω為50米。所以得到交叉點(diǎn)的容量為：

考慮滑行道容量時(shí)需要保證在沒有航班滑行沖突的時(shí)刻，所以單向滑行道容量與交叉點(diǎn)容量需取較小值，所以該算例的滑行道航班容量為C=138架/小時(shí)

4 結(jié)論

本文分別建立了單向滑行道容量評(píng)估模型以及交叉點(diǎn)的容量評(píng)估模型，并以上海浦東機(jī)場滑行道網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行容量評(píng)估計(jì)算，得出兩者容量數(shù)值，比較兩者之間的大小取較小值，得出浦東機(jī)場滑行道的容量結(jié)果。評(píng)估出浦東機(jī)場滑行道的通行能力。為地面管制員進(jìn)行滑行流量管理提供重要數(shù)據(jù)，較少管制員工作負(fù)荷。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛磊.基于滑行道等待的地面沖突解脫策略研究[D].南京航空航天大學(xué)，2010.

[2]李丘.機(jī)場地面容量評(píng)估研究[D].中國民用航空飛行學(xué)院，2014.

[3]王維，雷振軍.飛機(jī)利用快速出口滑行道起飛的探討[J].中國民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，33（03）：36-40.

[4]唐鶴丹.機(jī)場跑道容量評(píng)估模型與方法研究[D].中國民用航空飛行學(xué)院，2016.