机场空侧容量评估研究

机场空侧容量评估研究

马芳云

随着民航事业的日益发展，对机场的管理提出了更高的要求。因此，对机场空侧容量进行科学快速的评估是管理中的一项重要内容。容量评估是使机场流畅运行重要步骤，它能够为管理者们正确把握机场系统运行规律和特性提供帮助。本文在前人理论研究的基础上，从分析机场空侧各个组成单元（跑道、滑行道、停机坪）的运行特点开始，提出了单跑道、平行双跑道、滑行道以及停机坪的容量评估模型。

关键词空侧容量;影响因素；评估模型

引言

航空运输业在飞速发展的同时，也面临着严峻的挑战。航空业务量的持续高速增长使空域资源变得紧张。虽然空中交通流量与发达国家相差较远，空中交通拥挤状况却严重得多。机场系统容量已成为限制航空业发展的一个重要因素。如何改善和提高机场系统当前容量以满足日益增长的航空运输需求，减少空中交通拥堵和航班延误，已成为机场管理当局和空中交通管理部门亟待解决的问题。在这种背景下，对机场空侧容量的进行科学有力的评估显得尤为重要。

1机场空侧容量的影响因素

影响空侧容量的因素有很多，这主要包括动态影响因素和静态影响因素两个方面。动态影响因素主要包括以下几部分：

（1）飞行所需要达到的安全目标等级；

（2）有关的最小间隔规定：落地飞机之间、起飞飞机之间、落地/起飞飞机之间；

（3）机场空域结构,包括机场的净空条件、进近/离场程序的结构等；

（4）使用的机队结构，指在该机场起降的航空器的尾流分类，通常用重型、中型、轻型来划分；

（5）起降飞机的比例；

而静态影响因素主要由机场地面本身的结构所决定，对机场的地面容量影响更大，主要包括：

（1）跑道及脱离道的影响：机场跑道和脱离道的条数以及脱离道与跑道间的夹角，都影响航空器对跑道的使用情况。比如航空器使用的起降跑道、航空器的地面滑行速度等等，这也就影响到一定单位时间内的航班运营流量；

（2）滑行道的影响：机场地面滑行道的布置状况将极大的影响整个机场地面航空器的运营快慢。此外，某段滑行道的临时的通断状况也直接影响到航空器滑行路线的选择；

（3）停机坪/位的影响：停机坪/位的个数、停机坪/位与滑行道的结构关系以及停机坪/位本身能停放的航空器类型都直接影响到机场地面对航空器的吞吐快慢。停机坪/位的个数越多，与滑行道的结构关系越合理，本身能停放的

（4）航空器类型越多，就越有利于航空器在地面的调度与滑行。

机场空侧容量是跑道、滑行道和停机位容量的一个综合反映，同样，机场地面模型也主要是由跑道模型、滑行道模型和停机位模型三者来组成。其中对机场地面容量影响最大的是跑道容量，它直接关系到整个机场的实际运营。

2跑道容量模型

2.1单跑道容量模型

跑道的容量是指给定时间段内跑道能够服务的最大航空器架次，它可以用跑道对所有类型飞机服务时间加权平均值来表示，其基本公式如下：

C:跑到容量；

E[T]：跑道的平均服务时间；

Pij:j型航空器尾随i型航空器的概率；

Tij:j型航空器尾随i型航空器时,它们之间的时间间隔。C:

2.2平行双跑道容量模型

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（726米/2500英尺）、中距平行跑道（大于726米/2500英尺，1311米/4300英尺）和远距平行跑道（大于1311米/4300英尺）

这里就两条跑道的进场、离场相互均独立的运行情况进行讨论，此时两条跑道可以独立的进行平行仪表进近以及仪表离场，我们可以将这种模式下的跑道系统看成是两条单独的单跑道进行研究。

3滑行道容量模型

飞机从停机坪—跑道—停机坪的地面滑行需要经过滑行道，国外的一些研究结果表明，一般来说滑行道的容量超出跑道容量和停机位/登机门系统容量，虽然并非制约整个机场容量的瓶颈，但对机场地面容量还是有一定的影响。在单行滑行道上，飞机只能沿着一个方向进行滑行。这里用加权平均速度与加权平均机头距的比值来表示单行滑行道的容量。

Hij:前机i与后机j的机头距。

Vi:类型为i的飞机的滑行速度。

4停机位容量模型

停机坪/登机门容量定义为在连续服务请求下、给定时间间隔内服务飞机的最大数量。它与下面几个因数有关：

停机位/登机门的数量和类型；

停机位/登机门占用时间。这里的停机位/登机门占用时间包括飞机靠上/离登机门时间、上下旅客时间、飞机加油（检修）时间和其他例行检查服务时间。

机场的机队构成。

（1）停机位/登机门能为所有类型的飞机服务的情况与跑道容量相似，利用停机位/登机门占用时间的加权平均值的倒数表示单位时间停机坪/登机门系统的容量（单位时间服务的飞机架数）。

C：停机坪/登机门系统容量；

G：停机位、登机门的总数；

：第i类飞机在整个机队中的百分比；

：第i类飞机的停机位/登机门占用时间；

i：1,2……n共有n类飞机。

（2）某类型登机门只能为某几类飞机服务的情况（通用模型）假设：

1.某一固定大小的停机位能够为所有小于该尺寸的飞机类型服务。

2.为某类型飞机设计的登机门能够为所有小于该尺寸的飞机类型服务。这样可以得到如下类型的飞机登机门：

i=1（适用于所有类型的飞机）···i=n（只是用于第n类飞机）

定义如下变量：

：第i类登机门的数量；

：第i类登机门个数占所有登机门个数的比例；

：第i类飞机所需的登机门时间占总登机门需求时间的比例；

F：具有i个登机门的系统的容量（停机位/登机门能为所有类型的飞机服务的情况下的容量）；

C：停机坪/登机门系统容量；

X：停机坪/登机门系统容量限制系数。

对于某一类型的飞机，系统必须提供足够的登机门为之服务。（9）式中的项的含义是第i类门对整个系统容量的限制，因为为大尺寸飞机设计的登机门可以为所有小于该尺寸的飞机服务，所以实际上能够为第i类飞机服务的登机门为，它占整个登机门数量的比例为。1到i类飞机所需的登机门时间占总登机门需求时间的比例为。在假设登机门/停机位系统无空闲情况下，系统为机队提供的时间就等于时间段与登机门个数的乘积。如果，表示第i类门不会对整个系统的容量造成影响，因为对于第i类飞机而言系统提供的登机门时间比第i类飞机所需的登机门时间要大，反之则表示该类登机门对整个停机坪/登机门系统造成约束，其重要程度用衡量。

小结

随着民航的不断发展以及航班量的不断增加，空中交通网络负荷的加大，以至造成空中交通网络的拥挤不堪。它所带来的不仅仅是管制员繁重的工作负荷和高概率的事故隐患，还有航班延误所造成的经济损失和社会影响。因此，对机场的空侧容量进行科学的评估显得特别重要。而且，容量评估是流量管理中的一项重要内容，也是机场建设和规划中的首要步骤，它能够为机场工作人员们正确把握机场的运行规律和特性提供有效的帮助。

参考文献

[1]黄宇华,空域评估方法研究及其系统设计[D],南京:南京航空航天大学,2004.

[2]黄卫芳,北京首都国际机场空中交通容量评估系统[D],南京:南京航空航天大学,2003.

[3]韩云祥,机场跑道容量评估研究模型[D],广汉,中国民航飞行学院,2009.