“平安金融中心”對深圳寶安國際機場容量影響的仿真研究

郭莉

【摘 要】深圳寶安國際機場（以下簡稱“深圳機場”）位于珠海終端區，由于該區域內機場數量多，航班流量大，空域結構復雜，常出現嚴重的航班延誤問題。本文主要目的是研究深圳“平安金融中心”對深圳機場航班容量的影響及對應的空域優化措施。以“平安金融中心”的建設為引，首先通過計算機仿真建模，研究其建設前后深圳機場航班容量的變化情況；隨后結合飛行程序設計方法與空域實際情況提出空域優化方案；最后利用計算機仿真方法驗證方案的可行性與應用效果。計算機仿真技術是當前最先進的容量評估技術，與傳統評估方法相比，更加貼近實際情況，具有仿真速度快、適用性強、數據分析便捷等優勢。本文將容量評估理論與實踐緊密結合，將計算機仿真技術直接用于指導實際工作，論證了“平安金融中心”對深圳機場容量的影響，同時提出的空域優化方案能夠有效提高深圳機場空域容量，結論科學，可行性強。

【關鍵詞】深圳寶安國際機場；計算機仿真；容量評估；空域優化；SIMMOD

0 引言

隨著社會經濟的不斷進步，航空產業已成為當今發展最為迅猛的行業之一，但同時越來越嚴重的航班延誤問題，極大地制約了民航業的進一步發展[1]，其主要原因就是機場系統的容量已趨于飽和。

近年來“摩天大樓熱”在國內逐漸興起，有相當一部分高層、超高層建筑位于機場進近管制區內，它們的高度會對航班飛行造成一定程度的影響，間接壓縮了空域容量。這就對機場規劃設計和空中交通管理的理論、技術提出了越來越高的要求。

因此，經過嚴密和復雜的科學論證評估超高障礙物對終端區容量的影響，對于提高機場設計方案的合理性、可靠性和擴展潛力，降低設計成本，簡化設計流程，提高空域利用率具有重要意義。同時，依托評估結果，可以對現有機場和終端區系統進行優化，極大地提高運行效率，這也是容量評估技術得以飛速發展的原因之一。

國內外在終端區容量評估方面均進行了大量研究[2-3]，考慮到終端區空域結構的復雜性以及航班飛行的隨機性，很難用數學模型來精確描述這個系統[4]，采用傳統數學方法對超高障礙物所造成的影響進行分析已經變得越來越困難，因此適用性強、精度更高的計算機仿真方法成為了未來的發展趨勢。

本文主要使用SIMMOD PLUS軟件研究珠海終端管制區內超高建筑物的建設對深圳機場容量的影響，結合飛行程序設計方法與空域實際情況提出終端區優化方案，并通過計算機仿真方法驗證方案的可行性與應用效果。

1 仿真概述

深圳機場現有兩條遠距平行跑道，采用隔離平行運行模式（一起一降模式），遠期將采用相關平行儀表進近模式。由于平安大廈的建成將對珠海進近管制空域造成影響，本章將采用計算機模擬仿真的方式，評估深圳機場近、遠期運行容量，將有障礙物影響與無障礙物影響情況下的機場容量進行對比，給出仿真結論。

為了提高仿真結果的可靠性，使用FAA認證的目前廣泛使用的機場容量評估軟件SIMMOD進行仿真評估，主要采用單個小時內的最大安全運行航班數作為終端區評估的指標[5]。由于評估內容以管制空域結構變化對機場容量的影響為主，故建立仿真模型時簡化了機場地面部分，以空域結構和航班運行為主要對象。

2 SIMMOD仿真建模

2.1 地面

深圳寶安機場使用平行跑道，采用隔離平行運行模式（一起一降模式）：西側跑道（RWY16/34）用于著陸；東側跑道（RWY15/33）用于起飛。由于16號進近及15號起飛受超高障礙物影響較小，故仿真中以34號跑道著陸與33號跑道起飛這一模式為主。

對深圳寶安機場地面結構進行設置：以33號和34號為主起降方向建立跑道，選擇跑道對應的地面線，輸入跑道長度、入口內移、脫離道等參數；建立滑行道和停機坪；設定停機位的位置、容量、使用時間、停機位等待策略等參數；指定使用停機位的相應機型以及航空公司并將全部停機位設置為自滑入和推出；設置離場隊列等待點位置、容量、排隊規則、對應航路等屬性。

2.2 空域結構布局

根據《國內航行資料匯編》中的深圳寶安機場空域圖、標準儀表進離場航線圖、儀表進近圖等輸入深圳機場終端區空域結構數據，包括航路點、定位點、航線、航路、扇區等。

按照先建立Airspace Node空中點，再建立Air Link空中航線，然后建立Route航路的思路，循序漸近設置進離場程序。設置時要注意點坐標的精確，高度與實際運行的吻合，繪制空中線的方向必須與航空器的飛行方向一致。

在進近航段的最后一個點及離場程序的第一個點設置為空地轉換點，即航空器在這些點完成空中與地面的切換。

珠海進近劃分為四個扇區，根據各扇區邊界點坐標，在SIMMOD中設置扇區，并將航段按扇區歸類。根據運行手冊和實際管制情況，為每個扇區設置相應的容量。

根據一線管制單位提供的航空器在不同階段的飛行速度數據，將終端區內的航線分為18個類型，設置各機型在不同類型航線上的飛行速度范圍，包括最小速度、正常速度和最大速度。

2.3 航班計劃

共有44家航空公司的27個機型執飛深圳機場，設定所對應的航班類別，即商用、貨機、通用航空或其他。航空器根據尾流類型劃分為SML（輕型）、LRG（中型）、HVY（重型）三類，如B737為中型航空器，對應模型分類中的LRG。

根據深圳寶安機場實際航班計劃，統計篩選、制作用于SIMMOD模擬的航班計劃樣本，內容包括航班序號、進離場時刻、航空公司、航班號、機型、航路、停機位等。

2.4 管制策略

根據中國民航局的有關規定，珠海終端管制區雷達管制的最低間隔標準為6千米。根據實際調研情況，為了在緊急情況下給管制員留有調配余度，珠海終端區內實施10千米的水平間隔。

根據尾流間隔標準并結合實際管制運行要求，在仿真軟件中設置航空器的運行間隔。

根據珠海終端區管制運行標準，前后離場航空器使用同一跑道起飛，前后航空器連續放行的尾流間隔時間不得少于2分鐘。

當前后進近著陸的航空器為重型機和中型機時，其非雷達間隔的尾流間隔時間不得少于2分鐘。

當前后進近著陸的航空器分別尾重型機和輕型機、中型機和輕型機時，其非雷達間隔的尾流間隔時間不得少于3分鐘；其他情況下按照進近尾流間隔標準運行[44]。

深圳機場雙跑道采用一起一降的隔離運行模式，航空器的起飛和降落互不影響，連續落地間隔由最后進近間隔控制，因此僅設置連續放飛間隔為120秒。

3 仿真模型可靠性驗證

航班時刻表樣本制作完成之后，運行深圳寶安機場現行方案仿真模型，對其24小時內的空中交通運行進行多次模擬，將仿真輸出結果與真實容量統計結果比較，發現兩種統計結果始終保持一致，說明所建立的仿真模型可靠，仿真結果真實可信。

4 仿真實例

4.1 障礙物對航班運行的影響分析

超高障礙物對機場周邊凈空環境造成了不利影響。向北運行時GLN觀瀾方向進場的航空器受影響最大，按現行航跡飛行時將無法滿足最低飛行安全高度，必須改變雷達引導航跡。在不改變流量的前提下，結合管制運行要求及空域條件，提出兩套進場修改方案：

方案一：將航路點SZ052的高度從900米提高至1200米；

方案二：修改雷達引導航跡，如圖4所示：紅色為原始航跡，黃色為新設計雷達引導航跡，RC1-RC2航段距離為6海里，RC2 - CF34距離為5.7海里。

4.2 進場修改方案評估

在SIMMOD軟件中分別構建兩種方案的模型并進行仿真運行，將結果與現行模型的仿真結果進行對比，評估超高障礙物對進場飛行的影響程度及修改方案的可行性。除了進場方案不同之外，各模型的其他條件完全一致。

依據SIMMOD仿真輸出結果，分析進、離港航班在不同高峰小時架次下的延誤時間，可得出結論：離場平均延誤時間隨著小時架次的增加逐漸增大，當小時總架次為60架、小時離港航班為28架次時，方案一與方案二的離場平均延誤時間較現行方案分別增加4秒和6秒，說明障礙物對離港航班的運行影響較小；進場平均延誤時間隨著小時架次的增加逐漸增大，當小時總架次為60架、小時進港航班為32架次時，方案一與方案二的進場平均延誤時間較現行方案分別增加113秒和191秒，說明障礙物對進場航班的運行有較顯著的不利影響。

如圖7所示，小時航班量低于40架次時，障礙物對深圳機場的航班影響較小；小時航班量高于40架次時，隨著小時架次的增加，障礙物對寶安機場的運行影響不斷增大，當小時架次為60時，方案一與方案二的平均延誤時間較現行方案分別增加23.5%和28.6%。

4.3 機場容量提高方案研究

4.3.1 近期方案

1）平安大廈的建設，將導致深圳機場的運行容量有所減少，為了改善這種局面，提出如下近期調整方案：

2）將東低扇管制席位增加至兩個，一個席位專門負責離場航班，一個席位專門負責進場航班；

3）增加管制席位相關設備及管制人員；

加強管制員工作技能的培訓，提高管制員的工作能力。

高峰時刻管制員壓力較大，通過增加席位的方式，可以降低管制員工作負荷，大大提高扇區的運行效率，在增加容量的同時確保運行安全。通過加強培訓，可以有效提高管制員的工作能力，提高管制運行效率。

4.3.2 遠期方案

根據深圳機場平行跑道獨立進近飛行程序規劃方案，該障礙物未來將不會影響深圳機場的容量。但遠期深圳機場的航班量也將大幅增加，以目前的運行狀態必將無法滿足未來需求。

為了繼續提高深圳機場航班量，遠期必須著眼于珠海終端區的整體情況，優化現有的空域結構和深圳機場的跑道運行模式，同時增加珠海終端區內各大機場，包括港澳機場的協調運行能力。

4.4 近期方案仿真分析

對有障礙物影響的方案一（1200m）和方案二（新航路）采用增加管制席位的方法，提高管制效率。東低扇增加一個席位，形成東低扇兩個席位分別管制進場航班和離場航班的工作模式。增加席位后，航班平均延誤時間有所減小，運行容量明顯增加。

在航班平均延誤時間5分鐘時，未增加席位的無障礙物情況下，深圳機場空域的小時容量為48架次；增加席位后，方案一小時容量為56架次；方案二的小時容量為55架次。與增加席位之前的小時容量（無障礙物）比較，方案一的運行容量提高了13.5%，方案二的運行容量提高了11.7%。

通過席位增加及提高管制員能力，仿真的結果可以發現運行容量明顯提高，可以有效解決平安大廈的建設導致深圳機場空域容量降低的問題。

5 結語

針對“平安大廈”的建設將降低深圳機場運行容量的具體問題，本文采用SIMMOD PLUS仿真軟件對深圳機場及其所處的珠海終端區空域結構進行仿真評估。綜合考慮機場運行需求及管制工作負荷，評估超高障礙物對深圳機場運行的影響，并針對限制機場容量的“瓶頸”，提出兩種進場航跡的修改方案及近、遠期優化措施。

本文在仿真分析過程中忽略了機場對終端區空域運行效率的影響，而事實上機場地面停機位的分配、滑行道的使用、跑道運行模式等因素都與航空器空中運行有密切聯系。特別值得注意的是，某些機場的擺渡車、牽引車、行李車等保障車輛也很有可能成為限制機場運行容量的瓶頸。

后續工作中，應當考慮機場布局、保障能力等地面因素對機場運行效率的影響，進行空地一體化聯合仿真。另外，由于珠江三角洲地區空域狹小、機場密集，且區內機場建設缺乏統一規劃，形成了機場布局不合理，跑道方向相互交叉的現狀，大大增加了空中交通管理的復雜性，限制了流量的進一步增長。利用計算機仿真方法分析空域運行瓶頸并研究整體優化措施，是未來工作的重點。

【參考文獻】

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[2]D.Delahaye，S.Puechmorel.3D airspace sectoring by evolutionary computation：real-world applications[J].ACM Press New York， NY，USA，2006：1637-1644.

[3]韓松臣，張明.依據管制工作負荷的扇區優化新方法[J].南京航空航天大學學報，2004，Vol. 36（1）：92-96.

[4]高偉，黃朝偉.重慶機場終端區容量評估的仿真研究[J].中國民航大學學報，2010（5）：1-4.

[5]Aybek F，Cavcar A.Delay Analysis for the RNAV Approach Procedure at Istanbul Yesilkoy TMA Using SIMMOD[J].

[責任編輯：田吉捷]