機場滑行道系統容量評估

靳宇波

【摘 要】 滑行道是連接跑道與停機坪的重要網絡通道。對滑行道系統進行準確的容量評估有利于解決航班在滑行道上的擁堵和沖突問題，為航班滑行進行流量分配提供重要數據。滑行道網絡可分為單向滑行道和交叉點兩部分，分別建立這兩部分的容量評估模型。并以上海浦東機場為例進行算例分析，得出容量評估結果。

【關鍵詞】 滑行道；容量評估；單向滑行道；交叉點

【中圖分類號】 G64.26 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2016）25-00-02

引言：

隨著空中交通流量和航班量的增長，機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荷必然會造成航空運輸的巨大經濟損失和安全隱患。國內外專家對跑道運行和停機位分配管理進行了很多相關研究。在這些研究中，滑行道只是被作為跑道和停機位系統中的過渡而沒有詳細考慮。但是在一些具備多跑道運行系統的繁忙機場，尤其是需要航空器穿越跑道滑行時，場面的滑行系統就有著很強的不確定性，并且對場面交通暢通與否以及航班的延誤有著至關重要的影響。因此，很多學者開始轉向了對地面滑行道的分配以及時刻優化、路徑優化等方面進行了深入的研究。

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場場面運行評估模型及相關算法；2014年，李丘[2]從分析機場空側各個組成單元如跑道、滑行道、停機坪的運行特點入手，利用傳統的時間空間分析法對單跑道、平行雙跑道在特定運行模式下的容量模型進行了研究；2015年，王維[3]對飛機利用快滑起飛來提高地面調度靈活性和跑道容量進行了系統探討；2016年，唐鶴丹[4]實現了基于臨界互斥規則的跑道容量、錯列平行雙跑道容量的模型及方法研究；

1 滑行道系統

滑行道是連接機場飛行區各部分的通道。在正常天氣條件下，滑行道容量一般會大于跑道和終端區的容量。因此在實際運行中，很少會出現多架航空器在普通滑行道上產生沖突的情況。滑行道系統作為跑道和停機位區域之間的銜接，如果滑行道構型能和實際運行中繁忙的航班班流量的流動相匹配，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管制員的工作負荷，減少航班的延誤、噪音甚至是對環境的污染。

滑行道容量定義為給定條件下，單位時間（通常為1小時）內滑行道所容納飛機的最大數量，即單位時間內飛機通行數量。

2 滑行道容量評估模型

滑行道的容量與滑行道的結構和布局有關，一般機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。單向滑行道容量的計算可以利用航空器的平均速度與航空器的平均機頭間距的比值進行表示；滑行道交叉點處的情況，則需要設置等待區域，也稱禁止區，當一組航空器需要通行該滑行道節點時，必須等另一組航空器全部通過該節點。

滑行道容量要取上述兩種容量的較小值，容量計算時需要考慮飛機類型、滑行速度、滑行間隔、禁止區域的長度、飛機機身長度等因素的影響。

2.1單向滑行道容量計算模型

在單向滑行道上，航空器只能沿一個方向進行滑行，如圖2-1所示。

3 算例分析

以上海浦東機場滑行道網絡為例，對其進行容量評估。滑行道網絡模型簡圖如下圖：

對于客機來說，直道開車的速度一般是10-30節，即約為20-60公里/小時，轉彎速度是5到10節，即約為10到20公里/小時。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。因為上海浦東機場的重、中、輕機型中，中型機與重型機占比約為99%，因此只考慮中型與重型機，輕型機忽略不計。兩類飛機的占比分別為P中=0.7，P重=0.3。

3.1單向滑行道容量計算

3.2滑行道交叉點容量計算

根據航班時刻分組，將一天內的航班按小時分組，每組航班數量取平均值為N=24。中型機的機身長度是約為33.4米，重型機的機身長度是44.5米，取平均值A=38.95米。為避免航班沖突，保證航班安全取滑行禁區Ω為50米。所以得到交叉點的容量為：

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

4 結論

本文分別建立了單向滑行道容量評估模型以及交叉點的容量評估模型，并以上海浦東機場滑行道網絡為例進行容量評估計算，得出兩者容量數值，比較兩者之間的大小取較小值，得出浦東機場滑行道的容量結果。評估出浦東機場滑行道的通行能力。為地面管制員進行滑行流量管理提供重要數據，較少管制員工作負荷。

參考文獻：

[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，2010.

[2]李丘.機場地面容量評估研究[D].中國民用航空飛行學院，2014.

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

[4]唐鶴丹.機場跑道容量評估模型與方法研究[D].中國民用航空飛行學院，2016.