机场运行与管理论文

关于机场飞行区运行模式的研究

1绪论

改革开放以来，随着国民经济的快速发展，我国航空运输业以平均每年近15%的速度迅猛增长。据国际民航组织统计，2005年我国航空公司定期航班完成的总周转量为257.765亿吨公里，比2004年增长了12%，世界排名由2004年第3位上升至第2位，超过了航空强国德国（254.57亿），成为仅次于美国的世界第二航空运输大国。2005年，全行业共有运输飞机863架，比2000年净增336架，全国通航机场共保障飞机起降架次为305.7万架次，2004年增长14.7％。根据预测，今后5年内我国民航将以每年100～150架的速度引进飞机，到2010年，全国民航运输飞机总量将接近1600架。从“十一五”开始，中国民航将启动建设新一代工程，并将实现2010年航空运输总周转量、旅客运输量和货邮运输量均比2005年翻一番，航空运输和机场建设均面临着良好的发展前景。

这对国内一些主要机场的发展既是难得的机遇，也是严峻的挑战。这些机场的飞行流量持续大幅增长。2005年上海浦东机场实现飞机起降20.51万架次，旅客吞吐量2354.18万人次，货邮吞吐量185.67万吨，与2004年相比分别增长了14.8％、12.6％、18.1％。航空运输量的快速增长导致空中交通网络负荷加大，引起交通拥挤，结果不仅给管制员带来繁重的工作负荷，形成事故隐患，还有航班延误，给航空公司造成巨大损失，给旅客带来诸多不便，同时也给航班时刻的编排带来极大困难。为了缓解这些问题，更好地维护空中秩序、保证飞行安全、提高飞行效率、改善服务质量，以适应未来航空运输需求，迫切需要对我国主要机场当前的和未来的运行状况进行分析评估，并寻求提高空中交通系统运行效率，扩充系统容量的可行方案。

1机场系统介绍

机场系统是由许多子系统组成的复杂系统，如图1所示。按照功能不同，可分为飞行区、航站区和进出机场的地面交通系统。其中，飞行区主要是飞机的活动区，其范围包括跑道系统、滑行道系统、机坪门位系统和航站空域；航站区包括了航站楼、机场内部道路交通系统以及停车场等；进出机场地面交通系统是联

系机场与外界的通道。

图2-1机场交通系统组成示意

（1）飞行区有跑道、滑行道和机场净空区构成。跑道是机场规模的重要标志，它直接与飞机起降安全有关。滑行道是提供飞机从跑道到航站区的通道，使已着落的飞机迅速离开跑道，避免干扰其它起飞、降落、滑跑的飞机。飞机在机场降落或起飞时，必须按照规定的起落航线飞行，飞机的起降安全与机场内外的地形和人工建筑物密切相关。因此，对沿着起落航线附近的一定空域，不应有影响飞机爬升、降落下滑和目视盘旋的障碍物，这个空域就是机场净空区。

（2）航站区使飞行区与机场其它部分的结合部分。航站区包括：旅客航站楼、停机坪、停车场等。航站楼的一侧与停机坪相连，另一侧与地面交通系统相连。航站楼是旅客、行李和货邮办理各种手续·进行必要的检查·为改变运输方式而提供建筑设施。航站楼设施布局的方式通常将旅客分为离港旅客·到港旅客·中转旅客和经停旅客；同时又将旅客划分为国际旅客和国内旅客。航站楼将空港分为空侧和路侧：空侧包括停机坪、飞行区等受机场当局严格控制的区域；路侧是公众能够自由出入·为航空运输提供服务的场所。

（3）进出机场的地面交通设施是连接到机场的道路、交通轨道或水运码头，它是客货出入机场的地面通道。

由于航空运输的延误·冲突等问题与机场飞行区的运行模式有很大的关系，本文针对机场飞行区的运行模式进行研究。

4.飞行区运行分析的发展概况

由图1所示，机场飞行区分为机场地面和终端区两部分。目前，针对这两部分的研究，国内外大多数都采用相互独立的方法，分别对机场地面运行和终端区运行进行分析。

由于最初主要影响航空运输运行和容量的因素是跑道，因此针对地面运行的研究开始的相对较早。1948年，Bowen和Pearcelf最早提出假定飞机服从泊松分布的到达流模型；1959年，Blumstein对跑道的运行与容量问题作了进一步的研究，分析了跑道的降落容量与空管间隔、下滑道长度以及飞机速度之间的关系；1977年，K.Schmidt将跑道当作服务台，用稳态排队论的方法对其进行分析；1999年，南京航空航天大学的胡明华教授等人研究了单跑道机场容量评估；2002年，Amedeo R.Odoni详细介绍了机场容量的定义、影响因素、飞行间隔要求和单跑道容量评估模型；2003年蒋兵建立了到达和离场容量估计模型；2005年傅建军等人从理论上探讨了机场跑道、滑行道和停机位容量的分析与评估模型；2006年中国民航大学的徐肖豪教授等人研究了基于飞机性能的跑道运行仿真。

相对地面运行的研究而言，国内外对于终端区的研究开始的比较晚，所做的工作较少。1991年，Milan Janic等人对终端区容量估计问题做了初步研究，对空域结构做了很大程度的抽象和简化，建立了终端区容量估计模型，但这种方法很难建立一个能够精确描述管制区域的数学模型； 2001年Saleh A.Mumayiz提出了机场空域容量评估的仿真模型，在考虑各种限制的情况下对空域运行进行仿真，再对结果进行分析统计得到容量结果；1999年，胡明华教授和张志龙、杜骏等人对终端区容量模型进行了研究，讨论了影响终端区容量的诸因素，建立了航路诸单元的容量估计模型，并先后用网络流理论和仿真的方法分析了终端区运行容量。

1．2机场飞行区运行分析研究的意义

随着航空运输规模的增长，航空器的数量迅速增加，机场系统越来越复杂。机场的规模性和复杂性使机场规划设计与运营管理等难度增加，机场系统规划与设计人员无法确切把握机场系统的运行规律和交通特性，因而无法根据预测的航空需求情况做出合理的规划设计，也无法根据不断变化的条件及时调整运营方式和策略；机场系统内部构造错杂复杂，人流、物流、飞机流交错，相互制约影响，需要诊断机场运行瓶颈时，传统的方法难以胜任；新建或扩建机场，制定的设计方案是否符合设计要求，需要经过程序复杂而缜密的科学论证，动用的人、财、物资源巨大，而且论证过程和结果不直观，效果不理想。

因此，对机场飞行区进行分析建模，实现运行仿真，不仅能很好地解决传统方法面临的难题，而且具有更广阔的应用范围，能达到更高的精度，对提高机场设计和管理水平，优化空域结构和扇区设置，改进进离场飞行程序设计，以及降低成本和风险，都具有重要意义。

2.2飞行区运行的影响因素

影响机场飞行区运行的因素比较复杂，既包括机场终端区的影响因素，又包括机场地面的影响因素，同时还包括机场终端区与地面交通在运行上的耦合问题；既包括地面和空域资源的影响因素，又包括交通流向的影响因素，还包括管制间隔的影响因素；既包括静态影响因素，又包括动态影响因素。静态影响因素是指由机场飞行区本身的结构所决定的一些因素，主要有：

1、跑道的条数及布局；

2、脱离道的种类、位置和条数，指是否快速脱离道；

3、滑行道的布局、运行方式及限制，指是单一滑行道还是多重滑行道，是单向运行、双向运行或临时关闭，各滑行段是否对所有机型开放；

4、停机位/登机门的布局、数量和限制。停机位的个数、与滑行道的关系、可以停放的机型种类都将直接影响到飞行区的吞吐量；

5、危险区、限制区、禁区的分布情况；