关于提高双流机场双跑道运行效率的对策研究

关于提高双流机场双跑道运行效率的对策研究

摘要：由于缺乏双跑道运行经验，我国多数机场双跑道运行效率不高，本文提出并研究了一个具有一定可行性的提高双流双跑道运行效率的对策。研究以成都双流机场双跑道为例，对其运行现状及限制运行效率的因素进行具体分析，并通过对机场跑道运行效率及提高跑道运行效率的常见对策进行研究，提出了通过优化空域资源以提高双流双跑道运行效率的对策，最后通过数学建模来分析与比较优化前后使用不同双跑道运行模式的终端区容量变化，对该对策的合理性与可行性予以评估与确定。

关键词：双跑道运行，双流机场，运行效率

1成都双流机场双跑道布局及限制因素

1.1 成都双流机场双跑道布局

成都双流机场现状东跑道与西跑道平行，跑道中心线间距为1525米，东跑道北端相对西跑道南段向南错开1040M 。第二跑道与机场原停机坪、第一跑道通过一座跨越省道103线的飞机滑行道桥相连。如图2-1所示：

图2-1 成都双流机场平面图

1.2 限制成都双流机场双跑道运行效率的诸多因素

彭山机场

限制原因：彭山机场起飞一边转弯与双流机场02L跑道进近不能满足水平间隔，通过建立垂直间隔保证飞行安全。

运行限制双流机场02R跑道入口距离02L跑道入口向南4640M，彭山机场有活动时，02R跑道不能进近，02L跑道不能实施二类ILS运行。

新津机场

限制原因：新津机场本场训练与双流机场02L跑道进近不能满足水平间隔，通过建立垂直间隔保证飞行安全。双流机场02R跑道入口距离02L跑道入口向南4640M，新津机场活动时，02R跑道不能保证飞行间隔。

运行限制：新津机场活动时，双流机场02R跑道不能进近。

太平寺机场

限制原因：双流机场02R跑道的离场和复飞，以及20L跑道的进近会进入太平寺机场空域。

运行限制：太平寺机场活动时，双流机场20R跑道无法实施离场和进近，20L跑道无法实施进近。

温江机场

限制原因：双流机场20L/R跑道的进近会进入温江机场空域，02L/R跑道立场左转程序也会进入温江空域。

运行限制：温江机场活动时，双流机场20L/R跑道无法实施进近，02L/R跑道离场不能左转[1]。

2.提高双流双跑道运行效率的对策

2.1 空域资源优化

成都双流机场周围有彭山机场，新津机场，太平寺机场，温江机场等多处空军限制空域，其严重的影响了双流机场双跑道的运行效率。若采取空域资源优化的方法将运行效率限制最大的彭山机场与温江机场搬迁，则成都双流机场每日大流量繁忙时段的双跑道运行模式可由现阶段的“一起一落”隔离平行运行模式或02L起降的单跑道模式（双跑道向北运行）转换为“两起一落”、“两落一起”的半混合运行或者相关平行进近和独立离场模式相结合的混合运行，对提高双流双跑道运行效率有着巨大的帮助[2]。

2.2 方案实施前后容量评估比较

本文用时- 空分析模型对双流机场单跑道进行建模分析容量，并通过计算机仿真处理以图形形式输出。根据跑道容量等于所有被服务飞机加权平均服务时间的倒数：

(2-1)

式中，代表跑道容量；代表机型i在前，j在后的时间间隔；代表机型i在前，j在后的概率。把飞机分为几个离散的平均仅仅速度等级序列，对应的飞机序列为，为得到加权的着陆飞机服务时间，须给出跑道入口处到达飞机的时间间隔矩阵，根据这个矩阵和飞机混合对了中不同飞机的比例，可以计算出加权后的服务时间。令飞机运行时间间隔矩阵；为矩阵的元素，其物理意义为跑道入口速度为j类的飞机跟随i类飞机的最小时间间隔，即为跑道入口最小飞行间隔；又令和分别为前机i和后机j经过跑道入口的时间，为以元素构成的概率矩阵，则有：

(2-2)

假定飞机运行不受其他因素干扰，则两架连续到达的飞机在跑道入口的时间间隔就等于跑道入口最小飞行间隔。令为服务时间的数学期望，为连续飞机流的跑道容量，根据前述公式，则有：

(2-3)

故

(2-4)

成都双流国际机场的降落尾流间隔标准如下表所示：

表2-1 双流机场的降落尾流间隔标准(IFR条件)

在双流机场起降的飞机中，Boeing757虽然属于中型机(根据航空器的重量划分)，但是其尾流强度与重型机相当，为方便起见，将其作为重型机处理。并且，双流机场的轻型机数量极少，可以忽略。则在容量评估过程中，采用如下简化的尾流间隔标准：

表2-2 双流机场的简化降落尾流间隔标准(IFR条件)

双流机场的起降飞机中，只考虑中型机与重型机，令n=2，其中1代表中型机，2代表重型机，两类飞机在机队中所占的比例为：=0.418；起飞放行间隔为前机为重型机(含Boeing757)时，尾流间隔为2分钟：前机为中型机时，尾流间隔为1．5分钟；垂直间隔一般要求不小于300米，相关进近时，斜向间隔不小于2海里；最后进近路线的长度：东跑道02R/20L：11.11km、西跑道02L/20R：16.83km；起飞飞机进入跑道时，进近飞机距离跑道入口的最小距离：没有明确的规定，在这里采用提供的经验值8000m；起飞飞机平均占用跑道时间：中型机

为40s，重型机为46s(统计数据)；降落飞机平均占用跑道时间：中型机为48s，重型机为55s(统计数据)；根据参考文献[3]推荐的经验值，本文中所采用的飞机跑道占用时间、到达飞机时间间隔、起飞飞机时间间隔、起飞／到达飞机时间间隔正态分布方差以及飞机间隔不违反管制规定的概率分别为4s、18s、6s、6s和0.95[4][5][6]。

（1）一降一起(One Arrival One Departure)跑道使用策略时的容量曲线

东跑道的到达流与西跑道的起飞流相互独立，同时东跑道的起飞流与西跑道的到达流相互独立，混合容量为：

(2-5)

此种情况下，通过计算机模拟计算的结果为：

容量曲线如图3-3所示，图中航班实际运行峰值数据的包络线可以即看作为机场的实际运行容量。

图2-3 OAOD跑道使用策略时的理论容量曲线

（2）两起一降(One Mixture One Departure)跑道使用策略时的容量曲线

东跑道的起飞流与西跑道的起飞流相互独立，东跑道的起飞流与西跑道的到达流相互独立，同时同一跑道上的起飞流与到达流相关，双跑道系统的容量为：

(3-2)

由于两条跑道独立运行，西跑道混合操作，而东跑道仅用于起飞，因此分别通过计算机模拟计算它们的容量。表2-3表示西跑道的容量评估结果；东跑道仅用于起飞，那么只要得到最大起飞容量即可，为30架／小时。

表2-3 OMOD时的西跑道容量评估