机场跑道利用率计算方法的研究和应用

摘 要：针对高原山区机场地形复杂，沟壑纵横，气象条件复杂多变，文章提出了一种基于详细气象统计数据的跑道利用率计算方法。相对于传统的跑道利用率仅依据风向、风速计算风力负荷的计算方式，文章中的计算方法引入了主导能见度统计数据，并结合机场的飞行程序运行标准，对跑道的利用率进行综合计算。从而在高原山区机场选址时，为跑道利用率的评估提供更为精确的方法。文章以M高原山区机场为例，用文章中提出的计算方法对机场跑道的利用率进行综合评估，并进行应用前景分析。

关键词：高原山区；气象条件复杂；跑道利用率；多要素综合分析

引言

在对跑道利用率的传统计算方法中，主要依据《国际民用航空公约 附件14：机场》（以下简称《附件14》）中的规定，利用机场统计的风向风速资料，计算跑道的风力负荷，从而决定跑道的方位，得到跑道的利用率。《附件十四》中规定，跑道的利用率应高于95%。

对于平原机场而言，地形条件好，跑道利用率主要由风向风速决定。即使能见度条件不够理想，也不会造成庞大的净空处理土石方量和由此带来的巨大投资。而对于高原山区机场，在满足跑道风力负荷的条件下，不仅有可能由于能见度等气象条件影响，造成跑道使用率降低，还会在机场飞行程序设计时，因无法得到精确的利用率计算参数，造成盲目降低运行标准，处理超净空山体，造成巨大的投资浪费。

文章中以M高原山区机场一年的气象月总簿统计数据为基础，对跑道利用率的综合计算进行演示和分析。该机场跑道的方向为30°-210°。

1 传统跑道利用率

依据《附件十四》中的规定，风力负荷是保证跑道使用率的主要因素。风力负荷和各种机型所容许承受的90°侧风风速分量值有关。按不同飞行场地长度，规定90°侧风分量的容许风速为19～37公里/小时。跑道方位应能满足飞机场所在地的所有方向风的风速，所产生与跑道方向垂直的侧风分量，大于容许90°侧风风速的百分率等于或小于5%，即跑道风力负荷应大于或等于95%。当受综合因素限制，风力负荷值达不到95%时，如不降低飞机场的使用率，则应建第二条跑道。

M高原机场的跑道方向为30°-210°，文章设定最大容许的侧风风速为6米/秒（21.6公里/小时）。在一年8760次（365天×24小时）的风向风速统计数据中，计算[风速×sin（风向-跑道方向）]数值，并统计其中不大于6米/秒的值的数量。该数量再与总的统计次数计算百分比，记为P（CW<6）。

按《附件14》中规定的方法，最终计算出跑道利用率P（CW<6）为97.6%，满足规范最低95%的要求。

2 一种新的跑道利用率分析方法

文章在风力负荷的基础上，引入机场主导能见度，结合机场运行标准，进行跑道利用率综合计算。

主导能见度是指观测点四周一半或以上的视野范围内都内达到的最大水平能见度距离。本次使用的M高原机场观测数据一年总观测次数8760次。

机场运行天气标准是飞机起飞降落所必须达到的最低能见度（或跑道视线程）要求。

机场运行天气标准是飞行程序设计时，根据飞行程序的决断高和最低下降高，计算得来。大致计算方法为：

（决断高或最低下降高-参考数据高）/下滑角度-进近灯光长度

M高原机场主降为03号跑道，设置I类精密进近，灯光长度900米，能见度标准800米。次降方向为21号跑道，为非精密进近，灯光长度420米，能见度标准4000米。

将P（CW<6）=97.6%的风向风速统计数据的对应日、时中，分为主降逆风风向P（300≤W≤120|CW<6）和次降逆风风向P（120

分析统计样本，计算出主降方向逆风时主导能见度小于800米的概率P（V≤800|300≤W≤120|CW<6）和次降方向逆风时主导能见度小于4000米时的概率P（V≤4000|300≤W≤120|CW<6），两者相加即得到侧风小于6米/秒的条件下满足机场运行天气标准的概率，记为P（Vi|CW<6）。

根据联合概率和条件概率的计算公式P（AB）=P（A）×P（B|A），计算出同时满足风向风速和主导能见度的联合概率P{Vi，CW<6}=P（CW<6）×P（Vi|CW<6）=92.9%。

因此可以看到，在引入机场主导能见度和运行天气标准的情况下，跑道的利用率从97.6%降低到了92.9%。如果按照《附件十四》中，机场利用率不低于95%的要求，此时跑道利用率受机场能见度影响已低于规范标准。

将传统跑道利用率和文章提出的新跑道利用率计算方法，按月份计算跑道利用，进行对比如图1和图2所示。

图1 全年跑道月利用率对比图

图2 全年跑道月利用率差值

从图中可以看出，使用引入能见度新跑道利用率只在六月、七月、八月和十月达到了95%以上。对比两种方法计算的跑道利用率，除三月、四月、五月两种跑道利用率基本一致外，其他月份跑道利用率的差值均较大。尤其在11月，传统跑道利用率为99.9%，而新跑道利用率为88.1%，差值最大达到11.8%。因此，我们可以判定，机场跑道利用率在全年大多数时间均受能见度影响。尤其在冬季，影响最为明显。

3 应用分析

文章提出的跑道利用率计算方法在基于风向、风速的基础上，引入了主导能见度和运行天气标准，计算结果更为准确可靠，具有更广的应用范围。

例如，文章中提及的M高原山区机场，我们可以使用新跑道利用率评估其建设双向精密进近系统的必要性。M高原山区机场目前只有03号跑道为I类精密进近，其21号跑道为非精密进近，能见度标准4000米。目前新跑道利用率为92.9%。若21号跑道建成为I类精密进近系统，其能见度标准最低可下降为800米。此时的新跑道利用率为96.8%，提高了3.9%，满足了规范95%的最低要求。而传统跑道利用率在建设前后均为97.6%。又例如，可以分小时计算新跑道利用率，以有效安排航班，提高航班准点率。以M高原机场11月单月，计算每小时新跑道利用率如图3所示。

从图3中看出，在凌晨以后跑道利用率开始下降。在早上8点和9点最低，低至83.3%。因此，M高原山区机场，航班时间安排在9点以后，晚上0点以前，可减小由天气原因造成的航班延误率。

4 结束语

文章提出的跑道利用率计算方法在基于风向、风速的基础上，引入了主导能见度和机场运行天气标准，更为符合实际跑道运行情况，计算结果更为准确可靠，能够为机场建设以及运行时，提供更为有效的辅助决策。

参考文献

[1]中国民用航空局.MH5001-2013.民用机场飞行区技术指标[S].

[2]国际民用航空组织.国际民用航空公约附件14：机场（第六版）[S].2013，7.

[3]盛骤.概率论与数理统计[M].北京：高等教育出版社，2010，11.

[4]张尧庭.多元统计分析引论[M].武汉：武汉大学出版社，2013，11.

作者简介：宋一鑫（1983-），男，民族：汉族，籍贯：四川省武胜县人，学歷：硕士学历，工程师职称，工作单位：中国民航机场建设集团公司西南分公司，主要研究方向：民航机场规划。