非标准快速出口滑行道平面设计方法研究

李 明 捷

(1.西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031；2.中国民航飞行学院，四川 广汉 618307)

非标准快速出口滑行道平面设计方法研究

李 明 捷1,2

(1.西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031；2.中国民航飞行学院，四川 广汉 618307)

为解决机场平行滑行道与跑道水平间距不符合标准快速出口滑行道设计要求问题，提出非标准快速出口滑行道设计方法。首先将非标准快速出口滑行道的设计由跑道向平滑方向划分为滑入段、切线段与滑出段；然后综合考虑飞机运行的安全与效率，绘制非标准快速出口滑行道的构型示意图，并给出各段关键参数的计算方法；最后以跑道与平滑间距为120 m的某机场为例，对各关键点的坐标值进行计算，验证该方法的可行性，对机场平面设计有一定的借鉴价值。

道路工程；非标准快速出口滑行道；机场改扩建；运行速度；转弯半径；平面设计

0 引 言

随着机场航班起降架次逐年增多，导致高峰小时航班起降需求量接近或超过跑道容量，由此造成延误增多，机场运行效率和综合保障能力严重下降。快速出口滑行道的设置能够在功能上供着陆飞机以较高速度脱离跑道，从而减少跑道占用时间，即可通过对滑行道系统进行改造来提升跑道容量，这对用地受限的机场尤为适用。

目前，国内外在快速出口滑行道设计时，学者们往往将目光着眼于标准快速出口滑行道出口位置的设置及优化问题[1-6]，而对快速出口滑行道平面设计关注较少。种小雷等[7]针对军用机场速出口滑行道，提出了转弯半径、出口角度和增补面的设计方法。国际民航组织《附件十四——机场》以及MH 5001—2013《民用机场飞行区技术标准》 对标准快速出口滑行道的设计进行了规定。即快速出口滑行道中线与跑道中线夹角约为30°，飞行区指标Ⅰ为3，4时，满足飞机以93 km/h的速度在潮湿道面上由跑道转出，转弯半径不小于550 m，转出后直线段不宜小于75 m，如图1；飞行区指标Ⅰ为1，2时，满足飞机以65 km/h的速度在潮湿道面上由跑道转出，转弯半径不小于275 m，转出后直线段不宜小于35 m。

图1 标准快速出口滑行道平面设计(飞行区指标Ⅰ为3，4)(单位：m)

由图1可知，飞行区指标Ⅰ为3，4标准的快速出口滑行道设计要求跑道中线与平行滑行道中线之间的最短水平距离d如式(1)：

d=(147.372+75)×sin 30°+dR≈112+dR

(1)

式中：dR为便于飞机安全快速的转向平行滑行道而增加的距离，一般大于15 m。

若跑道与平滑间的水平距离不足以修建标准的快速出口滑行道，则可通过修建非标准快速出口滑行道保证飞机能以较高速度脱离跑道，节省跑道占用时间，确保运行安全。笔者借鉴国际民航组织的《机场设计手册》第二部分——滑行道、机坪和等待坪，将非标准快速出口滑行道的平面设计分为3段：分别为滑入段、切线段和滑出段。该方法主要适用于跑道与平滑间距介于112～127 m之间的非标准快速出口滑行道的平面设计，该滑行道构型适用于当前在运输机场运行的各种机型。但相对于标准的快速出口滑行道构型，由于其转弯半径小，圆弧段过渡较为明显，故其对航空器转弯半径限制较严，即航空器需要以更大的鼻轮转动角和更小的速度脱离跑道并转出非标准快速出口滑行道。

1 平面设计参数分析

1.1 转弯半径与速度

《机场设计手册》对快速出口滑行道的转弯半径与转弯速度之间的关系进行分析和总结，即运行速度随转弯半径的增大而增加，见表1[8]。

表1 快速出口滑行道转弯速度与转弯半径的关系

以跑道与平滑间距S=120 m为例，如图2。

图2 非标准快速出口滑行道平面布局(单位：m)

第1段：滑入段，即P0至P1曲线段的长度。设滑入段的转弯半径为R1=160 m，根据表1得，对应的飞机滑入速度为24 kts。

第2段：切线段，即P1至P2曲线段的长度。其中：P2点为与跑道成60°交角的直线与非标准快速出口滑行道曲线的切点。设切线段的转弯半径为R2=100 m；该段的速度由24 kts逐渐减小至13 kts，国际民航组织经过大量实践调查，所有机型在整条曲线上的减速率均可达到0.4 m/s2。

第3段：滑出段，即P2至P3曲线段的长度。设滑出段的转弯半径为R3=40 m，根据表1，其对应的飞机滑出速度为13 kts。

1.2 构型与净距

非标准快速出口滑行道平面设计需注意在该机场运行关键机型对内侧增补面曲线的要求；同时，为便于起飞飞机由此进入跑道，非标准快速出口滑行道外侧设计成简单的直角构型，如图2。为保证飞机滑行时主轮外侧与道面边缘净距要求，曲线最外侧距离道面边缘的水平距离设定为20 m[8-10]。

2 设计方法

由上述分析可知，若对非标准快速出口滑行道进行设计，需要确定各点坐标，如图3。选取滑入点P0作为直角坐标系原点，则由P0(x0,y0)=P0(0,0)；设M1为滑入段曲线的圆心，由分析可知M1(xM1,yM1)=M1(0,R1)=M1(0,160)。

图3 曲线段的计算Fig.3 Calculation of the turn-off curve

2.1 滑入段

设滑入段终点P1的坐标为(x1,y1)，则有

x1=R1×sinφ1

(2)

(3)

(4)

b=R1+10-S

(5)

y1=R1-(a+b)

(6)

运用两点间距离公式及余弦定理，推导出圆心角θ1的角度为

(7)

(8)

2.2 切线段

设切线段曲线圆心M2坐标为(xM2,yM2)，则有

xM2=b×tanφ1

(9)

yM2=S-10

(10)

由1.1节分析可知，当φ2=60°，切线段终点P2的坐标(x2,y2)为

(11)

y2=S-60

(12)

同理，则圆心角θ2的角度为

(13)

(14)

2.3 滑出段

设滑出段的曲线圆心为M3(xM3,yM3)，则有

(15)

yM3=S-40

(16)

滑出段终点P3=(x3,y3)=P3(xM3,S)。

同理，圆心角θ3的角度为

(17)

(18)

3 实证分析

若某机场平行滑行道中线与跑道中线的水平距离为120 m，根据以上假设，分别对滑入段、切线段和滑出段进行计算，计算结果见表2。

表2 计算结果汇总

4 结 语

笔者主要对非标准快速出口滑行道的平面设计进行探讨。详细分析了滑入段、切线段和滑出段的各设计参数。列出了关键点坐标值的计算方法。主要适用于跑道与平滑之间的水平间距介于112～127 m之间的非标准快速出口滑行道的设计。笔者运用实例验证该设计方法的可行性，为中小型机场快速出口滑行道设计提供了重要参考。

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Graphic Design Method for the Non-Standard Rapid Exit Taxiway

LI Mingjie1,2

(1.School of Transportation & Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan,P.R.China;
2.Civil Aviation Flight University of China, Guanghan 618307,Sichuan,P.R.China)

A non-standard rapid exit taxiway design method was proposed to solve the problem of the airport when the horizontal spacing between the parallel taxiway and runway did not meet the standard rapid exit taxiway design requirements. Firstly, the design of non-standard rapid exit taxiway from the runway to the parallel taxiway was divided into three parts, named as taxing in section, tangent section and turnoff section. Secondly, the non-standard rapid exit taxiway configuration schematic was drawn,and the calculation method of key parameter at each section was given, with the comprehensive consideration of both the safety and efficiency of aircraft operations. Finally, taking the 120 m spacing between the runway and the parallel taxiway of acertain airport for example, the coordinate values of the key points were calculated and the feasibility of the proposed method was verified, which provided some referential value for the airport graphic design.

highway engineering;non-standard rapid exit taxiway;airport expansion;operation speed;turning radius;graphic design

10.3969/j.issn.1674-0696.2016.03.09

2015-03-04；

2015-05-04

中国民航飞行学院青年基金项目(Q2013-57)

李明捷(1984—),女，新疆奎屯人，副教授，博士研究生，主要从事机场规划与设计、机场运行管理方面的研究。E-mail:lmj102519@163.com。

U412.3；V351.11

A

1674-0696(2016)03-043-04