“平安金融中心”对深圳宝安国际机场容量影响的仿真研究

郭莉

【摘 要】深圳宝安国际机场（以下简称“深圳机场”）位于珠海终端区，由于该区域内机场数量多，航班流量大，空域结构复杂，常出现严重的航班延误问题。本文主要目的是研究深圳“平安金融中心”对深圳机场航班容量的影响及对应的空域优化措施。以“平安金融中心”的建设为引，首先通过计算机仿真建模，研究其建设前后深圳机场航班容量的变化情况；随后结合飞行程序设计方法与空域实际情况提出空域优化方案；最后利用计算机仿真方法验证方案的可行性与应用效果。计算机仿真技术是当前最先进的容量评估技术，与传统评估方法相比，更加贴近实际情况，具有仿真速度快、适用性强、数据分析便捷等优势。本文将容量评估理论与实践紧密结合，将计算机仿真技术直接用于指导实际工作，论证了“平安金融中心”对深圳机场容量的影响，同时提出的空域优化方案能够有效提高深圳机场空域容量，结论科学，可行性强。

【关键词】深圳宝安国际机场；计算机仿真；容量评估；空域优化；SIMMOD

0 引言

随着社会经济的不断进步，航空产业已成为当今发展最为迅猛的行业之一，但同时越来越严重的航班延误问题，极大地制约了民航业的进一步发展[1]，其主要原因就是机场系统的容量已趋于饱和。

近年来“摩天大楼热”在国内逐渐兴起，有相当一部分高层、超高层建筑位于机场进近管制区内，它们的高度会对航班飞行造成一定程度的影响，间接压缩了空域容量。这就对机场规划设计和空中交通管理的理论、技术提出了越来越高的要求。

因此，经过严密和复杂的科学论证评估超高障碍物对终端区容量的影响，对于提高机场设计方案的合理性、可靠性和扩展潜力，降低设计成本，简化设计流程，提高空域利用率具有重要意义。同时，依托评估结果，可以对现有机场和终端区系统进行优化，极大地提高运行效率，这也是容量评估技术得以飞速发展的原因之一。

国内外在终端区容量评估方面均进行了大量研究[2-3]，考虑到终端区空域结构的复杂性以及航班飞行的随机性，很难用数学模型来精确描述这个系统[4]，采用传统数学方法对超高障碍物所造成的影响进行分析已经变得越来越困难，因此适用性强、精度更高的计算机仿真方法成为了未来的发展趋势。

本文主要使用SIMMOD PLUS软件研究珠海终端管制区内超高建筑物的建设对深圳机场容量的影响，结合飞行程序设计方法与空域实际情况提出终端区优化方案，并通过计算机仿真方法验证方案的可行性与应用效果。

1 仿真概述

深圳机场现有两条远距平行跑道，采用隔离平行运行模式（一起一降模式），远期将采用相关平行仪表进近模式。由于平安大厦的建成将对珠海进近管制空域造成影响，本章将采用计算机模拟仿真的方式，评估深圳机场近、远期运行容量，将有障碍物影响与无障碍物影响情况下的机场容量进行对比，给出仿真结论。

为了提高仿真结果的可靠性，使用FAA认证的目前广泛使用的机场容量评估软件SIMMOD进行仿真评估，主要采用单个小时内的最大安全运行航班数作为终端区评估的指标[5]。由于评估内容以管制空域结构变化对机场容量的影响为主，故建立仿真模型时简化了机场地面部分，以空域结构和航班运行为主要对象。

2 SIMMOD仿真建模

2.1 地面

深圳宝安机场使用平行跑道，采用隔离平行运行模式（一起一降模式）：西侧跑道（RWY16/34）用于着陆；东侧跑道（RWY15/33）用于起飞。由于16号进近及15号起飞受超高障碍物影响较小，故仿真中以34号跑道着陆与33号跑道起飞这一模式为主。

对深圳宝安机场地面结构进行设置：以33号和34号为主起降方向建立跑道，选择跑道对应的地面线，输入跑道长度、入口内移、脱离道等参数；建立滑行道和停机坪；设定停机位的位置、容量、使用时间、停机位等待策略等参数；指定使用停机位的相应机型以及航空公司并将全部停机位设置为自滑入和推出；设置离场队列等待点位置、容量、排队规则、对应航路等属性。

2.2 空域结构布局

根据《国内航行资料汇编》中的深圳宝安机场空域图、标准仪表进离场航线图、仪表进近图等输入深圳机场终端区空域结构数据，包括航路点、定位点、航线、航路、扇区等。

按照先建立Airspace Node空中点，再建立Air Link空中航线，然后建立Route航路的思路，循序渐近设置进离场程序。设置时要注意点坐标的精确，高度与实际运行的吻合，绘制空中线的方向必须与航空器的飞行方向一致。

在进近航段的最后一个点及离场程序的第一个点设置为空地转换点，即航空器在这些点完成空中与地面的切换。

珠海进近划分为四个扇区，根据各扇区边界点坐标，在SIMMOD中设置扇区，并将航段按扇区归类。根据运行手册和实际管制情况，为每个扇区设置相应的容量。

根据一线管制单位提供的航空器在不同阶段的飞行速度数据，将终端区内的航线分为18个类型，设置各机型在不同类型航线上的飞行速度范围，包括最小速度、正常速度和最大速度。

2.3 航班计划

共有44家航空公司的27个机型执飞深圳机场，设定所对应的航班类别，即商用、货机、通用航空或其他。航空器根据尾流类型划分为SML（轻型）、LRG（中型）、HVY（重型）三类，如B737为中型航空器，对应模型分类中的LRG。

根据深圳宝安机场实际航班计划，统计筛选、制作用于SIMMOD模拟的航班计划样本，内容包括航班序号、进离场时刻、航空公司、航班号、机型、航路、停机位等。

2.4 管制策略

根据中国民航局的有关规定，珠海终端管制区雷达管制的最低间隔标准为6千米。根据实际调研情况，为了在紧急情况下给管制员留有调配余度，珠海终端区内实施10千米的水平间隔。

根据尾流间隔标准并结合实际管制运行要求，在仿真软件中设置航空器的运行间隔。

根据珠海终端区管制运行标准，前后离场航空器使用同一跑道起飞，前后航空器连续放行的尾流间隔时间不得少于2分钟。

当前后进近着陆的航空器为重型机和中型机时，其非雷达间隔的尾流间隔时间不得少于2分钟。

当前后进近着陆的航空器分别尾重型机和轻型机、中型机和轻型机时，其非雷达间隔的尾流间隔时间不得少于3分钟；其他情况下按照进近尾流间隔标准运行[44]。

深圳机场双跑道采用一起一降的隔离运行模式，航空器的起飞和降落互不影响，连续落地间隔由最后进近间隔控制，因此仅设置连续放飞间隔为120秒。

3 仿真模型可靠性验证

航班时刻表样本制作完成之后，运行深圳宝安机场现行方案仿真模型，对其24小时内的空中交通运行进行多次模拟，将仿真输出结果与真实容量统计结果比较，发现两种统计结果始终保持一致，说明所建立的仿真模型可靠，仿真结果真实可信。

4 仿真实例

4.1 障碍物对航班运行的影响分析

超高障碍物对机场周边净空环境造成了不利影响。向北运行时GLN观澜方向进场的航空器受影响最大，按现行航迹飞行时将无法满足最低飞行安全高度，必须改变雷达引导航迹。在不改变流量的前提下，结合管制运行要求及空域条件，提出两套进场修改方案：

方案一：将航路点SZ052的高度从900米提高至1200米；

方案二：修改雷达引导航迹，如图4所示：红色为原始航迹，黄色为新设计雷达引导航迹，RC1-RC2航段距离为6海里，RC2 - CF34距离为5.7海里。

4.2 进场修改方案评估

在SIMMOD软件中分别构建两种方案的模型并进行仿真运行，将结果与现行模型的仿真结果进行对比，评估超高障碍物对进场飞行的影响程度及修改方案的可行性。除了进场方案不同之外，各模型的其他条件完全一致。

依据SIMMOD仿真输出结果，分析进、离港航班在不同高峰小时架次下的延误时间，可得出结论：离场平均延误时间随着小时架次的增加逐渐增大，当小时总架次为60架、小时离港航班为28架次时，方案一与方案二的离场平均延误时间较现行方案分别增加4秒和6秒，说明障碍物对离港航班的运行影响较小；进场平均延误时间随着小时架次的增加逐渐增大，当小时总架次为60架、小时进港航班为32架次时，方案一与方案二的进场平均延误时间较现行方案分别增加113秒和191秒，说明障碍物对进场航班的运行有较显著的不利影响。

如图7所示，小时航班量低于40架次时，障碍物对深圳机场的航班影响较小；小时航班量高于40架次时，随着小时架次的增加，障碍物对宝安机场的运行影响不断增大，当小时架次为60时，方案一与方案二的平均延误时间较现行方案分别增加23.5%和28.6%。

4.3 机场容量提高方案研究

4.3.1 近期方案

1）平安大厦的建设，将导致深圳机场的运行容量有所减少，为了改善这种局面，提出如下近期调整方案：

2）将东低扇管制席位增加至两个，一个席位专门负责离场航班，一个席位专门负责进场航班；

3）增加管制席位相关设备及管制人员；

加强管制员工作技能的培训，提高管制员的工作能力。

高峰时刻管制员压力较大，通过增加席位的方式，可以降低管制员工作负荷，大大提高扇区的运行效率，在增加容量的同时确保运行安全。通过加强培训，可以有效提高管制员的工作能力，提高管制运行效率。

4.3.2 远期方案

根据深圳机场平行跑道独立进近飞行程序规划方案，该障碍物未来将不会影响深圳机场的容量。但远期深圳机场的航班量也将大幅增加，以目前的运行状态必将无法满足未来需求。

为了继续提高深圳机场航班量，远期必须着眼于珠海终端区的整体情况，优化现有的空域结构和深圳机场的跑道运行模式，同时增加珠海终端区内各大机场，包括港澳机场的协调运行能力。

4.4 近期方案仿真分析

对有障碍物影响的方案一（1200m）和方案二（新航路）采用增加管制席位的方法，提高管制效率。东低扇增加一个席位，形成东低扇两个席位分别管制进场航班和离场航班的工作模式。增加席位后，航班平均延误时间有所减小，运行容量明显增加。

在航班平均延误时间5分钟时，未增加席位的无障碍物情况下，深圳机场空域的小时容量为48架次；增加席位后，方案一小时容量为56架次；方案二的小时容量为55架次。与增加席位之前的小时容量（无障碍物）比较，方案一的运行容量提高了13.5%，方案二的运行容量提高了11.7%。

通过席位增加及提高管制员能力，仿真的结果可以发现运行容量明显提高，可以有效解决平安大厦的建设导致深圳机场空域容量降低的问题。

5 结语

针对“平安大厦”的建设将降低深圳机场运行容量的具体问题，本文采用SIMMOD PLUS仿真软件对深圳机场及其所处的珠海终端区空域结构进行仿真评估。综合考虑机场运行需求及管制工作负荷，评估超高障碍物对深圳机场运行的影响，并针对限制机场容量的“瓶颈”，提出两种进场航迹的修改方案及近、远期优化措施。

本文在仿真分析过程中忽略了机场对终端区空域运行效率的影响，而事实上机场地面停机位的分配、滑行道的使用、跑道运行模式等因素都与航空器空中运行有密切联系。特别值得注意的是，某些机场的摆渡车、牵引车、行李车等保障车辆也很有可能成为限制机场运行容量的瓶颈。

后续工作中，应当考虑机场布局、保障能力等地面因素对机场运行效率的影响，进行空地一体化联合仿真。另外，由于珠江三角洲地区空域狭小、机场密集，且区内机场建设缺乏统一规划，形成了机场布局不合理，跑道方向相互交叉的现状，大大增加了空中交通管理的复杂性，限制了流量的进一步增长。利用计算机仿真方法分析空域运行瓶颈并研究整体优化措施，是未来工作的重点。

【参考文献】

[1]李浩瀚.跑道容量仿真模型分析[J].交通科技与经济，2009，11（3）：1-3.

[2]D.Delahaye，S.Puechmorel.3D airspace sectoring by evolutionary computation：real-world applications[J].ACM Press New York， NY，USA，2006：1637-1644.

[3]韩松臣，张明.依据管制工作负荷的扇区优化新方法[J].南京航空航天大学学报，2004，Vol. 36（1）：92-96.

[4]高伟，黄朝伟.重庆机场终端区容量评估的仿真研究[J].中国民航大学学报，2010（5）：1-4.

[5]Aybek F，Cavcar A.Delay Analysis for the RNAV Approach Procedure at Istanbul Yesilkoy TMA Using SIMMOD[J].

[责任编辑：田吉捷]