机场滑行道系统容量评估

靳宇波

【摘 要】 滑行道是连接跑道与停机坪的重要网络通道。对滑行道系统进行准确的容量评估有利于解决航班在滑行道上的拥堵和冲突问题，为航班滑行进行流量分配提供重要数据。滑行道网络可分为单向滑行道和交叉点两部分，分别建立这两部分的容量评估模型。并以上海浦东机场为例进行算例分析，得出容量评估结果。

【关键词】 滑行道；容量评估；单向滑行道；交叉点

【中图分类号】 G64.26 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2016）25-00-02

引言：

随着空中交通流量和航班量的增长，机场承载的空中交通压力不断增加，地面滑行的延误以及过重的管制员工作负荷必然会造成航空运输的巨大经济损失和安全隐患。国内外专家对跑道运行和停机位分配管理进行了很多相关研究。在这些研究中，滑行道只是被作为跑道和停机位系统中的过渡而没有详细考虑。但是在一些具备多跑道运行系统的繁忙机场，尤其是需要航空器穿越跑道滑行时，场面的滑行系统就有着很强的不确定性，并且对场面交通畅通与否以及航班的延误有着至关重要的影响。因此，很多学者开始转向了对地面滑行道的分配以及时刻优化、路径优化等方面进行了深入的研究。

2010年，韩磊[1]介绍了基于滑行道等待的地面冲突解脱策略，研究了三种策略下的机场场面运行评估模型及相关算法；2014年，李丘[2]从分析机场空侧各个组成单元如跑道、滑行道、停机坪的运行特点入手，利用传统的时间空间分析法对单跑道、平行双跑道在特定运行模式下的容量模型进行了研究；2015年，王维[3]对飞机利用快滑起飞来提高地面调度灵活性和跑道容量进行了系统探讨；2016年，唐鹤丹[4]实现了基于临界互斥规则的跑道容量、错列平行双跑道容量的模型及方法研究；

1 滑行道系统

滑行道是连接机场飞行区各部分的通道。在正常天气条件下，滑行道容量一般会大于跑道和终端区的容量。因此在实际运行中，很少会出现多架航空器在普通滑行道上产生冲突的情况。滑行道系统作为跑道和停机位区域之间的衔接，如果滑行道构型能和实际运行中繁忙的航班班流量的流动相匹配，或能够很好的分配滑行道，使地面流量分布均匀、场面交通畅通，将能够非常有效地缓解塔台管制员的工作负荷，减少航班的延误、噪音甚至是对环境的污染。

滑行道容量定义为给定条件下，单位时间（通常为1小时）内滑行道所容纳飞机的最大数量，即单位时间内飞机通行数量。

2 滑行道容量评估模型

滑行道的容量与滑行道的结构和布局有关，一般机场滑行道的基本组成部分如下：1）单向滑行道；2）滑行道交叉点。单向滑行道容量的计算可以利用航空器的平均速度与航空器的平均机头间距的比值进行表示；滑行道交叉点处的情况，则需要设置等待区域，也称禁止区，当一组航空器需要通行该滑行道节点时，必须等另一组航空器全部通过该节点。

滑行道容量要取上述两种容量的较小值，容量计算时需要考虑飞机类型、滑行速度、滑行间隔、禁止区域的长度、飞机机身长度等因素的影响。

2.1单向滑行道容量计算模型

在单向滑行道上，航空器只能沿一个方向进行滑行，如图2-1所示。

3 算例分析

以上海浦东机场滑行道网络为例，对其进行容量评估。滑行道网络模型简图如下图：

对于客机来说，直道开车的速度一般是10-30节，即约为20-60公里/小时，转弯速度是5到10节，即约为10到20公里/小时。航空器的滑行速度与航空器的重量成正比，重量越大的航空器滑行速度越大，重量越小的航空器滑行速度越小。因为上海浦东机场的重、中、轻机型中，中型机与重型机占比约为99%，因此只考虑中型与重型机，轻型机忽略不计。两类飞机的占比分别为P中=0.7，P重=0.3。

3.1单向滑行道容量计算

3.2滑行道交叉点容量计算

根据航班时刻分组，将一天内的航班按小时分组，每组航班数量取平均值为N=24。中型机的机身长度是约为33.4米，重型机的机身长度是44.5米，取平均值A=38.95米。为避免航班冲突，保证航班安全取滑行禁区Ω为50米。所以得到交叉点的容量为：

考虑滑行道容量时需要保证在没有航班滑行冲突的时刻，所以单向滑行道容量与交叉点容量需取较小值，所以该算例的滑行道航班容量为C=138架/小时

4 结论

本文分别建立了单向滑行道容量评估模型以及交叉点的容量评估模型，并以上海浦东机场滑行道网络为例进行容量评估计算，得出两者容量数值，比较两者之间的大小取较小值，得出浦东机场滑行道的容量结果。评估出浦东机场滑行道的通行能力。为地面管制员进行滑行流量管理提供重要数据，较少管制员工作负荷。

参考文献：

[1]薛磊.基于滑行道等待的地面冲突解脱策略研究[D].南京航空航天大学，2010.

[2]李丘.机场地面容量评估研究[D].中国民用航空飞行学院，2014.

[3]王维，雷振军.飞机利用快速出口滑行道起飞的探讨[J].中国民航大学学报，2015，33（03）：36-40.

[4]唐鹤丹.机场跑道容量评估模型与方法研究[D].中国民用航空飞行学院，2016.