基于AirTop的白云机场02L/20R跑道关闭地面运行影响计算机仿真评估

李丘+张澍葳

摘 要：为了科学快速地评估机场因地面保障设施关闭等临时因素导致的机场地面运行效率降低情况，为民航管理部门有效决策提供较为准确的定量参考，建立可靠的机场地面运行计算机仿真模型具有重要意义。以广州白云机场02L/20R跑道关闭为例，构建了白云机场地面跑滑系统模型并设计了仿真场景，对比研究了因跑道关闭对白云机场地面运行效率带来的影响。仿真结果表明，因跑道关闭，使得白云机场地面运行效率下降了10%-15%，高峰小时容量降低到65-66架次/小时。

关键词：地面运行；快时模拟；AirTop；容量评估；绩效指标

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.105

0 引言

近年来，随着国民经济水平的高速发展，白云机场作为国家三大枢纽机场之一，航空运输量迅速增长，2016年，白云机场旅客吞吐量达到了5900万人次，货邮吞吐量达到了165万吨，年起将架次超过43.5万架次，起降架次年增速达到6.2%。对于机场的运行保障能力提出了更高的要求。当机场处于特殊施工时期需要关闭跑道或者滑行道时，对于机场地面运行影响的快速评估和定量分析就显得尤为重要。本文基于AirTop快时仿真平台，构建了广州白云机场整体地面跑滑系统仿真模型，并针对2016年10月因珠三角城际轨道施工关闭02R/20L跑道，进行了仿真场景设计，通过高峰小时架次和进离场平均延误时间来定量评估施工期对白云机场地面运行的影响，并为民航管理部门提供数据参考。

1 机场地面运行指标

机场地面运行效率[1]可以通过以下常用绩效指标进行定量分析与评估：

（1）机场高峰小时容量在一定时间阶段内，机场在可接受延误时间内，能够容纳航空器运行的最大频次。一般以高峰小时的航空器运行次数计，称为机场高峰小时容量。

（2）高峰小时平均进场延误。平均航班进场延误时间的小时高峰，包含了航路延误、终端区内排序延误、滑行道延误等。

（3）高峰小时平均离场延误。平均航班离场延误时间的小时高峰，包括机坪延误、滑行道延误、跑道头等待延误。

另外还有：平均地面滑行时间、无延误平均地面滑行时间、平均地面滑行距离、滑行道冲突次数、滑行道冲突热点、停机坪冲突次数及平均跑道占用时间等。

2 评估方法

参考以往地面运行评估方法[3-14]，通过构建白云机场三跑道典型日的地面仿真模型作为基准场景，用实际运行数据的统计参数验证基准模型的可靠性，然后构建白云机场关闭02R/20L跑道后双跑道运行的地面运行仿真场景，得到相关运行绩效指标。

本文选取机场高峰小时容量及高峰小时平均进离场延误作为绩效指标进行评估分析。

3 评估模型构建

3.1 AirTop仿真平台

目前常用的机场及空域系统仿真平台有SIMMOND和TAAM[2]，本文采用先进复杂机场系统快时模拟仿真软件AirTOp作为计算机仿真平台。AirTOp由比利时Airtopsoft公司开发，可支持包括终端区空域（进近、离场、起飞、降落等），空中航道，空中交通流量管理，机场地面（跑道、滑行道、停机坪、除冰坪等），机场服务车辆（油罐车、消防车、摆渡车等），以及航站楼旅客的运行模拟仿真。

3.2 地面跑滑系统模型

根据白云机场地面跑滑系统总体布局，使用AirTop仿真平台的地面模块进行地面跑滑系统网络的构建，主要包括Runway、BaseRunway、Parking Position、TaxiwaySegment、TaxiwayPoint、RunwayEntry、RunwayExit以及RunwayCrossing等子模块。

根据白云机场实际跑道运行模式，在Runway及RunwayDependency

子模块中对跑道运行模式及相关间隔标准进行建模，遵循进港航班使用02R/20L、01/19号跑道相关进近着陆；出港航班使用02L/20R、01/19号跑道独立起飞，联邦快递航班因停机坪位于东侧跑道以东，尽量使用东侧跑道进离港的使用原则。当02L/20R跑道关闭以后，采用双跑道独立离场、相关进近模式。

广州白云机场共172个正常停机位，其中包含68个廊桥机位，19个自滑机位，15个货机位，26个联邦机位，在ParkingPosition子模块中对停机位分配原则进行建模。

使用TaxiwaySegment子模块对白云机场场面运行程序进行建模，以向北运行为例，具体滑行方案如图3所示。

航班计划采用白云机场2015年8月12日实际航班计划，经统计分析该日白云机场总的航班流量为1180架次，高峰小时流量：72架次/小时，延误水平：平均离场延误7分钟。

本次评估假设天气状况良好、无空军活动并且不考虑地面服务车辆的运行。

3.3 场景设置

根据研究目的，在评估模型的基础上设计了仿真场景，与基准场景进行对比研究，场景设计如下表。

4 仿真结果与分析

以白云机场向北运行的仿真结果为例，进行分析说明。

基准场景仿真结果统计分析：

基准场景高峰小时离场延误7分钟。该场景离场高峰小时出现在早上11：45左右，达到46架次/小时，与所用航班计划日实际统计高峰小时平均离场延误水平基本一致，仿真模型基本可靠，场景一仿真结果统计：

场景一模拟白云机场关闭02L/20R跑道后，仿真所用航班计划依然采用典型日的1180架次，高峰小时离场延误提高到了14分钟，高峰小时离场延误超过了可接受延误水平10分钟，機场运行受到影响较大。由于离场延误水平的提高，该场景中离场高峰小时推后至中午12：30左右，达到42架次/小时。endprint

场景二仿真结果统计分析：

场景二中将当天航班计划进行减量处理，删除延误水平大于正常延误时间7分钟的航班计划。高延误航班共118个架次占总航班数10%，删除后航班计划为1062架次。

场景二中白云机场关闭02L/20R道后，删减高于正常离场延误水平航班后，全天平均离场延误均低于10分钟，高峰时刻离场平均地面延误约8分钟，稍高于基准模型延误水平。离场高峰小时出现时间与基准模型基本一致，为早上11：45左右，达到33架次/小时。说明关闭02L/20R跑道在正常航班计划基础上减量10%，延误水平将与正常运行时基本一致。

各场景仿真结果如表所示。

根据仿真结果建议，在02R/20L跑道关闭期间，白云机场日航班流量应较正常情况总体削减10%-15%，控制高峰小时流量在65-66架次/小时，可基本保证机场地面运行航班延误水平在正常范围。

5 结束语

通过使用AirTop仿真平台构建机场地面跑滑系统模型并设计仿真场景开展模拟仿真对比评估，可以快速直观地预测机场实施临时地面运行策略或者机场地面保障设施临时开放或关闭对机场运行能力的影响，对于民航主管部门决策提供科学有效的参考及建议。

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作者简介：李丘（1988-），男，四川自贡人，硕士，助理工程师，主要研究方向：机场及空域规划与仿真。endprint