王 維，王美玲，潛雪冰

（中國民航大學(xué)機(jī)場學(xué)院，天津 300300）

機(jī)場近距平行跑道間距和入口錯開的選擇研究

王 維，王美玲，潛雪冰

（中國民航大學(xué)機(jī)場學(xué)院，天津 300300）

研究了近距平行跑道規(guī)劃中的兩個關(guān)鍵問題，即跑道中心線間距和端部入口錯開。根據(jù)不同跑道基準(zhǔn)代字組合，給出了近距平行跑道間距的建議值。討論了跑道入口錯開及其不同實(shí)現(xiàn)方式對相關(guān)平行進(jìn)近、跑道運(yùn)行模式、地面運(yùn)行與效率的影響，給出了入口錯開的決策建議。

機(jī)場；近距平行跑道；中心間距；入口錯開

近距平行跑道（closely spaced parallel runways）通常是指跑道中心線間距為700 ft（213 m）至2 500 ft（762 m）的跑道組。在一定的運(yùn)行模式、飛行程序、空中交通管制和通信導(dǎo)航設(shè)備條件下，近距平行跑道的容量遠(yuǎn)大于單條跑道，但占地規(guī)模明顯小于遠(yuǎn)距平行跑道?；谏鲜鰞蓚€原因，近距平行跑道目前業(yè)已成為機(jī)場規(guī)劃研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。國外如德國法蘭克福、美國舊金山等大型機(jī)場都應(yīng)用了近距平行跑道。目前，中國大型樞紐和干線機(jī)場中，遠(yuǎn)期總體規(guī)劃大都采用了一組甚至兩組近距平行跑道。

近年來，隨著國家對基本建設(shè)用地控制力度的加大，加之一些機(jī)場在擴(kuò)建中面臨的實(shí)際問題，近距平行跑道的應(yīng)用越來越引起民航業(yè)界的興趣和關(guān)注。以上海虹橋機(jī)場為例，由于地處市區(qū)加之要進(jìn)行綜合交通樞紐建設(shè)，機(jī)場在根本不具備采用遠(yuǎn)距平行跑道情況下，大膽采用了國內(nèi)罕見的近距平行跑道。在中間插入一條平行滑行道的情況下，兩跑道中心間距僅為365 m。隨著中國民航業(yè)的持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)各大、中型機(jī)場將陸續(xù)出現(xiàn)規(guī)劃修編和擴(kuò)建問題，為有效地節(jié)約土地資源，近距平行跑道未來可能成為一些機(jī)場的可選方案。

但是，目前中國民航在近距平行跑道規(guī)劃方法和構(gòu)形參數(shù)確定方面還沒有形成系統(tǒng)的指南，有待深入開展相關(guān)研究。在近距平行跑道規(guī)劃中，兩跑道的中心線間距和端部入口錯開（是否錯開、錯開多少）選擇是近距跑道規(guī)劃的兩個技術(shù)關(guān)鍵問題。

1 跑道間距選擇

作者對國內(nèi)外采用近距平行跑道的機(jī)場進(jìn)行了調(diào)查，其中典型機(jī)場的跑道間距如圖1所示。按照跑道之間是否插入平行滑行道，近距平行跑道的間距可以分成兩組。根據(jù)圖1，在跑道中間不設(shè)平滑情況下，其間距大約在213～250 m；中間設(shè)置平滑時，間距大約為 320～520 m。

根據(jù)研究，新的進(jìn)離場程序、包括近距跑道相關(guān)平行進(jìn)近的實(shí)施，對間距大于1 000 ft（300 m）的跑道系統(tǒng)容量提升效果將明顯優(yōu)于間距小于1 000 ft的跑道系統(tǒng)，即間距大于300 m的近距跑道系統(tǒng)具有更好的容量擴(kuò)充潛力，同時其運(yùn)行程序的可實(shí)施性和靈活性也優(yōu)于小間距跑道。當(dāng)然，這也并不意味著近距跑道間距越大越好，如當(dāng)跑道間距為760 m時，飛行區(qū)占地會增加較多，兩條跑道之間將存在難以利用的狹長地帶，而其容量與間距600 m的跑道相比并無太大差異。在確定近距跑道間距時，還應(yīng)充分考慮是否在跑道中間設(shè)置平行滑行道、以及擴(kuò)建工程施工對現(xiàn)有跑道運(yùn)行的干擾問題。綜合國內(nèi)外近距跑道的空中、地面運(yùn)行模式和經(jīng)驗(yàn)，考慮對未來可能實(shí)施的新管制程序和設(shè)備的適應(yīng)性，同時兼顧安全、效率和土地節(jié)約，給出如表1所示的近距跑道規(guī)劃建議。

表1 近距平行跑道間距確定建議Tab.1 Suggested values for closely parallel runways spacing

2 跑道入口錯開

兩條近距跑道的入口是否錯開以及錯開多少，對近距跑道的進(jìn)離場程序、跑道運(yùn)行模式、跑道容量、地面調(diào)度和機(jī)場飛行區(qū)占地等都有重要影響。

按目前國際民航組織空管規(guī)則，近距平行跑道無論跑道間距多大，也無論跑道入口錯開距離多遠(yuǎn)，都不允許實(shí)施相關(guān)平行儀表進(jìn)近。但是，根據(jù)對近距跑道運(yùn)行程序的深入研究，在采用先進(jìn)導(dǎo)航系統(tǒng)和飛行程序設(shè)計(jì)如錯列進(jìn)近（staggered approach procedure）和高角度進(jìn)近（steeper approach procedure）條件下，完全可以實(shí)現(xiàn)一定機(jī)型組合下的近距跑道相關(guān)平行進(jìn)近，這其中就包括FAA最新授權(quán)使用的1.5 nm相關(guān)進(jìn)近程序。

適當(dāng)?shù)娜肟阱e開，有助于近距平行跑道相關(guān)平行進(jìn)近的實(shí)施，從而顯著增加跑道容量。而容量的有效增加，對近距跑道的存在價(jià)值和應(yīng)用前景具有決定性影響。

下面以1.5 nm相關(guān)進(jìn)近程序?yàn)槔?，對入口錯開距離與最后進(jìn)近定位點(diǎn)間距和下滑道高度差的關(guān)系進(jìn)行分析。FAA授權(quán)使用的1.5 nm相關(guān)進(jìn)近程序如圖2所示。在整個相關(guān)進(jìn)近階段，為避開尾流影響，必須使尾隨飛機(jī)在領(lǐng)先飛機(jī)下滑道剖面上方飛行，即兩條下滑道要存在一個高度差ΔH，尤其是在距接地帶7 nm及以外區(qū)域。跑道入口錯開，是實(shí)現(xiàn)下滑道高度差的必要條件。

圖2中，兩條跑道分別用符號L和R來表示。Z表示近距平行跑道入口錯開距離，L表示跑道R（即低進(jìn)近下滑道）最后進(jìn)近定位點(diǎn)到跑道入口的距離，ΔL表示跑道L與跑道R最后進(jìn)近定位點(diǎn)之間的距離，θR表示跑道R的下滑角，θL表示跑道L的下滑角，Δh表示跑道R最后進(jìn)近點(diǎn)之前下滑道高差，ΔH表示跑道L最后進(jìn)近點(diǎn)之后兩進(jìn)近航道高度差。根據(jù)圖2的幾何關(guān)系

當(dāng)下滑角 θL= θR= θ（通常為 3°）時：

此時，在下滑坡度角一定情況下，下滑道高差△h主要取決于跑道入口錯開距離Z；跑道L最后進(jìn)近點(diǎn)之后兩進(jìn)近航道高度差△H（按FAA規(guī)定應(yīng)不小于1 000 ft）主要取決于跑道入口錯開距離和兩進(jìn)近航道最后進(jìn)近定位點(diǎn)之間的間距△L。由此可見，跑道入口錯開對相關(guān)進(jìn)近程序的實(shí)施影響重大。當(dāng)△H=1 000 ft（300 m）、θ=3°時，不同進(jìn)近定位點(diǎn)間距△L所對應(yīng)的跑道入口錯開距離值Z如表2所示。由表2可知，當(dāng)跑道入口錯開距離Z從100 m到1 500 m時，最后進(jìn)近定位點(diǎn)間距△L從2.28 nm到3.04 nm，下滑道高度差△h從5.2 m到78.6 m?？梢姡艿廊肟阱e開距離越大，兩個進(jìn)近定位點(diǎn)的間距越小，高、低下滑道高差越大，安全裕度越高。國外部分授權(quán)使用近距平行相關(guān)進(jìn)近機(jī)場的跑道入口錯開情況如表3所示。表2、表3可供在具體確定錯開距離值時參考。

表2 跑道入口錯開距離與進(jìn)近定位點(diǎn)間距的對應(yīng)關(guān)系Tab.2 Relationship between centrally distance and approache fix

實(shí)際規(guī)劃中，除了跑道容量這一重要因素，跑道入口錯開決策還要綜合考慮各個方面的影響。①錯開距離越大、機(jī)場占地越多，盡管增加了跑道的容量。因此要考慮機(jī)場建設(shè)可用土地面積和范圍；②要考慮跑道的長度。通常，兩條近距平行跑道長度不必等長。根據(jù)機(jī)場的實(shí)際高峰小時需求量、機(jī)型組合、飛行區(qū)場地特點(diǎn)，如規(guī)劃了兩條不等長的近距平行跑道，本身就是入口錯開。運(yùn)行中，把要求跑道長度大的機(jī)型安排在較長跑道上，而把輕型機(jī)、小型機(jī)、公務(wù)機(jī)等安排在較短跑道上，既能滿足容量需求，又節(jié)約建設(shè)成本；③還要考慮跑道與航站區(qū)的聯(lián)絡(luò)。兩條跑道入口錯開后，較遠(yuǎn)跑道與停機(jī)坪聯(lián)絡(luò)的通道距離隨之增加，造成建設(shè)成本和飛機(jī)地面滑行距離的增加，因此入口錯開距離確定必須慎重。

表3 國外近距平行相關(guān)進(jìn)近機(jī)場的跑道入口錯開情況Tab.3 Situation of threshold staggering in foreign closely spaced

另外，跑道入口錯開可通過跑道入口物理錯開、入口內(nèi)移以及物理錯開與入口內(nèi)移相結(jié)合等三種方式來實(shí)現(xiàn)。有關(guān)上述三種實(shí)現(xiàn)方式的跑道長度要求、適用跑道運(yùn)行模式和實(shí)施效果的分析，如表4所示。

跑道入口至少要錯開300 m對提升近距跑道容量才有明顯效果。但是，完全采用物理錯開會大量增加占地面積，并且當(dāng)跑道系統(tǒng)采用最常見的一起一降運(yùn)行模式時，隨著運(yùn)行方向改變，起飛和降落跑道必須互換。這樣，在次降方向勢必導(dǎo)致外側(cè)起飛、內(nèi)側(cè)降落，這對運(yùn)行安全、跑道容量和設(shè)施投資均不合理。所以，采用跑道入口內(nèi)移或物理錯開與入口內(nèi)移相組合的方式實(shí)現(xiàn)近距平行跑道入口錯開相對來說更為經(jīng)濟(jì)與合理，能夠在保證跑道容量、節(jié)約跑道建設(shè)用地和保持運(yùn)行安全高效等三個方面達(dá)致良好的平衡。

3 結(jié)語

1）近距平行跑道規(guī)劃的關(guān)鍵在于合理地確定跑道間距和確定跑道入口是否錯開、如何實(shí)現(xiàn)錯開和錯開多少。

2）綜合國內(nèi)外近距平行跑道的空中、地面運(yùn)行模式和經(jīng)驗(yàn)，同時兼顧對未來可能實(shí)施的新管制程序和設(shè)備的適應(yīng)性，在綜合考慮安全、效率和土地節(jié)約的情況下，建議跑道間距根據(jù)表1確定。

表4 近距跑道入口錯開方式實(shí)現(xiàn)方式分析Tab.4 Analysis of threshold staggering practicable methods

3）跑道入口錯開應(yīng)在保證跑道容量、節(jié)約跑道建設(shè)用地和保持運(yùn)行安全高效等三個方面達(dá)致良好的平衡。相關(guān)平行進(jìn)近是未來增加近距平行跑道容量的必然發(fā)展趨勢，為此跑道入口必須錯開，但錯開方式除物理錯開以外，還可通過入口內(nèi)移及入口內(nèi)移與物理錯開相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)。比較而言，后一種方式在容量、安全、效率和節(jié)地方面更有優(yōu)勢。

[1]王 維，李 偉.機(jī)場近距平行跑道一起一降運(yùn)行模式下的容量計(jì)算[J].中國民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，27（3）：20-22.

[2] Federal Aviation Administration.1.5-Nautical Mile Dependent Approaches to Parallel Runway Spaced less Than 2500 Feet Apart[R].ORDER JO 7110.308，2008.

[3]RANDALL S.BONE，B OSCAR OLMOS，ANAND MUNDRA.Paired Approach：A Closely Spaced Parallel Runway Approach Concept[R].2002.

[4] HAMMER，J.A case study of paired approach procedure to closely spaced parallel runways[J].Air Traffic Control Quarterly，2000，8（3）：223-252.

[5] Boeing Commercial Airplane Group.Parallel Runway Requirement Analysis Study[R].NASA Contractor Report 191549，Vol.1，December 1993.

Study on Method of Determination of Centrally Distance and Threshold Staggering Manner for Closely Spaced Parallel Runways of Airport

WANG Wei， WANG Mei-ling，QIAN Xue-bing
（College of Airport， CAUC，Tianjin 300300， China）

This paper studies two key issues involved in the planning of closely spaced parallel runways， namely， the spacing between the two runway centerlines and the threshold staggering.According to the different combinations of runway reference codes，the suggested values for closely parallel runways spacing are given.The runway threshold staggering and the different approaches for achieving this and their effects on dependant parallel approaches，runway operation mode， aircraft ground maneuvering and efficiency are also discussed in detail.Finally， some recommendations about runway end staggering are presented for planning purpose.

airport； closely spaced parallel runways； centrally distance； threshold staggering

V351.11

A

1674－5590（2011）02－0023－05

2010-11-02；

2011-01-21

王 維（1960—），男，河北豐南人，教授，工學(xué)碩士，研究方向機(jī)場規(guī)劃工程.

（責(zé)任編輯：李 侃）