摘 要
毫无疑问，在航空量日益增大的环境下，作为机场最重要的组成部分——跑道承受着越来越大的负荷，跑道作为机场服务的主要载体，不仅决定了机场的等级标准，而且在很大程度上影响机场的运行效率，特别是在空中交通接近和超过容量时，常常导致航班的空中等待和地面延误。
关键词： 跑道； 机场； 容量； 空中交通管制
引 言
机场容量评估是空中交通流量管理的关键技术之一。在机场容量的评估过程中, 跑道作为机场中最容易形成瓶颈的子系统往往决定了整个机场的容量水平, 能否准确地评估跑道容量直接决定了空中交通流量管理的成败。另外, 跑道容量评估对机场规划及空中交通管理自动化也非常重要。
一 跑道容量的限制因素
跑道容量是一个复杂的问题，它由多种因素共同决定。影响跑道容量的限制因素主要有以下几类：
（1）空管规则
空中交通管制的目的是防止飞机之间和飞机与障碍物之间的碰撞，维持空中交通的顺畅。要保证飞机在空中的安全，必须保证空中飞行的飞机有一个空中不可侵犯的安全空间，这个安全空间就是管制间隔。这是空中交通管制的基础，也是空中交通管制人员的基本任务。由于飞机的航向不同、速度不同、高度不同，因此必须制定一套国际上通用的飞机在空中相互距离的规定，这些规定的距离（或时间）称为间隔标准，是在空中交通管制过程中将飞机在纵向、侧向和垂直方向上隔开的最小距离。间隔标准按飞行速度、气象条件、导航设施和管制手段等进行划分，可区分为目视飞行间隔标准和仪表飞行间隔标准。按管制手段划分，可分为程序管制间隔标准和雷达管制间隔标准。国际民航组织（ICAO)规定，航站区域内，雷达间隔标准为10公里，但是在飞行天线中心的80公里以内，进近管制区范围内，6600米（含)以下可缩小为6公里。直线进近最后航段20公里内，同一航迹的前后两机之间可缩小至5公里。在进近下降过程中，航空器产生的尾流影响是迫使进近航空器之间必须保持一个安全间隔的主要原因。尾流的间隔主要由飞机的重量决定。根据国际标准，决定航空器尾流强度的飞机重量类型为三类，即轻型、中型和重型。最大起飞重量MTOW小于7吨为轻型；MTOW在7吨至136吨之间为中型；MTOW大于或等于136吨为重型。
在FAA的统计数据中，从20世纪70年代中期实施的这个尾流间隔标准一直到现在，没有发生一起在严格遵守尾流间隔的情况下而发生的飞行事故，几十年的运行经验足以证明现行的间隔标准是安全的，这一点非常重要，因为还没有任何一个有关尾流间隔的模型能从理论上说明本身是安全的；同时也从另一方面说明现行的间隔标准是相当保守和宽松的。
除了间隔标准，管制员指挥飞机机动时还有多种策略必须遵守：
对于任何被允许起飞或着陆的飞机，在其前面的跑道上不能有其它飞机的存在，即跑道上任何时刻不允许两架飞机同时操作（跑到占用规则）。这一规则决定了着陆与起飞间的最小时间间隔，即：在着陆飞机脱离跑道之前，不能放行起飞飞机。
在同一飞行航迹上的飞机必须满足最小间隔标准。如果后机速度慢于前机速度，这一标准应在公共航迹入口处满足，在随后的航迹点上，两机间间距是逐渐增大的；反之，如果后机速度快于前机速度，这一标准应在跑到入口处满足。
对于连续起飞问题，上述规则隐含起飞间的最小时间间隔为1分钟，如果前机是重型机时，对于后机为重型机，时间间隔为1.5分钟，对于后机是其他类型，时间间隔为2分钟。
（2）空域结构
终端区走廊口的位置、各走廊口的流量比例、及进离场航路及其相对位置关系等都对容量有很大的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如：为满足噪音标准，回避居民区或障碍物，常常要求飞机进行额外的机动，飞行特别的航路。在香港旧机场，由于噪音的限制，飞机不得不按照完全相同的进场航路来离场，这极大的限制了机场的容量。
（3）人为因素
它包括了管制员的工作负荷限制，管制员为了安全起见，人为的设置飞机间隔的缓冲区，实际上扩大了飞机的空间和时间间隔，降低了系统容量。这种缓冲的设置主要是在着陆一侧，起飞侧的缓冲实际中相对要小得多。
（4）技术性因素
如飞机各机型比例，各机型的速度性能，燃油性能，飞机进场着陆顺序，风速气象条件等等。
对于一个处于运营状态的机场而言，在上述影响因素中，有的是固定不变的，如空管规则、空域结构；有的可以调整优化的，如人为因素（在技术设备的帮助下缩小飞机间的实际间隔）、飞机性能（优化下降剖面）、飞机进场着陆顺序以及到达时间（着陆调度问题）等等。
二 跑道容量优化方案
2.1增大中型机，重型机比例，减少轻型机比例
大型飞机之间各项性能较好，飞机之间的间隔标准也比较小。连续两架进离场航空器之间的间隔规定与航空器之间的类别有重要关系，如果都是重型机间隔要求最小，如果是轻型机与重型机之间间隔要求最大。管制间隔的大小直接决定了空中流量与跑道容量，如果能减小轻型机比例，连续航空器之间的间隔减小，单位时间内进离场的航空器就会增加，跑道容量增大，能有效的改善机场运行环境，减少空中拥挤和地面等待。像国内大型机场已经禁止小飞机进入就是一个很好的说明。
2.2合理调配飞机进场路线，均衡使用各个空中走廊
传统的空中交通战略流量管理将进场和离场视为两个相互独立的过程, 并将机场容量视为恒定值。国内大多数机场只有一条跑道, 进离场实际上是互相影响制约的两个过程。对于进场航空器，均衡的使用空中走廊，跑道起降容量最大。合理分配进场航空器流量、优化利用容量, 使之协调匹配, 可以有效减缓空中等待和地面延误，跑道也能得到最大化的利用。
2.3合理分配着陆飞机的脱离路线，起飞飞机的进跑道路线
不同飞机所需的着陆距离不同，根据实际情况，给出合理的脱离路线，可以有效减少着陆飞机的跑道占用时间。民航局规定，只有着陆飞机完全脱离跑道，起飞航空器才能进跑道，既防止跑道入侵。减少着陆飞机的跑道占用时间，起飞飞机就能早点进跑道起飞，跑道容量增加，跑道能得到最大化利用。
3.4加强管制员的管制技能
管制员是通过语言完成空中交通管制工作的，与飞行员的交流主要以话音形式进行。一般认为，人与人的相互交流只有在听觉、视觉和动觉得以最佳配合时，信息才能达到最佳沟通。然而，管制工作中，管制员与飞行员天各一方，其交流只能通过无线电这一媒介。受时空条件限制及通信质量的影响，这一语言交流的过程远比日常生活中面对面的语言交流过程复杂得多。实际工作中，管制员使用专业术语频频向航空器发出各项指令，飞行员频频作答并按指令实施飞行。为防止歧义，管制员应当口齿清楚，发音纯正，通话简洁明了且语速适当，这一点非常重要。在实际管制工作中，与飞行员的无线电通话占据大部分时间，如何与飞行员沟通，沟通的时机等技能，在繁忙时候显得尤为重要。让飞行员能准确理解管制指令，减少飞行员操作次数，可以减少管制工作中增加的缓冲时间。信息的及时有效传达，会让整个管制过程井然有序，间隔合理，也就减少了空中拥挤和地面等待，同时，由于长乐机场的特殊性，塔台只能看到部分停机位和滑行道，所以飞机的开车滑行，着陆飞机脱离滑行道到停机位的工作都交给福州地面，这就需要塔台和地面的协调沟通，对开车时机的控制等，也对跑道的最大化利用有重要意义。
四 结论
跑道容量评估作为空中交通流量管理的基础,它具有十分重要的作用。随着中国民航研究的发展,这一基础性研究必将显得日益重要和紧迫。由于跑道容量评估是一个涉及领域广泛、涵盖技术众多的领域,本文简单分析了机场容量优化方案，还有更多的细节与问题需要细致研究。
论文作者:李山青
论文发表刊物:《科技中国》2016年6期
论文发表时间:2016/10/17
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