起飛航空器后側穿越跑道方式的研究

何昕

摘要：為提升機場運行的安全性，提高機場地面運行效率，在分析典型航空器的起飛滑跑距離、發動機尾噴影響距離及地面抗側風標準的基礎上，對后側穿越方式進行了研究;結合重慶江北機場，通過分析該機場的場面結構布局，對02R跑道著陸的飛機穿越起飛跑道02L的情形進行了討論，得到在這種跑道使用方式下的可用于后側穿越的聯絡道口。

Abstract： In order to improve the safety of airport operation and improve the ground operation efficiency of the airport， based on the analysis of the take-off distance of typical aircraft， the influence distance of engine tail spray and the ground anti-side wind standard， the rear side crossing take-off mode was studied. Combined with Chongqing Jiangbei Airport， by analyzing the scene structure of the airport， the situation of the 02L runway landing aircraft taking off the takeoff runway 02L was discussed， and the contact crossings available for the rear side crossing in this runway usage mode were obtained.

關鍵詞：后側穿越;起飛滑跑距離;尾噴影響距離;抗側風標準

Key words： rear side crossing;take-off run distance;tail spray influence distance;anti-side wind standard

中圖分類號：V355.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0195-03

0 ?引言

近幾年，我國民航業蓬勃發展，根據《2017年民航機場發展總結》報告，我國的民航運輸在總周轉量、運輸機場旅客吞吐量、民航運輸機場起降架次等方面依然與日俱增，而隨著空中交通流量和航班數量的不斷增加，2017年我國境內機場整體出港準點率僅為64.5%，起飛平均延誤達到40分鐘，因此，如何提高機場場面運行效率成為各機場亟需解決的問題。為緩解機場運行壓力，提升機場容量，我國越來越多的機場開始修建多跑道，而基于多跑道運行產生的跑道穿越在一定程度上制約著機場的效率和安全性。

目前，對于跑道穿越的效率和安全性國內外均已有一些研究。在國內，2004年，王錦山根據SHEL模型的指導，結合自身在空管中的實際工作體會，分析了發生不安全事件的根源，并提出了一些提升安全性的措施[1];2015年，王莉莉和任武玲通過數學理論計算，對跑道穿越點的設置進行了分析，并對重、中、輕三種機型在不同穿越點時的跑道容量進行了計算[2];2017年，袁則華和王明明對機場跑道侵入和航空安全的危險因素進行分析，提出了防止跑道侵入事件的相關措施[3];同年黃寶軍等人通過agent思想對跑道侵入問題進行了理論建模，并進行了仿真[4]。在國外，2006年，HAP Blom等人基于蒙特卡羅仿真理論進行了跑道安全操作的安全風險評估，對穿越跑道在內的情形進行了仿真，安裝跑道侵入警報系統，并對整套仿真操作進行了安全風險評估[5];2012年，Tibor Bosse等人基于agent理論動態分析了發生航空事故的原因，提出了相應的解決方案，并通過對跑道侵入事件案例的研究論證了所提出方案的優點[6];2017年，Kai Shi等人建立了一個跑道侵入防御系統，根據航空器和車輛的位置信息的監視和預測來防止跑道侵入，并提出了一套基于不準確位置信息的預測跑道侵入的改進方法[7]。

因此，本文擬通過對航空器性能的分析，對一種新的跑道穿越方式進行論述，以提升跑道運行安全性，提高機場運行效率。

1 ?起飛航空器后側穿越跑道方式

為便于論述，本文僅考慮著陸航空器穿越起飛跑道的情形。當著陸航空器剛剛脫離跑道時，如果從起飛航空器前側穿越（下文簡稱前側穿越）和從起飛航空器后側穿越（下文簡稱后側穿越）跑道到達相同停機坪的路程長度接近，則根據起飛跑道的使用情況進行穿越：如果此時起飛航空器已正切待穿越跑道航空器，或起飛航空器已完成起飛并開始轉彎，或管制員目視判斷無影響，并且該跑道無其他已發布起飛指令的航空器時，落地航空器在獲得穿越跑道許可的情況下穿越跑道;而當起飛跑道上的航空器獲得起飛許可時，著陸航空器在落地后可按機場地面或塔臺管制員引導，直接沿滑行道滑行至起飛航空器后側可用的穿越聯絡道進行跑道穿越。為實現這種穿越方式，首先要對航空器的起飛滑跑距離、尾噴距離和抗側風能力進行分析。

1.1 典型機型起飛滑跑距離

統計分析我國大型機場常用的機型，以A320和B738作為中型機代表，A330和B777作為重型機代表進行分析。通過空客和波音公司的飛行性能軟件和飛行爬升性能分析軟件對不同機型的最大起飛滑跑距離進行計算，得到表1。

1.2 航空器抗側風能力

在起飛航空器后側通過聯絡道穿越跑道時，起飛航空器在起飛滑跑時會產生較為強烈的尾噴，而此時進行后側穿越的航空器若要從起飛航空器的后方進行跑道穿越，必須保證其不受起飛航空器尾噴的影響，保證地面滑行的安全性，因此，需要航空器的地面抗側風的能力進行分析。本文利用空客公司和波音公司的機組操作手冊，對相同條件下各機型在跑道滑跑時的最大抗側風水平進行分析，得到表2。

1.3 典型機型尾噴距離

根據各機型的用于機場計劃的飛機特性手冊，通過分析航空器在起飛時發動機的排氣速度，可以得到不同機型的尾噴影響距離（如表3所示），繼而可以得到不同機型組合下的最小安全距離[8]（如表4所示）。

2 ?后側穿越方式在重慶江北機場的應用

2.1 機場場面結構

重慶江北國際機場飛行區等級為4F，擁有三條跑道，分別為02L/20R、02R/20L和03L/21R，其中02L/20R和02R/20L的跑道中心線間距為380m。02L/20R跑道長3200m，02R/20L跑道長3600，03/21跑道長3800m。東跑道南起始端相對西跑道向北錯開60m，東跑道兩端跑道入口各內移200m。重慶江北機場場面圖如圖1所示。

該機場目前共有A、B、C、D、E、F、G、H、J九條平行滑行道，其中A、B滑行道位于02L/20R跑道與T1、T2航站樓之間，A滑行道用于航空器進出停機坪，C滑行道位于02L/20R與02R/20L之間;D、E、F位于02R/20L跑道東側與T3A航站樓之間;G、H、J位于T3A航站樓東側與03/21跑道之間。

2.2 后側穿越可用聯絡道

通過谷歌地球對重慶江北機場進行測量，得到各聯絡道口距起飛跑道20R/02L末端的距離，如表5所示。然后根據不同機型組合下，穿越航空器不受起飛航空器尾噴影響的最小安全距離，以02R著陸的飛機穿越起飛跑道02L的情形進行討論，得到此時可用于后側穿越的可用聯絡道口見表6所示（前機表示起飛飛機，后機表示著陸飛機）。

通過結合重慶江北機場，對后側穿越方式下，航空器可以從起飛點后側穿越跑道的聯絡道口進行了分析，得到在02R著陸的飛機穿越起飛跑道02L情形下的可用聯絡道只有B1，其中，“＼”表示無可用聯絡道，由于B777滿載時所需的起飛滑跑距離大于非全跑道起飛時的跑道長度，而B737-800減去起飛滑跑距離后的跑道剩余長度小于其尾噴影響距離，因此在該種跑道運行模式下，起飛飛機為B777和B737-800時，均不可采用后側穿越方式。

3 ?結語

本文通過分析航空器的性能，研究了多跑道運行下的后側跑道穿越方式，能夠在保證多跑道機場的地面運行安全的同時提高機場運行效率，減少航班延誤水平，在一定程度上可以緩解我國繁忙多機場的運行壓力。此外，為進一步完善，在下一步的研究工作中將加入輕型機進行分析，并對不同跑道運行模式下的后側穿越方式進行分類討論。

參考文獻：

[1]王錦山.淺析SHEL模型中各界面的關系[J].空中交通管理，2004（1）：46-49.

[2]王莉莉，任武玲.基于數學模型的平行跑道穿越點變化下的容量評估[J].科學技術與工程，2015，15（32）：228-231.

[3]袁則華，王明明.機場跑道入侵問題與防范措施分析[J].科技經濟導刊，2017，05：68-70.

[4]黃寶軍，房曉丹，王潔寧.基于多agent的跑道侵入風險分析建模及仿真[J].系統仿真學報，2017，29（4）：910-925.

[5] Henk A. P. Blom，Sybert H. Stroeve，Hans H. de Jong.Safety Risk Assessment by Monte Carlo Simulation of Complex Safety Critical Operations[J].Developments in Risk-based Approaches to Safety.Springer London ， 2006 ：47-67.

[6]Tibor Bosse，Nataliya M. Mogles.Formal Analysis of Aviation Incidents[J]. Advanced Research in Applied Artificial Intelligence.2012，7345：371-380.

[7]Kai Shi，Hai Yu，Zhiliang Zhu，et al.Anticipatory Runway Incursion Prevention Based on Inaccurate Position Surveillance Information[J].Intelligent Information and Database Systems.2017，10192：93-104.

[8]陳亞青，張曉燕.重慶江北機場起飛飛機后側跑道穿越方式初探[J].民航學報，2018，2（4）：25-30.