機(jī)場跑道利用率計(jì)算方法的研究和應(yīng)用

摘 要：針對高原山區(qū)機(jī)場地形復(fù)雜，溝壑縱橫，氣象條件復(fù)雜多變，文章提出了一種基于詳細(xì)氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的跑道利用率計(jì)算方法。相對于傳統(tǒng)的跑道利用率僅依據(jù)風(fēng)向、風(fēng)速計(jì)算風(fēng)力負(fù)荷的計(jì)算方式，文章中的計(jì)算方法引入了主導(dǎo)能見度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并結(jié)合機(jī)場的飛行程序運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，對跑道的利用率進(jìn)行綜合計(jì)算。從而在高原山區(qū)機(jī)場選址時(shí)，為跑道利用率的評估提供更為精確的方法。文章以M高原山區(qū)機(jī)場為例，用文章中提出的計(jì)算方法對機(jī)場跑道的利用率進(jìn)行綜合評估，并進(jìn)行應(yīng)用前景分析。

關(guān)鍵詞：高原山區(qū)；氣象條件復(fù)雜；跑道利用率；多要素綜合分析

引言

在對跑道利用率的傳統(tǒng)計(jì)算方法中，主要依據(jù)《國際民用航空公約 附件14：機(jī)場》（以下簡稱《附件14》）中的規(guī)定，利用機(jī)場統(tǒng)計(jì)的風(fēng)向風(fēng)速資料，計(jì)算跑道的風(fēng)力負(fù)荷，從而決定跑道的方位，得到跑道的利用率?！陡郊摹分幸?guī)定，跑道的利用率應(yīng)高于95%。

對于平原機(jī)場而言，地形條件好，跑道利用率主要由風(fēng)向風(fēng)速決定。即使能見度條件不夠理想，也不會造成龐大的凈空處理土石方量和由此帶來的巨大投資。而對于高原山區(qū)機(jī)場，在滿足跑道風(fēng)力負(fù)荷的條件下，不僅有可能由于能見度等氣象條件影響，造成跑道使用率降低，還會在機(jī)場飛行程序設(shè)計(jì)時(shí)，因無法得到精確的利用率計(jì)算參數(shù)，造成盲目降低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，處理超凈空山體，造成巨大的投資浪費(fèi)。

文章中以M高原山區(qū)機(jī)場一年的氣象月總簿統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對跑道利用率的綜合計(jì)算進(jìn)行演示和分析。該機(jī)場跑道的方向?yàn)?0°-210°。

1 傳統(tǒng)跑道利用率

依據(jù)《附件十四》中的規(guī)定，風(fēng)力負(fù)荷是保證跑道使用率的主要因素。風(fēng)力負(fù)荷和各種機(jī)型所容許承受的90°側(cè)風(fēng)風(fēng)速分量值有關(guān)。按不同飛行場地長度，規(guī)定90°側(cè)風(fēng)分量的容許風(fēng)速為19～37公里/小時(shí)。跑道方位應(yīng)能滿足飛機(jī)場所在地的所有方向風(fēng)的風(fēng)速，所產(chǎn)生與跑道方向垂直的側(cè)風(fēng)分量，大于容許90°側(cè)風(fēng)風(fēng)速的百分率等于或小于5%，即跑道風(fēng)力負(fù)荷應(yīng)大于或等于95%。當(dāng)受綜合因素限制，風(fēng)力負(fù)荷值達(dá)不到95%時(shí)，如不降低飛機(jī)場的使用率，則應(yīng)建第二條跑道。

M高原機(jī)場的跑道方向?yàn)?0°-210°，文章設(shè)定最大容許的側(cè)風(fēng)風(fēng)速為6米/秒（21.6公里/小時(shí)）。在一年8760次（365天×24小時(shí)）的風(fēng)向風(fēng)速統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，計(jì)算[風(fēng)速×sin（風(fēng)向-跑道方向）]數(shù)值，并統(tǒng)計(jì)其中不大于6米/秒的值的數(shù)量。該數(shù)量再與總的統(tǒng)計(jì)次數(shù)計(jì)算百分比，記為P（CW<6）。

按《附件14》中規(guī)定的方法，最終計(jì)算出跑道利用率P（CW<6）為97.6%，滿足規(guī)范最低95%的要求。

2 一種新的跑道利用率分析方法

文章在風(fēng)力負(fù)荷的基礎(chǔ)上，引入機(jī)場主導(dǎo)能見度，結(jié)合機(jī)場運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行跑道利用率綜合計(jì)算。

主導(dǎo)能見度是指觀測點(diǎn)四周一半或以上的視野范圍內(nèi)都內(nèi)達(dá)到的最大水平能見度距離。本次使用的M高原機(jī)場觀測數(shù)據(jù)一年總觀測次數(shù)8760次。

機(jī)場運(yùn)行天氣標(biāo)準(zhǔn)是飛機(jī)起飛降落所必須達(dá)到的最低能見度（或跑道視線程）要求。

機(jī)場運(yùn)行天氣標(biāo)準(zhǔn)是飛行程序設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)飛行程序的決斷高和最低下降高，計(jì)算得來。大致計(jì)算方法為：

（決斷高或最低下降高-參考數(shù)據(jù)高）/下滑角度-進(jìn)近燈光長度

M高原機(jī)場主降為03號跑道，設(shè)置I類精密進(jìn)近，燈光長度900米，能見度標(biāo)準(zhǔn)800米。次降方向?yàn)?1號跑道，為非精密進(jìn)近，燈光長度420米，能見度標(biāo)準(zhǔn)4000米。

將P（CW<6）=97.6%的風(fēng)向風(fēng)速統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的對應(yīng)日、時(shí)中，分為主降逆風(fēng)風(fēng)向P（300≤W≤120|CW<6）和次降逆風(fēng)風(fēng)向P（120

分析統(tǒng)計(jì)樣本，計(jì)算出主降方向逆風(fēng)時(shí)主導(dǎo)能見度小于800米的概率P（V≤800|300≤W≤120|CW<6）和次降方向逆風(fēng)時(shí)主導(dǎo)能見度小于4000米時(shí)的概率P（V≤4000|300≤W≤120|CW<6），兩者相加即得到側(cè)風(fēng)小于6米/秒的條件下滿足機(jī)場運(yùn)行天氣標(biāo)準(zhǔn)的概率，記為P（Vi|CW<6）。

根據(jù)聯(lián)合概率和條件概率的計(jì)算公式P（AB）=P（A）×P（B|A），計(jì)算出同時(shí)滿足風(fēng)向風(fēng)速和主導(dǎo)能見度的聯(lián)合概率P{Vi，CW<6}=P（CW<6）×P（Vi|CW<6）=92.9%。

因此可以看到，在引入機(jī)場主導(dǎo)能見度和運(yùn)行天氣標(biāo)準(zhǔn)的情況下，跑道的利用率從97.6%降低到了92.9%。如果按照《附件十四》中，機(jī)場利用率不低于95%的要求，此時(shí)跑道利用率受機(jī)場能見度影響已低于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

將傳統(tǒng)跑道利用率和文章提出的新跑道利用率計(jì)算方法，按月份計(jì)算跑道利用，進(jìn)行對比如圖1和圖2所示。

圖1 全年跑道月利用率對比圖

圖2 全年跑道月利用率差值

從圖中可以看出，使用引入能見度新跑道利用率只在六月、七月、八月和十月達(dá)到了95%以上。對比兩種方法計(jì)算的跑道利用率，除三月、四月、五月兩種跑道利用率基本一致外，其他月份跑道利用率的差值均較大。尤其在11月，傳統(tǒng)跑道利用率為99.9%，而新跑道利用率為88.1%，差值最大達(dá)到11.8%。因此，我們可以判定，機(jī)場跑道利用率在全年大多數(shù)時(shí)間均受能見度影響。尤其在冬季，影響最為明顯。

3 應(yīng)用分析

文章提出的跑道利用率計(jì)算方法在基于風(fēng)向、風(fēng)速的基礎(chǔ)上，引入了主導(dǎo)能見度和運(yùn)行天氣標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠，具有更廣的應(yīng)用范圍。

例如，文章中提及的M高原山區(qū)機(jī)場，我們可以使用新跑道利用率評估其建設(shè)雙向精密進(jìn)近系統(tǒng)的必要性。M高原山區(qū)機(jī)場目前只有03號跑道為I類精密進(jìn)近，其21號跑道為非精密進(jìn)近，能見度標(biāo)準(zhǔn)4000米。目前新跑道利用率為92.9%。若21號跑道建成為I類精密進(jìn)近系統(tǒng)，其能見度標(biāo)準(zhǔn)最低可下降為800米。此時(shí)的新跑道利用率為96.8%，提高了3.9%，滿足了規(guī)范95%的最低要求。而傳統(tǒng)跑道利用率在建設(shè)前后均為97.6%。又例如，可以分小時(shí)計(jì)算新跑道利用率，以有效安排航班，提高航班準(zhǔn)點(diǎn)率。以M高原機(jī)場11月單月，計(jì)算每小時(shí)新跑道利用率如圖3所示。

從圖3中看出，在凌晨以后跑道利用率開始下降。在早上8點(diǎn)和9點(diǎn)最低，低至83.3%。因此，M高原山區(qū)機(jī)場，航班時(shí)間安排在9點(diǎn)以后，晚上0點(diǎn)以前，可減小由天氣原因造成的航班延誤率。

4 結(jié)束語

文章提出的跑道利用率計(jì)算方法在基于風(fēng)向、風(fēng)速的基礎(chǔ)上，引入了主導(dǎo)能見度和機(jī)場運(yùn)行天氣標(biāo)準(zhǔn)，更為符合實(shí)際跑道運(yùn)行情況，計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠，能夠?yàn)闄C(jī)場建設(shè)以及運(yùn)行時(shí)，提供更為有效的輔助決策。

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作者簡介：宋一鑫（1983-），男，民族：漢族，籍貫：四川省武勝縣人，學(xué)歷：碩士學(xué)歷，工程師職稱，工作單位：中國民航機(jī)場建設(shè)集團(tuán)公司西南分公司，主要研究方向：民航機(jī)場規(guī)劃。