蘭州中川機(jī)場(chǎng)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)選址分析

文/明焱

蘭州中川機(jī)場(chǎng)地處隴中黃土高原地區(qū)，秦王川盆地之中，其周?chē)厥獾牡匦魏蜌夂蛟斐闪藱C(jī)場(chǎng)周?chē)娘L(fēng)具有明顯的地域性，具有風(fēng)場(chǎng)變化多，變化快的特點(diǎn)，導(dǎo)致低空風(fēng)場(chǎng)變化頻發(fā)、航班起降不安全的現(xiàn)狀。

機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有風(fēng)場(chǎng)探測(cè)設(shè)備主要有1套C波段多普勒雷達(dá)系統(tǒng)和1套自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)。C波段多普勒雷達(dá)僅對(duì)降水粒子有良好的探測(cè)效果，而對(duì)晴空下的風(fēng)場(chǎng)探測(cè)效果有限。同時(shí)由于現(xiàn)有自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)風(fēng)傳感器探測(cè)設(shè)備布局的局限性，目前無(wú)法對(duì)跑道外圍及延長(zhǎng)線起降區(qū)走廊內(nèi)的三維風(fēng)場(chǎng)做到有效探測(cè)，而這一區(qū)域內(nèi)的低空風(fēng)場(chǎng)變化對(duì)起飛和降落的低空飛行器有著極大的安全威脅。

因此現(xiàn)有風(fēng)場(chǎng)探測(cè)設(shè)備相對(duì)有限，無(wú)法客觀、有效的探測(cè)機(jī)場(chǎng)周?chē)涂诊L(fēng)場(chǎng)變化情況，導(dǎo)致氣象部門(mén)很難對(duì)低空風(fēng)場(chǎng)變化做出及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，無(wú)法為航班正常起降提供強(qiáng)有力的保障。而激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)對(duì)晴空下的風(fēng)場(chǎng)變化有著有效、客觀的預(yù)警效果，彌補(bǔ)了現(xiàn)有氣象探測(cè)手段的不足，同時(shí)可以與現(xiàn)有多普勒雷達(dá)結(jié)合，實(shí)施全天時(shí)、全天候的風(fēng)場(chǎng)探測(cè)。

1 選址原則

考慮到選址受到眾多制約因素，包括征用土地、機(jī)場(chǎng)地形、擬選場(chǎng)址與跑道的相對(duì)位置關(guān)系、周?chē)h(huán)境因素、設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)因素、電力和通信線路配套設(shè)施等，本次選址遵循以下幾個(gè)原則：

（1）擬建激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)為現(xiàn)有跑道服務(wù)，同時(shí)盡量兼顧規(guī)劃的西2跑道；

（2）探測(cè)距離與角度最大程度覆蓋飛行器起降區(qū)域。即激光掃描頭至飛機(jī)下降過(guò)程（從3海里到落地點(diǎn)）的下滑道之間盡可能不要有遮擋物；

（3）能夠通視現(xiàn)跑道并兼顧規(guī)劃的西2跑道，場(chǎng)址應(yīng)設(shè)置在跑道側(cè)方；

（4）結(jié)合風(fēng)切變檢測(cè)與算法的相關(guān)建議；

（5）場(chǎng)址應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高大建筑物、大樹(shù)、山坡等遮蔽物，盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)物體，例如高壓線、變電站、其他發(fā)射天線等；

（6） 激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的掃描頭及雷達(dá)附屬設(shè)施不應(yīng)穿透ILS系統(tǒng)的基本ILS評(píng)價(jià)面；

（7）符合地方政府和機(jī)場(chǎng)總體規(guī)劃的要求；

（8）場(chǎng)址的工程水文地質(zhì)、可利用的公用設(shè)施較好，以節(jié)約投資；

（9）有利于臺(tái)站設(shè)備維護(hù)及檢修。

圖1：蘭州中川機(jī)場(chǎng)鳥(niǎo)瞰圖

圖2：擬選激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)站位置圖

2 選址方案

結(jié)合《蘭州中川國(guó)際機(jī)場(chǎng)總體規(guī)劃（2016年版）》（審定稿）以及《蘭州中川國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建項(xiàng)目預(yù)可行性研究報(bào)告》，本次將機(jī)場(chǎng)附近不同區(qū)域進(jìn)行比較，初步確定選址區(qū)域分為機(jī)場(chǎng)航站區(qū)內(nèi)較高建筑物區(qū)域（圖1甲區(qū)域），跑道東側(cè)現(xiàn)飛行區(qū)內(nèi)（圖1乙區(qū)域），現(xiàn)跑道西側(cè)、平行滑行道東側(cè)區(qū)域（圖1丙區(qū)域）以及現(xiàn)飛行區(qū)站坪北側(cè)區(qū)域（圖1丁區(qū)域已考慮2030年站坪向北擴(kuò)建的因素）。四個(gè)區(qū)域的分塊圖見(jiàn)圖1。

2.1 機(jī)場(chǎng)航站區(qū)內(nèi)較高建筑物區(qū)域

經(jīng)計(jì)算分析并結(jié)合機(jī)場(chǎng)范圍內(nèi)建/構(gòu)筑物的產(chǎn)權(quán)歸屬、建筑物的高度、位置（與跑道的相對(duì)關(guān)系）、周?chē)h(huán)境因素以及小區(qū)規(guī)劃等方面因素，初步確定該區(qū)域內(nèi)無(wú)可利用場(chǎng)址。

2.2 跑道東側(cè)現(xiàn)飛行區(qū)內(nèi)

若將場(chǎng)址設(shè)置在現(xiàn)跑道東側(cè)、現(xiàn)巡場(chǎng)路西側(cè)、靠近跑道中部的區(qū)域，雖然該位置較為理想，但機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建完成后（預(yù)估激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)建成后3～4年時(shí)間），該場(chǎng)址將被聯(lián)絡(luò)道、平行滑行道以及跑道包圍，聯(lián)絡(luò)道、平行滑行道及跑道上的飛機(jī)由于距離該場(chǎng)址較近，將會(huì)對(duì)該部雷達(dá)產(chǎn)生遮蔽。為了避免遮蔽，需要在此區(qū)域?qū)⒓す鉁y(cè)風(fēng)雷達(dá)架高至少10m以上，并且該區(qū)域內(nèi)塔體必須易折。由于該場(chǎng)址距離現(xiàn)跑道及機(jī)場(chǎng)三期新建的平行滑行道較近，且激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)設(shè)備整體較重、架設(shè)高度較高，考慮飛行安全，排除此區(qū)域。

該區(qū)域內(nèi)靠近跑道北部、南部的區(qū)域與上述中部區(qū)域類(lèi)似，故排除該區(qū)域。

2.3 現(xiàn)跑道西側(cè)、平行滑行道東側(cè)區(qū)域

若將場(chǎng)址設(shè)置在該區(qū)域，情況類(lèi)似圖中乙區(qū)域?？紤]飛行安全，排除該區(qū)域。

2.4 現(xiàn)飛行區(qū)站坪北側(cè)區(qū)域

結(jié)合蘭州中川機(jī)場(chǎng)本期（2030年）總平面圖，該區(qū)域僅在本期站坪北側(cè)有可選空間，本期站坪南側(cè)基本無(wú)空間可利用。初步確定場(chǎng)址位于現(xiàn)跑道西側(cè)，距離跑道中心線350m，自現(xiàn)跑道北端頭內(nèi)撤750m處。

該場(chǎng)址至現(xiàn)跑道、規(guī)劃西2跑道北端延長(zhǎng)線3海里處，按照2°角（實(shí)際下滑角為3°）測(cè)算均可通視，并且對(duì)現(xiàn)跑道、規(guī)劃西2跑道北下滑臺(tái)3海里以內(nèi)的水平覆蓋范圍均可通視。

該場(chǎng)址至現(xiàn)跑道、規(guī)劃西2跑道南端延長(zhǎng)線3海里處，按照2°角（實(shí)際下滑角為3°）測(cè)算最近站坪處的飛機(jī)對(duì)此將產(chǎn)生遮蔽，結(jié)合該場(chǎng)址距最近站坪處的距離以及站坪上的飛機(jī)高度，本次將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)架高10m以上即可滿足通視要求。

該場(chǎng)址對(duì)規(guī)劃西2跑道南下滑臺(tái)3海里以內(nèi)的水平覆蓋范圍通視。

該場(chǎng)址對(duì)現(xiàn)跑道南下滑臺(tái)3海里以內(nèi)的水平覆蓋范圍通視（按照2°角測(cè)算T1、T2航站樓未對(duì)該處激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)形成遮擋）。

另外，該場(chǎng)址不在現(xiàn)南、北航向信標(biāo)天線中心前向±10°、距離航向信標(biāo)天線3000m的區(qū)域內(nèi)。

結(jié)合蘭州中川機(jī)場(chǎng)本期（2030年）總平面圖，同時(shí)適當(dāng)預(yù)留一定余量，本次將該處激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)架高15m。經(jīng)復(fù)核計(jì)算，架高后的激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)及其附屬設(shè)施（如避雷針等）均不超凈空。經(jīng)過(guò)以上分析，將該場(chǎng)址作為激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)推薦場(chǎng)址。

3 結(jié)論

蘭州中川機(jī)場(chǎng)報(bào)告的因低空風(fēng)場(chǎng)變化從而影響正常起降的航班次數(shù)逐年增多，甘肅空管分局氣象臺(tái)通過(guò)對(duì)機(jī)場(chǎng)附近低空風(fēng)場(chǎng)變化的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)和研究，對(duì)其成因有了初步的結(jié)論。通過(guò)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的建設(shè)，增強(qiáng)了氣象設(shè)施設(shè)備的探測(cè)和預(yù)警能力，為進(jìn)出港航班提供必要的預(yù)警信息，減少因氣象探測(cè)數(shù)據(jù)匱乏帶來(lái)的隱患，提升航空氣象服務(wù)品質(zhì)。