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摘要:飛機在機場內的主要活動方式是地面滑行，其滑行效率的高低在很大程度上制約著整個機場的運行效率，因此提升飛機在地面的滑行效率是提高機場運行效率的重要途徑。通過理論分析和國內外機場飛機地面運行狀況比較，分析了目前我國大、中型機場的航站區構型、飛行區布局設計對于飛機地面滑行效率的影響，并基于飛機地面滑行效率提升提出了關于優化機場航站樓構型、飛行區布局的相關建議，進而從機場規劃設計方面幫助機場提高地面運行效率，使機場能夠最大限度地發揮其運輸能力，提高機場在交通運輸市場中的競爭力。

關鍵詞:機場，平面布局設計，地面滑行效率，航站區，飛行區

1概述

飛機地面滑行效率在很大程度上決定機場運行效率，目前我國大、中型機場的飛機地面滑行效率普遍不高。例如，2017年歐洲機場中，希思羅機場額外滑出時間最長約為8．48min/架次，而北京首都機場2017年的額外滑行時間超過19min/架次，其他機場額外滑行時間大多在8min/架次～12min/架次。限制機場飛機地面滑行效率的原因一般有兩種，分別是機場運行管理問題和機場時空資源問題。由于運行管理等后期因素對飛機地面滑行效率的限制可通過提高地面運行協同程度、優化航班時刻和滑行路徑等方式進行緩解或解除，而機場時空資源規劃不合理對于飛機地面滑行效率的不利影響需要通過機場改擴建來解決，這不僅需要很高的建設成本，還會影響機場的正常運行，因此機場應在規劃設計階段即充分優化機場布局以保障所服務飛機的地面滑行效率。本文分析了機場航站區布局、飛行區布局對飛機地面滑行效率的影響，提出了基于提升飛機地面滑行效率的機場航站區、飛行區布局規劃優化建議，為從機場規劃設計層面提高機場運行效率，幫助機場最大限度地發揮運輸能力，提高機場在交通運輸市場中的競爭力提供參考建議。

2機場平面布局限制

2．1航站區布局的限制。2．1．1航站樓構型航站樓為旅客提供從陸側到空側接駁服務，同時也為飛機提供靠泊服務。目前我國大中型機場主流的航站樓構型主要有五種:指廊型(fingerpier)、衛星型(satellite)、線型(linear)、轉運車型(transporter)以及綜合式。截至2019年年底，我國年旅客吞吐量超過一千萬的大型機場(共39個)航站樓通常被設計為三種構型，分別為前列式、指廊式、指廊式與前列式結合的組合式，其具體統計情況如表1所示。航站樓的布局構型不僅影響旅客乘機體驗，也在很大程度上決定了停機坪布局和停機位分布，影響飛機靠泊的便利性和飛機進離港滑行距離，進而影響飛機在航站區的滑行效率。如:A機場(如圖1所示)和B機場(如圖2所示)年旅客吞吐量接近，但平均離港滑出時間分別為27min和22．9min［1］。其原因之一就是A機場前列式航站樓在一定程度上延長了飛機地面滑行時間，占用了大量的機坪和跑滑系統資源，而B機場的指廊式航站樓則比A機場而言節省了大量的旅客轉移和飛機滑行時間。2．1．2機坪布局機坪區域是連接航站樓和跑滑系統的紐帶，為飛機提供靠泊和進出停機位的滑行服務。我國大型機場的機坪布局各相迥異，對飛機滑行效率的影響主要體現在以下幾個方面:1)機坪空間不足。一方面，停機坪面積不足導致無法設置更多的機坪滑行路徑，使飛機在滑行過程中發生沖突時難以及時解脫;另一方面，停機坪空面積不足不能在大航班密度時為飛機地面滑行提供充足的空間和安全余度，既限制了機場地面容量，也使飛機地面滑行操作更加復雜，從而降低飛機地面滑行效率和安全性。2)機坪與跑滑系統的距離較遠。飛機進出機坪需要滑行較長距離，一方面增加飛機地面滑行時間和安全風險，飛機占用跑滑系統的時間增加，造成其他飛機在跑滑系統外的排隊等待。3)機坪構型不利于飛機滑進推出。飛機在進出機坪時產生滑行擁堵，增加飛機地面滑行延誤。

2．2飛行區布局限制。2．2．1跑滑系統布局跑滑系統主要由跑道、平行滑行道、垂直聯絡道、快速出口滑行道組成，是飛機在起飛和降落階段的主要活動區域［2］。跑滑系統對機場地面滑行效率的限制主要體現在以下方面:1)跑道數量不足。在機場運行中，出于安全和時間、空間限制，單跑道在單位時間內能服務的飛機數量有限，因此跑道的數量直接決定了跑道的容量，當航班量超過跑道系統容量時，就會導致跑道系統內的沖突、擁堵和等待時間增加，直接限制飛機的地面滑行效率。以C機場和D機場為例，兩機場的客貨運輸量和航班起降架次情況如表2所示，飛行區布局見圖3，圖4。2017年，兩機場航空業務量相當，年起降架次均為18萬架次左右(差額小于4%)，且航站樓構型相似，均為指廊式+前列式的綜合式構型。C機場飛行區與跑滑系統間的聯絡道為11條，而D機場只有7條，因此C機航站區處理航班的能力應高于D機場。但是由于D機場跑滑系統構型為二跑二滑，兩條跑道采用一起一降的隔離運行方式［3］，而C機場只有一條跑道來承擔密集的航班起降架次，因此，根據2017年全國民航運行效率報告，C機場從飛機推出后至起飛的平均滑行時間接近D機場平均滑出時間的兩倍。由此來看，跑道數量是影響飛機地面滑行效率的主要因素之一。2)快速出口滑行道設置不合理。快速出口滑行道可使飛機以較高速度滑行快速脫離跑道，可在一定程度上減少跑道、滑行道占用時間［3］。快速出口滑行道位置設計，應根據機場所在地的氣象條件、機場跑道的物理條件、機型組合以及飛機的性能等確定，以使飛機能夠在降落后減速到適當速度時能夠便捷地找到相應出口脫離跑道，減少跑道占用時間。目前國內機場快速滑行道出口的位置通常是按照一定設計經驗來設定，一般在距離跑道端1900m，2300m，2700m的位置設置角度為30°的快速出口，使得快速出口滑行道布置不一定滿足飛機的滑行需求［5］。3)跑道入口數量不足。跑道入口是飛機從滑行道、停機坪等位置進入跑道的通道，跑道入口數量不足會導致飛機進入跑道的過程不流暢，進而造成擁堵或額外排隊等待，限制飛機的地面滑行效率。國內機場通常最多在跑道端頭設置兩個入口，大部分機場只有一個跑道入口，當某個入口因為一些不可控的原因無法使用時，飛機無法通過其他跑道入口進入跑道，極大增加了飛機在跑道入口發生擁堵的概率，從而限制飛機滑行效率。國外很多機場，例如美國的E機場(見圖5)，其35L號跑道的端頭設置了3個跑道入口，極大降低飛機在跑道入口擁堵概率。4)跑道等待位置空間不足。當機場航班量較大時，處于排隊等待狀態的飛機會占用滑行道資源，從而影響其他航班對滑行道的使用，增加飛機平均滑出時間，降低飛機地面滑行效率。例如F機場(見圖6)，跑道起飛等待位置的空間有限，在機場航班數較大時，這部分空間無法滿足航空器的運行條件，只能占用T1，T2滑行道資源，這勢必會在一定程度上對其他航空器的滑行造成擁堵，從而使航空器在地面的滑行效率低下。5)跑道穿越影響。對于航站樓在跑道一側的近距平行跑道機場，一般采用內側跑道起飛，外側跑道降落的運行模式［5］。使用外側跑道的降落飛機必須穿越內側的跑道才能滑入對應的停機位，為使降落飛機有符合標準的時間間隔穿越內側跑道，勢必會增加內側跑道起飛時刻的占用時間。隨著機場航空業務量的不斷增加，飛機穿越量也不可避免的增多，因此，內側跑道資源被不斷占用，降低了跑道的運行效率。2．2．2機坪與跑滑系統聯結狀況機坪和跑滑系統是飛機在地面活動的兩個主要場所，飛機的進港和離港過程需要在這兩個場所之間進行轉換，因此除了機坪和跑滑系統本身的條件對飛機的滑行效率產生影響之外，機坪和跑滑系統的聯結狀況也是飛機能否在地面流暢滑行的關鍵。目前，我國的大、中型機場由于最初的設計缺陷或者后期的改擴建不夠合理，機坪與跑滑系統聯結狀況參差不齊，絕大部分機場存在機坪和跑滑系統之間聯絡道數量不夠，布局不夠合理的狀況。以G機場和H機場為例，兩個機場基本情況見表3，飛行區布局如圖7，圖8所示。由表3可以看出:一方面，G機場的飛機起降架次比H機場少7．1%，運行壓力較小，但G機場飛機的平均滑出時間約為H機場的1．4倍;另一方面，G機場和H機場的航站樓構型與跑滑系統布局相似，但是機坪與跑滑系統之間的聯結狀況存在較大差異。首先，兩機場聯絡道的數量不同，如圖7，圖8所示，G機場機坪與東、西跑道之間有12條聯絡道，而H機場機坪與東、西跑道之間有17條聯絡道，顯然G機場聯絡道的數量較少，飛機從機坪到滑行道的過程中，可供選擇的滑行路徑較少。其次，G機場機坪與跑滑系統之間的聯絡道較窄，且不存在機坪與滑行道直接相連的情況，這使飛機在運行時的活動空間有限，降低了飛機的操縱靈活性，延長了滑行時間。

3機場平面布局優化措施

3．1航站區布局改進。3．1．1航站樓構型航站樓構型應提供充足的停機位的數量和合理的停機位位置分布。其設計的改進可以參考以下幾條措施:1)盡量采用主樓+衛星廳構型。一方面，這種構型的航站區布局更具靈活性，也可以提供更多的停機位，特別是可以提供更多的近機位;另一方面，圍繞這種構型的航站樓分布的停機位一般呈放射狀分布，便于飛機進出;而且，此類航站樓為未來機場的改擴建提供了空間。2)指廊型航站樓應在指廊之間留有充足空間。隨著機場發展，不僅機場服務的飛機型號會不斷變化，停靠的飛機體積也會越來越大。如果指廊間的空間不足，會限制大型飛機的停靠且在大型飛機的進出時極易造成擁堵和增大安全風險，從而影響飛機的地面滑行效率。3．1．2機坪布局機坪應為飛機地面滑行提供充足的空間、路徑需求，保證飛機從跑滑系統到停機位的滑行順暢便捷。其設計的改進可以參考以下幾條措施:1)保證機坪面積足夠。著眼于機場的長期發展，綜合機場將承擔的旅客和貨郵運輸任務量，在建設之初需要為機場機坪提供充足的面積，以保證在機場航班密度較大時，飛機仍有足夠的活動空間，減少飛機運行沖突，提高飛機運行效率。2)保證機坪構型合理。在保證每架飛機擁有足夠的活動空間的同時，應保障飛機進出機位滑行的便捷性，避免“瓶頸”區域的出現。3)保證機坪和跑滑系統布局的緊湊性，便于飛機快速脫離跑滑系統到達停機位，減少滑行時間和滑行沖突。

3．2飛行區布局改進措施。飛行區是飛機在機場地面的主要活動區域，在機場規劃設計之初要著眼于機場的長期發展對其空間布局進行綜合規劃，以求為后期的改擴建提供良好的基礎及避免空間浪費。3．2．1跑滑系統布局1)合理設置跑道的數量和間距。目前，我國39個千萬級機場中有25個機場為單跑道機場，其中有13個機場正在或擬建新跑道。由此可見，很多機場在規劃建設之初未充分考慮其遠期發展趨勢，從而將跑道這一重要設施的數量規劃的不合理。當機場遠期旅客吞吐量超過1000萬時，應考慮建設兩條以上跑道以保證其運輸能力。同時，當跑道數量一定時，跑道間距較大的跑道系統具備更好的容量擴充能力。當實施合理的進離場程序時，間距大于300m的跑道系統容量提升空間明顯高于間距小于300m的跑道系統，且其運行程序的可實施性和靈活性也優于小間距跑道［7］。如上海浦東機場，東側兩條跑道間隔760m，高峰小時每小時的起降架次達到46架，而西側跑道間隔460m，每小時起降架次為34架。2)合理設置跑道穿越道和繞滑道。國內外消減跑道穿越對飛機影響正常滑行的方法一般有兩種。以M，N機場為代表的機場設置繞行滑行道(見圖9，圖10)，即在跑道端修建一條或者多條繞行滑行道，到港飛機無需穿越跑道，只需通過繞行繞滑道即可到達機位。此方法不影響內側起飛飛機的運行，同時減少了穿越跑道飛機的地面等待時間，可顯著提升機場地面運行效率;第二種方法是在內側跑道設置多條穿越道，當航班比較密集而需要穿越跑道的飛機較多時，可安排多架飛機同時在跑道一側的不同穿越道等待，待內側跑道空閑時同時穿越。3)設置充足的輔助滑行資源。機場聯絡道、跑道入口數量、快速出口滑行道、跑道端等待位置的設計要貼合機場規劃運行設計實際，不僅要滿足配套齊全要求，各部分設施的設計還要能滿足飛機地面滑行的流暢性和未來機場航空業務量發展。3．2．2機坪與跑滑系統聯結狀況1)增加機坪與跑滑系統的聯絡通道。機坪緊密排列于跑道一側，使機坪與跑滑系統之間直接相聯結;跑滑系統和機坪之間通過多個較寬的聯絡道連接或使跑滑系統與機坪之間無障礙區域，使機坪與跑滑系統敞口相連;使機坪與跑滑系統的聯絡道盡量分布于整個機坪所在區域，而不是集中分布于機坪的某部分區域。2)減少機坪到跑滑系統的距離。機坪與跑滑系統在保證凈距的前提下布局緊湊，一方面減少機場占地面積，提高土地的利用率;另一方面，減少飛機從機坪到滑行道的滑行距離，節省滑行時間，提高滑行效率。

4結論

本文從機場規劃角度分析了機場航站區、飛行區布局對飛機地面滑行效率的影響，并據此提出了基于飛機地面滑行效率提升的機場平面布局優化措施:1)機場在設計之初應充分考慮自身近期、遠期發展，合理規劃基礎設施布局并留有改擴建空間，保證各設施資源的使用余度，滿足航班密集和沖突解決的使用需求。2)飛行區布局設計改進措施。在跑滑系統中增加快速出口滑行道、入口滑行道的數量以及跑道端等待位置的空間面積，保證飛機有更多的活動空間和滑行路徑選擇;增加機坪到跑滑系統的聯結通道，保證機坪和跑道系統聯結的緊湊性。3)航站區設計改進措施。充分考慮航站樓空側部分近機位提供能力和飛機滑行的便捷性、對不同機型停靠的兼容性;機坪布局合理保證飛機到達跑滑系統的通達性。

作者:王維 倪佳琦 單位:中國民航大學機場學院