技术交流 | 浅析近距平行跑道绕行滑行道设计

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随着民航运输业的迅猛发展，我国多跑道机场开始增多，其中近距平行跑道构型在多跑道机场中应用广泛，如上海虹桥机场、浦东机场、广州白云机场、重庆江北机场等。近距平行跑道运行中，飞机穿越跑道运行不可避免，随着穿越频次增加，不仅增大跑道入侵风险，而且影响跑道容量。在此背景下，绕行滑行道（以下简称“绕滑”）的建设需求十分迫切。建设绕滑不仅可以大幅减少跑道穿越次数，降低跑道入侵风险，而且可有效提升跑道容量。同时，飞机经绕滑运行一般可无限制通行，故建设绕滑可大幅减轻航管员工作负荷、降低人为因素事故风险，增加机场运行的安全性。

     虽然绕滑建设带来诸多益处，但绕滑设置于跑道端区域，该区域不仅要考虑净空问题，而且布置有助航灯光系统、仪表着陆系统等，因此绕滑建设十分复杂，需多专业密切配合、统筹考虑。本文结合西安咸阳国际机场工程实际，对典型的近距平行跑道绕滑运行模式及设计中需重点关注及解决的问题进行分析。

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近距平行跑道典型构型如图1所示，机坪及航站区位于跑道一侧，该跑道构型下通常运行模式为“内起外降”，即内侧跑道用于起飞、外侧跑道用于降落，因此绕滑解决的问题是外侧降落飞机在不穿越内侧跑道的情况下到达机坪问题。

图1 近距平行跑道典型构型示意图    

以西安咸阳国际机场南飞行区跑道东端为例，结合跑道运行流向，跑道端绕滑存在两种运行模式，模式一为外侧跑道降落飞机脱离跑道至平行滑行道后在内侧跑道起飞飞机身后绕行，如图2（a）所示；模式二为外侧跑道降落飞机脱离跑道至平行滑行道后在内侧跑道末端起飞爬升面下绕行，如图2（b）所示。

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 从缩短滑行距离，提高运行效率角度考虑，绕滑应距跑道末端尽可能近。但考虑到无限制通行的需求，模式一绕滑平面位置确定应重点考虑避让起飞飞机尾气吹袭，模式二绕滑平面位置应满足起飞飞机净空需求，因此运行模式不同导致绕滑与跑道末端的距离有所不同，模式二绕滑平面位置相对模式一距跑道端更远。若仅设置一条绕滑，为满足无限制运行，则模式一情况下绕行距离大幅增加，增加航空公司运行成本，因此建议在跑道端设置两条绕滑，将两种模式下使用的绕滑分离，满足不同运行模式下飞机绕行需求。结合不同运行模式特点，下文将对两种运行模式下绕滑平面位置进行分析。

目前滑行中的飞机可接受的起飞尾流风速尚无相关经验数据，参考FAA咨询通告文件（AC 150/5300-13A）中关于飞机尾流的相关数据，认为飞机在小于80km/h的风速带内滑行是可接受的。采用Aviplane Airside Pro 3软件对典型机型的起飞尾流情况进行分析，分析所得的各机型机尾与跑道端对齐且在跑道端开启最大起飞引擎推力的模拟成果示意图如图3所示。

图3  典型机型起飞尾流分析示意图

由图3可知，大部分机型在距跑道端375m处产生的尾流风速小于80km/h，对绕滑滑行飞机无影响；B747-8、B777-200、B777-300机型尾流相对较大，机尾与跑道端对齐情况下在绕滑处产生的尾流吹袭速度会略大于80km/h，但显然上述情景与实际运行情况有所差异。其差异在于，一是实际运行中飞机通过端联络道沿滑行道中线转入跑道一定距离待机身转正后停止，然后滑跑起飞，此时机身距跑道端有一定距离；二是发动机推力不会在滑跑起始点达到最大，而是随着滑跑速度增加逐步增加。

     结合运行实际情况，考虑在飞机沿滑行线转入跑道待机身转正后停止，发动机推力全开的情况下，对上述尾流较大机型（B747-8、B777-200、B777-300）起飞尾流进行二次模拟。以B747-8为例，机身在转正时机尾距跑道端距离约170m，相应距绕滑距离为545m，因此在距跑道端375m处产生的风度小于80km/h，对绕滑滑行飞机无影响。经模拟分析并结合运行实际情况，B777-200及B777-300机型在距跑道端375m处产生的风速均小于80km/h，对绕滑滑行飞机均无影响。

     综上所述，建议将用于起飞飞机身后通行的绕滑布置在距起飞跑道端375m位置，可避免起飞飞机尾流吹袭影响，满足模式一运行情况下绕滑无限制通行的需求。

     此外，由平滑至上述绕滑的水平段滑行道线型规划时，应使滑行飞机不影响外侧跑道飞机降落，避让外侧跑道进近航空器进近面。

     该运行模式下绕滑平面位置主要考虑满足起飞飞机净空需求，包括FAA终端仪表飞行程序中 TERPS 面、DOC8168 空中航行服务程序-航空器运行中的飞行程序限制面、附件 14 中 OLS 面对绕滑的影响（起飞航径区主要考虑的航空器单发失效的情况，其限制条件过于严格，所以未被列入绕行滑行道净空限制的考虑范围内），同时还应考虑一发失效情况下起飞飞机的净空需求。

     净空分析时，障碍物高度应采用拟允许无限制通行的机型中最大尾翼高度，并采用滑行路径上最不利位置进行分析。同时，该模式下绕滑平面位置与竖向地势设计方案息息相关，降低绕滑标高有利于缩短绕滑至跑道端的距离，因此各机场建设时应结合实际情况具体分析后确定。

     以西安咸阳国际机场南飞行区跑道东端为例，考虑机场实际运行以窄体机为主，占比可达85%，E/F类机型比例相对较低，若按照满足E/F类机型无限制通行设计将显著增加滑行距离，降低窄体机运行效率。因此，设计中该条绕行滑行道按满足C类机型无限制通行设计，E/F类飞机使用绕滑时按穿越跑道运行考虑。C类机型中A318机型尾翼最高为12.89m，结合地势设计情况，当绕滑距跑道端675m时，可满足S1跑道起飞飞机净空需求。

     此外，由平滑至上述绕滑的水平段滑行道线型规划时，应使滑行飞机不影响内侧跑道飞机起飞，避让内侧跑道起飞航空器起飞爬升面。

由前述绕滑运行模式可知，两种运行模式下飞机滑行路径在近端绕滑位置存在分叉口。若模式二运行情况下飞机误滑入近端绕滑，将造成跑道入侵，后果极其严重，因此水平段滑行道设计时，应尽量加大两种运行模式下滑行路径分叉口处滑行路径夹角以降低误滑风险。

     综合上述要求，近距平行跑道跑道端绕滑典型构型如图4所示，供同类型机场的规划建设时参考。示意图中绕滑距跑道端的距离根据西安咸阳国际机场南飞行区跑道东端实际情况确定，其他机场规划设计中应结合具体情况进行分析后确定。

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 跑道端通常设置精密进近灯光系统，全长900m，结合绕滑平面设计，灯光带不可避免与绕滑存在平面交叉。精密进近灯光系统灯具纵向间距一般为30m，而E/F类滑行道道面宽度23m，因此平面布置时宜将绕滑布置在灯光带两排灯具中间，灯具布置在两侧道肩上。为避免灯具影响滑行安全，应通过优化竖向设计，使与绕滑相交处的灯具尽量贴近地面。因飞行区跑道端地势设计坡度及精密进近灯光系统光中心纵坡均有严格要求，因此设计中需两专业密切协作，共同解决该问题。

 为了便于起飞飞机驾驶员可以明确判断是绕滑正常运行飞机还是有飞机侵入跑道，必要时应在跑道端与绕滑之间设置遮蔽物以遮蔽绕滑飞机。《民用机场飞行区技术标准》（MH 5001）中仅说明“绕行滑行道运行的飞机不应干扰起飞和降落飞机驾驶员的判断，应根据运行需要，设置目视遮蔽物。”，未明确目视遮蔽物的相关设置标准。目前国内暂无已建成实例，在建工程均参考FAA咨询通告文件（AC 150/5300-13A）[1]中有关指导意见执行。

若需设置遮蔽屏，因遮蔽屏为非透光材料，因此与遮蔽屏相交处灯芯高度应不低于遮蔽屏高度，以避免遮蔽屏遮挡光心，影响飞行安全；此外，遮蔽屏一般布置于航向台与绕滑之间，鉴于遮蔽屏为金属结构，可能对航向台信号产生一定干扰，有条件时建议遮蔽屏位置避开航向台敏感区；但对于II/III类运行的仪表着陆系统，因其航向台背台敏感区范围较I类运行显著增大，综合考虑各种竖向关系后（满足目视遮蔽、不遮挡光心等），遮蔽屏可能无法避开敏感区。因绕滑及遮蔽屏均为新鲜事物，国内在此领域建设标准相对空白，建议进一步通过仿真模拟或工程试验的方法对遮蔽屏对航向信标电磁环境的影响程度进行评估。

     鉴于目前无法准确评估遮蔽屏位于航向台背台敏感区内时对其电磁环境的影响程度，建议当前该种情形下通过优化地势，采用地势遮挡解决目视遮蔽问题（两绕滑之间区域为土面区，坡度要求相对较低，因此通常可通过优化地势解决）。

民航局57号令《中国民用航空仪表着陆系统II类运行规定》第三章第二节第三十八条 用无线电高度表确定决断高时，应考虑从入口前向外至1000m的进近区地形。根据《民用机场飞行区技术标准》（MH 5001），在无线电高度表操作场地上，应避免坡度变化或保持最小的变化。当变坡不能避免时，变坡应平缓，避免急剧的变化或反坡，两个相邻坡度间的坡度变化率每30m应不大于2%。可见，在设有无线电高度表操作场地的情况下，无法设置遮蔽屏，应注意通过优化绕滑线型及竖向设计方案，解决目视遮蔽问题。

由上述分析可见，竖向设计方案对绕滑设计极为重要。首先，结合绕滑平面位置，考虑净空影响，绕滑标高应尽可能低，以使航空器尾翼不超高；其次，应兼顾灯助航灯光设计，满足灯光带在绕滑处接地的要求，避免影响滑行安全。此外，绕滑区域竖向设计方案决定了遮蔽屏的平面位置及高度。设计时，应多专业密切配合，统筹考虑，通过优化竖向设计方案，尽可能通过自然地势达到目视遮蔽效果，避免设置遮蔽屏。当遮蔽屏设置不可避免时，应细化设计方案，使遮蔽屏避开航向台背台敏感区。

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 结合西安咸阳国际机场工程实际，分析了近距平行跑道绕行滑行道的两种运行模式，提出了近距平行跑道绕滑典型构型。绕滑设计中竖向设计尤为重要，应协调解决灯光带与绕滑的平面交叉、目视遮蔽等问题，具体设计中应密切协作，统筹考虑，使助航灯光、导航等系统协调统一，保障机场的安全运行。

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