成都雙流機(jī)場(chǎng)平行跑道容量的評(píng)析

摘要近年來(lái)，隨著民航的發(fā)展，空中交通不斷增加，給機(jī)場(chǎng)帶來(lái)越來(lái)越多的負(fù)荷。一個(gè)好的航空運(yùn)輸市場(chǎng)往往能決定一個(gè)好的航空運(yùn)輸業(yè)，或者說(shuō)沒(méi)有一個(gè)好的航空運(yùn)輸業(yè)，那么它就不可能發(fā)展的好?，F(xiàn)在機(jī)場(chǎng)運(yùn)輸量較往年大幅度增加，高峰時(shí)段機(jī)場(chǎng)日益增加的負(fù)荷導(dǎo)致許多問(wèn)題，例如航班的延誤問(wèn)題、在高峰時(shí)段機(jī)場(chǎng)容量達(dá)到飽和，高峰期機(jī)場(chǎng)內(nèi)跑道短缺，滑行道擁擠等問(wèn)題。然而，導(dǎo)致這些問(wèn)題的主要原因可以歸結(jié)到機(jī)場(chǎng)跑道容量受限還有飛機(jī)數(shù)量增多，相應(yīng)飛行流量增加的情況。結(jié)果，機(jī)場(chǎng)容量不再能滿足航班流量。機(jī)場(chǎng)交通管理系統(tǒng)應(yīng)再次改進(jìn)。本文采用插縫放行的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停M(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。首先對(duì)機(jī)場(chǎng)雙跑道的跑道運(yùn)行模式進(jìn)行了介紹分析，列出了不同模式下的運(yùn)行條件，然后針對(duì)雙流機(jī)場(chǎng)的跑道實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算分析，得出雙流機(jī)場(chǎng)能夠運(yùn)行的模式。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，分析了跑道的基本知識(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)幾何和計(jì)算機(jī)幾何理論對(duì)跑道容量模型的原理進(jìn)行了理論分析。此外，還分析了機(jī)場(chǎng)跑道容量參數(shù)等諸多因素。在理論模型研究和實(shí)際運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng)分析。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，得出的數(shù)據(jù)結(jié)果同實(shí)際雙流機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的情況基本一致，說(shuō)明這個(gè)模型能夠用來(lái)對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道容量進(jìn)行研究。然后還研究了進(jìn)離場(chǎng)機(jī)型比例對(duì)跑道容量的影響，得出結(jié)論。關(guān)鍵詞：跑道容量；容量評(píng)估；插縫放行AbstractAIRtransportationmarketistheenvironmentonwhichairtransportdepends.Andtheaviationindustrycan’tdevelopwellwithoutagoodairtransportmarket.Inrecentyears,withthedevelopmentofcivilaviation,airtraffichasbeenincreasing,bringingmoreandmoreloadstoairports.Theincreasingairportloadduringpeakhoursleadstomanyproblems,suchasfrequentdelaysofsomeflights,generaldeclineinservicequalityofwaiters,congestionofairporttaxiwaysduringpeakhours,shortageofairportrunwaysandotherproblems.However,themaincauseoftheseproblemsisthelimitationofrunwaycapacityandtheincreaseofflightflow.So,theairportcapacitycan’tmeetflightflowanymore.Andairtrafficmanagementsystemhastobechanged.Inthispaper,Iusedthemodelwhichiscalledreleaseinagaptoexperimentthousandstimes.Duringtheexperiment,Ianalyzethebasicknowledgeaboutrunwayandusemathematicalgeometryandcomputergeometrytolearntheprincipleofrunwaycapacitymodel.Inaddition,manyfactorssuchasairportrunwaycapacityparametersarealsoanalyzed.Onthebasisoftheoreticalmodelresearchandactualoperation,systematicanalysisiscarriedout.Finally,theresultsareconsistentwiththeactualsituationandhaveachievedgoodresultsbycomputersimulation.Keywords:runwaycapacity;capacityevaluation;releaseingap目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 頁(yè)1緒論1.1研究背景及意義隨著中國(guó)對(duì)外開(kāi)放的深入，經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷推進(jìn)和航空技術(shù)投資的增加，航空運(yùn)輸業(yè)保持了快速發(fā)展，在國(guó)家運(yùn)輸體系中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。中國(guó)也正在從民用航空大國(guó)向民用航空強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。航空工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要產(chǎn)業(yè)，在深刻的經(jīng)濟(jì)和政策變革背景下，面臨著更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。2018年，我國(guó)民航業(yè)內(nèi)的相關(guān)重要運(yùn)輸指標(biāo)同往年一樣，繼續(xù)保持較快的平穩(wěn)增長(zhǎng)。在安全保證方面，累計(jì)的安全飛行時(shí)間達(dá)到了1153萬(wàn)小時(shí)，跟去年相比增長(zhǎng)了9個(gè)百分點(diǎn)，一共保證了各類航班562萬(wàn)架次的安全運(yùn)行，事故癥狀率跟去年相比也下降8.3%。這象征著中國(guó)跨入民航強(qiáng)國(guó)又更近了一步。2018年，中國(guó)民航的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量達(dá)到了1206.4噸的新高峰，同去年相比增長(zhǎng)了11.4噸；客運(yùn)量突破6億大關(guān)，達(dá)到6.1億人次，基本同去年持平，其中國(guó)際航線貨郵運(yùn)輸9.3萬(wàn)噸。整個(gè)民航業(yè)內(nèi)飛機(jī)總數(shù)為6053架。其中，運(yùn)輸飛機(jī)3638架，通用飛機(jī)2415架。全國(guó)頒證運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)235個(gè)，旅客吞吐量千萬(wàn)級(jí)機(jī)場(chǎng)共37個(gè)，同比增加5個(gè)，三千萬(wàn)級(jí)機(jī)場(chǎng)10個(gè)（1）。到2018年12月31日為止，中國(guó)共有頒證的運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)一共235個(gè)。在這235個(gè)頒證的運(yùn)輸機(jī)機(jī)場(chǎng)中，運(yùn)輸旅客的數(shù)量超過(guò)三千萬(wàn)的機(jī)場(chǎng)一共有10個(gè)，其中，前四個(gè)分別是北京首都機(jī)場(chǎng)，上海浦東機(jī)場(chǎng)，廣州白云機(jī)場(chǎng)還有就是成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)。在論文撰寫過(guò)程中，通過(guò)查詢Airportscouncilinternational（國(guó)際機(jī)場(chǎng)協(xié)會(huì)）公布的《2018年世界機(jī)場(chǎng)運(yùn)輸報(bào)告》，可以得到亞特蘭大機(jī)場(chǎng)和北京首都機(jī)場(chǎng)是旅客吞吐量全球排名前十中，累計(jì)旅客運(yùn)輸量突破億的大型機(jī)場(chǎng)。阿姆斯特丹機(jī)場(chǎng)1-11月吞吐量達(dá)到6578.4萬(wàn)人，全年吞吐量超過(guò)7000萬(wàn)人?？梢?jiàn)，雖然北京首都機(jī)場(chǎng)的旅客呑吐量居全球第二位，但其起降架次居第五位，僅分別為美國(guó)芝加哥和亞特蘭大的飛機(jī)起降架次的66%和67%。這在一定程度上反映了在空域資源和管理緊張的現(xiàn)狀下，我國(guó)機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)和空中交通流管理還有很大的改進(jìn)和優(yōu)化空間（2）。從2015年到2017年3月的統(tǒng)計(jì)看，旅客出行量較高的7，8月份往往是航班大面積延誤的高發(fā)期。根據(jù)《2017年全國(guó)民航航班運(yùn)行效率報(bào)告》，近年航班正常率隨著航班量激增呈小幅下滑趨勢(shì)，2015年正常率為72.34%，2016年度的航班正常率為69.25%。更嚴(yán)重的是，像北京，廣州，上海虹橋和成都雙流機(jī)場(chǎng)等大型民用機(jī)場(chǎng)，在高峰季節(jié)中航班量最大的時(shí)間段內(nèi)，平均下來(lái)每個(gè)小時(shí)的起飛落地飛機(jī)容量都已經(jīng)超出了民航局公布的每小時(shí)機(jī)場(chǎng)容量。在2017年6月，民航數(shù)據(jù)分析CADAS（CivilAviationDataAnalysis）發(fā)布的《全球機(jī)場(chǎng)發(fā)布精確率報(bào)告》對(duì)全球167座主要機(jī)場(chǎng)的發(fā)布準(zhǔn)時(shí)率進(jìn)行了評(píng)估。中國(guó)機(jī)場(chǎng)囊括倒數(shù)8位，在倒數(shù)第二的27位中占21位。如果這種居高不下的航班延誤率不能得到有效的控制，那么旅客的出行可能就會(huì)拋開(kāi)民航，而選擇其他更準(zhǔn)時(shí)高效的交通工具。這就意味著民航運(yùn)輸業(yè)板塊會(huì)受到其他運(yùn)輸方式的挑戰(zhàn)，特別是現(xiàn)在中國(guó)高鐵發(fā)展速度驚人，在未來(lái)的十年內(nèi)，高鐵會(huì)成為越來(lái)越多人出行的選擇，如果民航不能把航班延誤率這個(gè)問(wèn)題解決好，那么必定會(huì)造成不好的后果（3）。說(shuō)到航班延誤，造成航班延誤的因素有很多，其中比較重要的一個(gè)原因是機(jī)場(chǎng)流量的控制及其相應(yīng)的管理。由于在空中交通管制中，當(dāng)空中空域的飛機(jī)數(shù)量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，機(jī)場(chǎng)跑道容量的最大值就會(huì)成為限制空中管制飛機(jī)數(shù)的一個(gè)重要因素，會(huì)增加管制員的工作負(fù)荷。為了解決機(jī)場(chǎng)容量帶來(lái)的限制因素，大多地方的機(jī)場(chǎng)都采取不同形式的措施，列如，增加跑道數(shù)量，增設(shè)為雙跑道或多跑道，擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)等等還有一些優(yōu)化空域的辦法。當(dāng)然，這些措施的實(shí)施不是憑空想象出來(lái)的，他需要科學(xué)依據(jù)，數(shù)學(xué)計(jì)算的支撐。目前，我國(guó)有12個(gè)機(jī)場(chǎng)有兩條或兩條以上的跑道，有10個(gè)機(jī)場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)通了兩條跑道。今后，更多的機(jī)場(chǎng)將啟動(dòng)和實(shí)施多跑道項(xiàng)目。雖然說(shuō)現(xiàn)在我國(guó)大部分地方都已經(jīng)完成了由程序管制到雷達(dá)管制的轉(zhuǎn)化，但是仍然有一些地方還在用程序管制來(lái)指揮飛機(jī)。在一些中小機(jī)場(chǎng)，他們擁有雷達(dá)管制設(shè)備，但他們沒(méi)有采用雷達(dá)管制而是程序管制，或在一些緊急的情況下，比如雷達(dá)管制設(shè)備失效，無(wú)法再進(jìn)行雷達(dá)管制時(shí)，這時(shí)候要轉(zhuǎn)化為程序管制來(lái)進(jìn)行管制指揮。但是現(xiàn)階段研究跑道容量的模型主要是針對(duì)雷達(dá)管制下來(lái)進(jìn)行的。1.2跑道容量評(píng)估的發(fā)展概述1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展進(jìn)展我國(guó)對(duì)跑道容量的研究起步相對(duì)較晚，并且早期大多數(shù)都是集中在單跑道容量相關(guān)問(wèn)題的計(jì)算研究上，但是隨著運(yùn)輸量的需求，客運(yùn)量不斷提升，機(jī)場(chǎng)跑道容量值得到飽和，才逐漸的轉(zhuǎn)移到雙跑道，多跑道問(wèn)題研究上。在單跑道容量評(píng)估研究方面，在2005年，詹建明提出了他創(chuàng)建的空域容量評(píng)估模型，然后對(duì)該模型進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，通過(guò)實(shí)例證明了這個(gè)模型在實(shí)際研究中的可用度，在實(shí)驗(yàn)證明中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提出了這個(gè)模型可以繼續(xù)改善的地方(4)。2006年，彭麗娟在計(jì)算跑道容量的計(jì)算公式中，新加入了跑道使用優(yōu)先權(quán)系數(shù)，完善了機(jī)場(chǎng)的跑道容量評(píng)估模型，彭麗娟在后期的研究中還使用了時(shí)間空間算法以及逆推法來(lái)求出兩架相鄰飛機(jī)將降落時(shí)的最小間隔數(shù)值，計(jì)算出來(lái)的結(jié)果也證實(shí)了其建立模型的正確性（5）；2007年，張兆寧提出新的想法，他設(shè)法把機(jī)場(chǎng)和相鄰終端區(qū)出入的走廊口看作為一個(gè)整體，把這個(gè)整體來(lái)作為一個(gè)研究對(duì)象，并且根據(jù)實(shí)際的情況，統(tǒng)計(jì)出各個(gè)出入走廊口飛機(jī)所占的比重，再聯(lián)系機(jī)場(chǎng)流量，就建立出了他研究容量和流量的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)比較計(jì)算后得出的數(shù)值與實(shí)際情況，可以證實(shí)這個(gè)模型的適用性(6)；2011年，孟祥偉通過(guò)對(duì)FAA，LMI和MACAD三種模型的深刻理解和思考，將這三種模型的邏輯思維融合后提出新的跑道容量計(jì)算模型，并且還驗(yàn)證出了在不同實(shí)際情況下，使用不同的模型會(huì)對(duì)結(jié)果造成的影響，給以后的研究提供了方向，即根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選取不同的模型進(jìn)行計(jì)算(7)。在雙跑道及其多跑道的容量評(píng)估研究方面，聶建雄針對(duì)廣州白云機(jī)場(chǎng)，結(jié)合機(jī)場(chǎng)實(shí)際的運(yùn)行模式還有空域限制等因素，提出了一個(gè)關(guān)于雙跑道一起一降模式下的跑道容量評(píng)估模型，還對(duì)機(jī)場(chǎng)提高容量給出了自己的相關(guān)意見(jiàn)(8)；2009年，張洪海研究的問(wèn)題是，如何解決多跑道降落時(shí)候飛機(jī)的協(xié)同調(diào)度優(yōu)化，他為此創(chuàng)建出了一個(gè)模型叫做協(xié)同調(diào)度優(yōu)化模型，并且根據(jù)實(shí)際情況還制定出了保證安全和高效運(yùn)行的空中交通管理決策，最后計(jì)算結(jié)果表明，這個(gè)模型比之前設(shè)計(jì)的先到算法更加準(zhǔn)確(9)；2010年，尹嘉男，胡明華，趙征三人著重的把研究重心放在了航班流如何生成上，還有對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)發(fā)生運(yùn)行沖突的檢測(cè)及其預(yù)防，最后建立評(píng)估機(jī)場(chǎng)多跑道容量的模型，這個(gè)新建立出來(lái)的模型相比之前的計(jì)算模型，他的作用是通過(guò)有效的減少航班延誤的幾率從而來(lái)提高跑道容量(10)；2011年，臧志恒對(duì)機(jī)場(chǎng)地面平行跑道的容量進(jìn)行了研究，建立了飛行區(qū)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型（11）；2012年，武丁杰以單跑道研究模型為基礎(chǔ)，對(duì)單跑道容量研究模型進(jìn)行了細(xì)致的分析總結(jié)，他列舉出眾多影響雙跑道容量的相關(guān)參數(shù)，將兩條平行跑道視為同一個(gè)研究對(duì)象，并且把之前研究的單跑道容量計(jì)算公式運(yùn)用到新的計(jì)算模型當(dāng)中，構(gòu)建了基于相關(guān)平行儀表進(jìn)近運(yùn)行模式下的容量評(píng)估模型(12)。除此之外，李凱運(yùn)用了馬爾科夫模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)平行進(jìn)近程序的多個(gè)影響因素進(jìn)行詳細(xì)的描述，針對(duì)這個(gè)程序，還解釋了尾流形成原因，可能造成的不良后果，重點(diǎn)是研究尾流形成的側(cè)向運(yùn)動(dòng)對(duì)不同型號(hào)航空器進(jìn)近時(shí)相互產(chǎn)生的影響(13)。1.2.2國(guó)外研究進(jìn)展機(jī)場(chǎng)是復(fù)雜航線網(wǎng)絡(luò)中航線與航線的各個(gè)相交節(jié)點(diǎn)，機(jī)場(chǎng)對(duì)于民航運(yùn)輸業(yè)的重要性不言而喻，要想提高一個(gè)機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行服務(wù)能力，提高機(jī)場(chǎng)的跑道容量是一個(gè)重要的方向。經(jīng)過(guò)不斷的研究發(fā)展，計(jì)算跑道容量的模型在不斷的提升優(yōu)化，并且各位學(xué)者嘗試著把一些從跑道容量中到的相關(guān)算法及方法引用到對(duì)機(jī)場(chǎng)容量進(jìn)行評(píng)估的模型中。在國(guó)外對(duì)跑道容量進(jìn)行的歷程始于二十世紀(jì)的中期，到了70年代，容量研究開(kāi)始擴(kuò)展至機(jī)場(chǎng)終端區(qū)層面上，如果說(shuō)研究80年代之前，研究的方法主要還是存在理論上時(shí)，之后的研究就逐漸的把理論研究成果和計(jì)算機(jī)仿真模擬進(jìn)行結(jié)合使用，這樣對(duì)于最后得到的數(shù)據(jù)，也更加有說(shuō)服力。到了90年代，開(kāi)始對(duì)平行跑道的跑道容量還有他的相關(guān)運(yùn)行模式進(jìn)行更細(xì)致的模擬和驗(yàn)證。極限容量的觀念是被布魯姆斯坦首次提出的，在極限容量這個(gè)概念被提出來(lái)之后，大部分研究跑道容量的專業(yè)人士都會(huì)采用這個(gè)概覽到研究的模型中。Harris在研究跑道容量時(shí)，自己的想法，創(chuàng)造出了基于隨機(jī)變量的跑道容量評(píng)估模型，這個(gè)模型的優(yōu)點(diǎn)就是能夠把人為因素和設(shè)備問(wèn)題帶來(lái)的誤差考慮到影響最終結(jié)果的范圍內(nèi)(14)。R.S.Ratner在1970年研究跑道容量的建模過(guò)程中，第一次將整個(gè)終端區(qū)和機(jī)場(chǎng)聯(lián)系起來(lái)，將其視為一個(gè)整體進(jìn)行研究（15）。艾迪里斯（Idrissi）考慮從容量的分配作為研究的突破口，他考慮了不同進(jìn)近定位點(diǎn)下的跑道容量相互的差異，從而能夠構(gòu)建出在流量控制情況下最優(yōu)的模型（16）。另外，國(guó)外研究者也對(duì)平行跑道從運(yùn)行理念、可用性、實(shí)際現(xiàn)狀、程序等多方面做了大量地分析研究。國(guó)際民航組織研究多跑道運(yùn)行已有多年，并且出臺(tái)有相關(guān)的文件書籍，如DOC9643《在平行或近平行有儀表著陸設(shè)備的跑道上同時(shí)作業(yè)手冊(cè)》，這本書主要講的是航空器在平行跑道上運(yùn)行時(shí)同時(shí)進(jìn)近，相關(guān)離場(chǎng)還有隔離運(yùn)行模式下的一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定（17）。自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，計(jì)算機(jī)開(kāi)始興起，跑道容量的模型計(jì)算也將計(jì)算機(jī)仿真融入其中，計(jì)算機(jī)仿真模型逐漸運(yùn)用到跑道容量評(píng)估，機(jī)場(chǎng)容量評(píng)估和空域容量計(jì)算中。除此之外，國(guó)外的研究范疇已經(jīng)從宏觀部分轉(zhuǎn)移到微觀上的不同尺度并且創(chuàng)建了計(jì)算機(jī)仿真模型來(lái)評(píng)估跑道容量大小，這些模型具有代表性的有：美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）的機(jī)場(chǎng)容量模型(FAAAAirfieldCapacityModel）、LMI(LogisticsManagementinstitute)等等著重用來(lái)研究跑道容量的模型有：LMIRUNWAYCAPACITYMODEL、MACAD空側(cè)容量及延誤模型（MANTEAAirfieldCapacityanddelaysmodel）等其他隨機(jī)模型，及機(jī)場(chǎng)和空域仿真模型（SIMMOD）（18）。1.3主要研究?jī)?nèi)容本文的主要研究點(diǎn)有三條：第一條，跑道運(yùn)行和跑道間距的關(guān)系；第二條，對(duì)插縫放行中三種情況下公式的理解運(yùn)用；第三條，針對(duì)雙流機(jī)場(chǎng)跑道的構(gòu)型，研究其跑道的運(yùn)行種類，并用蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)方法計(jì)算跑道容量。第一章緒論介紹了多跑道容量的研究意義、相關(guān)背景、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、常見(jiàn)的容量評(píng)估方式以及重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。第二章機(jī)場(chǎng)跑道容量及運(yùn)行模式首先對(duì)跑道容量進(jìn)行詳細(xì)的描述，然后介紹了跑道容量的影響因素，最后比較大容量和實(shí)際容量之間的關(guān)系。第三章平行雙跑道容量評(píng)估模型介紹了“插縫放行”的方法，確定使用蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，并列出了實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行的流程圖。第四章跑道容量評(píng)估實(shí)例分析較為詳細(xì)描述了成都雙流機(jī)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)，跑道構(gòu)型等，計(jì)算出機(jī)場(chǎng)跑道適用的運(yùn)行類型，根據(jù)現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)帶入公式進(jìn)行多次計(jì)算，最后得出跑道容量值，再對(duì)數(shù)值進(jìn)行分析。第五章總結(jié)與改進(jìn)對(duì)本篇文章論述的東西進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，并且提及文章涉及到的數(shù)學(xué)模型和公式中一些沒(méi)有考慮周全的地方，對(duì)跑道容量的近一步研究工作給出一些自己的看法及其建議。

2機(jī)場(chǎng)跑道容量及運(yùn)行模式2.1跑道容量的概念跑道容量是現(xiàn)在世界上各個(gè)國(guó)家中，去研究機(jī)場(chǎng)規(guī)劃與發(fā)展中的一個(gè)必要項(xiàng)目，要想在跑道運(yùn)行效率所有提高，跑道容量是首要的研究方向。跑道容量的分類比較多，主要是分為兩類，為最大容量（飽和容量），實(shí)際容量（每個(gè)小時(shí)的跑道容量），這也是本篇論文主要研究的兩個(gè)方向。在現(xiàn)實(shí)生活中，航班的延誤是無(wú)法完全避免的，所以在理論上，我們研究跑道最大容量，是指在不出現(xiàn)航班延誤下，單位時(shí)間內(nèi)起飛和降落的最大飛機(jī)數(shù)量，以及連續(xù)的服務(wù)請(qǐng)求。實(shí)際容量（每個(gè)小時(shí)的跑道容量）是在能夠接受的航班延誤期間可在一小時(shí)內(nèi)起飛和降落的最大飛機(jī)數(shù)量。根據(jù)上述定義，是否考慮航班延誤這個(gè)指標(biāo)，是研究最大跑道容量和實(shí)際每個(gè)小時(shí)跑道容量的根本區(qū)別。雖然研究最大容量時(shí)，并不能真實(shí)反映機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和飛機(jī)延誤，但研究出來(lái)的最大容量值，可以作為評(píng)估機(jī)場(chǎng)跑道在一定時(shí)間的最大的運(yùn)行實(shí)力。實(shí)際運(yùn)營(yíng)能力反映了機(jī)場(chǎng)航班延誤與實(shí)際運(yùn)營(yíng)要求的飛機(jī)數(shù)量之間的密切關(guān)系。在現(xiàn)實(shí)生活工作中，如果同時(shí)存在多個(gè)飛機(jī)請(qǐng)求起飛或者降落時(shí)，那么必定會(huì)出現(xiàn)一定程度的航班延誤，我們?cè)诶碚撗芯繒r(shí)，假設(shè)機(jī)場(chǎng)的跑道能夠滿足相應(yīng)的條件下，連續(xù)的起飛降落飛機(jī)，可以基本上消除延誤航班的數(shù)量，從而近視的計(jì)算出機(jī)場(chǎng)最大跑道容量。下圖1體現(xiàn)了機(jī)場(chǎng)中航班延誤的時(shí)間對(duì)跑道最大容量的影響，圖2則給出了航空器延誤的時(shí)間對(duì)飛行數(shù)量的影響（19）。圖2.1圖2.22.1.1跑道容量影響因素根據(jù)跑道容量的定義，我們可以得知影響其理論最大值的方面有很多，每個(gè)參數(shù)發(fā)生微小的調(diào)動(dòng)，最后得出的數(shù)值都是完全不同的。并且，每個(gè)機(jī)場(chǎng)對(duì)于跑道容量的影響因素也不完全相同，所以要想得到一個(gè)機(jī)場(chǎng)的跑道容量最大值，必須對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算。通過(guò)翻閱教材和一線資料，現(xiàn)對(duì)一些比較重要的跑道容量影響因素進(jìn)行總結(jié)：（1）跑道的數(shù)量、跑道的構(gòu)型和跑道的間距：跑道的數(shù)量，構(gòu)型和間距，主要影響飛機(jī)在跑道上的實(shí)際操作以及飛機(jī)與飛機(jī)之間的相互制約關(guān)系，并且根據(jù)民航局的規(guī)定，不同的跑道構(gòu)型限定了飛機(jī)起飛降落時(shí)的跑道運(yùn)行模式。在這三個(gè)影響因素中，機(jī)場(chǎng)中跑道的數(shù)量對(duì)整個(gè)機(jī)場(chǎng)的跑道容量是具有決定性的，最關(guān)鍵的。（2）空管的飛行間隔要求：為了確保飛機(jī)在空中和地面上的安全，空管系統(tǒng)（ATMS）規(guī)定了飛行航空器與航空器之間的最小時(shí)間或距離間隔。按照規(guī)定的時(shí)間，距離間隔來(lái)實(shí)行空中交通管制，在跑道范圍內(nèi)，航空器的數(shù)目就會(huì)保持在一定的范圍內(nèi)。根據(jù)航空器的最大允許起飛全重，不同型號(hào)的航空器被歸為不同的種類，由此，民航局按照航空器起飛全重將其劃分為重、中和輕三種，不同類型飛機(jī)之間的起飛落地間隔就不同。相應(yīng)的，兩個(gè)航空器之間的時(shí)間或距離間隔越小，機(jī)場(chǎng)的跑道容量就越大。（3）機(jī)場(chǎng)落地起飛飛機(jī)的機(jī)型組合：起飛或降落前后不同的飛機(jī)類型，空中交通管制規(guī)定的飛機(jī)與飛機(jī)之間的時(shí)間或距離不同，因?yàn)槟Ｐ徒M合的比例不同（重，中兩種模式的比例），最后得出的飛機(jī)序列肯定也會(huì)有差異，那么得到的跑道容量值就存在不同。（4）跑道的運(yùn)行模式：機(jī)場(chǎng)跑道的不同運(yùn)行模式和每條跑道的不同運(yùn)行模式對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道系統(tǒng)容量影響很重要。隔離運(yùn)行下的跑道最大容量與混合模式下的跑道最大容量數(shù)值肯定是有差異的。2.2最大容量機(jī)場(chǎng)跑道最大容量指的是在一定時(shí)間內(nèi)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行期間可在機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的最大飛機(jī)數(shù)量，機(jī)場(chǎng)能夠容納飛機(jī)理論上的最大數(shù)值。最大容量?jī)H存在于理論的計(jì)算當(dāng)中，在實(shí)際的運(yùn)行當(dāng)中是無(wú)法達(dá)到的，計(jì)算出的跑道最大容量可以用來(lái)比較不同機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行服務(wù)能力，還可以從中找到提升機(jī)場(chǎng)實(shí)際容量的解決辦法。計(jì)算最大容量的模型要求航空器在相關(guān)間隔的規(guī)定下，必須不間斷的起飛或者降落，從而來(lái)達(dá)到在實(shí)際操作中不可能達(dá)到的條件。如果在現(xiàn)實(shí)機(jī)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行中，機(jī)場(chǎng)跑道的運(yùn)行容量大于這個(gè)機(jī)場(chǎng)的最大容量值，將會(huì)極大的影響航空器正常運(yùn)行的安全，甚至造成重大的安全事故，這也是機(jī)場(chǎng)跑道的警戒線，這是一個(gè)不可逾越的差距（7）。2.3跑道運(yùn)行與跑道間距的關(guān)系跑道運(yùn)行的規(guī)則主要是根據(jù)平行跑道之間的間距來(lái)決定的，查詢《平行跑道同時(shí)儀表運(yùn)行管理規(guī)定》得到，用于航空器進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)的跑道運(yùn)行模式有“獨(dú)立平行儀表進(jìn)近”、“相關(guān)平行儀表進(jìn)近”、“隔離平行運(yùn)行”、“獨(dú)立平行離場(chǎng)”等4種基本模式。有部分機(jī)場(chǎng)中的平行跑道，兩條跑道的入口并不對(duì)齊，是相互錯(cuò)開(kāi)的。對(duì)于這種平行跑道，我們把跑道入口靠前的稱為“前跑道”，相應(yīng)的，跑道入口靠后的稱為“后跑道”。在實(shí)際的工作中，隔離運(yùn)行模式包括“前起后落”和“前落后起”兩種（20）。為了方便分類，現(xiàn)將上述模式最終歸為3大類：隔離、半混合、混合。有關(guān)平行跑道的儀表運(yùn)行模式見(jiàn)下表：表2.1平行跑道同時(shí)儀表運(yùn)行模式根據(jù)《平行跑道同時(shí)儀表運(yùn)行管理規(guī)定》第十五條的具體描述為：“兩條平行跑道中心線的間距不小于760m時(shí)，允許航空器按照隔離平行運(yùn)行的模式運(yùn)行(21)。出現(xiàn)下列情形的，跑道中心線的間距應(yīng)當(dāng)符合下列規(guī)定：以進(jìn)近的方向?yàn)榍?，?dāng)用作進(jìn)近的跑道的入口比用作離場(chǎng)的跑道入口，每向后錯(cuò)開(kāi)150m時(shí)，兩條平行跑道中心線的最小間距可以減小30m,以此類推，但最小的間隔不能小于300m。以進(jìn)近的方向?yàn)榍埃?dāng)用作進(jìn)近的跑道的入口比用作離場(chǎng)的跑道入口，每向前錯(cuò)開(kāi)150m時(shí)，兩條平行跑道的中心線的最小間距應(yīng)當(dāng)增加30m(11)。根據(jù)以上的描述，我們可以通過(guò)公式來(lái)表示出兩條入口錯(cuò)開(kāi)的平行跑道，在要使用隔離運(yùn)行模式下需要滿足跑道中心線間隔的大?。篋=760±△（米）（其中△=X÷150×30，當(dāng)進(jìn)近跑道入口向前錯(cuò)開(kāi)時(shí)使用“+”，向后錯(cuò)開(kāi)時(shí)使用“-”，X為兩條跑道入口錯(cuò)開(kāi)的距離）?，F(xiàn)為了方便我們后面章節(jié)論文研究，我們用A、B、C、D、E分別來(lái)代表5種基本的雙跑道運(yùn)行模式，如下圖所示：表2.2雙跑道基本模式與最小間距對(duì)照表代碼基本模式最小間距（米）A獨(dú)立平行儀表進(jìn)近1035米B相關(guān)平行儀表進(jìn)近915米C隔離（前起后落）D=760－△D隔離（前落后起）D=760＋△E隔離平行離場(chǎng)760

3平行雙跑道容量評(píng)估模型3.1平行跑道運(yùn)行特點(diǎn)分析每個(gè)雙跑道或多跑道機(jī)場(chǎng)之間的平行跑道間隔有大有小，間隔大的機(jī)場(chǎng)跑道，可以采用隔離模式來(lái)進(jìn)行飛機(jī)的起降。跑道中心線間隔較小的平行跑道，不能夠滿足隔離模式。當(dāng)不滿足隔離運(yùn)行的條件，還可以實(shí)施類隔離運(yùn)行模式，即一條跑道用來(lái)起飛，另外一條跑道用來(lái)落地，這樣做的目的，讓起降飛機(jī)能夠保持一定的距離，保證了飛機(jī)與飛機(jī)之間的規(guī)定尾流間隔。另外，有規(guī)章規(guī)定，當(dāng)這兩條跑道上都同時(shí)用來(lái)起飛時(shí)，此時(shí)離場(chǎng)的航空器之間的放行間隔大小應(yīng)當(dāng)依據(jù)單跑道放行規(guī)則。本篇文章采取“插縫放行”的模型對(duì)跑道進(jìn)行研究分析，所謂“插縫放行”是指管制員在管制的工作中，將離場(chǎng)起飛的飛機(jī)放在兩架即將著陸的航空器之間放行，該方法能有效的減少航空器使用跑道的時(shí)間。在實(shí)際運(yùn)行中,為滿足機(jī)場(chǎng)流量需求，不同的時(shí)間段采用不同的跑道運(yùn)行模式，早高峰時(shí)段起飛航空大于著陸航空，這段時(shí)間采用運(yùn)行模式，其余時(shí)間都采用上述的“類隔離”跑道運(yùn)行模式。此外,為同時(shí)滿足起降航空器需求，原則上采用起飛飛機(jī)和著陸飛機(jī)1：1的比例。但翻閱資料數(shù)據(jù)和尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)后得出，如果在管制過(guò)程中，完全使用“插縫放行”，最后統(tǒng)計(jì)出的結(jié)果不能完全滿足航空器1：1的起降比。當(dāng)進(jìn)場(chǎng)航空器較多時(shí),為了滿足1:1的起降比，采用讓落地飛機(jī)優(yōu)先落地的想法，即著陸優(yōu)先原則。此時(shí)假設(shè)進(jìn)近著陸的航空器之間的間隔都剛好滿足最小間隔標(biāo)準(zhǔn)，一旦兩架進(jìn)近航空器之間的距離大小能夠滿足一架離場(chǎng)航空器起飛，則允許該航空器起飛，在兩架進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)之間插縫放行。當(dāng)起飛離場(chǎng)航空器的數(shù)量增多時(shí)，不采用著陸航空器優(yōu)先原則，在此條件下，為了滿足起飛離場(chǎng)飛機(jī)之間的最小起飛所需間隔，適當(dāng)?shù)脑龃笾懞娇掌髦g的間隔距離，這種模式叫起飛航空和著陸航空器同等優(yōu)先原則。因此,著陸優(yōu)先原則和著陸起飛航空器同等優(yōu)先原則在“類隔離”運(yùn)行模式下，可以計(jì)算出著陸容量和起飛容量的理論最大值。為了使最后得出的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，本文只針對(duì)著陸優(yōu)先原則下的跑道容量,并用蒙特卡洛方法進(jìn)行計(jì)算。3.2蒙特卡洛方法的基本思想MonteCarlo方法稱為隨機(jī)模擬(Randomsimulation)方法，有時(shí)也稱作隨機(jī)抽樣(RandomSampling)技術(shù)。蒙特卡洛的基本思想大致是，為了解決數(shù)學(xué)，物理，工程技術(shù)和生產(chǎn)管理中的問(wèn)題，根據(jù)所面臨的實(shí)際情況，建立概率模型和隨機(jī)過(guò)程，使其參數(shù)等于問(wèn)題最后的解;然后通過(guò)對(duì)模型和過(guò)程的觀察或抽樣測(cè)試，最后來(lái)計(jì)算參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征。最后，給出近似值。解的精度可以用估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤差表示（21）。要看蒙特卡洛模擬過(guò)程是否取得成功，創(chuàng)造出隨機(jī)分布的變量是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在本篇論文中，使用區(qū)間（0，1）中均勻分布的隨機(jī)數(shù)來(lái)作為隨機(jī)變量。在蒙特卡洛的實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，隨機(jī)數(shù)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)其他的隨機(jī)變量抽樣，可以看出隨機(jī)數(shù)是該模型當(dāng)中進(jìn)行隨機(jī)抽樣的必備元素?，F(xiàn)目前很多數(shù)學(xué)研究生成的隨機(jī)數(shù)都是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，該隨機(jī)數(shù)的特點(diǎn)，第一是占用的內(nèi)存小，第二就是生成的速度很快，并且再現(xiàn)容易，還與計(jì)算機(jī)的條件無(wú)關(guān)。但是，隨機(jī)數(shù)必定是由遞歸公司所得出，他是擁有周期性的。在一開(kāi)始確定初始值之后，就確定了所有的隨機(jī)數(shù)，且不滿足了真隨機(jī)數(shù)的要求。因此，它通常被稱為數(shù)學(xué)。用遞推公式方法得出的隨機(jī)數(shù)是偽隨機(jī)數(shù)。在實(shí)際的計(jì)算中，要把他們用作實(shí)數(shù)隨機(jī)數(shù)，就需要讓這些偽隨機(jī)數(shù)通過(guò)一系列的統(tǒng)計(jì)和檢驗(yàn)。3.3蒙特卡洛數(shù)值仿真模型建立蒙特卡羅能力評(píng)估方法通過(guò)記錄指定時(shí)間段內(nèi)的飛機(jī)飛行來(lái)計(jì)算跑道容量。模擬過(guò)程中使用的參數(shù)是確定性的。為了使引用的數(shù)據(jù)為隨機(jī)數(shù)，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，采用多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的方法。簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式很難真實(shí)地反映出許多隨機(jī)變量的各種組合。本文采用蒙特卡羅模擬思想模擬變量的隨機(jī)性。平行跑道容量模擬評(píng)估的思路流程如下圖：開(kāi)始開(kāi)始設(shè)定仿真航班問(wèn)題N仿真次數(shù)=1開(kāi)始生成交通流起降模型生成各航班飛機(jī)類型分配各航班跑道生成各航班間隔起降時(shí)刻截取起降時(shí)間在3600s以內(nèi)的航班，輸出本次仿真跑道容量仿真次數(shù)+1＜N否計(jì)算跑道容量平均值結(jié)束是根據(jù)上圖，有幾點(diǎn)需要進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明：（1）使用航班的間隔矩陣來(lái)確定出，前后兩架航空器的間隔，根據(jù)兩架飛機(jī)起飛降落使用的跑道，起降的模式還有機(jī)型來(lái)確定的。（2）各飛機(jī)起降時(shí)刻注意事項(xiàng)。第一架出現(xiàn)的飛機(jī)，無(wú)論是起飛還是降落，都將其時(shí)刻設(shè)為0。通過(guò)遞歸方法,起飛的飛機(jī)插在兩個(gè)著陸飛機(jī)之間，計(jì)算出飛機(jī)的起飛降落時(shí)刻，前后兩機(jī)的間隔，和后面飛機(jī)的時(shí)間。需要注意的是，對(duì)于多跑道運(yùn)行來(lái)說(shuō),任何兩架飛機(jī)都應(yīng)該考慮兩機(jī)之間的安全間隔，不僅要考慮第i架和第i+1架飛機(jī)之間的間隔，還需要根據(jù)分配的跑道考慮第i-1架和第i+1架飛機(jī)之間的間隔，如果第i-1架飛機(jī)與第i+2架飛機(jī)之間的間隔不夠，那么也應(yīng)當(dāng)?shù)鹊介g隔達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，再放行。計(jì)算一次仿真的容量值。統(tǒng)計(jì)出t≤3600s的航班數(shù)量（即一個(gè)小時(shí)的跑道容量），將這個(gè)數(shù)值記為在當(dāng)前條件下的跑道實(shí)際容量。3.4插縫放行模型在著陸絕對(duì)優(yōu)先原則下，起飛航空器采用插縫放行原則,如下圖所示。圖3.1插縫放行情形示意圖注：（1）下標(biāo)出現(xiàn)k的為起飛航空器，下標(biāo)出現(xiàn)i的為著陸航空器;（2）數(shù)字1、2、3分別代表離場(chǎng)飛機(jī)3種放行情形。情形1表示第k架與第k-1架航空器所需要的起飛間隔小于第i架與第i+1架航空器落地的實(shí)際間隔要求，第k架航空器能夠在第i+1架航空器著陸后立即起飛，即：。相對(duì)應(yīng)的，第K架航空器不需要等待起飛，他距第i＋1架航空器降落后的等待時(shí)間Ti(k)=0,起飛時(shí)間間隔為：（1）公式（1）中，vi＋1為第i＋1架著陸航空器的進(jìn)近速度，vi＋1的數(shù)值大小有實(shí)際情況決定。Tmin(k,k－1)為第k架起飛航空器與第k－1架之間的最小起飛間隔，最小起飛間隔由規(guī)章中數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算。情形2表示第k架航空器和第k-1架著陸航空器間所需要的飛機(jī)間隔大于了第i架與第i+1架航空器實(shí)際的著陸間隔，即第k航空器需要等待第i+1架航空器著陸后，并且與前一個(gè)起飛飛機(jī)之間的間隔滿足了最低要求時(shí)，滿足第K－1架與第K架航空器起飛間隔要求，才能夠放行起飛。此時(shí)等待時(shí)間為：（2）且此時(shí)起飛的航空器與即將著陸的航空器之間的間隔大小還要大于等于DA，即D(i+2,i+1)－T1(k)≥DA，則起飛時(shí)間間隔為：（3）情形3表示情形2中第k架航空器等待時(shí)間T1（k）后，第i+2架航空器距第k架航空器間隔，不滿足起降航空器規(guī)定間隔要求,即D(i+2，i+1)－T1(k)xvi+2＜DA,此時(shí)航空器還需等待：（4）則此時(shí)起飛時(shí)間間隔為：（5）由于起飛的飛機(jī)不一定完全在兩架著陸航空器之間放行，如果全部按照在著陸飛機(jī)之間放行起飛，這樣在計(jì)算過(guò)程中可能造成起降航空器架次的錯(cuò)列。因此，處于結(jié)果準(zhǔn)確性的考慮，現(xiàn)在計(jì)算模型中多增加了一個(gè)著陸因子ak。當(dāng)ak為0時(shí)表示第k架航空器于第i+1架航空著陸后起飛,為1時(shí)第k架航空器于第+2架航空器著陸后起飛。由上述的三種不同起飛模式，我們可以計(jì)算出每架航空器的起飛等待時(shí)間； 令 其中一次等待時(shí)間為； 0M≥0T1(k)=—MM＜0，（7）如果一架航空器在進(jìn)行了一次等待后，間隔仍然達(dá)不到要求，需要進(jìn)行二次等待，直到第i+2架航空器著陸后，此段時(shí)間記為二次等待時(shí)間： 0T1(K)=0或T1(k)≠0且N≥DAT1(k)=T1(K)≠0且N＜DA（8）由T1(k),T2(k)可得第k架航空器距最近著陸航空器起飛等待時(shí)間為:0T2(k)≠0＝ T1(k)T2(k)=0(9) 0T2(k)=0 1T2(k)≠0（10）在一次實(shí)驗(yàn)計(jì)算（t≤3600s）中，通過(guò)循環(huán)累計(jì)計(jì)數(shù)可以得到起飛離場(chǎng)航空器總數(shù)CD。由于起飛航空器在著陸航空器之間插縫放行,可以通過(guò)計(jì)數(shù)的方法來(lái)累計(jì)求和得到跑道著陸容量CA。由此，我們可以得到跑道總?cè)萘考礊镃=CD+CA。由于航空器的序列，機(jī)型都是計(jì)算機(jī)隨機(jī)匹配出來(lái)的，不同的序列最后得出的跑道容量值是不同的，為了減小這種隨機(jī)性帶來(lái)的結(jié)果差異，本文采取多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)得出較為精確的結(jié)果。在進(jìn)行了N次的重復(fù)實(shí)驗(yàn)后，在再將每次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行取平均值。最后跑道起飛容量，跑道著陸容量，還有總?cè)萘咳缦拢?11)

4跑道容量評(píng)估實(shí)例分析4.1雙流機(jī)場(chǎng)要素雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)位于成都市雙流區(qū)的西南部，距成都市16公里，是中國(guó)八大區(qū)域樞紐機(jī)場(chǎng)之一。成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)還是中國(guó)中西部城市中最繁忙，流量最大的民用機(jī)場(chǎng)，是中國(guó)西南地區(qū)重要的航空樞紐港和客貨集散地，成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)是中國(guó)民航繼北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)、上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)后第三家開(kāi)放Ⅱ類的機(jī)場(chǎng)（10）。雙流機(jī)場(chǎng)將西南片區(qū)通過(guò)民航運(yùn)輸?shù)姆绞脚c全世界聯(lián)系了起來(lái)的，使人們的出行更加的方便快捷。成都雙流機(jī)場(chǎng)跑道與其他機(jī)場(chǎng)平行跑道構(gòu)型相比較為特殊，南北分布較窄。跑道是一條平行的跑道，但跑道入口錯(cuò)開(kāi)，兩條跑道中心線的間距為1040米。02L入口和02R跑道入口交錯(cuò)4640米。跑道號(hào)分別為02L和02R，20L和20R，跑道長(zhǎng)度為3600米，其中02L/20R跑道寬度為60米（包括道肩），02R/20L跑道寬度為75米（包括道肩），機(jī)場(chǎng)的飛行區(qū)域等級(jí)是4F，兩條跑道橫向間隔1040米兩條跑道之間的縱向距離為1500米。圖4.1雙流機(jī)場(chǎng)跑道示意圖4.2雙流機(jī)場(chǎng)構(gòu)型對(duì)跑道模式的選擇根據(jù)第二章列出的平行跑道運(yùn)行規(guī)則，使用△=X÷150×30，Dmin=760±△的公式進(jìn)行計(jì)算（X為兩條平行跑道入口錯(cuò)開(kāi)的距離），能夠求出在不同模式運(yùn)行下，兩條跑道中心線間距需要滿足的最小間隔：Dmin前起后落=760-928=-168（米）Dmin前落后起=760+928=1688（米）由資料得出，實(shí)行隔離的條件之一為，兩條跑道的跑道中心線之間間距大于等于三百米，可以得出結(jié)果：Dmin前起后落=300米＜1040米Dmin前落后起=1688米＞1040米表4.1代碼基本模式最小間距實(shí)際間距限制A獨(dú)立進(jìn)近1035米1040米√B相關(guān)進(jìn)近915米1040米√C1前起后落300米1040米√C2前落后起1688米1040米×D獨(dú)立離場(chǎng)760米1040米√根據(jù)圖六可以得出，雙流機(jī)場(chǎng)跑道在根據(jù)跑道構(gòu)型的要求下，除了前落后起的模式不能運(yùn)行外，其他的模式都可以適用于跑道。通過(guò)組合不同的基本模式，我們可以得到成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)：表4.2復(fù)合模式起降模式組合方式隔離前起后落C1半混合雙起單落C1+D半混合雙落單起C1+A(B)根據(jù)兩兩組合，一共可以得出其中不同的結(jié)果，但由于C2模型，跑道不能達(dá)到要求，所以只有C1、C1+D、C1+A（B）這3種起降模式符合要求。即復(fù)合模式下的“隔離模式”和“半混合模式”能夠用于跑道實(shí)際運(yùn)行。4.3算例分析4.3.1參數(shù)分析（1）為了得到不同機(jī)型在起飛降落時(shí)所占的比重，自己在一線處記錄下了起飛，降落高峰期時(shí)段的飛機(jī)類型，如下圖所示：表4.3高峰時(shí)段起飛飛機(jī)的機(jī)型ATD05120530054705450556060605590612061606080615機(jī)型A319A320CRJ9CRJ9A332A320A319A320A319A332A321ATD06140612062206300619063306100632062406320637機(jī)型A319A320A330A319A319A319A319A319A320A320A320ATD06350628064106260639064406540700064406580658機(jī)型A320A320A320A321A321A320B737A321A319A332A332ATD06480650070606560654064606580656064207040708機(jī)型A319AJ27A319A320B738A320A321A319A321A319A321ATD07140705071007080714070507100708070107020712機(jī)型A319A320A332A321B738A320A332A350A320A320A332ATD072007220726073107330730072807320753機(jī)型A332A321B738A320A332A319A321A319A320表4.4高峰時(shí)段降落飛機(jī)機(jī)型ATA09000929091709150934092709300919093209500928機(jī)型A319B738B789A321A321A320B738B738B738A320A319ATA09450959100210000958100709570946102210180958機(jī)型A320A320B738B738B738B738B738A320B789A320B789ATA10070957094610221018095810091025104010370958機(jī)型B788A320B788B738A320B788A319B738B738B788A321ATA10021007103110541009103910341001100510231101機(jī)型B788A319B738B738A321A320B737B738A320A333B738ATA10201101112510521037104011001110104910451049機(jī)型A319A332A321B789A350A320A321B738B738A320B788ATA10301127110411001053103711081106114611191125機(jī)型A319A319A321A332A320A319A332B738B738A319B788由圖八可以得出，雙流機(jī)場(chǎng)起飛高峰期05:00—08:00時(shí)間內(nèi)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)可以得到，重型機(jī)起飛架次36架，中型機(jī)起飛架次39架，重型機(jī)所占的起飛比率為48%，中型機(jī)所占的起飛比率為51%。在這個(gè)期間內(nèi)，起飛飛機(jī)兩個(gè)機(jī)型計(jì)次基本相同。由圖九可以得出，雙流機(jī)場(chǎng)降落高峰期09:00—11:30時(shí)間內(nèi)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)可以得到，重型機(jī)降落架次為45架，中型機(jī)降落架次為22架，重型機(jī)所占的降落比率為67%，中型機(jī)所占的降落比率為33%。在這個(gè)期間內(nèi)，降落飛機(jī)中，重型機(jī)架次多于中型機(jī)架次。由于本次模擬實(shí)驗(yàn)，需要在一段時(shí)間內(nèi)的起降飛機(jī)各個(gè)機(jī)型所占的不同比重，所以將這次統(tǒng)計(jì)出來(lái)的數(shù)值結(jié)果，近似的當(dāng)做雙流機(jī)場(chǎng)運(yùn)行高峰期下，重、中型飛機(jī)各自的比重?？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算出重型機(jī)的比重為60%，中型機(jī)的比重為40%。（2）本文模擬計(jì)算當(dāng)中的前后兩機(jī)之間的尾流大小，按照《中國(guó)民用航空空中交通管理規(guī)則》，相關(guān)數(shù)據(jù)由下圖所示，其中橫著的第一行代表前機(jī)，豎著的第一列代表后機(jī)，之間的數(shù)字代表所要達(dá)到的間隔。尾流間隔的數(shù)據(jù)大小，代表連續(xù)不間斷進(jìn)港時(shí)，飛機(jī)與飛機(jī)之間需要遵循的間隔最低標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際情況中，管制部門會(huì)根據(jù)天氣和空域的限制使用情況，來(lái)給出符合要求的最小間隔。表4.5項(xiàng)目輕型/KM中型/KM重型/KM輕型61012中型6610重型668（3）跑道占用時(shí)間，降落的飛機(jī)肯定是需要一定的時(shí)間來(lái)滑出跑道，那么這個(gè)飛機(jī)占用跑道的時(shí)間也是一個(gè)不確定的值，是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，但各個(gè)飛機(jī)之間差別較小，對(duì)最后得出的跑道容量研究結(jié)果影響不大。通過(guò)采集了大量雙流機(jī)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，記錄下進(jìn)跑道對(duì)正不超過(guò)60s，飛越跑道入口脫離不超過(guò)50s,劃跑到離地不超過(guò)50s，這里近視的處理起飛飛機(jī)和落地飛機(jī)他們的跑道占用時(shí)間取他們平均占用跑道時(shí)間來(lái)進(jìn)行計(jì)算研究，統(tǒng)一為60s。（4）由大量的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，重型機(jī)的最后進(jìn)近平均速度300km/h,中型機(jī)的最后進(jìn)近平均速度為240km/h。（5）根據(jù)雙流機(jī)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，未考慮尾流情況下，起飛航空器最小間隔90s，考慮尾流影響情況下最小起飛間隔為120s，起降航空器之間間隔為5KM，在這個(gè)計(jì)算模型這個(gè)，我們要考慮起飛前后飛機(jī)的尾流間隔。為了使最后結(jié)果有一定的精確度，現(xiàn)分別進(jìn)行N=10,100，1×103，1×104，1×105次仿真實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算過(guò)后，得出以下的結(jié)果：表4.6實(shí)驗(yàn)次數(shù)N1028.56329.99358.55610028.46829.57258.0401×10328.24529.30957.5541×10428.08329.44857.5311×10528.09429.43857.5324.3.2參數(shù)對(duì)跑道容量的影響為了提高跑道容量，我們可以從影響其容量的參數(shù)入手，進(jìn)離場(chǎng)飛機(jī)的機(jī)型比重，肯定會(huì)對(duì)跑道最大容量產(chǎn)生不同的影響，本文當(dāng)中統(tǒng)計(jì)的重型機(jī)進(jìn)離場(chǎng)比列為60%，中型機(jī)進(jìn)離場(chǎng)比列為40%，現(xiàn)在假設(shè)提高重型機(jī)的架次比，或提高中型機(jī)的架次比，來(lái)研究分析對(duì)最終計(jì)算出來(lái)的跑道容量的影響。在使用隔離模式下，不同機(jī)型比重下的計(jì)算結(jié)果如下圖：表4.7機(jī)型比重跑道容量（架/小時(shí)）重型機(jī)80%中型機(jī)20%45重型機(jī)70%中型機(jī)30%52重型機(jī)60%中型機(jī)40%58重型機(jī)50%中型機(jī)50%55重型機(jī)40%中型機(jī)60%48圖4.3.6通過(guò)計(jì)算的結(jié)果反映到了圖十二中，可以看到在機(jī)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，當(dāng)重型機(jī)占比為60%時(shí)，計(jì)算出來(lái)的平行跑道容量值最大為58架次/小時(shí)，當(dāng)重型機(jī)的比重增加或減少時(shí)，相對(duì)應(yīng)的跑道容量都會(huì)降低，機(jī)場(chǎng)的連續(xù)服務(wù)能力就會(huì)打折扣。并且當(dāng)重型機(jī)所占的比重越大或越小的情況下，其跑道容量的最大值就會(huì)差容量峰值越多，跑道的承受能力大大降低。但60%的比率并不一定是機(jī)場(chǎng)跑道容量最優(yōu)時(shí)的重型機(jī)占比，可以大概確定這個(gè)最優(yōu)比率在50%到70%之間，如果想要計(jì)算出這個(gè)最優(yōu)值，還需要近一步的研究分析。4.4雙流機(jī)場(chǎng)跑道容量評(píng)估分析上面的計(jì)算數(shù)據(jù)得出，由于整個(gè)模型采用的是“插縫放行”，并且著陸優(yōu)先原則。即著陸航空器滿足一定條件時(shí)，管制員才能夠?qū)﹄x場(chǎng)飛機(jī)采取放行。由于起飛的飛機(jī)是插在兩架著陸飛機(jī)間隔當(dāng)中放行的，所以最后得到結(jié)果的起飛率應(yīng)當(dāng)是小于1的。采用多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的目的就是為了減少實(shí)驗(yàn)的隨機(jī)性對(duì)最后結(jié)果產(chǎn)生的影響，根據(jù)多次結(jié)果的比較，最后基本達(dá)到預(yù)期值，并且以1×105次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)作為最終的結(jié)果。由上表中的最后計(jì)算結(jié)果可知，起飛跑道容量為28.094架次/h，著陸跑道容量為29.438架次/h，起降比為0.94，符合實(shí)驗(yàn)前的預(yù)期值，也基本符合雙流機(jī)場(chǎng)實(shí)際的運(yùn)行特點(diǎn)。最后計(jì)算出來(lái)的機(jī)場(chǎng)雙跑道總?cè)萘繛?7.53架次/h也和實(shí)際跑道容量數(shù)值基本符合，說(shuō)明這個(gè)模型用來(lái)計(jì)算機(jī)場(chǎng)雙跑道容量可行。模擬結(jié)果接近實(shí)際機(jī)場(chǎng)最大容量值，可見(jiàn)MonteCarlo方法運(yùn)用在處理機(jī)場(chǎng)相關(guān)隨機(jī)變量問(wèn)題時(shí)，例如本篇論文隨機(jī)生成的航空器進(jìn)離場(chǎng)序列，是非常適用的。本文在研究跑道容量是，模型仍然存在一些缺陷或不足，還需要近一步的改良，所以本文最后得出的結(jié)果不是很準(zhǔn)確。但是，即便沒(méi)有對(duì)參數(shù)，運(yùn)行環(huán)境，天氣等因素進(jìn)行更完善的補(bǔ)充，用蒙特卡洛方法來(lái)多次重復(fù)計(jì)算機(jī)場(chǎng)容量的思想還是所闡述的內(nèi)容。在實(shí)際運(yùn)用中，除了上述這些限制因素外，機(jī)場(chǎng)的容量還要受天氣，跑道實(shí)際情況，空域的運(yùn)用等等因素限制。如果要對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行更深層的研究，可以涉及到更多的變量，便可以達(dá)到預(yù)期值。

5總結(jié)與改進(jìn)5.1論文總結(jié)本文以雙跑道電容評(píng)估模型為基礎(chǔ)，使用重復(fù)測(cè)試法對(duì)跑道容量進(jìn)行綜合評(píng)估和比較。這篇文章主要是實(shí)現(xiàn)的：（1）采用著陸飛機(jī)優(yōu)先，使用“插縫放行”的原則，并且同時(shí)考慮到起飛和著陸飛機(jī)之間的最小間隔。（2）采用多次重復(fù)試驗(yàn)的方法，不同隨機(jī)排列組合出的飛機(jī)序列，體現(xiàn)出的是前后飛機(jī)需要保證的間隔，最后得出不同的跑道容量值，多次試驗(yàn)結(jié)果的求均值可以減小誤差。（3）多次重復(fù)計(jì)算出來(lái)的結(jié)果與實(shí)際機(jī)場(chǎng)最大容量值比較接近，說(shuō)明了蒙特卡洛方法來(lái)研究機(jī)場(chǎng)跑道容量有實(shí)用性。（4）雙流機(jī)場(chǎng)在高峰期時(shí)，可以采用本篇文章的模型，計(jì)算出來(lái)的結(jié)果與跑道最大容量數(shù)值相近，此時(shí)跑道實(shí)際容量最大，可以提高機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行效率。5.2進(jìn)一步工作本文雖然較為系統(tǒng)地對(duì)平行雙跑道建立了容量評(píng)估模型，并采用了多次試驗(yàn)的方法用實(shí)例對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，但仍存在以下不足：（1）成都雙流機(jī)場(chǎng)跑道入口為錯(cuò)距式平行跑道，本文沒(méi)有過(guò)多考慮到錯(cuò)距入口對(duì)跑道容量帶來(lái)的影響。（2）沒(méi)有考慮到管制員的負(fù)荷和管制員的經(jīng)驗(yàn)在內(nèi)的管制因素，還有導(dǎo)航帶來(lái)的誤差，以及關(guān)鍵的機(jī)場(chǎng)天氣對(duì)跑道容量帶來(lái)的影響。（3）應(yīng)該綜合考慮放行優(yōu)先等原則的應(yīng)用，建立更為全面合