机场容量和机队规模对航班量增长的影响分析
摘要:本文着眼机场容量和机队规模两个影响民航业发展的关键供给因素,分析了其对航班起降架次的影响规律和趋势,从加快基础设施建设、优化机场总体规划、完善空域规划和科学调控机队引进速度等4个方面提出了相应的建议。
机场容量和机队规模是表征民航供给能力的核心指标,研究其发展现状及对航班起降架次的影响规律,进而在基础设施建设、机队引进规划等方面提出政策建议,对民航业实施供给侧结构性改革、构建功能完善的机场网络和高效畅通的航路航线网具有重要参考意义。
一、机场容量定义
(一)容量定义
机场系统各项设施在一定时段内(通常为1小时,也可为1年或1天)通过不同运输对象(飞机、旅客、货物等)的最大能力,称为容量。对设施连续不断地供应均衡的运输对象,可以获得该设施的极限容量,但运输对象必然会因等待通过而出现延误。需求量越接近于极限容量,平均延误时间越大。在保障安全的前提下,依据某个可接受的平均延误时间所确定的容量,称作实际容量,如图1-1所示。
机场系统各项设施的容量和延误,可单独地进行分析,而系统的容量取决于最受限制的设施的容量。通常,机场容量由跑道容量决定,表征为单位时段内可以容纳通过的最大飞机运行次数,通常以高峰小时架次表示。
图1-1  容量与延误的关系
(二)跑道容量标准
跑道容量除了与跑道数量和构型直接相关外,还与终端区空域结构、运行模式、仪表飞行/目视飞行、配套的滑行道构型、机场气象条件、航空器噪音限制等因素有关。
在实际运行过程中,上述部分因素存在不确定性,跑道容量是一个动态值。根据《机场容量评估管理暂行办法》(民航发〔2010〕52号),我国机场容量评估是按照航空器运行规则,基于可接受的延误水平和空中交通管制员的工作负荷,兼顾安全和效率,综合考虑机场运行条件,评估给出一个恒定值。对于不同机场,即使跑道数量和构型一致,由于空域结构和运行模式不同,容量也存在较大差别。
根据对我国21个时刻协调机场的跑道容量的统计分析,我国机场跑道容量如表1-1所示。通常,单跑道机场批复的容量最大值为33架次/小时,一组平行窄距跑道约为48架次/小时,一组宽距跑道容量主要受运行模式影响,隔离运行模式下容量为43-45架次/小时,混合运行模式下容量为48-52架次/小时,独立运行模式下容量为55-60架次/小时。
对比美国联邦航空局(FAA)发布的咨询通告《机场容量和延误》(AC150/5060-5),同构性跑道,美国机场跑道容量约为我国的1.3倍,也说明未来我们机场跑道容量还有较大的提升空间。
表1-1  我国机场跑道容量标准
| 跑道构型 | 批复跑道容量 (架次/小时) | 实际运行年起降架次 | 典型机场 | 
| 单跑道(配置单条全长平行滑行道) | 29~33 | 20~22万 | 厦门、武汉、郑州 | 
| 窄距平行跑道 | 43~45 | 25~27万 | 虹桥、重庆 | 
| 宽距平行跑道 | 48~57 | 35万 | 成都、昆明、西安、深圳 | 
| 两窄一宽跑道 | 65 | 41~45万 | 广州 | 
| 三条宽距跑道 | 88 | 60万 | 首都 | 
| 两组窄距平行跑道 | 76 | 50~55万 | 浦东 | 
二、我国干线机场设施与容量现状
截止2016年底,我国干线机场(本文定义为旅客吞吐量排名前50位的机场)基础设施容量和运行情况如图2-1和图2-2所示。50个干线机场中,跑道容量饱和/时刻紧张的机场数量达到10个,主要集中于21个时刻协调机场,33个机场航站区容量已饱和,表明我国民航供给不能满足需求的矛盾较为严峻。
图2-1  我国干线机场跑道容量和实际运行情况
图2-2  我国干线机场航站区容量与实际运行情况
21个时刻协调机场中,除了杭州萧山机场小时高峰架次与小时容量基本持平外,其余20个机场的小时高峰架次都明显高于公布的小时容量标准,其中,首都、浦东机场超出20余架次,天津、虹桥、福州、海口、三亚和成都6个机场高峰小时架次超出小时容量30%。多个机场每天长时间处于满负荷运行,容量逼近极限。
 
数据来源:2016年民航航班运行效率报告
图2-3  2016年协调机场容量和运行情况
根据《中国民航第十三个五年发展规划纲要》,“十三五”期间,45个干线机场正在或将要实施扩容工程(包括改扩建、迁建和新建第二机场),预计建成后将新增29条跑道、2200余个机位,整体设计容量将达到15亿人次左右,容量紧张的矛盾将有所缓解。
三、机场容量对航班起降架次的影响分析
(一)机场容量对干线机场航班量的影响分析
跑道容量饱和/时刻紧张的10个机场基础设施和业务量情况如表3-1所示。
表3-1  跑道容量饱和/时刻紧张的机场
| 序号 | 机场 | 现有跑道数量 | 航站楼面积(万㎡) | 现有停机位数量 | 跑道对外公布小时容量 | 2016年高峰小时最大值 | 2016年起降架次(万架次) | 
| 1 | 北京/首都 | 3 | 141.4 | 347 | 88 | 113 | 60.6 | 
| 2 | 广州/白云 | 3 | 35.3 | 143 | 71 | 86 | 43.5 | 
| 3 | 成都/双流 | 2 | 45.1 | 176 | 48 | 62 | 31.9 | 
| 4 | 上海/虹桥 | 2 | 44.4 | 163 | 43 | 59 | 26.2 | 
| 5 | 重庆/江北 | 2 | 19.3 | 99 | 45 | 57 | 27.7 | 
| 6 | 杭州/萧山 | 2 | 37 | 91 | 45 | 47 | 25.1 | 
| 7 | 厦门/高崎 | 1 | 22.86 | 85 | 32 | 38 | 18.4 | 
| 8 | 乌鲁木齐/地窝堡 | 1 | 18.5 | 77 | 31 | 37 | 16.2 | 
| 9 | 青岛/流亭 | 1 | 12 | 61 | 31 | 38 | 16.9 | 
| 10 | 大连/周水子 | 1 | 13.5 | 49 | 29 | 33 | 12.6 | 
对比机场航班量历史增速,容量饱和机场的航班量增速相比干线机场整体呈现明显放缓趋势(增速平均下降2.1个百分点),多个机场的航班量增速发生断崖式下跌(增速平均下降6.5个百分点),部分机场出现负增长。
同时,相关机场采取多种措施应对容量饱和状况,包括优化空域结构,优化航班时刻,削峰填谷,延长机场运行时间,更换大机型(提高客货吞吐量)等,努力保持机场业务量的持续增长,呈现低速波动增长态势。
表3-2  跑道容量饱和/时刻紧张的机场航班量年均增长对比
| 年份 | 北京 | 广州 | 深圳 | 成都 | 虹桥 | 重庆 | 杭州 | 厦门 | 青岛 | 大连 | 干线机场合计 | 
| 2005 | 12.0% | 16.0% | 8.0% | 19.1% | 12.7% | 12.3% | 17.0% | 6.1% | 10.3% | 16.4% | 17.0% | 
| 2006 | 10.4% | 9.9% | 11.9% | 17.1% | 4.9% | 22.4% | 24.6% | 15.4% | 13.8% | 12.7% | 13.3% | 
| 2007 | 5.8% | 12.1% | 7.1% | 6.8% | 4.6% | 18.3% | 15.0% | 10.5% | 13.5% | 24.7% | 11.1% | 
| 2008 | 7.9% | 7.3% | 3.3% | -4.5% | -1.4% | 8.4% | 4.8% | 8.7% | 7.7% | 19.6% | 5.8% | 
| 2009 | 13.2% | 10.1% | 8.1% | 19.6% | 2.0% | 16.9% | 13.3% | 14.2% | 10.7% | -5.6% | 12.8% | 
| 2010 | 6.0% | 6.6% | 6.8% | 9.0% | 16.3% | 9.5% | 8.8% | 10.4% | 6.3% | 4.1% | 10.4% | 
| 2011 | 3.0% | 6.1% | 3.6% | 6.6% | 4.7% | 13.5% | 2.0% | 16.1% | 1.5% | 1.9% | 6.1% | 
| 2012 | 4.4% | 6.9% | 7.3% | 10.4% | 2.4% | 17.9% | 11.4% | 7.3% | 9.8% | 6.1% | 8.4% | 
| 2013 | 2.0% | 5.2% | 6.9% | 3.7% | 3.8% | 9.6% | 14.7% | 14.5% | 11.8% | 2.9% | 9.8% | 
| 2014 | 2.5% | 4.9% | 11.2% | 8.5% | 3.9% | 11.1% | 11.8% | 5.7% | 9.7% | 11.0% | 8.1% | 
| 2015 | 1.5% | -0.6% | 6.7% | 6.6% | 1.2% | 7.2% | 8.9% | 2.3% | 9.3% | 0.2% | 6.3% | 
| 2016 | 2.7% | 6.2% | 4.3% | 8.8% | 2.1% | 8.4% | 8.2% | 1.9% | 8.4% | 8.4% | 7.7% | 
(二)多跑道机场改扩建历程与航班量增长情况
对2016年前投用的12个多跑道机场的第二/三/四跑道启用日期进行了梳理,与机场航班量历史数据进行对比分析。
表3-3  我国12个多跑道机场新跑道启用日期
| 序号 | 机场 | 跑道数量 | 第二跑道启用时间 | 第三跑道启用时间 | 第四跑道启用时间 | 
| 1 | 北京/首都 | 3 |   | 2008年2月29日 | 
 | 
| 2 | 上海/浦东 | 4 | 2005年3月 | 2008年3月 | 2015年3月28日 | 
| 3 | 广州/白云 | 3 | 新机场同期建成2条跑道 | 2015年2月5日 | 
 | 
| 4 | 成都/双流 | 2 | 2011年5月5日 | 
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| 5 | 深圳/宝安 | 2 | 2011年7月26日 | 
 | 
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| 6 | 上海/虹桥 | 2 | 2010年3月11日 | 
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| 7 | 昆明/长水 | 2 | 新机场同期建成2条跑道(2012年6月28日转场) | 
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| 8 | 西安/咸阳 | 2 | 2012年12月13日 | 
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| 9 | 重庆/江北 | 2 | 2010年12月18日 | 
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| 10 | 杭州/萧山 | 2 | 2013年1月10日 | 
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| 11 | 南京/禄口 | 2 | 2014年7月12日 | 
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| 12 | 天津/滨海 | 2 | 2015年10月15日 (航班运营) | 
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表3-4  多跑道机场新跑道投用后航班增长情况
不同类型多跑道机场在新跑道启用后,航班增长呈现不同的规律。根据启用前机场容量瓶颈情况和启用后容量增幅情况可分为4类,各类机场航班量增长规律如表3-5所示。一是新跑道启用前机场已经饱和,但启用后空域条件无实质改善,航班量不增长,甚至负增长;二是容量增加有限,市场需求旺盛,启用的当年或次年增速提升明显,平均增加9.8个百分点,但此后便再次饱和;三是容量增幅较大,启用的当年或次年,机场时刻明显放量,航班量增速通常呈跳跃式增长,平均增加13.2个百分点,随着运行模式的升级,机场容量逐步增加,随后若干年能保持平稳增长态势,直至再次饱和;四是启用前容量尚未饱和,启用后航班量增速保持平稳态势。
总体上,第4类机场遵循了“适度超前”原则,适时启动新跑道建设工程,机场容量能够保持平稳有序增长,较好地满足了人民群众的出行需求。
表3-5  不同类型多跑道机场新跑道投用后航班量增长规律
| 类别 | 新跑道启用前容量 | 新跑道投用后 | 对应机场 | 航班量增长规律 | 
| 1 | 容量已经或趋于饱和 | 空域条件无实质性改善 | 广州、成都 | 新跑道启用当年航班量基本不增长,甚至出现下降,随后几年航班增长取决于空域条件改善情况。 | 
| 2 | 容量增加有限,市场需求旺盛 | 北京、虹桥 | 新跑道启用的当年或次年增速增长明显,平均增加9.8个百分点,但此后便再次饱和。 | |
| 3 | 容量增幅较大 | 昆明、杭州、南京 | 新跑道启用的当年或次年,机场时刻明显放量,航班量增速通常呈跳跃式增长,平均增加13.2个百分点。随着运行模式的升级,机场容量逐步增加,通常能保持平稳增长态势,直至再次饱和。 | |
| 4 | 容量未饱和 | 重庆、西安、天津、浦东 | 新跑道启用后,航班量增速保持平稳态势,新增容量在随后几年逐渐发挥。 | |
四、机队规模对航班量增长的影响分析
航班起降架次与运输机队规模存在正线性相关关系。2005~2016年,我国运输机队由863架增长到2950架,年均增速11.8%,同期运输航空年起降架次由300.6万增长到840.2万,年均增长9.8%。起降架次增长速度低于机队规模扩张速度,主要受航班距离增加、客座率上升等因素的影响。
图4-1  2005-2016年我国航班起降架次与机队规模关系
每架飞机完成的年起降量呈现下降趋势。2005~2016年,我国单架飞机平均每年完成的航班起降量由3427架次逐步下降到2901架次/年,年平均下降47架次。航班年起降量主要受航班平均距离、航班平均航速、每架飞机年生产小时等因素影响。我国航班平均距离稳步增长,由2005年的1286千米上升到1472千米;航班平均航速总体呈下降趋势,由2005年的644千米/小时下降到623千米/小时;同时我国每架飞机生产小时基本保持不变,在3400~3500小时/年上下波动。因此,每个航班距离的增加是导致平均每架飞机年起降量下降的主要因素,形成这一趋势的原因,一是高铁等其他交通方式的竞争,中短途民航航线不断减少,二是国际化进程加快,国际航线增速快于国内航线。
图4-2  2005-2016年我国每架飞机年起降架次变化
图4-3  2005-2016年我国航班平均航距变化
图4-4  2005-2016年我国航班平均航速变化
客座率也是影响起降架次的因素之一。假定所使用机型相同,在同等旅客运输需求下,客座率越高,所需起降架次越少。2005年以来,在机队结构基本未发生变化的条件下,我国正班客座率由71.5%上升到82.6%,增加11个百分点。
图4-5  2005-2016年我国运输航空正班客座率
随着航空运输需求持续增长,我国机队规模仍将不断扩大。预计,未来较长时间内,高铁的影响和国际化战略的实施将使我国航班运输距离继续增长,每架飞机的年起降架次持续下降。同时,机队结构将发展变化,主要机场容量受限和国际化战略将进一步增加对宽体机的需求,预计未来宽体机比例将逐渐恢复上升。
图4-6  我国运输飞机在册架数及结构
五、对我国机场建设和机队规模引进的建议
加快机场基础设施建设。50个干线机场中,跑道容量饱和/时刻紧张的机场数量达到10个,33个机场航站区容量已饱和,供给不能满足需求的矛盾较为严峻。建议围绕“一二三三四”的新时代民航总体工作思路,加快建设北京新机场、成都天府机场等超级工程,加快提升枢纽机场保障能力,构建功能完善的机场网,持续降低设施容量瓶颈对航班正常率的负面影响,促进我国民航由高速增长向高质量发展转变。
优化机场总体规划和跑道建设时序。根据民航强国战略,到2035年,我国人均航空出行次数将超过1次,预计主要机场业务量将在现有基础上增加2倍左右。建议主要机场按照长远发展需求,增加机场跑道布局和终端规模容量,做好土地预留和场址保护,有条件的城市规划建设第二/第三机场。优化跑道建设时序,建议按照“适度超前”的原则新建跑道,近阶段宜以新增远距(或中距)跑道为主,着力提高机场容量,远期建设辅助(近距)跑道,优化机场运行。
完善繁忙机场空域规划。在机场设施改扩建的同时,应着眼中远期发展需求,同步做好机场空域规划,制定空域结构优化实施路线图,地方政府在空域协调方面应承担主体责任,民航空管部门做好方案研究和配合工作,避免跑道投用后产能无法发挥的现象出现。
科学调控机队引进规模。高铁的联网提速和国际运输市场的快速发展对我国民航业的结构产生了深刻影响,航班平均飞行距离逐年增加,平均每架飞机完成的年起降量逐年下降,机队规模引进速度宜高于业务量预期速度。同时,鉴于多个主要机场容量趋于饱和,建议进一步增加宽体机的引进比例,置换繁忙航线的中小机型,提高单个时刻的旅客运输量。(陈文来 中国民航科学技术研究院)
参考文献
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