对于提升上海两场近距跑道运行效率的探讨

作 者: 孙轶 | 编 辑:admin 2016-10-27 16:33:00

引言

笔者根据当前在上海两场近距平行跑道的运行经验,对旧金山、法兰克福以及伦敦的近距平行跑道运行模式的特点进行分析,并结合当前国内空管建设的实际情况,探索进一步提高上海浦东以及虹桥近距平行跑道运行效率的方法。

近距跑道来源于英语的closely spaced parallel runway一词,是平行跑道相关运行中的一种组合方式。参照FAA和欧洲一些国家的规定,近距跑道定义为两条平行跑道中心线之间的距离小于2500英尺,其中一条跑道用于起飞,另一条跑道用于降落,起飞与降落之间建立相关的安全间隔,实施这种运行方式的平行跑道为相关平行近距跑道,简称近距跑道。

一、国内近距跑道运行的间隔瓶颈

上海浦东机场的35L/17R跑道(以下简称“3号跑道”)建成于2010年,与35R/17L跑道(以下简称“1号跑道”)间距460米,是我国第一组近距平行跑道,位于浦东机场的西侧。由于现有的近距运行规范,这组近距跑道之间实行隔离运行,与候机楼东侧的2号跑道实施独立平行进近。通常情况下,离港航班从候机楼滑出后,就近使用“1号跑道”起飞,进港航班从“3号跑道”落地后,加入D滑行道并穿越“1号跑道”前往停机位。离港航班的起飞要考虑近距跑道落地航班的间隔,大流量进港时,两条跑道也只有一条可以落地。相比国外繁忙机场,存在较大差距。

二、国外近距跑道的运行简介

1.Simultaneous Close Parallel同步近距平行进近

美国旧金山机场因为地形条件的限制,运营着现今世界上最为接近的近距平行跑道,两根跑道的距离只有150米。同时,为了应对枢纽港的大流量,旧金山机场在能见度大于4海里,云底高大于2100英尺的条件下,可以实施Simultaneous Close Parallel(同步近距平行进近)。在实施同步平行进近的时候,28L跑道实施常规的ILS进近,28R跑道实施偏置航向道的LDA进近。一般在距离旧金山机场100海里以外,区域管制员会告知航班需要实施LDA进近,如果机组不具备此能力,可以及时告知管制员,以便管制员重新安排落地次序。在28L做ILS进近的航班,进近管制员指挥其保持3200英尺,在NTZ以外建立航道。在28R做LDA进近的航班,进近管制员指挥其保持2200英尺,截获偏置3度的航向道,并保证其与在28L跑道进近的飞机有足够的水平和垂直间隔。随后,在28R进近的飞机建立跑道以及左侧进近飞机的目视间隔后,继续由塔台指挥落地。在此过程中,两架飞机均要将第二套甚高频,在指定的频率内打开扬声器进行长守,以防波道卡阻造成通讯失效。

在这样严密的运行规程下,旧金山的这两条近距跑道每小时可以保障60架次的落地,如果天气标准或导航设施低于标准,则恢复到30架次左右的落地容量。因此,通过这种新模式的应用,虹桥和浦东的进港容量可以得到显著增加。

图1

2.目视间隔

在旧金山机场,塔台管制员如果能够目视两架不同跑道落地的飞机,那么他可以同时对这两架飞机发布落地指令。这还只是在他们只有一套内话的基础上,而制订的规定。相比之下,我们的管制席位可能拥有“一主、二备、三应急”的通讯手段,但苦于行业法规修订的滞后,而不得不使用更大的间隔。因此,随着航班量的不断增加,我们对于枢纽港的吞吐速率有更高的要求。在技术成熟、规章合理、监控有效的前提下,上海两场是具备安全运行目视间隔的条件的。

3.滑行道布局

对于滑行道布局来讲,德国人的循规蹈矩在复杂大系统运行时还是很有效率的。法兰克福机场在实施二类运行时,严格规定只能使用跑道两头的B滑和W滑组成的“外环线”进行穿越飞行区的滑行,这使地面交通实现闭合环线成为可能。如图2所示。不管在哪条跑道落地,都可以沿中间的C滑到底,并加入B滑或W滑前往指定的候机楼,而起飞的航班不需要因为穿越跑道的航班而增加间隔,只要考虑二类运行时相邻五边的间隔即可。

图2

相比之下,虹桥机场的“外环线”因为诸多原因不能使用。因此,几乎每一架航班落地后都要穿越西跑道,西跑道起飞的节奏也完全被穿越跑道的飞机所打乱。因为,如果不及时完成穿越,落地脱离的航班势必与滑行道等待的飞机发生冲突。所以,如何完成并发挥虹桥机场“外环线”的分流作用,也是加大虹桥机场运行流量的重要举措。

4.长五边速度控制的必要性

伦敦希思罗机场是英国最为繁忙的机场,虽然只有两条跑道,但严谨的英国人善于通过规定和程序来协调统一运行次序和间隔。从而确保这两条跑道始终以最大的容量提供隔离运行。如图3所示。

图3

在希思罗的AIP中有这样一条规定,飞行员转向五边后,必须严格保持表速160节,直到距跑道4海里处。这样严格的速度规范,可以使连续落地的航班以3海里的纵向间隔落地,从而最大可能地提高终端区进港航班的容量。

飞行员如果不能保持这样的速度,必须提前告知管制员。不然,管制员会指挥违反速度规定的航班重新加入落地排序队列。相比国内的指挥,从飞机转向五边直至落地,关于调速的规定一直是个空白。经常出现五边15海里的航班,自行调速到135节,而后机依然保持170节的大表速,以至于浪费地面起飞飞机的进跑道间隔,甚至出现接近2.5海里的极端情况。所以,很多地面等待的飞机,经常抱怨需要等待很多落地航班后,才能进跑道起飞。因此,如果我们也能在上海两个机场的AIP中公布五边速度规定,那么进近调配的间隔就能顺利保持到落地。在浦东机场运行的货机比较多,业载较大的货机对于160节到4海里的调配会有些紧张和力不从心。然而笔者经过实际经验,最终发现170节保持到五边5海里,是一个客机与货机都能接受的临界点。

三、在上海两场近距跑道实施同步近距运行的设想

通过以上的经验分析,笔者认为在上海虹桥以及浦东通过实施同步近距运行的设想是可行的,具体可分为以下几个部分:

1.实施同步近距运行需要配备精密进近雷达,目的是为管制员提供刷新率极高的雷达数据。随着这几年ADS-B技术的发展,利用ADS-B台站的合理布局,提供比精密进近雷达更高的刷新率,特别是短五边监控精度。此外,二十八所在“A-SMGCS”的技术也值得关注,如果能和“ADS-B in”技术相结合,可以使在地面滑行的飞机,能够在自己的EHSI上看到周围其它航班的信息。塔台甚至可以将滑行路径通过数据链直接发送给具备ADS-B in的航班,确认的信息也可以经过数据链返回至空管的自动化系统或电子检查单系统。美国FAA计划在2012年底,在国内的几个机场对此项技术进行验证。如果验证成功这将是管制指挥领域的又一场技术革命。从现有的条件来看,ADS-B技术的应用已经向管制指挥的全生命周期拓展。由此得到的启发是,在同步近距平行运行中,原先一直困扰管制的及时发布分散指令,也可以借助ADS-B技术,在进近阶段进行预位,一旦需要分散,只要点击热键,最佳分散指令可以在第一时间向两架相邻航班同时发布。这样做,可以利用技术优势最大限度的提高应急指令的发布效率。美国空军在C-17运输机上装备的密集编队系统,利用类似TCAS信号的信号共享,可以让18架C-17进行自主定位、密集编队指引以及脱离编队的应用。当前国内民航在ADS-B技术的研发已经走在了应用的前列,民航局如能加强政策扶持和行业引导,选择定点厂家与飞行、管制部门联合测试,是完全可以建立我们自己的ADS-B精密进近监控系统的。该技术比精密进近雷达节约投资,完全国产化的生产又能进一步节省投资,有利于在国内迅速推广。

2.上海浦东机场的净空条件良好,可以参考旧金山的程序,在17R或今后的34R跑道建立航道偏置3度的航向台。使用“偏置+目视”进近的飞机,可以从五边的外侧接近航道,管制员指挥其在另一架飞机的右后方切入航道。

3.设立长五边应急频率。近距运行的飞行员在此静默频率用扬声器守听塔台,如果需要复飞,立即按照塔台的指令进行分散,避免因为波道卡阻而延误时机。

4.虹桥的净空条件较差,空域比较拥挤,可以考虑接通跑道两端的外环线,让进离港航班在不影响起降跑道的情况下穿越跑道。同时,结合目视间隔的运用,进一步缩小现有近距起降的规定,并且利用Side-step机动作为减少复飞提高效率的手段。

5.要建立我国首部同步平行近距运行的规章制度。在国外现有的这些规章中,我们不难总结归纳可用之处,在硬件条件高于美国的同时,我们可以接受逐渐放宽的运行标准。这一点需要民航局在高层次的平台上进行政策法规的统筹安排。

6.通过五边速度控制的规范,明确航班在上海两场长五边的调速规定。使管制员调配的间隔能够准确保持到短五边。对于不能实现该调速指令的飞机,需要提前和管制员沟通,管制员为其安排稍大的间隔加入五边。

以上设想参考了国内外近距跑道运行的规范,重点对上海两场的道面、空域环境、进近程序和运行间隔进行了全面的研究。随着国内航班量的增加,上海两场的延误率始终徘徊在较高位置。如何贴近实际,在确保安全的前提下提升效率,是我们全面落实民航局“排堵保畅”工作的具体体现。希望以上的设想,对上海两场航班的正常运行起到积极作用。(孙轶)