郑州新郑国际机场容量评估分析

2015-08-09刘建彬

河南科技 2015年12期

刘建彬

（民航河南空管分局，河南郑州 451162）

随着飞行量的迅速增加，空中交通管制能力和飞行量之间不相适应的矛盾日益突出。如何加强空中交通流量管理，优化飞机的运行环境，保证飞行的安全，流畅，有序和减少飞行延误，已成为当今空中交通管制部门所面临的迫切任务。飞行流量的快速增长带来了发展的机遇，也带来安全保障的挑战。科学有效的空中交通容量评估是空中交通管理的关键技术，对空中交通管理起着至关重要的作用。2015年3月，郑州新郑国际机场（以下简称郑州机场）容量评估启动。依据机场容量评估结果，找出郑州机场容量提升的瓶颈及未来发展的应对策略，采用满足管制规则要求的策略最大限度地利用机场系统的容量，力争使郑州机场的航班时刻编排更加科学合理，空管运行更加高效，未来郑州机场运行更加安全高效。

1 机场容量评估的意义

机场容量是指一个机场系统允许通过的旅客流量或航空器流量的通称，是衡量一个机场吞吐能力的重要指标,影响机场容量的因素很多，一般来说，主要取决于机场跑道容量、终端区容量和机场系统容量。只要空中交通流量超过机场跑道容量或空管扇区容量时，交通就会产生拥挤，航班就会延误。交通流量管理（TFM）是按一定的规则合理地分派空中交通需求使之不超出机场和空域的容量。在机场跑道、空管设施等因素没有发生变化的情况下，交通流量管理是降低拥挤造成的损失，保证空中交通安全、减少延误的最有效方案。因此，对机场容量的准确估计是飞行安全保障和实施科学合理的流量管理的依据和基础。

2 空管为提升机场容量采取的措施

郑州机场位于郑州市东南的新郑市境内，飞行区等级4E，跑道长3400m，航站楼建筑面积为12.8 万m2，机坪面积为25.6 万m2，机位57个，与20 多家国际航空公司开通郑州包机航线67 条。近年郑州机场飞行流量迅猛上升，起降架次、客货邮吞吐量不断攀升，2014年本场起降近15万架次，旅客吞吐量达到15 580万人次。2011年11月21日，国家发改委批准郑州新郑国际机场二期扩建工程。二期工程按满足2020年旅客吞吐量2 900 万人次、货邮吞吐量50万t的目标设计，飞行区等级为4F，在现跑道北侧建设长3 600m 的第二跑道和滑行道系统；新建48.45 万m2的第二航站楼，配套建设空管、供油及其他相关生产设施。项目总投资136.4 亿元。预计竣工日期为2015年12月30日，项目建成后，郑州机场将成为具备空陆联运条件，实现客运“零距离换乘”和货运“无缝衔接”的现代综合交通枢纽。

近年来河南空管分局一直致力于郑州机场的容量提升工作。2011年开始的周口地区航线调整及郑州机场进离场分离，解决了近空域矛盾；2012年PBN技术运用，提升了进近空域保障容量；2014年中南CDM 项目实施，减少了郑州机场离场航空器关舱门等待时间；在人员、设备紧张的情况下，优化现场值班，升级改造现有设备，开放了进近扇区，并顺利实施了高低扇区试运行，2015年初郑州塔进物理分离工作实施，使郑州终端管制服务更加规范、专业；通过加强对管制员特情处置、大流量指挥、复杂气象条件应对的培训，管制员作战能力不断提升；在加大现有设施设备更新改造的同时，科学规划和设计郑州机场扩建二期空管工程建设，努力为今后提升空管服务效率打牢基础。

3 郑州机场跑道容量的评估分析

机场容量一般包括跑道容量、滑行道容量、停机坪容量和候机楼容量，跑道作为机场中最容易形成瓶颈的子系统往往决定了整个机场的容量水平，因此跑道容量是决定机场地面容量最为重要的因素。机场的跑道容量主要受空中交通规则，空中交通程序，机场跑道的布局及管理模式，在机场运行的航空器类别，气象条件，空域限制等因素的影响。以下从两个方面对郑州机场跑道容量进行评估分析[1]。

3.1 机场跑道容量的历史数据评估分析

在评估过程中，对2014年3月1日至2015年2月28日期间的流量数据进行了采样。

3.1.1日流量统计与分析。郑州机场日航班量均大于300 架次，其中大于350 架次有274 天，约占总天数的75.1%，其中大于400 架次有89 天，约占总天数的24.4%。运行高峰日集中在2014年7月到2014年10月。

3.1.2 航班放行正常率统计与分析。

采样时间2015年1月2015年2月2015年3月放行正常率77.6%70.37%76.66%千万人次（含）以上机场放行正常率排名第11位第11位第8位

3.1.3 高峰小时统计与分析

在现有运行条件下，当高峰小时平均延误水平接近15 分钟时，12 号跑道高峰小时运行容量为34.6 架次，此时全天延误水平为6～8 分钟，日放行正常率较原有航班计划下降约15.7%；同样延误水平下，30号跑道高峰小时运行容量为31.7架次/小时，日放行正常率较原有航班计划下降约9.4%。

3.1.4 历史运行高峰统计与分析

机场历史高峰服务架次的样本数据是在303个采样高峰时段内出现3-4次的样本数据。机场历史高峰服务架次最大值样本点33架次/小时（进场16架次/小时，离场17架次/小时）的出现次数为4次。随着小时架次的提高，平均放行正常率从27架次到33架次变化不大，当小时架次从33架次增加到34架次时，平均放行正常率跌落5%，随着高峰服务架次的增加，正常率在34架次后下滑明显[2]。

基于历史数据的统计与分析，郑州机场单跑道运行历史高峰服务水平为33架次/小时。

3.2 郑州机场跑道容量的理论评估分析

郑州机场目前每天的航班当中有91.2%是中型飞机，重型飞机占3.1%，轻型飞机占5.7%。跑道到机坪共有5条联络道其中包括一条快速脱离道。供客机停放机位52个，货机停靠机位5个，试车位1个，除冰位1个。如果单从尾流间隔标准方面来考虑，两架飞机之间至少要有两分钟的间隔，也就是一条跑道的极限容量不应该超过三十架次每小时。针对郑州机场的跑道构型，考虑机型比例、跑道占用时间分布、放行间隔、尾流间隔、五边间隔、截获距离、跑道入口速度等参数建立跑道最大容量计算模型，在现有跑道运行间隔要求下，郑州机场单跑道运行跑道理论容量为38.9～40架次/小时。

4 郑州机场容量仿真模型评估与分析

在实际中，对机场容量不能孤立地进行研究，其大小还受终端区结构、管制员工作负荷、航站楼使用效率等多种因素影响。为确保机场容量的计算结果准确，在评估过程中，综合考虑机场终端区运行各项客观条件，采取计算机仿真方法，对影响机场容量的其他三个重要因素进行评估分析：一是终端区容量评估。在郑州机场终端区机场空侧、空地、陆侧三个运行范围，模拟正常情况下、军航活动时、多个军航同时活动时三个场景，对郑州机场终端区容量进行评估；二是基于模拟机的管制员负荷容量评估。按照目前民航局的规定，进近管制员最多能同时指挥六架飞机，塔台管制员最多能同时指挥四架飞机。考虑到管制员的能力对于机场容量也有着很大的影响，现场采集管制员工作负荷数据，通过分析管制员工作负荷水平进行容量评估；三是对郑州机场航站楼容量进行评估。

通过仿真模型计算结果表明：

①当柳林活动且考虑管制员工作负荷约束时，机场12 号跑道高峰小时运行容量为32.3 架次，减少2.3 架次；30 号跑道高峰小时运行容量为29.9 架次/小时，减少1.8架次；当柳林与开封同时活动且考虑管制员工作负荷约束时，机场12 号跑道高峰小时运行容量为31.3 架次，较正常情况减少3.3 架次；30 号跑道高峰小时运行容量为29.6架次/小时，较正常情况减少2.1架次。进近管制员工作负荷达到39分钟/小时（65%），无军航活动时运行容量为34架次/小时，军航活动时运行容量下降约2～3架次/小时。

②机场航站楼旅客服务设施、设备总体能力冗余，国内、国际、出发、到达均有增量空间。

5 提升机场容量的建议措施

合理安排终端区各移交点的流量分布，改善空域结构，完善飞行程序，减少通信延迟等都是提高机场容量的重要措施[3]。郑州机场的二期扩建工程无疑提供了一次良好的发展机会，第二条跑道和新航站楼的启用，停机位的增加，将为郑州机场迈向全新的高密度运作模式创造有利条件。结合评估分析结果，对增加郑州机场容量提出以下建议。

5.1 加大机场信息共享系统建设

当前郑州机场协同放行系统（CDM 系统）还不完善，放行延误问题突出。应加强空管、机场和航空公司等驻场单位之间的数据分析、处理与信息共享建设，确保各单位及时掌握航班动态，加强协调，紧密合作。引进空管指挥自动化辅助工具和系统，如飞行流量预报、流量预警、告警等，提高流量管理水平。改变现有CDM 运行模式，实现全国CDM 数据联网，达到统一放行的目的，减少航班延误。

5.2 提升机场空域运行效率

加强与军方的沟通协调，准确掌握军航活动时间，充分利用空域空闲时隙，在高峰时段采取申请偏置飞行的措施，增加安全裕度。改变空域使用规则，及时释放空域，提高空域资源利用率，减少不必要的航班延误。进一步优化航班时刻安排，目前的航班时刻表安排有部分时间片的流量超出了该时间片容量，对热点地区且流控易发目的地如广州、深圳、虹桥、浦东、杭州、成都、昆明、海口、三亚等地，离场计划时间编排间隔上不应少于30 分钟，有利于减少延误提高服务质量。

5.3 合理规划和使用机场空侧运行

郑州机场连续多年货运吞吐量增长率全国第一，5个货机位远远不能满足运行需求，应适当增加货机坪停机位数量，解决货运飞机停放问题；增加地面引导车数量，加快推进站坪管制移交，提高站坪管理效率；加强各单位协调，场务随时和塔台及现场运行指挥中心保持联系，优化对滑行道的使用，科学分配停机位，加强对机场飞行区的保护，使跑道入侵事件减到最低；灵活安排机位属性分布，提高各机位的利用率。

5.4 提升跑道运行效率

飞行员是否熟悉机场的跑道物理结构和运行规则，直接关系着进场跑道占用时间，应通过加大相关培训，减少跑道占用时间，提高机场运行效率。郑州机场双跑道建成运行后，应对现有跑道和快速脱离道的改造方案进行预先评估，高效地利用快速脱离道使占用跑道的时间减少至最低水平。解决老跑道快速脱离道不足问题，增加老跑道平行滑行道，增加离场容量并减少滑行延误，使整个流量畅通有序地运转。

5.5 加大空管保障队伍和基础建设

郑州新郑国际机场为全天候开放的国际机场，2015年航班保障预计超过16万架次，且2016年即将双跑道运行，现有一线运行人员在大流量时工作压力较大，存在一定的安全隐患，因此为保障航班运行安全，必须有计划增加各类空管保障人员。目前郑州机场尚未安装场监雷达、多点定位技术，1类盲降保障级别过低，应加大空管新通信导航设备建设的投入，可以降低机场最低运行标准，增加机场的运行时间，尽量减少恶劣天气(尤其是低云、低能见度)对飞行的影响。