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民航大蓝洞:浦东机场滑行效能评估
发布时间:2018-01-15        浏览次数:88        返回列表

民航资源网2018年1月15日消息:航班滑行过程作为机场场面保障的重要组成部分,直接影响了A-CDM系统建设、机场机坪移交等一系列重大工作。航班滑行可分为滑出和滑入两种,出港航班滑行时间即指滑出时间,是指航班实际推出时刻至实际起飞时刻之间的时间。目前,在我国航班正常管理规定和航班正常统计办法中,正常性、机上延误等指标的统计均与场面滑出时间相关。大量运行经验也表明,分析滑行时间的分布规律,识别滑行时间影响因素,能够帮助空管部门更加精准地把控航班进离场过程中的关键节点,便于CDM系统更加准备地分配轮挡时刻等,加强航班正常性管理;对于机场而言,也能优化场面运行效率,提升场面容量。


  上海浦东国际机场是中国大陆最繁忙的国际空港之一,是华东区域第一大枢纽机场、门户机场。浦东国际机场有两个航站楼,两组平行跑道,东西两个地面管制区,整个机场场面结构较为复杂,加之每日航班量巨大,停机位安排、起飞跑道选择、滑行路径分配等场面运行的环节都面临众多问题。另一方面,巨大的航班量需求又使得机场场面必须保持较高的运行水平,这些都使得整个浦东机场的场面运行条件非常复杂。所以,本文首先选择滑出时间这一指标,评估上海浦东机场的滑行效能。


  1 整体概况


  本文以2016年2月浦东机场出港航班为样本,对航班滑出时间进行了研究。浦东机场目前共有四条跑道,分别是16L/34R、16R/34L、17L/35R和17R/35L,1号和2号两个航站楼。两个航站楼位于两组平行跑道的中间。机场陆侧分为东地面管制区和西地面管制区。东地面管制范围包括平行跑道16R/34L、16L/34R,2号航站楼,围绕2号航站楼的7号和8号机坪,位于2号航站楼北侧的6号货机坪。西地面管制范围包括平行跑道17R/35L、17L/35R,1号航站楼,围绕1号航站楼的1号和2号机坪,位于1号航站楼北侧的3号货机坪,位于1号航站楼南侧的5号机坪、4号机坪,位于17R/35L跑道西面的西3货机坪。


  本次研究样本中,2016年2月浦东机场出港航班17809架次,使用的起飞跑道为16R、17L、34L、35R、17R、35L、34R。其中使用17R、35L、34R跑道起飞的航班分别只有11架、2架、1架,与总架次相比数量非常少,因而在本次研究中不列入研究范围,所以研究样本中出港航班共17795架次。使用的停机坪包括1、2、3(货)、4、5、6(货)、7、8号机坪以及西3(货)机坪。涉及的机位共204个,具体包括:1号机坪28个机位,2号机坪11个机位,3号货机坪8个机位,4号机坪19个机位,5号机坪36个机位,6号机坪12个机位,7号机坪18个机位,8号机位40个机位,西3货机坪32个机位。


  统计各机坪以及东西地面管制范围内出港航班使用四条主用起飞跑道起飞时的平均滑出时间,结果如表1所示。


  表1:各机坪至主要起飞跑道的平均滑出时间/分钟




  从表1的统计结果可以看出,西地面管制范围内出港航班利用17L跑道起飞时平均滑行时间最短,为13.06分钟。东地面管制范围内出港航班利用16R跑道起飞时平均滑行时间最短,为12.23分钟。整体平均滑出时间最短的起飞跑道为17L,只有15.49分钟。使用同一管制范围内起飞跑道的滑出时间明显较短。整个机场的出港航班平均滑出时间17.16分钟。


  2 机坪滑出时间分析


  为分析各个机坪使用四个主用起飞跑道时的滑出时间,将表1的数据绘制成图以便进一步分析,如图1所示。




  图1:机坪至起飞跑道的平均滑出时间


  从图1中可以看出,1号、2号、3(货)号机坪航班滑出时间由少至多的起飞跑道为17L、35R、16R、34L。其中,1、2、3(货)号机坪与17L、35R跑道同属于西地面管制范围内,17L相比35R跑道距离这三个机坪都更近并且三个机坪至17L和35R跑道头均有较为直接的滑行路径可用。16R和34L跑道属于东地面管制范围内,从1、2、3(货)号机坪出发的航班需要跨越东西地面管制范围,东西地面管制范围间的联络道较为靠近16R跑道头。1、2、3(货)号机坪的出港航班至16R的滑行路径相比于至34L的滑行路径较短。


  4号、5号机坪航班滑出时间由少至多的起飞跑道为35R、17L、16R、34L。分析过程与1、2、3号机坪基本一致,同一管制范围内,距离较近且有较为直接滑行路径的跑道的滑出时间较短。


  6(货)号、7号、8号机坪航班滑出时间最少的起飞跑道是16R,次少的是34L。之后是17L和35R,但17L和35R跑道的平均滑出时间相差较小。6(货)、7、8号机坪与16R、34L跑道同属于东地面管制范围,而16R距离三个机坪都更近并且有较为直接的滑行路线可用。17L和35R跑道属于西地面管制范围内,从6(货)、7、8号机坪出发的航班需要跨越东西地面管制范围,东西地面管制范围间的联络道距离17L和35R跑道头的距离相差不大,6(货)、7、8号机坪的出港航班至17L和35R的滑行路径长短相差较小。


  西3(货)机坪航班滑出时间由少至多的起飞跑道为35R、17L、16R、34L,其中35R和17L的平均滑行时间差距较小。西3(货)机坪与17L、35R跑道同属于西地面管制范围内,西3(货)机坪机位平行于17L/35R跑道排布,整体略靠近35R跑道头。16R和34L跑道属于东地面管制范围内,从西3(货)机坪出发的航班需要跨越东西地面管制范围,东西地面管制范围间的联络道较为靠近16R跑道头。西3(货)机坪的出港航班至16R的滑行路径相比于至34L的滑行路径较短。


  依据以上分析,缩短航班滑出时间,提高滑出效率应合理安排出港航班的停机坪位置。首先应尽量安排在与起飞跑道相同的地面管制范围内,避免跨管制范围的滑行,之后应综合考虑距离起飞跑道的距离和滑行路径是否直接通畅来安排最优的停机坪。在目前运行条件下,从滑出效率考虑,各机坪选择起飞跑道的优先顺序如表2所示。


  表2:各机坪选择起飞跑道优先顺序




  3 起飞跑道滑出时间分析


  从起飞跑道的视角进行分析,统计各机坪使用某一起飞跑道的航班架次以及平均滑行时间。




  图2:各机坪使用16R起飞架次及平均滑行时间


  如图2所示,使用16R跑道起飞时,6(货)号机坪的平均滑行时间最少,只有10.63分钟。6号货机坪距离16R跑道头距离较近,有较直接滑行路径且货机航班与周围7、8号机坪的客机航班执行时间存在差异,在一定程度上避免了滑行时可能的冲突。滑行时间次少的是距离16R跑道头最近且有直接滑行路径的8、7号机坪,分别为12.33和13.72分钟。综合第2部分的分析,6(货)、7、8号机坪与16R跑道的组合对于各自来说都是滑出时间最短的选择。




  图3:各机坪使用17L起飞架次及平均滑行时间


  如图3所示,使用17L跑道起飞时,3(货)号机坪的平均滑行时间最少,只有9.18分钟。3(货)号机坪相对17L跑道的位置与6(货)号机坪相对16R跑道的位置相似,距离较近且有较为直接的滑行路径,同时货机航班在时间上较大程度避免了与客机的冲突。滑行时间次少的是距离17L跑道头最近且有直接滑行路径的2、1号机坪,分别为11.75和12.9分钟。综合第2部分的分析,1、2、3(货)号停机坪与17L跑道的组合对于各自来说都是滑出时间最短的组合。




  图4:各机坪使用34L起飞架次及平均滑行时间


  如图4所示,使用34L跑道起飞时,4号机坪的平均滑行时间最长,为27.95分钟。其余各机坪的平均滑行时间相差较小,最大值3(货)号机坪21.31分钟,最小值西3(货)机坪17.39分钟,相差3.92分钟。34L跑道距离各机坪都有一定的距离,滑行路径较长。目前34L作为起飞跑道无法达到最高的滑出效率,可以作为机场繁忙时起补充作用的起飞跑道(依据2017年浦东机场的现状,已经在34L跑道西侧新建东机坪,提高了对34L作为起飞跑道的利用率和相应航班的滑出效率)。




  图5:各机坪使用35R起飞架次及平均滑行时间


  如图5所示,使用35R跑道起飞时,5号、4号货机坪的平均滑行时间最少,分别为13.41、13.46分钟。5、4号机坪距离35R跑道较近且有较为直接的滑行路径。滑行时间次少的是距离35R跑道头最近且有直接滑行路径的西3货机坪,平均滑出时间13.86分钟。综合第2部分的分析,5、4、西3(货)号机坪与35R跑道的组合对于各自来说都是滑出时间最短的组合。


  综上所述,针对每个起飞跑道,从滑出效率角度考虑应安排的客货机坪优先级顺序如表3所示。


  表3:起飞跑道的停机坪优先顺序




  综合第2和第3部分的分析,从滑出效率考虑,对于浦东机场来说,停机坪(货机坪或客机坪)与起飞跑道能够形成最佳组合,即对跑道来说是最优停机坪且对停机坪来说也是最优跑道。最优组合如表4所示,而在2016年,34L起飞跑道对于所有机坪都不是最优选择。


  表4:起飞跑道与机坪的最佳组合




  4 从滑出效率角度分析各机坪和跑道利用现状


  4.1 机场


  为了解各个机坪和起飞跑道的利用频次,对样本数据中各个机坪内出港航班数量,各个跑道起飞的航班数量进行统计,结果如表5所示。


  表5:各机坪、跑道出港航班架次统计




  研究样本中共涉及17795架次航班,204个停机位,机场整体每个机位的平均使用频次为87.23。8号机坪的机位数最多,共有40个机位,其承载的出港航班架次也最多,共4857架次,平均每个机位使用频次为121.43,高于机场整体平均水平。机位使用频次最高的是7号机坪,18个停机位共承载了3238架次航班,平均每个机位使用频次达到179.89,利用率较高。机位最少的3(货)号机坪承载了615架次航班,平均每个机位使用频次为76.88。机位平均使用频次最低和次低的分别是4号机坪和西3(货)机坪,仅为9.05和21.13。4号和西3货机坪也是最远离航站楼的两个机坪,位于整个机场场面的最南面和最西面。使用频次低于整体均值的还有6(货)号机坪、5号机坪、3号货机坪,6(货)、5、3(货)号机坪也都是距离航站楼较远的机坪。使用频次高于整体均值的2、8、1、7号机坪均是围绕两个航站楼的机坪。从机场运行效率和旅客便利性上来看,各机坪的利用优先级较为合理。




  图6:各机坪、跑道出港航班架次及机位使用频次统计


  各个机坪航班使用的起飞跑道以及机位使用情况如图6所示。各机坪使用最多的起飞跑道都是34L,使用需求较高。如前文所述,34L滑行效率不高,因此应在34L周围增加停机坪建设。除6号货机坪外,其他跑道使用次多的起飞跑道是35R,使用需求也较高。如前文所述,35R仅是5、4、西3(货)号机坪的最佳起飞跑道选择,对于其他机坪滑出效率一般,因此应在35R跑道周围增加停机坪建设,提高机场滑出效率。除34L、35R外,1、2号机坪使用16R跑道较多,17L较少,最优组合的利用有待提高。除34L、35R外,3(货)号机坪使用17L较多、16R较少,较多地利用了跑道与机坪的最优组合。除34L、35R外,6(货)、7、8机坪使用16RL较多、17L较少,较多地利用了跑道与机坪的最优组合。


  综上所述,从滑出效率的效率考虑,34L、35R跑道需求较大,但目前(2016年)的滑出效率不高,应增加周围的停机坪建设(目前浦东机场已经建设了34L西侧的东机坪和35R东侧的南机坪)。1、2号机坪的航班应更多地匹配滑出效率最优组合的起飞跑道。其他机坪利用最优滑出效率组合起飞跑道较多,滑出效率较高。


  4.2 航空公司


  统计2016年2月浦东机场各主要航空公司的出港航班平均滑出时间,统计的航空公司包括:中国国际航空、中国东方航空、中国南方航空、海南航空、上海航空、春秋航空、吉祥航空、厦门航空、四川航空,结果如表6所示。


  表6:主要航空公司平均滑出时间




  厦门航空的平均滑出时间最短,只有15.05分钟。四川航空的平均滑出时间最长,达到20.6分钟。下文将展开具体的分析。此外,在航班架次超过1000,样本数较大的航空公司中,选取平均滑出时间最长的中国南方航空(18.35分钟)和平均滑出时间最少的吉祥航空(16.35分钟),对这两家航空公司的机坪和跑道使用情况进行详细的分析。


  4.2.1 厦门航空和四川航空滑出效率分析


  厦门航空出港航班使用停机坪和跑道的具体架次信息如表7所示,四川航空出港航班使用停机坪和跑道的具体信息如表8所示。


  表7:厦门航空出港航班使用停机坪和起飞跑道的架次


  厦门航空出港航班共63架次,只使用了7、8号停机坪和16R和34L起飞跑道,均属于东地面管制区。依据上文的分析,7、8号机坪对于16R和34L来说是最优和次优的机坪。出港航空的停机坪分配非常合理,滑出效率较高。


  表8:四川航空出港航班使用停机坪和起飞跑道的架次




  四川航空出港航班共231架次,使用了7、8号停机坪和四条主用起飞跑道。其中,跨管制区使用35R和17L的架次为199,占出港航班的86.15%。依据前文的分析,跨管制区的滑行对于滑出时间的影响较大。四川航空停机坪的不合理分配导致滑出时间较长,滑行效率较低。


  4.2.2 吉祥航空滑出效率分析




  图7:吉祥航空机坪和跑道使用情况


  停机坪:5、6、7、8号机坪;


  起飞跑道:16R、17L、34L、35R。


  最优组合的使用比例:依据表4中机坪和起飞跑道的最佳组合,吉祥航空使用16R起飞跑道与6(货)号机坪的航班有13架次,占36架吉祥6号机坪出港航班的36.11%;使用16R与8号机坪的航班有104架次,占464架吉祥8号机坪出港航班的22.41%;使用35R与5号机坪的航班有122架次,占400架吉祥8号机坪出港航班的30.50%。总计使用最优组合的航班有239架次,占吉祥出港总数的13.59%。这239架次使用最优组合的航班的平均滑出时间13.93分钟,比整体平均滑出时间16.30分钟低14.54%。


  最差选择的使用比例:依据表3中起飞跑道使用停机坪的优先顺序,吉祥出港航班被分配了最差机坪的航班包括:208架次使用17L或35R起飞的8号机坪航班,占464架吉祥8号机坪出港航班的44.82%;11架次使用17L或35R起飞的6号机坪航班,占36架吉祥6号机坪出港航班的30.55%。总计吉祥航空出港航班中被分配到最差停机坪的航班有219架次,占出港航班的12.45%。这219架次分配到最差机坪的航班的平均滑出时间18.59分钟 ,比整体平均滑出时间16.30分钟高14.05%。


  其他组合的使用比例:其他的1301架次航班属于除最优和最差选择外的组合,占比73.96%。这1301架次航班平均滑出时间为16.35分钟,与吉祥整体的16.30平均值相差较小。


  4.2.3 南方航空滑出效率分析




  图8:南方航空机坪和跑道使用情况


  停机坪:6、7、8、西3号机坪;


  起飞跑道:16R、17L、34L、35R。


  最优组合的使用比例:依据表4中机坪和起飞跑道的最佳组合,南方航空使用16R起飞跑道与6(货)号机坪的航班有6架次,占36架南航6号机坪出港航班的16.67%;使用16R与8号机坪的航班有169架次,占769架南航8号机坪出港航班的21.98%;使用35R与西3(货)号机坪的航班有21架次,占58架南航西3(货)号机坪出港航班的36.21%。总计使用最优组合的航班有196架次,占南航出港总架次的13.13%。这196架次使用最优组合的航班的平均滑出时间12.01分钟,比整体平均滑出时间18.31分钟低34.39%。


  最差选择的使用比例:依据表3中起飞跑道使用停机坪的优先顺序,南航出港航班被分配了最差机坪的航班包括:320架次使用17L或35R起飞的8号机坪航班,占769架吉祥8号机坪出港航班的41.61%;12架次使用17L或35R起飞的6号机坪航班,占36架吉祥6号机坪出港航班的33.33%。总计南航出港航班中被分配到最差停机坪的航班有332架次,占出港航班的22.25%。这332架次分配到最差机坪的航班的平均滑出时间21.81分钟 ,比整体平均滑出时间18.31分钟高19.12%。


  其他组合的使用比例:其他的964架次航班属于除最优和最差选择外的组合,占比64.61%。这964架次航班平均滑出时间为18.37分钟,与南航整体的18.31分钟平均值相差较小。


  依据以上分析数据,吉祥航空使用最优组合的比例略高于南航(吉祥13.59%、南航13.13%),同时使用最差组合的比例控制得较好(吉祥12.45%、南航22.25%),且此时平均滑出时间没有被拉长过多,使得吉祥的整体滑出效率表现较好。虽然南航使用最优组合时,滑出效率表现较好,但使用比例较低,而最差组合占比达到22.25%,且此时的滑行时间被拉长较多,最终影响了南航整体的滑出效率。


  5 总结


  本文以浦东机场2016年2月的出港航班为研究样本,探究了浦东机场滑出时间的规律。要提高滑出效率首先应安排与起飞跑道相同地面管制范围内的停机坪,同时综合考虑滑行距离和滑行路径是否直接通畅。通过对样本数据的统计分析,本文给出了从滑出效率角度考虑的四条主用起飞跑道应安排的停机坪的优先级顺序,也列出了滑出效率较高的起飞跑道与停机坪最优组合安排。运用总结出的规律对机场和航空公司的滑出时间表现进行了分析。2016年浦东机场航班滑出效率较好,但34L、35R的滑出效率无法满足较大的需求,应增加周围的停机坪建设。航空公司方面,对表现较好和一般的公司进行了具体的分析,航空公司要提高滑出效率首先应尽量避免使用到最差选择,避免可能产生的过长的滑出时间,同时优先争取使用最优的组合安排。随着机坪移交工作的不断推进,机场方将延伸对航班过程的管控能力,从停机位到滑行道直至机场与空管的场面移交点,机场在为航班分配停机位和滑行路径时,应综合考虑本场的滑行效能,例如,以所有航班滑出时间最优、停机位占用时间最短等为目标,摆脱局部优化的桎梏,从而也为旅客减少机上延误时间提供力所能及的保障。


  民航大蓝洞


  秉承协助建设民航强国为宗旨,民航大蓝洞致力于为全球民航提供高端效能分析和专业咨询服务。服务对象涉及空管、航空公司、机场和社会公众,服务内容包括空中交通运行性能评估,空域资源利用评估,航空公司/机场运行水平分析和评价,出行方案设计和优化等。