基于AirTOP的机场U型港湾式站坪运行效率分析.pdf

89 港口航运|PORT AND SHIPPING作者简介周密（1990），男，湖南岳阳人，硕士，工程师，研究方向：机场总图规划。Email:摘要：随着机场航站楼构型的日益多样化，U型港湾式站坪布局应用于国内外各大机场。该文针对U型港湾式站坪的运行方式进行了系统分析，并以华东地区某改扩建机场为研究对象，通过AirTOP仿真软件对其港湾内布置三通道与四通道、特殊天气条件下（等同于双通道方案）以及港湾指廊端头机位等运行方案进行了仿真模拟评估。仿真结果表明：四通道方案运行效率高于三通道方案，但优势显著性一般；双通道方案港湾内相关机位运行效率降低，机位滑行时间平均增长约6%，但延误水平仍可接受；港湾指廊端头机位采用内侧站滑离港、外侧站滑到港方式的运行效率更高。关键词：U型港湾；仿真模拟；运行效率；AirTOP Abstract:Abstract:With the increasingly diversified terminal building style of the airport,the layout of U shaped harbor apron is applied to domestic and foreign airports.First,a systematic analysis was conducted for the operating modes of the U-shaped harbor apron.Then,a restructuring and expansion airport in Eastern China was used as the research object.Finally,the three-channel and four-channel plan of harbor apron,special weather condition(equal to dual-channel plan)and the operating modes of the end of harbor gallery parking position were simulated and evaluated through the AirTOP simulation software.The simulation result shows that the operation efficiency of the four-channel plan is higher than the three-channel plan,but the advantage is not great;the operation efficiency of the relevant parking position in the harbor of the dual-channel plan is reduced,and the average taxing time of the aircraft increased about 6%,but the delay level is still acceptable;The end of harbor gallery parking positions use the inner apron taxiway for departure and the outside apron taxiway for arrival is more efficient.Keywords:Keywords:U-shaped harbor;Simulation;Operation efficiency;AirTOP0引言随着我国民航出行需求的快速增长，机场系统的规模越来越大，机场航站楼构型多样化1，以致其相应的站坪滑行道系统日益复杂。站坪滑行道作为出港航班推出机位、进港航班接驳登机桥的主要活动区域，其运行的顺畅性与航班地面运行效率直接相关2。因此，对站坪运行效率，尤其是复杂航站楼构型下站坪运行效率的深入研究，有助于提高机场地面运行效率，减少航班延误，对于指导机场规划建设及运行管理具有重要意义。国内外对于航站楼构型与运行效率影响分析方面的研究比较少，多是从跑滑结构等机场构型角度去研究容量、安全、运行效率3。目前，国内中大型机场航站楼较多采用“主楼+指廊”式构型4，因而其相应的站坪会形成港湾式布局，其中以U型港湾最为常见。本文主要对机场U型港湾式站坪的运行方式进行分析，以华东地区某改扩建机基于A i r T O P 的机场U 型港湾式站坪运行效率分析周密上海民航新时代机场设计研究院有限公司Analysis of Airport U-shaped Harbor Apron Operation Efficiency Based on AirTOP90 港口航运|PORT AND SHIPPING场为研究对象规划不同的站坪滑行道布置方式及运行策略等，通过AirTOP软件建立机场模型进行仿真，并对港湾式站坪的运行效率进行综合比选分析，为今后中大型机场港湾式站坪的运行方式提供参考建议。1U型港湾式站坪运行方式分析根据港湾内设置的通道数量，U型港湾式站坪运行方式可分为：单通道、双通道、三通道以及四通道运行方式5（见图1）。图1 不同通道数量的U型港湾式站坪示意图5（1）单通道运行方式当航站楼的两个平行指廊长度较小，间距较近，U型港湾内只能设置单条滑行通道，例如重庆江北机场T2航站楼，见图2（a），港湾底部一般不设停机位，航空器在该通道内采用双向滑行方式。该类运行方式有利于减少进离港航班滑行距离，但由于通道数较少且进离港航班混合运行，其运行效率较低。（2）双通道运行方式当航站楼的两个平行指廊之间的空间较充足，指廊长度较长，U型港湾内可设置两条滑行通道，例如成都双流机场T2航站楼，见图2（b），航空器在通道内按照逆时针或顺时针单向循环运行，或者进离港混合运行，后者较为常见。该类运行方式较单通道运行效率有所提升，运行安全进一步得到保障。（3）三通道运行方式若航站楼的两个平行指廊相距较远，指廊长度不长，U型港湾内可设置三条滑行通道，例如上海虹桥机场T2航站楼，见图2（c），一般两侧的滑行通道用于出港，中间的用于进港，滑行道设置为单向滑行。该类运行方式可使进离场航空器的滑行路径分离，运行效率提升，但港湾底部一般停机位密集分布，运行冲突较多。（4）四通道运行方式在U型港湾内设置四条滑行通道，一般两侧的通道用于出港，中间的两条通道用于进港，目前U型港湾内设置四条滑行通道的机场案例较少，例如昆明长水机场航站楼，见图2（d）。该类运行方式采用单向运行，有利于进离港航班分流滑行，可以减少运行干扰，但和三通道一样，四通道港湾底部运行效率较低。2实例分析2.1研究对象本文以华东地区某改扩建机场为研究对象（见图3），结合改扩建方案着重对比分析其U型港湾内采用三通道与四通道的运行效率，同时考虑特殊天气（暴雪天气）条件下U型港湾内的运行方案。此外，一并对港湾指廊端头机位的运行方式进行研究，从而对该机场U型港湾式站坪的运行效率进行综合分析。2.2机场仿真建模本文采用AirTOP软件对该机场U型港湾式站坪的运行方式进行模拟评估研究。AirTOP是由比利时Airtopsoft公司开发的快时仿真工具，被全球各地的民航单位广泛使用，其中国际机构包括德国空管局（DFS）、美国联邦航空管理局（FAA）、（a）重庆江北机场T2航站楼 （b）成都双流机场T2航站楼 （c）上海虹桥机场T2航站楼 （d）昆明长水机场航站楼图2 不同通道数量的U型港湾式站坪机场案例91 港口航运|PORT AND SHIPPING图3 机场研究区域示意图迪拜空管局（DANS）等，国内机构包括空管局、民航院校、民航设计机构等。AirTOP在全球各地的应用，也反映了该软件的高效性、准确性和广泛适用性6。仿真模型中机场采用单跑道起降运行模式。航空器在平行滑行道滑行速度不大于37 km/h，站坪滑行线速度不大于18.5 km/h，飞机后推速度不大于5 km/h。航空器顶推出至开始滑行的安全检查时间为35 min。本场管制间隔依照该机场现行起降放行间隔进行设置，暂不考虑空域容量的限制。U型港湾内航空器进出机位时需考虑相邻机位运行的影响。对于港湾内航空器出港推出时，设定为限制机头一侧1个机位以及机尾一侧2个机位的运行；对于港湾内进港航空器滑入机位时，设定为限制其两侧紧邻机位的运行。以该机场本期（2025年）航空业务量预测为基础（年旅客吞吐量为1 800万人次），制作其典型高峰日航班时刻表，统计可知，2025年典型高峰日起降架次共计451架次。其中，离港航班234架次，到港航班217架次；典型高峰小时起降架次为35架次（见图4）。图4 2025年典型高峰日起降架次时段划分统计图2.3仿真数据分析（1）U型港湾区域运行方案对比分析依照机场T2航站楼构型与站坪平面布置，考虑港湾内实行三通道方案与四通道方案并进行对比分析（见图5、6）。考虑到上述两种运行方案主要涉及港湾内机位（510523号停机位）的相关滑行路径，因此，在考虑充分利用相关停机位（航空器优先选择510523号停机位）的前提下，主要针对其相关停机位的机位延误与冲突次数，对比分析各方案相关评价指标（见表1）。图5 三通道与四通道方案港湾内运行冲突点示意图（向北运行）图6 三通道与四通道方案港湾内运行冲突点示意图（向南运行）表1 港湾运行比选方案仿真绩效参数仿真场景机位延误时间/min港湾内冲突次数/次总延误 平均延误三通道方案（向北运行）15.620.219三通道方案（向南运行）34.250.4723四通道方案（向北运行）11.380.1513四通道方案（向南运行）22.730.282192 港口航运|PORT AND SHIPPING通过对比分析可知，港湾内实行四通道方案在机位延误时间与港湾内冲突次数方面均低于三通道方案，为提高高峰小时港湾运行效率，港湾内运行优先采用四通道方案。然而，四通道方案占地面积更大，且其优势显著性一般，在港湾内用地受限的情况下，可选择三通道方案。（2）港湾内特殊天气条件下运行方案分析考虑在特殊天气（暴雪天气）条件下，港湾内中间两条通道无法通行（如用于临时堆放积雪），两侧通道变为进离港混流运行，其等同于双通道方案（见图7）。通过仿真模拟，根据各机位平均地面滑行时间与机位延误时间评价港湾内特殊条件下的运行效率（见表2）。图7 特殊天气条件下港湾内运行冲突点示意图表2 特殊天气条件下港湾内运行方案仿真绩效参数仿真场景平均地面滑行时间/min机位延误时间/min港湾内冲突次数/次进港离港 总延误 平均延误向北运行3.73 11.5518.150.2325向南运行4.6710.4544.720.5842将港湾内四通道方案与特殊气象条件下运行方案进行对比分析，计算滑行效率影响值（见表3）。表3 特殊气象条件运行方案滑行效率影响值汇总表运行方向滑行时间增长比例/%向北运行到港11.61向北运行离港3.17向南运行到港5.36向南运行离港4.15根据仿真结果分析可知，特殊气象条件下港湾内机位滑行时间平均增长6.07%，其中向北运行到港滑行时间增长相对显著。然而，特殊条件下运行方案的全天平均地面延误时间与高峰小时平均延误时间均符合可接受延误水平。（3）港湾指廊端头机位运行方案对比分析港湾指廊端头机位有两种不同运行方案，即方案A（B滑用于到港，F滑用于离港，见图8）和方案B（B滑用于离港，F滑用于到、离港，见图9）。通过仿真模拟评价各方案运行效率（见表4）。图8 方案A相关区域冲突点示意图图9 方案B相关区域冲突点示意图表4 港湾指廊端头机位运行比选方案仿真绩效参数仿真场景平均地面延误时间/min相关区域冲突次数/次离港全场平均方案A（向北运行）2.51.329方案A（向南运行）3.281.708方案B（向北运行）3.221.7018方案B（向南运行）3.51.878通过对比分析可知，方案A在机位延误时间与港湾内冲突次数方面均低于方案B，且后者中F滑存在部分混流。因此，为便于运行管理以及提高高峰小时运行效率，建议港湾指廊端头机位运行方案采用方案A。3结论本文对U型港湾式站坪的运行方式进行了系统分析，并结合机场实例，应用AirTOP仿真软件对港湾内以及港湾指廊端头的多种运行方案下的运行效率、延误时93 港口航运|PORT AND SHIPPING间和冲突情况进行了模拟研究，仿真分析结果如下：（1）U型港湾式站坪实行四通道方案在机位延误时间与港湾内冲突次数方面均低于三通道方案，为提高高峰小时港湾内运行效率，建议港湾内运行采用四通道方案。鉴于四通道方案优势显著性一般，在港湾内用地受限的情况下可选择三通道方案。（2）在特殊天气条件下（等同于双通道方案）港湾相关机位运行效率降低，港湾内机位滑行时间平均增长约6%，但该方案的全天平均地面延误时间与高峰小时平均延误时间均符合可接受延误水平。（3）港湾指廊端头机位采用内侧站滑离港、外侧站滑到港的运行方式，其运行效率更高。综上可知，AirTOP软件可对机场飞行区的运行进行全面仿真，并可通过多类评价指标对飞行区运行效率进行定量分析，不足之处主要是软件在相关输入参数的复杂性以及微观视角方面有待完善，但其仍为当下以及未来一段时间内民航设计咨询领域的主要研究方法之一，可为机场的实际运行提供切实、有效的参考建议。参考文献 1 王晓群.大型机场航站楼设计要义探究J.建筑创作,2012(02):25-39.2 吴浩宁,郭雁池.北京新机场站坪滑行道运行模式仿真研究J.交通运输系统工程与信息,2016,16(03):215-220.3 陆摇摇.航站楼放射构型对机场运行效率影响分析D.广汉:中国民用航空飞行学院,2022.4 白景瀚.浅谈航站楼构型设计与运行效率有关的三个因素J.城市建筑,2019(16):91-92.5 余青华.基于机坪管制移交的航站楼U型区运行优化研究D.天津:中国民航大学,2020.6 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