白云机场02L仪表着陆系统故障对机场容量的影响

Spirit

作者：朱智玮   时间：2013-01-05
http://news.carnoc.com//list/240/240819.html
近日，广州白云机场由于仪表着陆系统（ILS）故障而导致平行双跑道运行模式由正常的独立离场/相关进近改为隔离运行的模式，运行模式的改变直接导致机场容量的下降，从而造成航班大面积延误。
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　　所谓隔离运行模式，是指在平行跑道上同时进行的运行，其中一条跑道只用于离场，另一条跑道只用于进近。简单说是“一起一落，互不相干”。隔离运行时，跑道容量如何评估呢？对于起飞飞机，只要起飞飞机之间有足够的尾流间隔就可以了，不用看另一条跑道落地的飞机之间的间隔。对于落地飞机，只要落地飞机之间有前机足够脱离的间隔（一般为7公里左右，各个机场因脱离道布局等因素不一样）或者尾流间隔（以大的为准）就可以了。

　　在这里，有必要提一下在隔离运行中要特别注意的几个尾流间隔：前机重型，后机中型，10公里；前机重型，后机轻型，12公里；前机重型，后机重型，8公里；前机A380，后机重型，12公里；前机A380，后机中型，13公里；前机A380，后机轻型15公里。不难看出，只要前机是重型机或者A380，那么这个时候间隔就要适当拉大！这里，要“特别注意”的是这个尾流间隔不是我们所说的“五边间隔”，而是前机接地，后机距离前机的距离！因为对于落地飞机，只有前机接地了，才可以认为前机对后机没有尾流间隔影响了！那我们所谓的“五边间隔”肯定是要大于尾流间隔的，因为在五边存在明显的追赶，所以“五边间隔”至少是所需最小间隔加上五边追赶距离，实际工作中管制员肯定要加一定的余度，这一点要特别提醒的！综合上面的间隔分析（偶尔会有重型机或A380，需要拉大间隔），饱和状态下应该平均落地距离在7-8公里左右，落地飞机在跑道延长线8公里以内的地速大概在220公里/小时-260公里/小时左右，也就是大概每分钟4公里左右，那么，很明显，单跑道落地的饱和间隔大概是在平均两分钟落一架，也就是说双跑道隔离运行的落地饱和量在每小时30架次左右！实际工作中，能做到28或29架次就已经很极限了。对于起飞飞机，我们前面说过了，由于一条跑道专门用来起飞，起飞飞机之间只要符合尾流间隔就可以了。除了上面说的重型机和A380在前的情况，其他情况尾流间隔均为6公里（中型机后跟轻型机尾流间隔是10公里，因为广州起降均为中型机含以上，所以此条不考虑）。综上所述，考虑到个别重型机，大概平均有7.5公里的距离，对于起飞飞机已经是足够的了。对于刚起飞的飞机来说，初始起飞的时候平均地速在300-360公里/小时，平均每分钟飞5.5公里，那么隔离运行饱和时，平均每架起飞飞机所需起飞间隔（时间）为7.5/5.5=1.37分钟，那么隔离运行饱和容量=60/1.36=44架/小时。所以，隔离运行时，每小时落地饱和容量大概在30架次左右，而起飞饱和容量大概在44架次左右！

- h% k- B5 I- E5 R0 D/ b1 M　　为什么会有如此大的差异呢？从上面的分析可以看出，不管落地飞机还是起飞飞机，隔离运行时，起飞飞机间和落地飞机间各自的极限距离都是在7-8公里之间，那么为什么饱和容量的差异如此之大呢（44：30）？这是是由于速度的差异造成的！起飞的时候，飞机是处于一个增速的过程，前面飞机增速一般比后面飞机快很多（起飞越早，增速越快），所以两架起飞飞机之间的距离一般是越来越大的，也就是说，只要后机起飞的时候和前机够上面所述的极限距离7-8公里，那么之后两机距离会越来越大，换句话说，开始够间隔，之后肯定是够间隔的！而落地呢，恰恰相反，落地飞机是一个减速的过程，前面的飞机减速一般比后机减速快很多，所以两架落地飞机之间的距离是越来越小的，也就是说，两机的距离要求“始终”大于7-8公里的极限距离，那么要就要考虑到这种追赶，在前机落地前需要拉出远远大于7-8公里的极限间隔才能符合两机“始终”大于7-8公里的间隔。

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　　广州双跑道日常运行模式是平行双跑道独立离场和相关进近，这种运行模式可以通俗的理解为“双起双落”。独立平行离场模式，是指航空器在平行跑道上沿相同方向同时起飞的运行模式，简单理解就是两条跑道同时用于起飞。所谓相关平行仪表进近模式，是指在相邻的平行跑道仪表着陆系统（ILS）上进行的航空器之间需要配备规定的雷达间隔时，在平行跑道上同时进行的仪表着陆系统进近的运行模式，通俗可以理解为“两条跑道上的飞机一前一后落地”。
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　　在独立离场/相关进近的运行模式下，跑道容量又是如何评估的呢？独立离场的起飞容量比隔离运行的起飞容量复杂，因为隔离运行是“一起一落，互不相干”，一条跑道专门用来起飞，不用看五边有没有间隔，起飞飞机只要符合放行的尾流间隔就可以，而独立离场的起飞容量受每条跑道的五边进近飞机间的间隔影响很大。如果落地模式是相关进近，而单跑道的五边进近间隔不够起飞飞机进跑道起飞的间隔，那么飞机就不能进跑道起飞，这样肯定会大大的影响起飞的容量。如下图：


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　　比如说：A落地后要起飞一个飞机，那么A和C之间的距离至少是A接地时，C距离接地点12公里（广州规定）；在起飞或落地是大型宽体机或航程超过3小时航班时，A接地时，C距离接地点15公里等等。再次强调这些数据是以前机接地，后机距离前机的距离，考虑到追赶，两机在五边间隔肯定要大于这些数值的！从上面分析可以看出，与隔离运行的起飞和降落饱和容量可以割裂开来分析不同，独立离场/相关进近的起飞和降落饱和容量是相互影响和相互制约的，必须综合起来考虑！
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　　首先我们分析两条跑道起飞+落地的总量最大值，两条跑道的起飞+落地的总量达到最大值是在两条跑道分别达到理想的一起一落标准间隔的时候，也就是说每条跑道的落地间隔达到落地的前机接地，落地的后机距离12公里（暂时不考虑重型机和A380），在两个落地飞机中间起飞一个飞机，也就是落地前机接地，起飞飞机进跑道起飞，然后落地后机接地，中间不浪费一点间隔。那么我们算一下从落地前机接地开始计时，落地后机到接地需要多少时间：在距接地点8公里以内（基本上飞机处于落地形态），飞机一般平均速度在220-260公里/小时，可以取平均值4公里/分钟；在距接地点8-12公里以内（逐渐向落地形态调整），飞机一般平均速度在300公里/小时，可以取平均值5公里/分钟，那么后机到接地点时间=8/4+4/5=2.8分钟，也就是说每小时有60/2.8=22架飞机落地，其间，有22架飞机起飞，一条跑道就有44架飞机起降，两条跑道就有88架飞机起降，也就是说独立离场/相关进近的每小时最大起降容量是88架次！这是一个理想值，实际工作中是几乎不可能的！实际工作中要考虑的因素太多（风的影响，重型机或A380起降，一条跑道起飞多另一条起飞少，两条跑道落地数量不均衡等等），通过实际架次的统计，广州的本场起降总架次在70以内，一般高峰架次在65-70之间。见广州某日独立离场/相关进近运行模式架次统计图：


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. Z. O1 v! _' n5 e- \7 Q　　其次，对于单独考虑落地的饱和容量，由于相关进近规定“在航空器建立ILS航向道之前，管制员应当为航空器提供不小于300米的垂直间隔或者6公里的水平间隔”，所以不管有没有起飞飞机，在建立航向道前，管制员一般会安排相邻航空器之间的距离在8-10公里，因为要考虑到五边的追赶和航空器调速性能，到转弯切入航向道时，这个间隔会追到7-8公里，这个距离已经比较极限了，因为小于6公里就是小于间隔（广州地区由于东面有白云山和广州电视塔，所以可用高度层不多，基本上以拉开水平距离为主）。从上面的分析可见，由于需要拉开相邻跑道进近飞机之间的水平距离，一般同跑道飞机之间距离在12公里上下，两条跑道分别错开（可参考第一张图），所以，目前实际情况中，广州相关进近的落地饱和架次在每小时44架，实际中一般打九折（考虑到风，飞机调速时机，飞机下降时机等因素的影响），在39架次上下。
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0 A4 s% U- ]) j$ X' J2 l" {　　再次，对于单独考虑起飞的饱和容量，如果没有落地的飞机，两条跑道落地的饱和容量理论上就是单跑道饱和容量的两倍，也就是44*2=88架次。实际工作中，这个架次是不可能达不到的，因为有落地飞机就要大大影响起飞的效率，还有就是实际工作中有走廊口间隔要求，有航迹交叉问题，这个数值是远远达不到的，通过广州架次统计，发现起飞架次在双跑道独立离场中，小时架次一般不会超过50架次。

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- V2 b& o2 X7 P7 A* ]" g0 A　　最后，从上面分析来看，对于独立离场/相关进近的运行模式来讲，独立离场的饱和容量取决于五边落地间隔的大小，受五边间隔的影响很大，而相关进近由于需要“一前一后”落地，也就是说需要相邻跑道拉出纵向间隔，所以落地的饱和容量不不受起飞飞机的影响。

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　　上面从理论上分析了两种运行模式各自的饱和容量和实际中的容量，那么下面我们就综合上面的分析来看这次广州由于盲降故障由独立离场/相关进近改为隔离运行对机场容量的影响。从上面的分析不难看出，两种运行模式下，起飞飞机的容量一般都要大于落地飞机的容量，所以落地飞机容量是制约机场容量的关键因素，我们就从这个关键因素来分析。
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5 J. @- @$ t: {7 s4 `+ i　　广州机场日均架次在1050左右，一半起飞的，一半降落的，也就是说广州机场落地架次量在525架次左右。根据上面分析，隔离运行小时架次量饱和值在30架次，一般是不可能做到每个都很完美的间隔，达到饱和值的，实际工作的满负荷运转的量我们就打个九折，按照小时27个架次计算，525/27=19.4444，也就是说，需要满负荷运行19.4小时才能消化完这些飞机，实际工作中的空中情况也基本印证了这个计算结果，到凌晨三点，还是满天飞机在盘旋，几乎是一整天都在满负荷运转，当天的每日架次统计也直观的反映了这个情况，见下图：

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　　而相关进近呢，小时饱和架次在44架次左右，实际的量同样打九折就是39架次左右，525/39=13.5小时，也就是说，需要满负荷运行13.5个小时才能消化完这些飞机，这个量几乎就是忙一半多一点，闲一半少一点，这是符合白天忙一点，晚上闲一点的特点的，是合理的，从下面的独立离场/相关进近架次统计图上可以直观的看出。

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　　以上就是个人对这次广州盲降故障导致从双跑道独立离场/相关进近改为隔离运行后造成机场容量减小，从而造成航班大面积延误的一些个人分析和看法，欢迎交流和指正。
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Spirit

总结起来就是说：独立离场/相关进近比隔离运行效率高；飞机降落间隔要求比起飞间隔大；相关进近时小时饱和架次在44架次左右。

jacky2602

之前已经看过了 顺便提醒…这个作者是广州进近管制席位 资历算是比较老 据我关注他2年左右了解此人可能是中国民航大学的第一届管制班学生 新浪微博：@大家都叫我朱智玮 另外混微博这几年下来还知道雷霆达道（好像没记错） 泰瑞宝与望德福 等管制员 几个人偶尔都会写些文章

Spirit

jacky2602 发表于 2013-1-6 20:49
之前已经看过了 顺便提醒…这个作者是广州进近管制席位 资历算是比较老 据我关注他2年左右了解此人可能是中 ...

  X* D4 V+ e3 K微博上活跃的好像还有航校小苏？

atc3

很有見解嘛！

jacky2602

Spirit 发表于 2013-1-6 22:57
微博上活跃的好像还有航校小苏？

我只看了广州这边的 其它都只是有@的时候就看看（经常有实际上的问题的时候总是会私信问一个管制员 不是这个 但是好像有什么保密要求不能公开一些数据 如广州的P268 P269 P270临时航线 还有某个点为什么要求多少高度以上之类的敏感问题不会答）

daniel332

长知识了，厉害，谢谢达人！

huangfei1107

学到很多啊，谢谢大大

549250306

Spirit 发表于 2013-1-6 22:57
微博上活跃的好像还有航校小苏？

. ]) j  m/ r$ J8 X  E那个@航校小苏 基本上就是一天到晚黑@欢乐的云端之上 ，科普较少

凤凰小啦

这个比较专业了，学习了，谢谢分享。

hakutaka

基本上中国的起落效率，就是国外打8折甚至5-6折，真是没救了。
隔离着起飞还仅44架，但是去年4月我在成田，天下者大雨，云高相当低（飞机投影尚未离开跑道，已经入云），34L仅起飞，1-1分10秒间隔一架~~~如此计算1小时55架左右。

石炮台1

hakutaka 发表于 2013-1-13 14:25
基本上中国的起落效率，就是国外打8折甚至5-6折，真是没救了。
0 s2 G; h7 h) }3 L: f隔离着起飞还仅44架，但是去年4月我在成田， ...

3 \+ W% l$ p% A) `ATC3成田机场第三关就是这样。

Spirit

hakutaka 发表于 2013-1-13 14:25
基本上中国的起落效率，就是国外打8折甚至5-6折，真是没救了。
隔离着起飞还仅44架，但是去年4月我在成田， ...

只能说成田规定的尾流间隔比白云要小。

hakutaka

1 f6 A0 H7 f; J4 P1 O$ Q

Spirit 发表于 2013-1-14 08:12
只能说成田规定的尾流间隔比白云要小。

也不尽然，实际上，如果大小飞机密集交错出发时，只要合理利用跑道入口分布外加爬升路径的控制——离陆点控制，可以躲开或者大幅减缓这个限制。这在美国很多都是极端地大小交错的机场是必须用的招。成田这个例如第一个744F，新泻VOR出境，第二个IBEX CRJ-200青森，那么744要用跑道的70%才离地，CRJ极快离地后，爬升路径在744F上方平行，此时尾流影响大幅缓和，而且SID程序开始后744直进，CRJ转向东北……。结果744离地1分后CRJ离地达成，也都很平稳。
9 ]: g- V5 E; b& i5 r& t其实飞机规定的最小尾流间隔，指的是在一条路径上的情况，平飞就是同高度，同航向，且飞机中线吻合；而爬升时，则是在同样的爬升路径上，这个和发动机喷流，机翼带来的具有很大涡度的气旋喷射路径具有严格方向性有关。当偏离上述路径时，尽管距离相同，尾流强度将显著下降——和磁铁距离铁的距离和吸引力大小的关系颇有类似之处，只不过这个是偏离中线的距离。因此，当两架先后起飞的飞机爬升路径坡度或者高度平行错开的话，可以交大缓和尾流限制
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atclcj

非常好学习了，了解了不少知识。

ulysses

& w. E7 F8 X9 V* _! e但是較順暢是一升一降, 世界都是這樣
% R1 B& |1 o! v1 b$ z如全世界最繁忙雙跑道機場LHR(70班/小時), 珠3角版LHR的HKG(62/小時), SIN(66/小時)
1 ]- t: B2 h+ w# W都是如此...
9 {( t3 ~& y. i好效率是起飛航班不用等降落, 只需等前機離開就可
降落亦只需排好間隔就好
/ k9 Q- E+ F3 {* t( e3 I- b如果時間間隔, 2分鐘一架, 前後總和為60/小時,
打9折, 54左右...
) J. M5 @8 L7 a7 F5 ^7 V$ p- \HKG有時南跑道升空閒置, 也會用作貨運及南機坪飛機降落,
( ]4 V) o) q2 B4 [, f; C+ n8 S由於HKG地障, 07方向只有一條離場航道, 不能像LHR升空轉向方式離場,
# o6 l; u3 H& T$ g故此現時HKG 07離場航道仍然只有1條, 飛機自07R起飛後抵馬灣才轉向作向南/向東南方向離場
而科技使用, 近年才增加升降數升至62班/小時
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另外, 一個方法減少間隔時間, 就是起飛錯開航道,
即是飛機A升空左轉, 其後的飛機B右轉
7 W4 x. I/ n4 ]& N/ ^/ {8 z這樣可以壓縮其間隔時間至1分鐘一架747

* K2 i; ]  G9 j4 ]其實廣州那次壞ILS,
就是使只有一條跑道可作ILS降落, 起飛則沒有影響

4 a; [9 s2 n% c7 H' Y; h8 S( T他日建好第3跑道可望紓緩及提高靈活性

ミ殇影﹎丨

知识就是在日积月累中积攒的

lichikawaii

有点复杂~不过谢谢分享~下个月就回广州了~开心ing

dwymm

神啊,看了成个钟才一头雾水的看完.学习了.

cca626

强烈感谢楼主

USASTS107

说得好，涨姿势了