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[摘 要]近些年来，由于我国民航业的大力发展，飞机航班量不断的增加，国内很多省会城市依然是单跑道，为了适应我国民航业的迅猛发展，在不久的将来各个机场将会增加多个跑道，这其中很有可能包括平行跑道的修建，因此碰撞风险的分析具有重要意义。 本文从空中交通管制的基本职责即防止航空器与航空器相撞，防止航空器与地面障碍物相撞有序加速流量的目的入手，分析了平行跑道安全间隔的影响因素。
[关键词]平行跑道；碰撞风险
中图分类号：V351.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0339-01
引言
近年来，随着国际民航旅客量大幅增加，贸易量的剧增且航空器趋向大型化，再加上航空器日益增多，飞行流量的不断增大，航线网络和机队规模不断扩大。未来 20 年内世界航空运输量将以每年 5%的速率递增，亚太地区的增长速率将更加迅猛。面对航空运输业的迅速发展，世界各国的主要枢纽机场将面临严重的容量饱和，并将导致机场拥挤、延误增多和航空公司营运成本大幅度增加。
碰撞风险的研究是为了保证空中交通活动的安全，其重要性是不言而喻的。然而在现实中导致航空器与航空器，航空器与其它障碍物碰撞的因素很多，这其中有仪器仪表精度问题，气象和航线数据不准问题，也有管制员和飞行员人为指挥差错和操作失误等导致的。因此，在时间紧迫和管制负荷大的情况下减小碰撞风险尤为重要
一 平行跑道的分类
根据平行跑道中心线之间的距离，可以把平行跑道分为近距平行跑道、中距平行跑道和远距平行跑道三类。
（1）近距平行跑道：跑道中心线之间的距离d ≤762米；
（2）中距平行跑道：跑道中心线之间的距离762米 （3）远距平行跑道：跑道中心线之间的距离 d≥1311米 。
另外，按照平行跑道入口之间是否有偏移，可以将平行跑道分为错列平行跑道和非错列平行跑道两类。
二 平行跑道的运行模式
中国民航总局规定[总局123号令]：平行跑道同时仪表运行按照跑道用于进近和离场的使用方式分为独立平行仪表进近、相关平行仪表进近、独立平行离场、隔离平行运行等四种模式。
独立平行仪表进近模式，是指在相邻平行跑道仪表着陆系统上进近的航空器之间不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。
相关平行仪表进近模式，是相对于独立平行进近模式而言的，在这种运行模式下，在相邻平行跑道间的航空器同时进近时需要配备一定的雷达间隔。
独立平行离场模式，是指离场航空器在平行跑道上沿相同方向同时起飞的运行模式。 但是，当两条平行跑道的间距小于760米，航空器可能受尾流影响时，平行跑道离场航空器的放行间隔应当按照为一条跑道规定的放行间隔执行。
隔离平行运行模式，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。
平行跑道同时仪表运行根据以上四种运行模式可组合分为半混合运行和混合运行。
三 引起碰撞风险的主要因素
在跑道上引起飞机间碰撞因素有很多，例如气象因素、机载设备等，这里将主要介绍浦东机场极近距跑道，其跑道间隔为460m。其主要影响因素：尾流、飞机系统、侧风、空域结构、导航误差和飞行误差等。
3.1 尾流效应
预期的尾涡流运动取决于它与地面的距离以及生成尾流的飞机翼展：
无地面效应（即尾流高于地面一个翼展的长度）——尾流被周围的侧风影响而横向流动。一般的尾流正常的减弱是因为两股尾涡流相互作用的结果，减弱的例外情况可能是由于大气层的热活动或强侧风切变。
在地面效应内（即尾流小于地面一个翼展的长度大于地面上翼展长的一半）由于尾流接近地面，两股尾涡流之间以及与地面相互作用导致了它们分离和阻碍它们正常的下降。尾涡流高度到大约一半初始涡流高时达到最小值，然后可能增大。这种情况在国外已经被研究和大范围的仿造，大量的统计基础数据（超过 50000 组数据）也已获得。
有地面效应（尾流高度小于地面上翼展长的一半）近地面的尾涡流不可能达到它的完全长度，但是在下降到能产生地面效应的更低高度则有可能达到。有限的关于产生地面效应的尾流数据表明，尾流与地面的相互作用引起快速横向移动，而且快速衰减。
在地面—架飞机着陆后，它的大部分的重量被起落架所支撑。然而直到扰流板打开，机翼仍然产生升力和由此而产生尾流。在地面上的着陆飞机的尾流没有被研究，也没被认为是一个問题，但是它仍是以后研究的重点方向[22]。
由于尾流效应会对相关进近的飞机间产生安全影响，因此，它是研究飞机碰撞一定要考虑的因素。
3.2 侧风因素
气象因素是影响航空器侧向碰撞的主要因素之一，在众多气象因素中，侧风因素是对极近距平行跑道上飞机间的碰撞影响是最大的。据法兰克福机场（平行跑道间距 1700ft）用15年时间在侧风和飞机类型标准的基础上研究平行跑道尾涡流系统的经验，分析了大量数据，了解到尾涡流在进入地面效应区域中后侧风怎样去影响尾涡在平行跑道间的运动情况。尾涡流在中侧风（6—9km）中比在弱侧风（0—3km）或在强侧风（>12km）中移动更远。在弱侧风中，涡流存在时间很长；在强侧风中，与地面和侧风切变（特别是在顺风涡流）的相互作用导致涡流快速衰减。在一个给定的侧风范围，涡流从跑道中心线移动到一定距离的可能性随距离的增加而减小。
3.3 飞机系统
在飞机系统中，对安全间隔有较大影响的就是机载防撞系统。飞机上装有的机载防撞系统将对飞行安全具有很大的作用，它可以提高飞行安全水平，减少碰撞事故率。在平行跑道上进近及着陆一般主要决定其安全水平的主要是：冲突告警系统和监视系统。监视系统主要功能是接受、发送、处理用于感知状态、并避让冲突。冲突告警系统主要功能是机载系统预测在进近和降落时与其它飞机之间可能存在的冲突，并及时向飞行员提供可靠的告警以避让冲突。这两个系统的能好坏，直接影响飞机在进近时或在跑道上能否保持既定的安全间隔[23]。
3.4 空域结构
在影响碰撞风险的因素中，空域结构是非常重要的。在空域结构中，最小间隔、飞行计划、进近航路结构和跑道、航路或航线上的航空器数量等因素都是需要考虑的。
3.5 导航误差和飞行误差
一般来说，导航误差和飞行误差是引起飞机偏航的主要因素。这里所谓的导航误差主要是指由于导航传感器、数据链传输时间延迟等原因而导致的位置误差。飞行误差主要是由于飞行员反应时间、技术操作等人为因素的原因引起的位置误差。
四 小结
机场和航路的拥挤是导致航班延误的重要因素。为了减少航班延误，国际上提出了“自由飞行”的概念，即依靠飞机上的 GPS（全球定位系统）和 ADS-B（自动相关监视广播系统）来预测潜在的飞行冲突，生成和优化飞行轨迹进而减少碰撞风险。这样既可以缩短飞行路径，还可以通过减少飞机排队的队列和高度间隔来增加空域的容量。机场容量的增加可以通过增加机场数量、增加现有机场的跑道数、以及提高现有跑道的容量等方法来完成。但是增加机场数量和机场跑道数将受投资成本和环境的严重约束和影响，于是如何优化现有跑道运行方式、设定跑道及航路上航空器之间的安全间隔可以减少碰撞风险，提高跑道系统容量成为改善机场容量的关键所在。
参考文献
[1]李凯.近距平行进近研究[D]：[硕士学位论文]南京：南京航空航天大学民航学院，2005.
[2]赵洪元.违反飞机纵向间隔概率模型的研究[J].北方交通大学学报，1988，（3）：49-52
[3]李春锦，王英勋.平行航路飞机相撞风险的数学模型[R].北京航空航天大学空管研究中心报告，2001.
[关键词]平行跑道；碰撞风险
中图分类号：V351.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0339-01
引言
近年来，随着国际民航旅客量大幅增加，贸易量的剧增且航空器趋向大型化，再加上航空器日益增多，飞行流量的不断增大，航线网络和机队规模不断扩大。未来 20 年内世界航空运输量将以每年 5%的速率递增，亚太地区的增长速率将更加迅猛。面对航空运输业的迅速发展，世界各国的主要枢纽机场将面临严重的容量饱和，并将导致机场拥挤、延误增多和航空公司营运成本大幅度增加。
碰撞风险的研究是为了保证空中交通活动的安全，其重要性是不言而喻的。然而在现实中导致航空器与航空器，航空器与其它障碍物碰撞的因素很多，这其中有仪器仪表精度问题，气象和航线数据不准问题，也有管制员和飞行员人为指挥差错和操作失误等导致的。因此，在时间紧迫和管制负荷大的情况下减小碰撞风险尤为重要
一 平行跑道的分类
根据平行跑道中心线之间的距离，可以把平行跑道分为近距平行跑道、中距平行跑道和远距平行跑道三类。
（1）近距平行跑道：跑道中心线之间的距离d ≤762米；
（2）中距平行跑道：跑道中心线之间的距离762米
另外，按照平行跑道入口之间是否有偏移，可以将平行跑道分为错列平行跑道和非错列平行跑道两类。
二 平行跑道的运行模式
中国民航总局规定[总局123号令]：平行跑道同时仪表运行按照跑道用于进近和离场的使用方式分为独立平行仪表进近、相关平行仪表进近、独立平行离场、隔离平行运行等四种模式。
独立平行仪表进近模式，是指在相邻平行跑道仪表着陆系统上进近的航空器之间不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。
相关平行仪表进近模式，是相对于独立平行进近模式而言的，在这种运行模式下，在相邻平行跑道间的航空器同时进近时需要配备一定的雷达间隔。
独立平行离场模式，是指离场航空器在平行跑道上沿相同方向同时起飞的运行模式。 但是，当两条平行跑道的间距小于760米，航空器可能受尾流影响时，平行跑道离场航空器的放行间隔应当按照为一条跑道规定的放行间隔执行。
隔离平行运行模式，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。
平行跑道同时仪表运行根据以上四种运行模式可组合分为半混合运行和混合运行。
三 引起碰撞风险的主要因素
在跑道上引起飞机间碰撞因素有很多，例如气象因素、机载设备等，这里将主要介绍浦东机场极近距跑道，其跑道间隔为460m。其主要影响因素：尾流、飞机系统、侧风、空域结构、导航误差和飞行误差等。
3.1 尾流效应
预期的尾涡流运动取决于它与地面的距离以及生成尾流的飞机翼展：
无地面效应（即尾流高于地面一个翼展的长度）——尾流被周围的侧风影响而横向流动。一般的尾流正常的减弱是因为两股尾涡流相互作用的结果，减弱的例外情况可能是由于大气层的热活动或强侧风切变。
在地面效应内（即尾流小于地面一个翼展的长度大于地面上翼展长的一半）由于尾流接近地面，两股尾涡流之间以及与地面相互作用导致了它们分离和阻碍它们正常的下降。尾涡流高度到大约一半初始涡流高时达到最小值，然后可能增大。这种情况在国外已经被研究和大范围的仿造，大量的统计基础数据（超过 50000 组数据）也已获得。
有地面效应（尾流高度小于地面上翼展长的一半）近地面的尾涡流不可能达到它的完全长度，但是在下降到能产生地面效应的更低高度则有可能达到。有限的关于产生地面效应的尾流数据表明，尾流与地面的相互作用引起快速横向移动，而且快速衰减。
在地面—架飞机着陆后，它的大部分的重量被起落架所支撑。然而直到扰流板打开，机翼仍然产生升力和由此而产生尾流。在地面上的着陆飞机的尾流没有被研究，也没被认为是一个問题，但是它仍是以后研究的重点方向[22]。
由于尾流效应会对相关进近的飞机间产生安全影响，因此，它是研究飞机碰撞一定要考虑的因素。
3.2 侧风因素
气象因素是影响航空器侧向碰撞的主要因素之一，在众多气象因素中，侧风因素是对极近距平行跑道上飞机间的碰撞影响是最大的。据法兰克福机场（平行跑道间距 1700ft）用15年时间在侧风和飞机类型标准的基础上研究平行跑道尾涡流系统的经验，分析了大量数据，了解到尾涡流在进入地面效应区域中后侧风怎样去影响尾涡在平行跑道间的运动情况。尾涡流在中侧风（6—9km）中比在弱侧风（0—3km）或在强侧风（>12km）中移动更远。在弱侧风中，涡流存在时间很长；在强侧风中，与地面和侧风切变（特别是在顺风涡流）的相互作用导致涡流快速衰减。在一个给定的侧风范围，涡流从跑道中心线移动到一定距离的可能性随距离的增加而减小。
3.3 飞机系统
在飞机系统中，对安全间隔有较大影响的就是机载防撞系统。飞机上装有的机载防撞系统将对飞行安全具有很大的作用，它可以提高飞行安全水平，减少碰撞事故率。在平行跑道上进近及着陆一般主要决定其安全水平的主要是：冲突告警系统和监视系统。监视系统主要功能是接受、发送、处理用于感知状态、并避让冲突。冲突告警系统主要功能是机载系统预测在进近和降落时与其它飞机之间可能存在的冲突，并及时向飞行员提供可靠的告警以避让冲突。这两个系统的能好坏，直接影响飞机在进近时或在跑道上能否保持既定的安全间隔[23]。
3.4 空域结构
在影响碰撞风险的因素中，空域结构是非常重要的。在空域结构中，最小间隔、飞行计划、进近航路结构和跑道、航路或航线上的航空器数量等因素都是需要考虑的。
3.5 导航误差和飞行误差
一般来说，导航误差和飞行误差是引起飞机偏航的主要因素。这里所谓的导航误差主要是指由于导航传感器、数据链传输时间延迟等原因而导致的位置误差。飞行误差主要是由于飞行员反应时间、技术操作等人为因素的原因引起的位置误差。
四 小结
机场和航路的拥挤是导致航班延误的重要因素。为了减少航班延误，国际上提出了“自由飞行”的概念，即依靠飞机上的 GPS（全球定位系统）和 ADS-B（自动相关监视广播系统）来预测潜在的飞行冲突，生成和优化飞行轨迹进而减少碰撞风险。这样既可以缩短飞行路径，还可以通过减少飞机排队的队列和高度间隔来增加空域的容量。机场容量的增加可以通过增加机场数量、增加现有机场的跑道数、以及提高现有跑道的容量等方法来完成。但是增加机场数量和机场跑道数将受投资成本和环境的严重约束和影响，于是如何优化现有跑道运行方式、设定跑道及航路上航空器之间的安全间隔可以减少碰撞风险，提高跑道系统容量成为改善机场容量的关键所在。
参考文献
[1]李凯.近距平行进近研究[D]：[硕士学位论文]南京：南京航空航天大学民航学院，2005.
[2]赵洪元.违反飞机纵向间隔概率模型的研究[J].北方交通大学学报，1988，（3）：49-52
[3]李春锦，王英勋.平行航路飞机相撞风险的数学模型[R].北京航空航天大学空管研究中心报告，2001.