簡介
跑道容量機場中最重要的一個建築設施就是跑道。跑道的性能和相應的設施決定了什麼樣的飛機可以使用這個機場。原則上，飛機的重量越大，它所要求的跑道就越長而且寬。民航機場按照接待飛機的能力做了區分，由一個數字和一個拉丁文字母組成，數字只有1、2、3、4，字母從A到E。數字表示飛行場地的長度，數字越大代表跑道越長，可以起降更大的飛機。字母則表示此機場跑道所能允許的飛機的主輪的輪間距（也可以用飛機兩個翼尖的距離表示）。 有了適當的寬度，飛機在跑道上運動時機輪才不至於越出跑道。字母越靠後，機場跑道的寬度就越大。我國的主要國際機場都是4E級。這類機場的跑道長度在3000米以上，寬度為45-60米。中小城市的機場多數是3C級，跑道長度在1500米左右，寬度在30米以上。 在高原地區由於空氣稀薄，致使飛機升力和發動機的功率降低，所以這些地方的機場跑道需要長達4000米以上才行。在熱帶地區，因為氣溫高，飛機的升力下降，所以跑道也要修得長些。跑道越長，機場占地也就越大，對四周環境的影響也越大。國際民航界對此已達成共識，今後發展更大的民航飛機時要從技術上改進，使新型飛機要求的起降距離，不能比現在的大型機場跑道更長。所以，有的地區盲目修建超長跑道的機場是沒有道理的。在低海拔地區，機場跑道只要有3600米就足夠達到飛機起降使用的標準了。
目的
是正確地估計跑道容量是減少飛機延誤、改善機場運行的理論基礎。
跑道容量評估是現代機場發展和機場規劃中一個重要課題。
研究創始時間
國外對跑道容量的研究開始於20世紀40年代,廣泛用於編制機場總體規劃和政府報告;國內的研究開始於20世紀90年代,介紹了機場跑道理論容量。
空中交通容量
是指某一空管單元(跑道、扇區、終端區等)，在一定的系統結 構(空域結構、飛行程式等)、管制規則和安全等級下，考慮可變因素(飛機流配置、人為因素、氣象因素等)的影響，該管制單元在單位時間內所提供或者能提供的航空器服務架次。容量又可以分為飽和容量（最大吞吐量）、實際小時容量、公布容量和持續容量。
飽和容量
是在假設連續服務要求不違反空中交通規則，每小時跑道系統服務的飛機運行架次的期望數。是跑道在連續服務下實現其最大潛能，需要知道每小時平均可以服務的飛機運行架次。就容量度量而言，不管這意味著每次幾分鐘運行的延誤還是幾小時的延誤，都是不重要的。
實際小時容量
PHCAP是使用時間最長的度量，早在20世紀60年代FAA就提出了該度量。實際小時容量是指在每次運行的平均延誤為4分鐘時，跑道系統每小時服務的飛機運行架次的期望值。其定義了一個可接受的服務水平門檻值（每次飛機運行平均延誤為4分鐘），並且規定當延誤超出門檻值時，跑道系統達到它的容量最大值。憑經驗估計，PHCAP大約是飽和容量的80%～90%。
公布容量
是在合理的服務水平下，機場每小時可以服務的飛機運行架次。延誤是服務水平的一個主要指標。在每個擁擠的機場常“公布”一個容量來限制本機場每小時安排的飛機運行架次。
實際容量和最大容量的區別
跑道容量在於是否用延誤的定義。航班的延誤程度和服務 需求密切相關。在一段時間內，如果多架航空器同時請求服務，會造成比較嚴重 的延誤；而如果它們陸續請求服務，就有可能降低甚至消除延誤。最大容量不能 反映系統的擁擠程度和延誤水平，但可以反映系統所能提供的最大服務能力。實際容量和最大容量是兩個不同的概念但有著十分密切的關係。根據交通運輸領域的實際經驗，當航空需求達到或超過系統容量(最大容量)的75%時，延誤 開始顯著增加，當需求與容量之比為1時，延誤呈指數增長。如果此時空中交通需求再繼續增加，那么延誤將趨於無窮，其對應的容量即為該管制系統的最大容量。圖2.1容量－延誤曲線圖能很好地說明這兩者的關係
持續容量
是在合理的持續幾個小時內，每小時的飛機運行架次的數目。“合理持續”主要參考了ATM系統和空管人員的工作量，其基本原理是ATM系統應該一直保持在良好狀態，以取得最大吞吐量。在美國它常用來設定許多主要機場業績目標，指定以幾小時為時間段，每個參與機場要達到的跑道容量的適宜水平。一般來說，當使用飽和容量的跑道構形時，持續容量大約是飽和容量的90%，當使用低飽和容量時，持續容量幾乎是飽和容量的100%
影響素因
跑道容量跑道容量是一個跑道體系處理飛機活動的最大能力，即當有連續任務要求時，在一個規定的時間間隔離，確定一個跑道體系所能容納的最大飛行運行架次，僅用於著陸的跑道體系的容量手下列因素的影響：
飛機機型組合，通常按進近速度將飛機分為幾個等級來代表其特性
各個不同等級飛機的進近速度
跑道入口前各類飛機共用進近航道的長度
每條跑道的運行組合（到達/出發/混合運行）和運行的先後順序
到達進入入口時間差的大小和共用進近航道上的速度誤差
認為可以接受的違反最小空中交通間隔所規定的機率
飛機機型組合中各個等級飛機的平均占用跑道時間，以及在這些平均時間中分散的大小程度
跑道的數目和構形
ATM系統管理下的飛機間隔要求，最小空中間隔規定
能見度，雲幕和降水量
風向和風速
使用該機場的機場機型組合
從跑道到滑行道的位置和類型
ATM的狀態和性能
與噪聲和其它環境因素有關的限制
1.飛機機型組合，通常按進近速度將飛機分為幾個等級來代表其特性
2.各個不同等級飛機的進近速度
3.跑道入口前各類飛機共用進近航道的長度
4.每條跑道的運行組合（到達/出發/混合運行）和運行的先後順序
5.到達進入入口時間差的大小和共用進近航道上的速度誤差
6.認為可以接受的違反最小空中交通間隔所規定的機率
7.飛機機型組合中各個等級飛機的平均占用跑道時間，以及在這些平均時間中分散的大小程度
8.跑道的數目和構形
9.ATM系統管理下的飛機間隔要求，最小空中間隔規定
10.能見度，雲幕和降水量
11.風向和風速
12.使用該機場的機場機型組合
13.從跑道到滑行道的位置和類型
14.ATM的狀態和性能
15.與噪聲和其它環境因素有關的限制
跑道容量模型
模型種類
跑道是空中交通系統的重要組成部分，通常決定著整個機場的容量水平。常用的機場跑道容量評估模型主要有3種：
1）數據統計分析模型是基於對現有機場的流量統計資料繪製容量包絡圖，進而估算出機場容量，該方法是早期容量分析經常採用的模型，其缺點是僅能對較繁忙機場已有跑道系統進行容量評估， 缺乏預判性 ；
2）數學理論分析模型是通過適當假設，建立機場和空域運行參數的數學方程組，進而求出跑道容量，主要用於巨觀容量評估，缺少對運行細節的考慮，模型通用性差 ；
3）計算機仿真模型是目前套用最廣泛的機場容量評估方法，它通過仿真軟體構建目標機場的運行環境和管制規則模型，可較為逼真地反映機場的實際運行情況， 通過分析模擬運行數據得出機場的容量水平 ， Simmod和TAAM是當前主流的機場容量評估仿真軟體。
然而，現有的容量研究多集中於對單跑道或特定機場的分析 ，缺少對遠距、中距和近距平行跑道容量的系統研 究， 而平行跑道系統是當前機場建設所採用的最主要的多跑道構型方式。因此，本文將套用Simmod軟體建立計算機仿真模型，對幾種典型平行跑道的容量做定量和定性的分析，為今後機場平行跑道的規劃及建設提供理論依據。
假設
跑道容量在分析跑道容量模型之前必須考慮以下幾個假設:飛機對跑道的請求是連續不斷的;進近飛機的到達機率完全是隨機的;各個參量的隨 機誤差為期望值為零的常態分配變數。飛機尾流間隔標準各國都有相應的規定。中國民用航空局(AviationAdministrationofChina,Civil)發布的檔案中國民用航空空中交通管理規則 (CCAR-93TM-R2)根據飛機最大允許起飛重量將飛機分為3類:輕型(S)、大型(L)和重型(H),並規定了進近時相應的雷達尾流間隔距離標準。此外美國聯邦航空管理局(FAA)也做了 相應規定,如表1所列。
假設對於某種飛機的類型i,在到場或離場的飛機流中所占的機率是Pi,其後的飛機類型為j,它們組成一個飛機對,前機i和後機j是相互 獨立的,那么可以得出該飛機對占到場或離場的飛機流的機率為Pij=PiPj
到場容量模型
跑道容量設後機的平均最後進近速度為vb,到場飛機 最後進近段的最小尾流間隔標準為a ij,設到達飛 機的跑道占用時間間隔為ta。如圖1所示,當後 機速度小於前機速度時,前後到場的2架飛機i,j的最小間隔發生在飛越最後進近定位點之前。此 時著陸最小間隔時間為ariij=max[ta,a ij/vb];當 後機速度大於前機速度時,前後到場的2架飛機i,j的最小間隔發生在跑道入口處。設最後進近 段長度為,此時著陸最小間隔時間為ari ij=max[ta,(aij+/vb)]。代入到場容量公式(1)計算：
離場容量模型
跑道容量
跑道容量前機開始起飛滑跑後,後機從等待線進入,直到對正跑道,令這個時間為。再經過時間接到管制員的起飛指令開始滑跑起飛,如圖2所示。設後機的平均起飛速度為vb，公共起飛段長度為,離場飛機的跑道占用時間間隔為td，離場飛機的尾流間隔標準為d ij。當後機速度小於前機速度時，最小間隔時間出現在後機起飛時,前後離場的2架飛機i,j的起飛時間間隔depij=max[+ td,dij/vb]。當後機速度大於前機速度時,最小間 隔時間出現在前機飛越出航轉彎點時,此時前後連續離場的2架飛機i,j的起飛時間間隔為dep ij =max[+td,(d ij+)/vb],得到離場飛機的起飛 時間間隔後還要按照CAAC規則進行調整。規 則中規定:當先後2架起飛離場的飛機為重型機和中型機、重型機和輕型機、中型機和輕型機,且使用同一跑道時,前後飛機的尾流間隔時間不得小於2min。代入離場容量公式(2)進行計算：
交替到離場容量模型
跑道容量這種情況即為2架連續到場的飛機之間插入一架離場飛機,具體處理可以採用到場容量相似的方法進行,若前機的跑道占用時間和待插入起飛的跑道占用間隔之和大於到場2機的飛機尾流間隔時間,2架連續到場的飛機的跑道占用時間 可以表示為tA=ta+td,交替到離場的情況如圖3所示。
對於進離場混合運行時,必須遵循以下原則:到場飛機對離場飛機有優先權;在任何瞬間 只能有1架飛機占用跑道;隨後到場飛機離跑道入口處小於一個規定的時間不能放行離場飛機。由於到場飛機對離場飛機有優先權,到場飛機以最小間隔安排其順序,除非到場飛機之間超過一個規定的時間間隔,才可在2架到場機之間,插入1架離場機。
由混合到離場的情況可以看出,如果連續的2架到場飛機之間沒有足夠的距離間隔插入離場飛機,2架飛機的間隔距離即為飛機的尾流間隔。 若跑道占用時間小於尾流間隔標準,當飛機流全部為到離場交替的情況時所獲得的容量為混合到 離場容量的最大值。
