交通運(yùn)輸工程導(dǎo)論(第二版)第8章機(jī)場(chǎng)工程課件

1、第八章 機(jī)場(chǎng)工程 第1頁，共49頁。運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)應(yīng)具有三方面功能： 保證飛機(jī)安全、準(zhǔn)點(diǎn)、平穩(wěn)地起飛和降落； 安排旅客和貨物及時(shí)、方便、舒適地上下飛機(jī)； 提供便利和迅捷的地面交通連接市區(qū)陸域機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)空域：航站區(qū)空域，供進(jìn)出機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)起飛和降落。 進(jìn)出機(jī)場(chǎng)的地面交通機(jī)場(chǎng)：航空運(yùn)輸系統(tǒng)中運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)（航線）的交匯點(diǎn)，是旅客和貨物由地面轉(zhuǎn)向空中或由空中轉(zhuǎn)向地面的接口（交接面）。飛行區(qū)航站區(qū)第2頁，共49頁。第一節(jié) 機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)的組成機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)飛行區(qū)旅客航站樓航站區(qū)空域陸側(cè)部分空側(cè)部分航站樓附屬設(shè)施地面交通設(shè)施貨運(yùn)航站樓跑道滑行道飛機(jī)維修機(jī)庫和機(jī)坪停機(jī)坪第3頁，共49頁。圖 8-1第4頁，共49頁。圖 8-2第5頁，

2、共49頁。一、跑道構(gòu)形跑道布置的內(nèi)容：確定跑道的條數(shù)及其方位，并布置成不同的構(gòu)形。第二節(jié) 飛行區(qū)平面布置飛行區(qū)平面布置：飛行區(qū)內(nèi)各項(xiàng)主要設(shè)施的總體布局，包括 跑道的數(shù)目、方位和構(gòu)形，跑道同航站區(qū)的相對(duì)位置， 滑行道的安排，各種機(jī)坪的位置及各種附屬設(shè)施的布置等。跑道的布置方案飛行區(qū)的布置格局基本決定第6頁，共49頁。圖 8-3跑道布置的構(gòu)形分為單條跑道、多條平行跑道、開口V形跑道或交叉跑道四種基本形式。第7頁，共49頁。空中交通管制因素機(jī)隊(duì)組成環(huán)境因素飛行區(qū)所需設(shè)置的跑道條數(shù)決定跑道通過能力跑道布置和使用方案影響規(guī)劃期預(yù)計(jì)的飛機(jī)運(yùn)行次數(shù)二、跑道通過能力第8頁，共49頁。1. 空中交通管制因素跑道

3、上不允許同時(shí)有兩架飛機(jī)運(yùn)行，前后飛機(jī)的間隔時(shí)間便決定了跑道的通過能力。影響跑道的通過能力空中交通管制系統(tǒng)的完善程度管制系統(tǒng)的執(zhí)行效率顯著影響前后飛機(jī)的間隔時(shí)間 第9頁，共49頁。2. 機(jī)隊(duì)組成采用機(jī)隊(duì)指數(shù)MI來反映這一特性：式中：C最大起飛重為55.6133.4kN的飛機(jī)的運(yùn)行次數(shù)占總次數(shù)的比例；D最大起飛重為133.4kN的飛機(jī)的運(yùn)行次數(shù)占總次數(shù)的比例。機(jī)隊(duì)中各類飛機(jī)的組成不同平均速度和飛機(jī)間隔時(shí)間不同通過能力出現(xiàn)差異第10頁，共49頁。4. 環(huán)境因素布置多條跑道間距為1310m間距760m 兩條跑道方可分別獨(dú)立起降兩架飛機(jī)不能平行起降通過能力與單條跑道幾乎一樣間距為7601310m通過能力

4、取決于著陸跑道的通過能力同時(shí)分別進(jìn)行起飛和著陸3. 跑道布置和使用方案能見度、風(fēng)、跑道表面狀況等環(huán)境因素均會(huì)影響跑道的通過能力。能見度差時(shí)，增加飛機(jī)間隔時(shí)間和跑道占用時(shí)間。第11頁，共49頁。分析跑道通過能力時(shí)，對(duì)能見度分為三種情況：（1）當(dāng)云層高為地面以上305m以外，能見度至少為4.83km時(shí)，可采用目視飛行規(guī)則（簡稱VFR），即駕駛員可憑目視保持飛機(jī)間的間隔和觀測(cè)地面目標(biāo)；（2）當(dāng)云層高在152m以上305m以下和（或）能見度為1.614.83km時(shí)，需采用儀表飛行規(guī)則（簡稱IFR），即由空中交通管制人員利用儀表指定具體航路、飛行高度和飛機(jī)間最小間隔；（3）當(dāng)云層高152m以下和（或）能

5、見度為1.61km以下時(shí)，屬云層低和能見度差的情況（簡稱PVC）。第12頁，共49頁。三、跑道方位跑道的方位應(yīng)平行于主導(dǎo)風(fēng)向布置，使飛機(jī)在一年內(nèi)能有95以上的時(shí)間可在側(cè)風(fēng)風(fēng)速低于容許值的情況下使用該跑道?；鶞?zhǔn)場(chǎng)地長度1500m側(cè)風(fēng)速度分量10.3m/s（37km/h）基準(zhǔn)場(chǎng)地長度1200m1500m側(cè)風(fēng)速度分量6.7m/s（24km/h）基準(zhǔn)場(chǎng)地長度1200m側(cè)風(fēng)速度分量5.3m/s（19km/h）最大的容許側(cè)風(fēng)速度與飛機(jī)尺寸、機(jī)翼構(gòu)形和跑道表面狀況有關(guān)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值為：第13頁，共49頁。四、航站區(qū)同跑道的相對(duì)位置航站區(qū)的位置應(yīng)布設(shè)在從它到跑道起飛端之間的滑行距離最短的地方，并且盡可能

6、使降落飛機(jī)的滑行距離也最短。航站區(qū)宜設(shè)在跑道中部位置起飛和降落可在兩個(gè)方向進(jìn)行對(duì)于單一跑道航站區(qū)不宜放在兩條跑道的外側(cè)跑道的端部宜錯(cuò)開布置，航站區(qū)設(shè)在接近起飛端的部位對(duì)于設(shè)置兩條平行跑道一條供降落，另一條供起飛每個(gè)方向的起飛和降落次數(shù)大致相等時(shí)航站區(qū)宜設(shè)在中間部位第14頁，共49頁。圖 8-4第15頁，共49頁。五、滑行道布置最簡單的滑行道布置，是在跑道兩端設(shè)置可供飛機(jī)調(diào)頭用的滑行道，并用短段滑行道同機(jī)坪相連。隨著飛機(jī)運(yùn)行次數(shù)的增加，可以設(shè)置短段平行滑行道。而當(dāng)飛機(jī)運(yùn)行次數(shù)預(yù)期在5年內(nèi)將達(dá)到年運(yùn)行50000次或者年平均周高峰小時(shí)達(dá)到20次時(shí)，需設(shè)置全長的平行滑行道。出入跑道的滑行道為飛機(jī)提供從

7、跑道到航站區(qū)的來往通道，使降落的飛機(jī)迅速離開跑道，提高跑道的運(yùn)行效率?；械劳C(jī)坪上的滑行道第16頁，共49頁。當(dāng)飛機(jī)運(yùn)行次數(shù)預(yù)期將達(dá)到跑道容量的40%75%時(shí)，應(yīng)在跑道中部設(shè)置快速出口滑行道。當(dāng)年運(yùn)行次數(shù)將達(dá)到75000次，或者高峰小時(shí)運(yùn)行次數(shù)將達(dá)到30次時(shí)，應(yīng)在跑道端部或其附近設(shè)施等待起飛機(jī)坪。在飛機(jī)需要沿著滑行道的兩個(gè)方向滑行時(shí)，可考慮在第一條滑行道的外側(cè)增設(shè)平行滑行道。第17頁，共49頁。圖 8-5第18頁，共49頁。六、凈空要求為保障飛機(jī)的起飛和降落安全以及機(jī)場(chǎng)的正常使用，在機(jī)場(chǎng)周圍一定范圍的空域內(nèi)必須沒有障礙物影響飛機(jī)的運(yùn)行。 因此機(jī)場(chǎng)場(chǎng)址和跑道方位選擇時(shí)，必須考慮凈空要求。以下為

8、一些主要限制面：（l）內(nèi)水平面、（2）錐形面、（3）進(jìn)近面 、（4）過渡面 、（5）起飛爬升面。按進(jìn)近程序的不同，可將跑道分為：非儀表跑道非精密進(jìn)近跑道精密進(jìn)近跑道第19頁，共49頁。一、跑道長度確定跑道長度時(shí)，主要考慮以下四方面因素： 1.飛機(jī)起飛和著陸性能的要求 2.飛機(jī)質(zhì)量 3.氣候條件 4.跑道特性第三節(jié) 跑道系幾何設(shè)計(jì)跑道系的組成：跑道、道肩、跑道端安全地區(qū)、防吹坪和升降帶等。跑道系幾何設(shè)計(jì)的內(nèi)容：確定各組成部分所需的長度、寬度、縱斷面和橫斷面。第20頁，共49頁。1.飛機(jī)起飛和著陸性能的要求其跑道長度不乘以1.15倍的安全系數(shù)飛機(jī)在正常起飛情況下所需的起飛距離：從跑道端部開始啟動(dòng)到

9、離開地面并爬升到離地面的安全高度為10.7m處所需的長度，再乘以1.15倍的安全系數(shù)。兩種發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障的情況：起飛過程中一只發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，其速度小于決斷速度飛機(jī)出現(xiàn)故障，其速度大于決斷速度第21頁，共49頁。圖 8-7場(chǎng)地長度：三種起飛長度和一種著陸長度的最大值飛機(jī)著陸所需的距離：飛機(jī)下滑到跑道入口處時(shí)離地面的高度為15.2m，從此入口處開始繼續(xù)下滑到起落架觸地并減速滑跑到完全停止時(shí)所需的長度，再乘以1.67的安全系數(shù)。第22頁，共49頁。2.飛機(jī)質(zhì)量在起飛爬升面上有障礙物而必須以更大的坡度爬升時(shí)，起飛質(zhì)量按低于最大值的障礙物限制質(zhì)量確定。障礙物限制質(zhì)量則同障礙物的位置和高度情況有關(guān)，也同

10、機(jī)場(chǎng)的壓力高程和大氣條件有關(guān)。備用燃油重航程用燃油商務(wù)載重飛機(jī)質(zhì)量越長滑行和爬升距離基本質(zhì)量跑道長度組成越大越長最大著陸質(zhì)量著陸長度決定飛機(jī)結(jié)構(gòu)起飛長度限制飛機(jī)的最大起飛質(zhì)量決定第23頁，共49頁。3.氣候條件注：mmHg133.322Pa高度（m）050010001500200025003000溫度（）1511.758.55.252.01.254.5氣壓（mmHg）760716674634596560526密度（kg/m3）1.2251.1671.1121.0581.0060.9570.909風(fēng)對(duì)飛機(jī)的起降也有影響。順風(fēng)起降時(shí)，跑道長度需增加；逆風(fēng)起降時(shí)，跑道長度可減小。標(biāo)準(zhǔn)大氣 表8-5大

11、氣因素包括相互關(guān)聯(lián)的壓力、密度和溫度。“標(biāo)準(zhǔn)大氣”：代表一個(gè)特定地區(qū)內(nèi)實(shí)際大氣的平均狀況。以機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)所記錄的平均年最熱月內(nèi)的日最高氣溫的月平均值，作為機(jī)場(chǎng)的基準(zhǔn)溫度。隨溫度升高，所需的跑道長度增加。第24頁，共49頁。4.跑道特性跑道的縱向起伏影響飛機(jī)起飛和著陸所需的長度。跑道中線的有效坡度：中線最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的高程差除以跑道的長度?？v向起伏的表征。基準(zhǔn)條件：機(jī)場(chǎng)所處的情況為海平面、標(biāo)準(zhǔn)大氣、無風(fēng)、有效縱坡為零、表面干燥、飛機(jī)以最大起飛質(zhì)量和最大著陸質(zhì)量運(yùn)行?；鶞?zhǔn)場(chǎng)地長度：按基準(zhǔn)條件確定的場(chǎng)地長度。第25頁，共49頁。圖 8-8第26頁，共49頁。圖 8-9第27頁，共49頁。示例機(jī)場(chǎng)的高程

12、為500m，基準(zhǔn)溫度為25C，有效縱坡為0.5%。飛機(jī)按最大起飛質(zhì)量和最大著陸質(zhì)量運(yùn)行。請(qǐng)確定B-757-200飛機(jī)所需的跑道長度。由圖8-8和圖8-9可查到B-757-200飛機(jī)在以最大起飛質(zhì)量(116.6Mg）和最大著陸質(zhì)量（90.7lMg）運(yùn)行時(shí)，在基準(zhǔn)條件下所需的起飛和著陸跑道長度相應(yīng)為2220m和1500m（道面表面潮濕）。起飛長度修正：高程按每300m增加7%進(jìn)行修正，則修正后長度為22200.0750030022202479m第28頁，共49頁。溫度按每增加1C變化1%進(jìn)行修正，則由表8-5，500m高程時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)氣溫為11.75C，修正后長度為24790.01(2511.75)2

13、4792807m有效坡度按每1%增加10%進(jìn)行修正，則修正后長度為28070.10.0050.0128072947m著陸長度修正：高程按每300m增加7%進(jìn)行修正，則修正后長度為17140.07500/30017241925m由此，所需跑道長度為2947m或取整為3000m。第29頁，共49頁。二、跑道寬度、橫坡和縱斷面飛機(jī)起飛和著陸過程中主起落架輪跡在跑道上的橫向分布，相對(duì)于跑道中心線呈正態(tài)分布，全部運(yùn)行幾乎集中在跑道中部30m寬度范圍內(nèi)。設(shè)置附加寬度的作用：減少飛機(jī)偶然駛離跑道時(shí)受損的危險(xiǎn)性，并防止松散材料被吸入噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。跑道的橫坡度應(yīng)大小適中，既滿足道面表面排水的需要又避免危及飛機(jī)的

14、運(yùn)行安全。跑道的縱坡度應(yīng)盡可能平緩，并且盡可能避免坡度變化。第30頁，共49頁。三、道肩和升降帶跑道兩側(cè)設(shè)置道肩防止松散材料被吸入噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，減少飛機(jī)偶然駛離跑道時(shí)受損的危險(xiǎn)性，并供應(yīng)急或維護(hù)車輛行駛。升降帶跑道周圍的矩形安全地帶。 其地面必須平整，且無危及飛行安全的物體。升降帶在跑道入口前至少30m的長度內(nèi)應(yīng)修筑成能防止噴氣氣流吹蝕的防吹坪。第31頁，共49頁。第四節(jié) 滑行道和停機(jī)坪幾何設(shè)計(jì) 確定滑行道、道肩和滑行帶所需的寬度 布置出入口位置 選定曲線半徑和計(jì)算曲線加寬 設(shè)計(jì)縱橫斷面 保障滑行道同跑道、其它滑行道或物體間的最小間隔距離要求滑行道幾何設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容第32頁，共49頁。一、滑行

15、道寬度和坡度直線滑行道道面的寬度，依據(jù)主起落架外輪緣的間距和外輪緣到滑行道邊緣的凈距確定。滑行帶：滑行道外設(shè)置的安全地帶?；袔挾龋簭幕械乐芯€向兩側(cè)延伸不小于滑行道中線到物體的距離。第33頁，共49頁。三、滑行道曲線和出口滑行道滑行道應(yīng)盡量少轉(zhuǎn)向。不可避免時(shí)，轉(zhuǎn)角要小，其曲線半徑應(yīng)同飛機(jī)的滑行速度相適應(yīng)，二、滑行道最小間隔距離滑行道中心線同平行跑道或滑行道，或者同物體之間要保持一定的間隔距離。其隨翼展、外輪緣道滑行道邊緣的凈距和安全間距的不同要求而變化。出口滑行道飛機(jī)迅速駛離跑道同跑道成銳角同跑道成直角占用跑道的時(shí)間長增加跑道容量飛機(jī)進(jìn)入出口滑行道之前的速度必須降低第34頁，共49頁。四、

16、停機(jī)坪幾何設(shè)計(jì)作用：供飛機(jī)停放以上下旅客以及飛機(jī)進(jìn)出機(jī)位的操縱和滑行。停機(jī)坪大小和布局的影響因素分類機(jī)位的尺寸航站樓平面布局方案飛機(jī)停放的方式1. 機(jī)頭向內(nèi)2. 機(jī)頭斜角向內(nèi)3. 機(jī)頭平行航站樓1. 飛機(jī)自行操縱進(jìn)入和退出2. 自行操縱進(jìn)入由牽引車推出3. 由牽引車拖進(jìn)和推出預(yù)定需容納的高峰小時(shí)飛機(jī)運(yùn)行次數(shù)和每個(gè)機(jī)位的容量機(jī)位的數(shù)目受飛機(jī)進(jìn)出機(jī)位方式的影響分為取決于第35頁，共49頁。圖 8-10第36頁，共49頁。第五節(jié) 航站區(qū)布局規(guī)劃和設(shè)計(jì)的目的：應(yīng)能經(jīng)濟(jì)有效地使旅客和行李方便、舒適和快速地實(shí)現(xiàn)地面和航空運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)換。旅客航站樓乘機(jī)旅客和行李轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式的場(chǎng)所航站樓本身提供轉(zhuǎn)換場(chǎng)所，以辦

17、理各種轉(zhuǎn)換手續(xù)，匯集登機(jī)和疏散下機(jī)的旅客和行李一側(cè)供旅客和行李離開或進(jìn)入地面交通系統(tǒng)一側(cè)供旅客和行李進(jìn)入或離開飛機(jī)第37頁，共49頁。一、航站樓設(shè)施單元旅客航站樓通常由下述設(shè)施單元所組成：（1）航站樓前路邊為航站樓同地面汽車交通的交接面，按旅客進(jìn)出樓內(nèi)辦理手續(xù)的流動(dòng)路線最短而直捷的原則設(shè)置；（2）航站樓大廳供辦理票務(wù)和交運(yùn)行李用，大廳的尺寸取決于辦票柜臺(tái)線總長度、柜臺(tái)前旅客排隊(duì)的長度和周圍流通的空間；（3）安全檢查系統(tǒng)設(shè)在辦票區(qū)和出發(fā)候機(jī)室之間，以驗(yàn)證身份和檢查手提行李；（4）政府管制機(jī)構(gòu)包括海關(guān)、邊防和檢疫等，是國際航班旅客必須通過的關(guān)卡；第38頁，共49頁。旅客航站樓通常由下述設(shè)施單元所組

18、成：（5）候機(jī)室作為出發(fā)旅客等待登上特定航班飛機(jī)的集合和休息的場(chǎng)所；（6）過廳或走廊連接上述各單元，供旅客內(nèi)部流通的場(chǎng)所；（7）行李設(shè)施系統(tǒng)辦理行李交運(yùn)和提取手續(xù)，進(jìn)行行李分檢、裝運(yùn)或卸運(yùn)等；（8）登機(jī)和下機(jī)有客車轉(zhuǎn)運(yùn)和采用登機(jī)橋兩種方式；（9）經(jīng)營管理辦公室包括機(jī)場(chǎng)、航空公司和政府管制部門的辦公室和有關(guān)設(shè)施；（10）為旅客和送行者提供的各種服務(wù)設(shè)施和特許經(jīng)營商店。第39頁，共49頁。二、平面布局方案航站樓的平面布局應(yīng)處理好以下三方面的關(guān)系：影響航站樓的平面布局的因素：旅客量、飛機(jī)運(yùn)行次數(shù)、交通類型（國內(nèi)或國際）、使用該機(jī)場(chǎng)的航空公司數(shù)、場(chǎng)地的物理特性、出入機(jī)場(chǎng)的地面交通模式。不同類型的旅客辦

19、理手續(xù)，是集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)順序進(jìn)行，還是分散在不同的區(qū)域內(nèi)分別進(jìn)行控制旅客從航站樓一側(cè)進(jìn)入到另一側(cè)離開之間的步行距離，使之在可接受的長度內(nèi)航站樓空側(cè)邊飛機(jī)?？克璧拈T位數(shù)和空間，同其陸側(cè)邊出入機(jī)場(chǎng)的地面交通所需的路邊線或空間之間的矛盾第40頁，共49頁。布局的四種基本方案（4）轉(zhuǎn)運(yùn)型飛機(jī)停放在同航站樓分開的停機(jī)坪上,旅客通過地面車 輛載運(yùn)出入航站樓。（2）廊道型航站樓空側(cè)邊向外伸出指形廊道。（3）衛(wèi)星型一座或多座衛(wèi)星式建筑物，通過通道同主樓相連接。步行距離在廊道長時(shí)比較遠(yuǎn)主要缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）線型這是最簡單的一種布局方案。通道造價(jià)較高，衛(wèi)星建筑物缺乏擴(kuò)展的靈活性，旅客步行距離較長缺點(diǎn)增加門位時(shí)，可

20、只擴(kuò)建廊道而不變動(dòng)主樓 步行距離在廊道長時(shí)比較遠(yuǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)增加門位時(shí)，可只擴(kuò)建廊道而不變動(dòng)主樓第41頁，共49頁。圖 8-11第42頁，共49頁。圖 8-12第43頁，共49頁。三、豎向布局方案豎向布局的目的：把出發(fā)和到達(dá)的旅客流分開，以方便旅客和提高運(yùn)行效率。航站樓豎向布置體系分為單層、一層半和兩層或多層系統(tǒng)。第44頁，共49頁。圖 8-13第45頁，共49頁。四、出入機(jī)場(chǎng)交通機(jī)場(chǎng)規(guī)劃要考慮出入機(jī)場(chǎng)的地面交通問題，規(guī)劃時(shí)可采用以下交通方式：（1）私人汽車和出租汽車有很大的機(jī)動(dòng)性，但機(jī)場(chǎng)要為之設(shè)置較大的停車場(chǎng)；（2）公共汽車和機(jī)場(chǎng)班車費(fèi)用較低，但行駛路線和班次固定，對(duì)旅客不太方便，較適用于機(jī)場(chǎng)工作人員；（3）城市捷運(yùn)系統(tǒng)同城市捷運(yùn)系統(tǒng)銜接的軌道交通線（地鐵、輕軌、高速鐵路等），可使大批量旅客較迅速而可靠地出入市區(qū)大部分地區(qū)。第46