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超级机场,浦东机场准备好了吗?
2018-05-14 11:44:37   来源:民航资源网 作者:周力行    评论:0 点击:

 按照中央要求,上海要加快建设“五个中心”,加快建设卓越的全球城市和具有世界影响力的社会主义现代化国际大都市,更好体现国家形象、代表国家水平,参与全球合作竞争。为此,上海市政府制定了打响“四个品牌”的战略决策,明确“金融中心要融通全球,贸易中心要买卖全球,航运中心要覆盖全球,经济中心、科创中心要影响全球”。

 

  “航运中心要覆盖全球”离不开海运和空运这两张“牌”。文章试图通过分析世界机场最新发展趋势,探索浦东机场成为超级机场的可能性,如何通过打造超级机场来打响上海空运这张“牌”,以及超级机场如何解决候机楼(集中)与多跑道(分散)的问题,超级机场建设如何兼顾现在与未来。

 

  一、世界机场发展趋势

 

  1、超级机场不断涌现

 

  从当今世界机场发展趋势来看,机场规模正变得越来越大,超级候机楼(指单体候机楼面积超过100万平方米)也开始出现。

 

  如迪拜世界中心国际机场,即阿勒马克图姆国际机场规划6条跑道(简称:迪拜新机场),客运吞吐量2.2亿人次,单体候机楼面积150万平方米,货物处理量1600万吨;土耳其伊斯坦布尔新机场(简称:土耳其新机场),远期规划6条跑道,客运吞吐量2亿人次,单体候机楼面积105万平方米,旅客年吞吐量9000万。

 

迪拜世界中心机场功能布局图

 

  图一:迪拜世界中心机场功能布局图

 

迪拜世界中心机场卫星图

 

 

 

  图二:迪拜世界中心机场卫星图

 

土耳其伊斯坦布尔机场平面图

 

 

 

  图三:土耳其伊斯坦布尔机场平面图

 

伊斯坦布尔机场超级候机楼

 

 

 

  图四:伊斯坦布尔机场超级候机楼

 

  2、迪拜世界中心机场与土耳其伊斯坦布尔机场启示

 

  1)独立平行跑道

 

  无论是迪拜新机场,还是土耳其新机场无一例外都采用独立平行跑道。因为在同等条件下,平行独立跑道容量是最大的,这样需要的跑道可以减少。如迪拜、土耳其伊斯坦布尔新都只有6条跑道,然后用滑行道将跑道和候机楼连接在一起。(简称终端模式)(见图二、图三)

 

  2)超级机楼

 

  迪拜新机场T3候机楼面积为1.5平方公里,即150万平方米,是世界上最大的单体候机楼;伊斯坦布尔新机场单体候机楼105万平方米。(图四),二者均为超级候机楼。

 

  (注:单体建筑面积超过100万平米的候机楼,定义为超级候机楼)

 

  3)功能布局非常集中

 

  迪拜新机场功能区非常集中,像物流城(货运区)全部集中在机场的左上方。(见图一)

 

  二、浦东机场成为超级机场的可能性

 

  当前,迈入超级机场行列的只有美国的亚特兰大机场,2017年吞吐量为1.04亿人次。迪拜新机场、伊斯坦布尔新机场、新加坡樟宜机场也跃跃欲试。那么,浦东机场有没有可能成为超级机场呢?要成为超级机场将面临哪些问题?

 

  1、吞吐量

 

  假如浦东机场形航线成了中枢辐射网络结构,假如虹桥机场改变其功能定位,即:虹桥机场所有商业航班都转移到浦东机场,虹桥机场作为通用航空机场、备降机场及城市航站楼,那么浦东机场吞吐量将超过1亿人次。届时,浦东机场将步入超级机场行列。

 

  (注:2017年上海两场的客运吞吐量1.12亿人次,亚特兰大机场2017年吞吐量为1.04亿人次。浦东机场的客运吞吐量为7700万,世界排名第9;虹桥机场4188万,世界排名第45位)

 

  2、规划情况

 

  1)已经建成的跑道

 

  浦东机场已建成5条跑道,其布局两组近距跑道加远距第五跑道。其中,1、3主跑道相距2260米,1、3跑道,2、4跑道间距都约460米,4、5跑道间距约1600米。(见图五)

 

浦东机场平面图

 

  图五:浦东机场平面图

 

浦东机场远期设想图

 

 

 

  图六:浦东机场远期设想图

 

 

  根据官方信息“浦东机场已在规划第三航站楼,这座新航站楼将位于卫星厅南面,2035年前建成后,整个浦东机场的年旅客吞吐量将达到1.2亿人次。届时,浦东机场3座航站楼、5条跑道将形成第一航站区,到2040年,浦东机场将在更东南方区域填海再建造2座新航站楼和3条新跑道形成‘第二航站区’,使得浦东机场2040年旅客吞吐量达到1.6亿人次”。(见图六)

 

  显然,浦东机场有充足的土地资源。

 

  三、需要解决的问题

 

  从上海机场在吞吐量和浦东机场土地资源情况来看,浦东机场已经具备了成为超级机场的可能性。问题是选择何种模式,是选择分散式模式,还是选择集中模式?笔者以为分散模式对于土地利用、建设运营成本、枢纽中转运作、空域管理都不是最好的选择。

 

  迪拜新机场、土耳其新机场都没有采用分散模式,因为分散模式给枢纽中转带来了不便。浦东作为未来世界级航空枢纽,未来的发展应该是I-I、I-D互转并重。因此,应调整机场布局,采用集中模式,以符合未来机场发展趋势。

 

  1、功能定位

 

  如果按“浦东为国际机场,虹桥为国内机场,并保留部分国际机场备降功能,上海所有国际航班和港澳地区航班,将全部转移到浦东机场起降。”定位,则浦东机场一段时期内无法步入超级机场行列。如果调整上海两个机场的功能定位,即:虹桥机场所有商业航班都转移到浦东机场,虹桥机场作为通用航空机场、备降机场及城市航站楼使用。浦东机场将超越亚特兰大机场,成为全球吞吐量最大的超级机场。

 

  当然,建设超级机场不仅仅是为了实现全球吞吐量最大。笔者以为,一市多场或者分散模式的从规模经济角度来讲是不经济的。第一、大幅度增加了运营成本;第二、降低了设备、设施的效率和利用率;第三、不利于航空枢纽运作;第四、占用更多的土地资源。

 

  浦东、虹桥两场在地理位置上的阻隔,虹桥、浦东两场的运力难以形成有效的网络进行中转业务的相互支持。以国航现有的运力投入为例,2015年货机(平均每周37班),以及几乎所有的国际客机航班(平均每周120班)都集中在浦东机场,而与能形成有效衔接的运力大多集中在虹桥机场(平均每周165班),两场间这种阻隔大大限制了运力的资源的有效利用。

 

  基地航空东航也遭遇同样的情况。2017年东航(包括上航)在上海机场的市场份额39.4%,还没有达基地航空的基本份额。如果只考虑东航,则份额更少,只有27.58%。东航(包括上航)在浦东、虹桥的比例为55:45,而且国际航班基本都在浦东,国内航班基本在虹桥,I-D,D-I中转衔接可想而知。

 

  那为什么东航不把航班都集中在浦东呢?笔者以为,如果东航把航班都集中浦东,而其他航空公司的航班继续保持在虹桥,那东航将失去很大一部分国内市场份额,毕竟虹桥机场比浦东机场方便许多,因为乘客是用脚投票的。

 

  2、登机模式

 

  当一个机场吞吐量在5000万次左右的时候,采用飞机滑行到候机楼模式是合适的。但是,当一个机场吞吐量达到1亿人次以上的时候,飞机滑行到候机楼不是最好的解决办法。

 

  迪拜新机场、伊斯坦布尔新机场终端模式,降落也许不要滑行很长距离,但起飞就要滑行很长距离,因为飞机总是同方向起降的。

 

  当前,浦东机场全部机位有253个,远机位183个,远机位占了72.3%,也就是说浦东机场大量使用摆渡车实现登机的。如拓展现在的远机位登机模式,改用登机车登机(注:非摆渡车),则可以大大提高效率,彻底摆脱机位不够,登机桥不足的窘境。

 

  采用登机车模式就类似于企业使用生产流水线,这里实际是构建了两个新的系统,一个是“枢纽交换系统”,完成中转等功能;一个“登机分配系统”,替代飞行滑进、滑出。

 

  数学模型显示,如改用登机车接送乘客上、下飞机,则可以大幅度提升乘客上下飞机的效率,减少飞机滑行时间,减少乘客等待时间,节省燃油消耗,减少碳排放,而且可以实现自动化、智能化。

 

  3、跑道布局

 

  浦东机场跑道是采用世界上比较通行的两条一组的5条跑道(图五),而没有采用首都机场的三条宽距跑道(图八)。主要考虑应该是:一是可以节约用地(投资),二是可以减少飞机的滑行距离,其缺点也是显而易见的。虽然有4条跑道,但小时容量(架次/小时)只比2条宽距跑道增加了十几架次/小时。(见表一)

 

  “从投资和运营角度上来看,宽距平行跑道构形较为合适,首先,宽距平行跑道容量大,效率高,能够满足大多数机场飞机起降运行要求;其次,工作区以及其他配套设施可以布置在两条跑道之间,两条跑道之间土地可以得到充分利用;再次,跑道之间相互影响小,距离超过1036米可以实现独立运行,运行规则和程序简单,易于实施和管理”。

 

  (注:中国民用航空总局令(第123号)《平行跑道同时仪表运行管理规定》两条平行跑道中心线的间距不小于1035米时,允许航空器按照独立平行仪表进近的模式运行)

 

北京首都机场三条宽距跑道

 

  图七:北京首都机场三条宽距跑道

 

 

FAA多跑道评估标准

  表一:FAA多跑道评估标准

 

 

  北京首都机场三条独立平行跑道(图七),2017年实现了9578万人次的吞吐量,其优势显而易见。

 

  因此,可以考虑重新调整浦东机场跑道布局,提升跑道容量。取消4、5跑道间的货运区布局,东移4跑道在2、5跑道中间(2、5跑道相距1600+460=2060),4跑道与2、5跑道间距1030米,刚好形成三条独立平行跑道。5跑道东面预留6跑道(图六)。西移第三跑道600米,1、3跑道,刚好形成2条间距1060米独立平行的跑道,货运区全部调整到机场的北面。(如图八)

 

 

浦东机场跑道布局调整示意图

 

  图八:浦东机场跑道布局调整示意图

 

  这种调整可以解决跑道“分散”与候机楼“集中”的矛盾,保持候机楼、货运区的完整性。

 

  隧道模式实际上可以看成“6个有一条跑道的机场”形成的机场群,只是它们共享一个超级候机楼。如果采用类似迪拜新机场的运营模式,6条独立平行跑道可以实现年吞吐量约2亿以上的吞吐量,也可以满足浦东机场未来持续发展的需要(如果需要,可以在东西方向增加7、8平行跑道)。

 

  4、飞机滑行

 

  “繁忙机场,离场飞机在跑道端等待起飞现象非常普遍,当跑道端部等待空间不足时,排队等待飞机会占用滑行道空间,造成滑行道堵塞”。采用隧道模式,飞机降落不用滑行到候机楼,也无须穿越、绕滑到其他跑道,跑道运行规则大幅度简化。

 

  对于客机,飞机降落后按导向指示自行滑行到指定的停机位即可,类似小汽车进出停车场。对于货机(主要使用 4、5、6跑道),则直接滑行到北面的货运区,客机腹舱载货则直接从停机坪短驳到货运区货站,不经隧道。(图八)

 

  5、塔台控制

 

  按照塔台设计规范,“塔台管制人员应能目视到所有的跑道和滑行道。塔台的位置要保证塔台管制员能看到全部跑道和滑行道。”而采用独立平行跑道离开塔台较远的5、6道也许塔台管制员将无法目视。可以考虑在每组跑道之间增加地面管制席位,在飞机进入近进管制区后,由跑道之间的地面管制席位接管。

 

  其实塔台的作用正在弱化。以后去机场,机场塔台可能会越来越少见了 矗立在跑道边上的指挥塔是机场的标志形象,空管人员在十几层高的巨型建筑里协调着飞机的起飞和降落。不过,现在指挥塔中使用的系统,正在变得和从前不太一样。或者说“塔台”这些每个机场的标准配置,将变得不再那么重要了。

 

  “伦敦城市机场将成为英国首个建立数字空管塔台的机场。一个高达50米的塔台将在2019年安装完成,空管人员将在80英里外的汉普郡,通过高清全景视频实施管制”。

 

  “瑞典的恩舍尔兹维克机场将空中管制中心放到了离机场100公里以外的地方来指挥航班起落,瑞典的恩舍尔兹维克(Örnsköldsvik)机场已经开始通过远离跑道的RTS远程塔楼系统控制飞机起降,指挥人员的窗外没有跑道,而是对着360度环绕的LCD大屏幕工作。

 

  当然,考虑到电力中断或者系统瘫痪等可能,跑道之间的地面管制席位可以在需要的时候配合塔台,采用无线电通信系统维持机场的正常运作,以不至于让跑道关闭。

 

  6、空域资源

 

  空域资源紧张问题不是一时半会可以解决的,暂时替代的解决办法一是:可以通过降低繁忙航线飞机起降频率来改善。如:北京—上海航线,每隔15分钟一个航班,这显然是不经济的。为什么出现这种情况呢?这是因为北京—上海航线运量大,但没有合适的机型可以选择,因为波音、空客大容量飞机都是为远程飞行设计的,油箱大,占用很多空间(图九,表二),并不适合短程飞行。因此,设计改装一种短程、大容量的飞机,或许更有现实意义;二是:优化航线,浦东机场应重点拓展国际航线,发挥规模优势、聚集效应;国内到浦东机场800公里以内的机场,可以开通直达浦东机场的航线;国内800公里以外,浦东机场只开通到区域枢纽、门户枢纽航线。

 

波音747油箱位置图

 

  图九:波音747油箱位置图

 

宽体飞机油箱容量表

  表二:宽体飞机油箱容量表

 

 

  四、一次规划,分期建设

 

  浦东机场已经建成,不存在分期建设问题。如果是新建一个超级机场,则完全可以采用一次规划,分期建设。

 

  图十是一个超级候机楼示意图,它是一个对称式结构,同样可以一次性规划,分期建设。如一期可以建设上半部分,满足年5000万左右人次的吞吐量;二期建设下半部分(绿色部分),以满足1亿左右人次的吞吐量。如有三期、四期,只需将行李分拣系统向左、右移动,调整出发、到达区域位置、面积。这样,既可以满足未来对候机楼面积的需求,又可以保持候机楼的完整性。

 

  当然,随着超级机场候机楼面积增大,也会产生新的问题。如:乘客步行距离增大。对于乘客前往登机口较远的问题,由于都在同一平面,可以在候机楼内使用智能行李车和自动人行步道加以解决,乘客使用智能行李车或自动人行步道,达到指定的登机口。

 

超级候机楼二层功能布局示意图

 

  图十:超级候机楼二层功能布局示意图

 

  五、结束语

 

  总而言之,随着航空运输量的不断增长,超级机场将不断涌现,机场规划、建设、运营将面临新的问题,在此笔者仅做了一些“哥德巴赫”式设想,目的是抛砖引玉,是否可行,有待于与同行们一起探讨。

 

  机场建设是百年大计,千年大计,一个大型机场投资少则几百亿,多则上千亿,不可轻易废弃。如何解决集中与分散,如何兼顾现在与将来,光有技术创新、管理创新是不够的,还需要理论创新、理念创新,需要建设者和管理者更多的智慧。

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