Cấu tạo hệ thống đường sân bay

CHNG CU TRC SN BAY Dr.ENG NGUYN TRNG HIP HIGHWAY AND AIRFIELD ENGINEERING SECTION, CIVIL DEPARTMENT, UNIVERSITY OF TRANSPORTS AND COMMUNICATION Frankfurt_airport, Germany Hanoi, 1-2015 NG BNG (RUNWAY) Cỏc ng bng nờn c thit k : (1) cung cp s phõn cỏch gia mỏy bay mụ hỡnh giao thụng (2) gim n mc ti thiu s nhiu lon v ch i cỏc hot ng h cỏnh, ln v ct cỏnh (3) to c cỏc c ly ln ngn nht cú th t khu vc nh ga n cỏc u mỳt ca cỏc ng bng (4) to c cỏc ng ln thớch hp mỏy bay h cỏnh cú th thoỏt cỏc ng bng nhanh nht cú th v theo cỏc hnh trỡnh ngn nht n khu vc nh ga NG LN (TAXIWAY) Chc nng chớnh ca cỏc ng ln l cung cp cỏc li vo liờn h gia cỏc ng bng v khu vc nh g v cỏc khu phc v cha mỏy bay Cỏc ng ln nờn c sp xp mỏy bay va h cỏnh khụng cn tr mỏy bay ang ln ct cỏnh Ti nhng sõn bay bn rn, ngi ta mun cỏc hot ng ln cú thờ din ng thi trờn c hai hng, ú nờn b trớ cỏc ng ln song song mt chiu Cỏc tuyn nờn c la chn cho cỏc c ly ln t khu vc nh ga n cỏc u mỳt ca cỏc ng bng s dng cho quỏ trỡnh ct cỏnh l ngn nht cú th NG LN (TAXIWAY) Ngoi ra, ti cỏc sõn bay cú mt giao thụng ln, cỏc ng ln nờn c t ti cỏc im khỏc dc theo cỏc ng bng, mỏy bay h cỏnh th ri cỏc ng bng nhanh nht cú th nhm gii phúng ng bng cho cỏc mỏy bay khỏc s dng; cỏc ng ln dng ny thng c gi l cỏc ng ln tt (exit taxiways) hay cỏc li tt (turnoffs) Nu cú th, cỏc ng ln nờn l tuyn liờn tc nhm trỏnh ct qua cỏc ng bng ang khai thỏc NG LN (TAXIWAY) Ti cỏc khong thi gian lu lng giao thụng ln nht, mỏy bay liờn tc sn sng hot ng, nng lc thụng hnh ca mt ng bng ph thuc ch yu vo mc mỏy bay h cỏnh cú th gii ng bng nhanh nh th no Mt mỏy bay va h cỏnh s lm chm tr hot ng ca mỏy bay tip theo cho n nú ng bng Ti nhiu sõn bay, cỏc ng ln tt c b trớ vuụng gúc vi cỏc ng bng, ú mỏy bay sau phi hóm li n tc rt thp, mi cú th r ng bng an ton Mt ng ln tt vi yu t hỡnh hc c thit k cho phộp tc r cao hn s lm gim thi gian mỏy bay h cỏnh chim dng ng bng iu ny cho phộp mỏy bay tip theo cú thi gian gión cỏch ln hot ng, hoc cú th cho phộp mt quỏ trỡnh ct cỏnh c chen ngang gia hai quỏ trỡnh h cỏnh liờn tip CC DNG CU TRC NG BNG Hin tn ti nhiu dng cu trỳc ng bng Hu ht l s kt hp ca mt vi kiu cu trỳc c bn: cỏc ng bng n (single runway), cỏc ng bng song song (parallel runways), cỏc ng bng giao (intersecting runways), v cỏc ng bng ch V-m (open-V runways) Cỏc dng cu trỳc ng bng ng bng n õy l cỏc dng cu to n gin nht ca ng bng nng lc thụng hnh theo gi ca mt ng bng n cỏc iu kin theo lut bay bng mt (visual flight rule, VFR) l khong 50-100 hot ng/gi; cỏc iu kin theo lut bay bng thit b (instrument flight rule, IFR), nng lc thụng hnh ny b gim xung cũn 50-70 hot ng/gi; ph thuc vo thnh phn cỏc loi mỏy bay v cỏc tr giỳp bay sn cú Cỏc ng bng song song S lng: Ph bin l dng hai v bn ng bng song song Mt s sõn bay cú ba h thng ng bng song song Hiờn gn nh khụng tn ti trờn bn ng bng song song Vỡ rt ớt ni cú th ỏp ng yờu cu tng ng vi nng lc thụng hnh ca trờn nm ng bng song song Hn th, nng lc ca h thng iu khin khụng lu nhm ỏp ng cho nm hoc trờn nm ng bng ti cựng mt thi im tr nờn rt phc tp, v khụng phn yờu cu l rt ln Nhỡn chung, kh nng cú t m rng cỏc sõn bay t c kớch thc ú l rt hn ch Cỏc ng bng song song Nng lc thụng hnh ca cỏc h thng ng bng song song ph thuc ch yu vo s lng cỏc ng bng v khong cỏch gia chỳng Cỏc ng bng song song Khong cỏch: Khong cỏch gia cỏc ng bng song song thay i phm vi ln Trong phm vi nghiờn cu, khong cỏch c chia thnh: gn, trung bỡnh, v xa, ph thuc vo khong cỏch gia tim ca cỏc ng bng song song (Hỡnh 41b) Cỏc ng bng song song Khong cỏch nh: Cỏc ng bng gn cú khong cỏch ti thiu l 700 ft (i vi cỏc mỏy bay ti hng khụng) v di 2500 ft Trong iu kin IFR, hot ng ca ng bng ph thuc vo s hot ng ca ng bng cũn li Cỏc ng bng song song Khong cỏch ln: Cỏc ng bng song song Khong cỏch trung bỡnh: Cỏc ng bng song song trung bỡnh c gión cỏch t 2,500 ft n di 4,300 ft Trong cỏc iu kin IRF, quỏ trỡnh n trờn mt ng bng ph thuc vo quỏ trỡnh hnh trờn ng bng cũn li Cỏc ng bng song song KHONG CCH GiA CC NG BNG SONG SONG: Cỏc hot ng ng thi iu kin VFR: i vi cỏc ng bng song song cỏch xa thỡ khong cỏch ti thiu l 4,300 ft Trong cỏc iu kin hot ng IRF, hai ng bng cú th hot ng c lp i vi cỏc hot ng n v hot ng hnh i vi cỏc hot ng h cỏnh v ct cỏnh ng thi s dng cỏc quy inh bay bng mt (VFR), khong phõn cỏch ti thiu ti tim cỏc ng bng song song l 700 ft Cỏc kin ngh Khong cỏch ti thiu ti tim ng bng ti thiu, c kin ngh i vi cỏc ng bng cho nhúm mỏy bay thit k V v VI l 1,200 ft (366 m) Tt nht l 2,500 ft Ngng gn v xa Cỏc ng bng song song KHONG CCH GiA CC NG BNG SONG SONG: Cỏc hot ng ng thi iu kin IFR: Tip cn ng thi: Hai hot ng tip cn ng thi: 4,300 ft Cõn nhc gim xung ti thiu 3,000 Cn nõng cp radar, cỏc thit b kim soỏt, Ba hot ng tip cn ng thi: sõn bay cao di 1000 ft cn 5,000 ft Bn hot ng tip cn ng thi: 5,000 ft Cn radar c bit, thit b kim soỏt Khi hnh ng thi: Khụng radar: 3,500 ft Cú radar: 2,500 ft Khi hnh v tip cn ng thi: Cỏc ngng khụng so le: 2,500 ft Ngng so le: n ngng gn: 2,500 ft gim xung 100 ft/500 ft; n ngng xa: 2,500 ft tng lờn 100 ft/500 ft Cỏc ng bng song song Cỏc ng bng kộp (dual-lane runways) NNG LC THễNG HNH CA CC NG BNG SONG SONG: Khỏi nim: Nng lc thụng hnh theo gi ca mt cp ng bng song song cỏc iu kin VFR thay i rt ln, t 60 n 200 hot ng ph thuc vo thnh phn mỏy bay v theo cỏch cỏc quỏ trỡnh n v hnh din trờn cỏc ng bng Mt ng bng kộp bao gm hai ng bng song song cú khong cỏch gn vi cỏc ng ln tt phự hp Tng t nh th, cỏc iu kin IFR, nng lc thụng hnh theo gi ca mt cp ng bng song song cú khong cỏch gn thay i t 50 n 60 hot ng, ca mt cp ng bng song song cú khong cỏch trung bỡnh t 60 n 75 hot ng, v ca mi cp ng bng song song cú khong cỏch xa t 100 n 125 hot ng Mc dự c hai ng bng cú th c s dng cho cỏc hot ng hn hp tựy thuc cỏc iu kin c lu ý trờn, nhiờn ch hot ng kin ngh nờn l dnh ng bng xa nh ga hnh khỏch nht (phớa ngoi) cho cỏc hot ng n v ng bng gn nh ga hnh khỏch nht (phớa trong) cho cỏc hot ng hnh Vn hnh: Cỏc ng bng giao (intersecting runways) Cỏc ng bng kộp (dual-lane runways) NNG LC THễNG HNH CA CC NG BNG KẫP: c tớnh mt ng bng kộp cú th cho phộp lu lng giao thụng ti thiu 70% ln hn lu lng giao thụng ca mt ng bng n cỏc iu kin VFR v khong 60% nhiu hn lu lng giao thụng ca mt ng bng n cỏc iu kin IFR Nng lc thụng hnh c tớnh i vi cỏc ng bng cú khong cỏch gia tim cỏc ng bng t 1,000 ft n 2,400 ft Do ú ngi ta kin ngh rng khong gión cỏch gia hai ng bng khụng nờn nh hn 1,000 ft (1,200 ft mỏy bay cú si cỏnh ln hn) Khong cỏch ny cng phi c ly chy ngoi i vi mt quỏ trỡnh n dng li gia hai ng bng Mt ng ln song song gia cỏc ng bng s lm nng lc thụng hnh tng mt lng nh, nhiờn iu ú l khụng cn thit Li ớch chớnh ca mt ng bng kộp l lm tng nng lc thụng hnh ch IFR vi mt din tớch t cú sn nh nht KHI NIM: Nhiu sõn bay cú hai hay nhiu hn cỏc ng bng cú hng khỏc ct ln Chỳng c gi l cỏc ng bng ct Cỏc ng bng ct l cn thit cỏc hng giú khỏ ln thi t hn mt hng, dn ti vic tn s giú ngang vt quỏ quy nh nu ch cú mt ng bng Khi giú mnh, ch mt ng bng ca cp ng bng giao c s dng, v iu ny v cn bn lm gim nng lc thụng hnh ca h thng sõn ng sõn bay Nu giú khỏ nh, c hai ng bng cú th c s dng ng thi Cỏc ng bng giao (intersecting runways) Cỏc ng bng giao (intersecting runways) Kh nng thụng hnh ca hai ng bng giao ph thuc rt nhiu vo: Kh nng thụng hnh theo chin lc v trớ ca im giao ct (ngha l gia hoc gn cỏc im mỳt), giao im cng xa u ct cỏnh ca ng bng v ngng h cỏnh, nng lc thụng hnh cng thp (H 4-1g) cỏch thc lm vic ca cỏc ng bng cỏc quỏ trỡnh ct cỏnh v h cỏnh, c gi l chin lc s dng ng bng (runway-use strategy); v thnh phn mỏy bay c minh trờn: H 4-1e, VFR: t 70 n 175 hot ng/gi; IFR: t 60 n 70 hot ng/gi H 4-1f, VFR t 60 n 100 hot ng/gi v IFR: t 45 n 60 hot ng/gi; H 4-1g, VFR: t 50 n 100 hot ng/gi; IFR: t 40 n 60 hot ng/gi Cỏc ng bng b trớ dng ch V m (open-V runway) KHI NIM: Cỏc ng bng theo cỏc hng khỏc khụng giao c gi l cỏc ng bng ch V m Cu trỳc ny c th hin trờn H 4-1h v i Cỏc ng bng b trớ dng ch V m (open-V runway) NGUYấN TC VN HNH: Tng t nh ng bng giao nhau, cỏc ng bng ch V m tr li nguyờn th mt ng bng n gp giú mnh t mt hng Khi giú khỏ nh, c hai ng bng cú th s dng ng thi Cỏc ng bng b trớ dng ch V m (open-V runway) Kt hp cỏc dng ng bng NNG LC THễNG HNH: Chin lc s dng ng bng t c nng lc thụng hnh cao nht cỏc hot ng l hng xa ch V (H 4-1h), c gi l kiu phõn k (diverging pattern) VFR: t 60 n 180 hot ng/gi, IFR: t 50 n 80 hot ng/gi Khi cỏc hot ng hng vo ch V (H 4-1i), c gi l kiu hi t (converging pattern), nng lc thụng hnh gim xung VFR: t 50 n 100 hot ng/gi; IFR: t 50 n 60 hot ng/gi T quan im v nng lc thụng hnh v iu khin khụng lu, dng ng bng n mt hng l tt nht Tt c nhng dng khỏc l tng i ng u Dng ch V-m: phõn k tt hn hi t Cỏc ng bng giao nờn cú v trớ giao ct cng gn cỏc u mỳt cng tt O CH (HOLDING BAYS) O CH (HOLDING BAYS) KHI NIM: Cỏc o ch, thng c gi l cỏc di ch hay di lm núng, ti gn cỏc u mỳt ca cỏc ng bng, l cn thit i vi mỏy bay piston kim tra trc ct cỏnh hoc i vi tt c cỏc loi mỏy bay ch ng bng trng ct cỏnh CU TO: o ch nờn c thit k ỏp ng cho hai n bn mỏy bay v khụng gian cho mt mỏy bay cú th vũng qua cỏc chic khỏc Din tớch phõn chia cho mỏy bay ch i s ph thuc vo kớch thc ca mỏy bay ú v tớnh tin dng hot ng SN CH (HOLDING APRONS) Cỏc sõn ch l cỏc sõn nh, c t cỏc v trớ thun tin bờn cnh khu vc nh ga ti sõn bay cha cỏc mỏy bay tm thi Nu nng lc thụng hnh ỏp ng c nhu cu thỡ cỏc sõn ch l khụng cn thit Tuy nhiờn, s dao ụng v nhu cu tng lai l khú d oỏn, ú cỏc khu vc cha tm thi cú th l cn thit Mt s kiu o ch in hỡnh S LIấN H GIA KHU VC NH GA N CC NG BNG Nguyờn tc c bn b trớ mt sõn bay theo mong mun l a c cỏc c ly ln ngn nht t khu vc nh ga n cỏc u mỳt ct cỏnh ca ng bng v c ly ln ngn nht cú th cho mỏy bay h cỏnh Mt s s b trớ nh ga v ng bng PHN TCH GIể ng tip cn, hng v gúc lch ca mỏy bay quỏ trỡnh tip cn h cỏnh PHN TCH GIể PHN TCH GIể VN TC GIể NGANG CHO PHẫP: FAA v ICAO kin ngh h s s dng ng bng ti thiu t 95% Khi h s s dng di 95%, cn kin ngh mt ng bng giú ngang (crosswind runway) t c tr s ny T chc hng khụng dõn dng quc t (ICAO) cng quy nh rừ rng: cỏc ng bng phi c nh hng cho mỏy bay cú th h cỏnh mc ti 95% thi gian vi tc ca thnh phn giú ngang l: 20 kn (23 mi/h) i vi cỏc ng bng di 1,500 m hoc hn, 13 kn (15 mi/h) i vi cỏc ng bng di t 1,200 m n 1,500 m, v 10 kn (11.5 mi/h) i vi cỏc ng bng di 1,200 m TNH KHễNG SN BAY Biu hoa hụng giú 10 TNH KHễNG SN BAY V CC YấU CU CC KHI NIM B mt hỡnh nún (Conical surface) B mt ngang (Inner horizontal surface) B mt tip cn (Approach surface) B mt tip cn (Inner approach surface) B mt chuyn tip (Transitional surface) B mt chuyn tip (Inner transitional surface) Cỏc b mt tnh khụng sõn bay_(a) mt bng T C HAI GểC NHèN (TING ANH) Cỏc b mt tnh khụng sõn bay_(b) gúc nhỡn 3D 11 FAA ICAO: QU TRèNH TIP CN ICAO: QA TRèNH CT CNH V D TNH H S S DNG NG BNG 12 XC NH H S S DNG NG BNG N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW BC BC ễNG BC ễNG BC ễNG ễNG BC ễNG ễNG ễNG NAM ễNG NAM NAM ễNG NAM NAM NAM TY NAM TY NAM TY TY NAM TY TY TY BC TY BC BC TY BC Cỏc bc tớnh toỏn h s s dng ng ct h cỏnh: B1 Thu thp s liu v tn sut giú nm theo cỏc hng ch o Chỳ ý rng s liu phi cú tin cy cao v c thu thp khong thi gian di (ti thiu nm) B2 Xỏc nh chiu di d tớnh ca ng ct h cỏnh B3 Xỏc nh nm v trớ bt k ca ng ct h cỏnh lm cn c tớnh toỏn h s s dng B4 Tớnh giỏ tr gúc hp bi hng giú v hng ca cỏc v trớ ng ct h cỏnh ó la chn B5 Tớnh giỏ tr tc giú ln nht theo cỏc hng ng vi loi mỏy bay (mó s ca ng bng) B6 Lp bng so sỏnh tc giú theo cỏc hng vi giỏ tr tc giú va tớnh c B5 V cỏc ng "gii hn" tc giú theo cỏc hng Cng dn tn s tc giú nm gii hn cho phộp theo hng v theo tc Tớnh h s s dng ng ct h cỏnh theo tng v trớ B7 Chn v trớ (tng ng vi gúc phng v ca ng ct h cỏnh) cú h s s dng ln nht B8 xut s lng ng ct h cỏnh phự hp BIU HOA HNG GIể V CC HNG CH O XC NH CC THễNG S CN U VO BI TON XC INH TC GIể NGANG LN NHT CHO PHẫP THEO TIấU CHUN Wc Loại máy bay thiết kế : Boeing 747-400 Điều kiện gió thu thập từ trạm quan trắc gió khu vực thiết kế Cảng hàng không X Theo quy đinh ICAO, Wc phụ thuộc vào chiều dài đường CHC tham chiếu máy bay : STT Chiều dài đường CHC (m) Wc (km/h) 37 (*) L 1500 1200 L < 1500 24 L < 1200 19 Wc (m/s) 10.28 6.67 5.28 (*) : Trường hợp mặt đường CHC không đảm bảo độ nhám (hệ số ma sát) Wc = 24km/h Với loại máy bay thiết kế Boeing 747-400, ta có Wc = 37km/h 13 BIU TN SUT VN TC V HNG GIể TNG NG V BIU TN SUT GIể TCH LY THEO VN TC BNG TN SUT TCH LUY THEO HNG GIể Hng Vn tc giú (m/s) v v