افزایش ظرفیت پروازی فرودگاه و کاهش تاخیرات با استفاده از باند متحرک (گردان)
افزایش ظرفیت پروازی فرودگاه و کاهش تاخیرات با استفاده از باند متحرک (گردان)
شهريار افندي زاده – دانشيار دانشگاه علم و صنعت تهران . پست الکترونیکی zargari @ iust. ac.ir
مصطفی زارع – کارشناس ارشد برنامه ریزی حمل و نقل و ترافیک ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران
پست الکترونیکی zare_mostafa_mo@yahoo.com
چکیده
در تمامی فرودگاه های جهان به استثنای باندهای ناوهای جنگی ، تمامی باندهای استفاده شده ثابت می باشند . باندهای ساده ، موازی ، متقاطع ، V شکل باز یا بسته ، باند های ضربدری و مرکب دارای ساختاری می باشند که بصورت ثابت با زیرسازی های خاص در محوطه پروازی و فرودگاه اجرا می گردند . تغییر در ظرفیت اینگونه باندها منوط به تغییر در تجهیزات راداری و پروازی ، برنامه ریزی و هدایت ناوبری و …. می باشد و باند پرواز نقشی در افزایش ظرفیت باند ندارد . تاخیرات پروازی نیز متاثر از باندهای ثابت نمی باشند . در مواقعی همچون تقرب هواپیما ، فرود اضطراری به دلیل نقص فنی در هواپیما و یا درحین تغییر ات ناگهانی و شدید بادهای منطقه ای ، باند همیشه ثابت بوده و نقشی مهمی در افزایش ظرفیت ایفا نمی کند . مقاله پیشرو به توجیهات فنی- مهندسی و اقتصادی ایجاد شده به دلیل طراحی باند متحرک (گردان) خواهد پرداخت . استفاده از باند متحرک (گردان) در جهت افزایش ظرفیت پروازی باند، افزایش ظرفیت مسافربری و یا باربری فرودگاه ، همچنین کاهش تاخیرات ناشی از خزش در Taxiway ، تقرب ، نشست و … مورد بررسی قرار خواهد گرفت . همچنین کاربرد روش ارائه شده در طراحی فرودگاه های جزایر که با محدودیت زمین مواجه هستند ، مورد بررسی قرار خواهد گرفت .
کلمات کلیدی
فرودگاه ، باند متحرک ( گردان ) ، ظرفیت عملی ، تاخیرات ، تقرب هواپیما ، مسیر خزش
Increasing practical capacity and Decrease delays by Mobil Runway (Revolving)
Mostafa Zare
Abstract
All of airline approaches are fixed except Warship’s airline approaches. Airline approaches such as simple airline approaches, V airline approaches, complex airline approaches and etc, have special and fixed roadbed. Changing the Practical Capacity depends on improving Terminal radar-approach control (TRACON), Processor utilization and etc. Delays don’t depend on airline approaches. While airline approach, compulsive approach, hard and fast changing climate, region winds, Airline approaches are fixed. This article explains about a Mobil Runway (Revolving) economically and technically. Increasing Practical capacity and decreasing Delays (Taxiway Delays, Approach Delays and etc.) are some benefits of Mobil Runway (Revolving). Also usage of Mobil Runway (Revolving) will be showed in islands airport where have Land shortage.
KEYWORDS
Airport, Mobil Runway (revolving), Practical Capacity, Delays, Airplane Approach, Taxiway
1- مقدمه
از گذشته تا به حال تمامی باندهای احداث شده بصورت ثابت در فضاهایی بسیار بزرگ در فرودگاه ها اجرا می گردیدند . طراحی باندها و تعداد آنها براساس میزان تقاضای مسافر ، بادهای منطقه ای ، تامین و افزایش ظرفیت پروازی بیشتر باندها و … محاسبه می گردد . برای مثال در فرودگاه اوهیر شیکاگو 6 باند متقاطع برای دریافت هواپیماها از تمامی جهات و با عنایت به گلباد منطقه ای اجرا شده و تمامی محوطه پروازی ، محوطه نگهداری و کنارگذرها و باندهای خزش آن فضای بسیار زیادی را اشغال نموده اند (شکل شماره1)]1 [. ایجاد فضاهای بسیار برای این تعداد باند و باندهای خزش [1] و خطوط خزش [2] در مکانهایی مانند جزایر توریستی و یا جزایر مصنوعی و … که با محدودیت فضا و امکانات زمینی مواجه هستند ، مهمترین معضلهاست . با استفاده از روش ارائه شده در این مقاله و باند متحرک (گردان) طراحی شده ، ظرفیت عملیاتی و کاربردی باند و فرودگاه افزایش خواهد یافت .
شکل شماره (1)- فرودگاه اوهیر شیکاگو و نمایش باندها و محوطه های پروازی ]1[
برای طراحی باندها با توجه به اهمیت فرودگاه تعداد باندهای متقاطع متعددی برای دریافت و آمادگی نشست سریعتر در فرودگاه ها اجرا می گردند ، که این امر به دلیل تغییر مسیر ندادن زیاد هواپیماها برای نشستن می باشد ، همچنین کاهش فضای هوایی برای دیگر هواپیماها از موارد دیگر می باشد . به همین دلیل باندهای متقاطع متعددی بصورت ثابت طراحی می شوند ، برای نمونه مسیرهای هوایی متعدد منتهی به فرودگاه ویکتور در شکل شماره 2 نمایش داده شده است . ولی در این مقاله با استفاده از باند متحرک (گردان) ، باند با تغییر جهت دادن و در امتداد پرواز هواپیماها قرار گرفتن ، موجب تقرب سریعتر هواپیما و نشستن سریعتر آنها و افزایش ظرفیت عملیاتی باند خواهد شد ]5[ .
شکل (2)- نمودار ناوبری در شبکه راه های هوایی فرودگاه ویکتور]5[
به دلایل متعددی که در فرآیند تحقیق به آن اشاره خواهد شد ، در این مقاله به ارائه طرح جدیدی از باند متحرک ( گردان ) برای افزایش ظرفیت باند و در نهایت افزایش عملیاتی فرودگاه ارائه گردید .
2- روش تحقیق
در این مقاله ابتدا با ارائه دلایل متعدد برای طراحی باندهای متقاطع ، همچنین عوامل موثر در تاخیرات و عوامل کاهش ظرفیت عملیاتی و …. به بیان فواید و صرفه جویی های طراحی باند متحرک ( گردان ) پرداخته خواهد شد . همچنین موارد کاربرد و اهمیت آنها جهت اجرای باند متحرک ( گردان ) ارائه خواهد شد . بررسی دقیق دلایل تاخیرات تقرب و نشست از جمله دلایل معرفی و طراحی باند متحرک خواهد بود . میزان صرفه جویی در زمان مسافران ، صرفه جویی در زمان تقرب و صرفه جویی در زمان طی نمودن باندهای خزش و خطوط خزش از جمله دیگر دلایل ارائه و طراحی باند مذکور خواهد بود . میزان صرفه جویی سوخت ( بنزین هواپیما ) و صرفه جویی بیشتر ریالی به دلایل تاخیرات و زمان زیاد تقرب ، نشست و خزش هواپیما از دلایل دیگر ارائه باند مذکور می باشد .
2-1 – هدف از تحقیق
هدف از تحقیق بهینه سازی مصرف سوخت ، کاهش زمان تقرب ، نشست و خزش هواپیما ، کاهش زمان تخلیه مسافران ، افزایش ظرفیت عملیاتی باند ، افزایش ظرفیت عملیاتی فرودگاه ، تفکیک سریعتر هواپیماها مسافربری و باری و تعداد دیگر دلایل که منجر به طراحی باند مذکور شده است ، می باشد . کاهش محوطه های پروازی ، کاهش احتمال حوادث و عواملی دیگر نیز از اهداف دیگر مقاله ارائه شده می باشد . در ادامه ، بخش بخش به بیان دلایل تاخیرات و یا طراحی بانهای متقاطع و مزیت های باند طراحی شده متحرک پرداخته و چگونگی تحقق اهداف ارائه شده در بالا ، بیان خواهد شد .
2-2- فرآیند تحقیق
در این بخش در هر قسمت به یک دلیل و توجیه فنی و اقتصادی باند مذکور پرداخته و با مقایسه با باندهای ثابت و دلایل طراحی آن ، مزیتهای باند متحرک(گردان) ارائه شده ، بیان خواهد شد . طرح اجمالی باند ارائه شده در شکل شماره 3 ارائه گردیده است .
شکل (3)- طرح اجمالی باند متحرک (گردان) و نمایش بخشهای مختلف پروازی باند ارائه شده
اکثر سیستمهای باند متصل به باند متحرک بوده و با گردش آن ، آنها نیز دوران خواهند کرد . مقطع عرضی باند ارائه شده نیز در شکل شماره 4 نمایش داده شده است . از مزیت های مکانیکی و فیزیکی باند ارائه شده با توجه به جزئیات می توان به موارد زیر اشاره نمود :
1- ضربه گیری بهتر و متعادلتر نسبت به باندهای ثابت بدلیل وجود چرخهای متعدد و کمپرسهای موجود نصب شده در زیر باند که موارد مذکور در شکل شماره 4 ( قسمت 1) نمایش داده شده است .
2- بررسی نمودن لرزه ای باند در مواقع مختلف برای بررسی زیرساختی باند با استفاده از سنسورهای کار گذاشته شده در باند نمایش داده شده در شکل شماره 4 ( قسمت 2 ) .
3- جلوگیری از ترک خوردن های شدید باند و غیرقابل استفاده شدن باند و در نهایت فرودگاه در مواقع اضطراری همچون زلزله های شدید . باند متحرک به دلیل ضربه گیر بودن چرخها به هیچ عنوان ترک نخواهند خورد .
4- باز بودن باند بطور مداوم در فصول سرما و در روزهای برفی شدید . به دلیل استفاده از حسگرها و گرم کننده های مناسب و سیستم زهکشی زیر باند ، باند همیشه مورد بهره برداری خواهد بود ( شکل شماره 4 – قسمت 3 ) .
شکل (4)- جزئیات ریز در مقطع عرضی باند متحرک
در شکل شماره 5 نیز باند متحرک ( گردان ) در محوطه کلی فرودگاه با تمامی تمهیدات مورد نیاز پرواز نمایش داده شده است . میزان باند مورد نیاز برای هواپیماهای کوچک و متوسط و میزان باند مورد نیاز ، الباقی باند مورد نیاز برای هواپیماهای بزرگ ، سیستمهای روشنایی تقرب ، تجهیزات راداری ، تجهیزات نشاندهنده سطح فرودگاه ، نشاندهنده های شیب تقرب بصری ، چراغهای شناسایی ابتدا و انتهای باند ، نشانگرهای امواج مایکروویو و …. در شکل شماره 5 نمایش داده شده است .
شکل (5)- باند متحرک ( گردان ) در محوطه کلی فرودگاه با تمامی تمهیدات مورد نیاز پرواز
که در آن :
- باند متحرک (گردان حول مرکز ثابت )
- میزان انتهای باند برای توقف هواپیماهای سنگین با طول نشست زیاد و محل چرخش و خزش تا Taxiway ( معبر بی مانع )
- محوطه ترمینال و گیتها
- برج مراقبت
- باندهای خزش ( Taxiway )
- رادار ASDE
- محوطه راداری فرود با هدایت امواج خیلی کوچک یا مایکروویو
- علائم دیداری مشخص کننده انتهای باند گردان
- مکانیاب ILS
- علائم تقرب با دید – نشانگرهای امواج مایکروویو – سیستم روشنایی تقرب اطراف باند
- مسیر چرخش به سمت چپ و راست
- برد دید باند ( نشاندهنده های شیب تقرب بصری )
2-2-1- افزایش ظرفیت عملیاتی مسافر در ساعت ( هواپیما در ساعت )- (نشست در ساعت و برخاست در ساعت )
موارد زیر هر یک به تنهایی موجب افزایش ظرفیت عملیاتی خواهند شد که بطور مجزا به توضیح آنها پرداخته خواهد شد :
2-2-1-1- اجازه سریعتر تقرب و فرود به هواپیما با توجه به باد منطقه ای و گلباد
در طراحی باندهای ثابت جهت مطلوب باند زمانی محقق می گردد که حداکثر درصد زمانی وزش باد بین دو خط موازی الگوهای طراحی قرار گیرد . ایجاد باندهای متقاطع دیگر نیز برای پوشش کامل باد از موارد دیگر طراحی باندهای متقاطع می باشد . شکل شماره 6 نمونه ای از مجموع پوشش باد مربوط به یک منطقه بر روی گلباد می باشد ]1[.
شکل (6)- مجموع پوشش باد مربوط به یک منطقه بر روی گلباد ]1[
ساخت باندهای متقاطع و چندگانه در شرایطی که بادهای سخت و شدید در بیشتر از یک جهت بوزد ، ضروری است ، زیرا در صورت ساخت باند یک جهتی ، مولفه عرضی باد برای هواپیماها بیش از حد مجاز خواهد بود . استفاده از یک باند برای جوابگویی به منظور پوشش باد منطقه ای برای تقرب و نشست در هر دو جهت و یا جهت های متعدد از مزایای باند ارائه شده می باشد . تغییر جهت دادن های سریع و به موقع باند ، متناسب با بادهای منطقه و با توجه به شرایط زمانی بادها ، می توان ظرفیت باندها را برای تقرب بیشتر هواپیماها و نشست آنها مهیا ساخت ( شکل 7 – الف و شکل 7- ب ) . لازم به ذکر است سرعت چرخش باند متحرک بالا بوده و در حدود 30 ثانیه می بایستی با چرخش نموده و در راستای مسیر مورد نظر قرار گیرد . در بقیه موارد و دلایل زیر نیز سرعت چرخش باند زمانی نزدیک به همین مقدار ذکر شده خواهد بود .
شکل الف شکل ب
شکل (7)- نمایش تغییر جهت باند با توجه به باد منطقه ای در شرایط زمانی متفاوت برای جلوگیری از ساخت باندهای متعدد و افزایش ظرفیت باند
2-2-1-2- کاهش مسیر دسترسی فضای هوایی لازم و کاهش زمان دسترسی به باند
برای تقرب یک هواپیما به یک باند ثابت می بایستی مسیر تقرب طی گردد. لذا فضای هوایی بسیاری توسط این هواپیما اشغال و درگیر می شود ، حتی سیستم فرود با امواج خیلی کوچک [3] که دارای تقرب راحتتری نسبت به سیستم تقرب و فرود با دستگاه [4] می باشد و فضای هوایی کمتری را نیز اشغال می نماید ، فضای اشغال نموده برای دورگیری و تقرب و قرار گرفتن در راستای باند زمان زیادی را از زمان کلی تقرب به خود صرف می کند . همچنین میزان مصرف سوخت برای این تقرب و در راستا قرار گرفتن با باند ، خود قابل تامل می باشد . شکل شماره 8 عملیات تقرب با هدایت سیستم MLS و ILS در فرودگاه لاگاردیای نیویورک (LGA) نمایش داده است ]2[ .
شکل (8)- نمایش عملیات تقرب با هدایت سیستم MLS و ILS در فرودگاه لاگاردیای نیویورک برای باند ثابت اجرا شده ]2[
در صورت امکان گردش باند متوجه خواهید شد که میزان فضای هوایی مورد نیاز کاهش یافته و زمان کل تقرب کاهش می یابد ، همچنین هواپیماهای بیشتری قادر به نزدیکی به محوطه پروازی ، تقرب و نشست خواهند شد و در نتیجه ظرفیت عملیاتی باند افزایش خواهد یافت . حال امکان این پرسش بوجود خواهد آمد که باندهای متقاطع به تعداد 4 یا 5 باند متقاطع جوابگویی این تعداد ظرفیت را خواهد بود . لازم به ذکر است هزینه اجرای 4 یا 5 باند ، هزینه نگهداری و مراقبت ( در تمامی شرایط ) هزینه تملک زمین و میزان فضای زمینی تصرف شده بسیار زیاد بوده و در مکانهایی همچون جزایر توریستی و مصنوعی و … که با محدودیت زمین مواجه هستیم ، اجرای این تعداد باند غیر ممکن خواهد بود . فلذا ظرفیت عملیاتی باند و فرودگاه بسیار کاهش خواهد یافت . ولی در صورت استفاده و اجرای باند متحرک ( گردان ) ، ظرفیت عملیاتی افزایش خواهد یافت . شکل شماره 9 مسیر تقرب و کاهش مسیر فضایی تقرب ( داخل بیضی زرد رنگ ) را در صورت استفاده از باند متحرک ( گردان ) در فرودگاه لاگاردیای نیویورک (LGA) نمایش داده است .
شکل (9)- مسیر تقرب و کاهش مسیر فضایی تقرب را در صورت استفاده از باند متحرک ( گردان ) در فرودگاه لاگاردیای نیویورک (LGA)
صرفه جویی زمانی و ریالی به دلیل کاهش زمان تقرب بسیار ارزشمند بوده و در کاهش انرژی و هزینه مصرفی بسیار موثر خواهد بود . همچنین کاهش آلودگی هوا در اثر کاهش مصرف سوخت در محوطه پروازی و فضای اطراف نیز موجه افزایش راندمان فرودگاه و آسایش بیشتر برای ساکنین اطراف فرودگاه خواهد بود . کاهش آلودگی صوتی نیز به دلیل کاهش زمان تقرب قابل توجه خواهد بود .
2-2-1-3- حذف تاخیرات ناشی از گردباد دنباله در روی باند به دلیل جابجایی راستای باند
هنگامی که بالها هواپیما را بالا می برد ، گردبادهای حلقه ای در نزدیکی انتهای بال بوجود می آید . گردبادها از دو توده هوای استوانه ای شکل متقارن چرخشی در نوک هر یک از بالهای هواپیما تشکیل می شوند و در طول مسیر پرواز به سمت عقب هواپیما امتداد می یابند . سرعت باد در محدوده این گردباد استوانه ای شکل می تواند برای سایر هواپیماهای در حال برخورد با این گردبادها در مسیر پروازی مخاطره آمیز باشد . این مورد بخصوص زمانی صدق می کند که یک هواپیمای سبک با گردباد حلقه ای ایجاد شده توسط هواپیمای سنگینتر مواجه شود . این جریانهای هوایی بوجود آمده ، اغتشاش دنباله یا گردباد دنباله نامیده می شود و موجب تاخیر در نشست هواپیماهای دیگر پس از نشست یک هواپیمای بزرگ یا نسبتاً بزرگ می گردد ]3[.
شکل شماره 10 نشاندهنده چگونگی بوجود آمدن اغتشاش دنباله خواهد بود ]6[. تاخیرات چند دقیقه ای جهت تقرب برای هواپیماهای دیگر موجب کاهش فضای مانور در محوطه پروازی ، مصرف سوخت بالای هواپیماهای منتظر ، اتلاف زمان مسافران و … می گردد .
شکل (10)- چگونگی و جریان حرکت گردباد ناشی از عملیات هواپیماها در نزدیکی سطح زمین ]6[
مقادیر عملیاتی هواپیماها تحت مقررات پرواز با دید [5]( VFR ) و مقررات پرواز با دستگاه [6]( IFR ) ، برای عملیات متوالی نشست در یک باند بر حسب زمان ( min ) ، ارائه و در جدول 2- 1 نشان داده شده است ]4[ .
|
نوع هواپیمای پیشرو
|
VFR | IFR | ||||
| نوع هواپیمای دنباله رو | نوع هواپیمای دنباله رو | |||||
| سنگین | بزرگ | کوچک | سنگین | بزرگ | کوچک | |
| سنگین
بزرگ کوچک |
7/2
9/1 9/1 |
6/3
9/1 9/1 |
5/4
7/2 9/1 |
4
3 3 |
5
3 3 |
6
4 3 |
جدول 2-1- فواصل جدایی افقی بین هواپیماهای در حال نشست در یک مسیر تقرب باند در شرایط مقررات هوانوردی با دید و دستگاه ]4[
همه موارد بالا بدلیل ثابت بودن باند و بوجود آمدن دنباله اغتشاش در راستای باند می باشد ، ولی در صورت تغییر در راستای باند بصورت مداوم و با سرعت مناسب برای نشست هواپیماهای دیگر ، گردباد بوجود آمده مخصوصاً در انتهای باند ثابت دیگر وجود خارجی نداشته ، همچنین جابجایی باند خود موجب تعادل هوایی و از بین رفتن زودتر گردباد دنباله خواهد شد . این امر موجب کاهش زیاد تاخیرات ناشی از گردباد دنباله ، افزایش ظرفیت عملیاتی باند در نشست و برخاست های هواپیماهای دیگر ، کاهش مصرف سوخت و کاهش اتلاف زمان مسافران خواهد بود . شکل شماره 11 نشاندهنده تغییر راستای باند و قابل استفاده بودن سریع باند برای هواپیمای بعدی می باشد .
شکل شماره (11)- تغییر راستای باند و کاهش زیاد تاثیر گردباد دنباله برای نشست هواپیماها و افزایش ظرفیت عملیاتی باند
2-2-1-4- کاهش چرخشهای فضایی ( کاهش مسیر هوایی ) در حین برخاست
در حین برخاست هواپیما ، برای قرار گرفتن در کریدور مورد نظر به سمت مقصد ، هواپیما می بایستی با چرخشهای فضایی مناسب در راستای مقصد مورد نظر قرار گیرد . قسمت انحنای چرخش هواپیما که در شکل 12-الف نمایش داده شده است سوخت بسیاری مصرف می کند . همچنین زمان برخاست و اوج گیری نهایی را اتلاف می نماید . در صورت چرخش حتی الامکان باند به سمت مقصد مورد نظر اتلاف زمان و انرژی به حداقل رسیده و فضای هوایی زمان اشغال کمتری را نسبت به حالت قبل داراست . شکل شماره 12- الف و 12- ب نمایانگر مطلب مذکور خواهد بود .
قسمت 12- الف قسمت 12- ب
شکل (12)- کاهش مسیر برخاست در محوطه پروازی جهت قرار گرفتن در کریدور مبدا – مقصد
همینطور که در شکل شماره 12 دیده می شود ، میزان قابل توجهی از مسیر Taxiway نیز کاهش یافته و هواپیما برای برخاست زمان کمتری برای دستیابی به باند نیاز خواهد داشت .
2-2-1-5- کاهش مسیر خزش در Taxiwayها و تخلیه سریعتر باند برای تقرب بعدی
در باندهای ثابت و محوطه های پروازی که با باندهای ثابت طراحی می گردند ، Taxiwayها نیز ثابت بوده و هواپیما مسافتی مشخص و ثابت را از انتهای باند تا محل ترمینال ها طی می کند . استفاده از باند متحرک ( گردان ) ، مزیت متغیر بودن مسافت Taxiway را داراست . چند لحظه پس از نشست هواپیما بر روی باند ، حرکت گردشی باند با سرعتی ثابت و مناسب ، مسیر Taxiway را کوتاه نموده و هواپیما در مدت زمان کمتری باند را ترک کرده و زودتر به ترمینالها خواهد رسید . کاهش مسیر Taxiway ها ، حتی به میزان بسیار کم ، صرفه جویی های ریالی و زمانی بسیاری را در سال برای فرودگاه داشته و افزایش ظرفیت باند را به همراه خواهد داشت . شکل شماره 13 نشاندهنده عملکرد باند برای کوتاه نمودن مسیر Taxiway خواهد بود . همچنین در صورت تقرب هواپیماهای بزرگ و استفاده از معبر بی سطح که برای هواپیماهای بزرگ طراحی گردیده ، طی نمودن هواپیما تا رسیدن به Taxilane به عهده خلبان و ماشین راهنما می باشد و مسیر حداقل برای Taxiway انتخاب خواهد شد .
شکل (13)- عملکرد باند متحرک ( گردان ) در کوتاه نمودن مسیر Taxiway جهت صرفه جویی در مصرف سوخت و تخلیه سریعتر باند برای افزایش ظرفیت عملیاتی
همچنین تفکیک سریعتر هواپیماهای ترابری و مسافربری نیز می تواند از مزیت های باند مذکور بوده که میزان مسیر Taxiway آنها برای دسترسی به ترمینالهای باری و مسافربری راه به حداقل می رساند . در صورت تقرب هواپیمای باری و نشست هواپیما بر روی باند ، باند به سمت ترمینال باری متمایل گردیده و برعکس ، در صورت تقرب و نشست هواپیمای مسافربری ، باند به سمت ترمینال مسافربری متمایل خواهد شد . این تفکیک سریعتر و کاهش مسیر Taxiway ، به افزایش راندمان فرودگاه و در نهایت درآمدهای ریالی بسیاری ختم خواهد شد . تفکیک سریع هواپیماهای مسافربری و باری در شکل شماره 14 نمایش داده شده است .
تقرب و نشست هواپیماهای باری تقرب و نشست هواپیماهای مسافربری
شکل (14)- تفکیک سریعتر هواپیماهای باری و مسافربری و کاهش حداکثر Taxiway برای دستیابی به ترمینالهای مورد نظر توسط باند متحرک ( گردان )
2-2-2- مزیت های فیزیکی و معماری باند متحرک ( گردان ) نسبت به باندهای ثابت
در این بخش با استفاده از مقاطع و ظاهر فیزیکی و طراحی منحصر به فرد باند متحرک مزیتهای باند مذکور نسبت به باندهای ثابت بیان خواهد شد :
2-2-2-1- کاهش خطرات ناشی از برخورد بالهای هواپیما با محیط اطراف
در باندهای معمولی با توجه به ساختار طراحی و ساخت باندهای سطح باندها با زمین های اطراف تفاوت زیادی نداشته و این امر گاهی موجب برخوردهای غیر قابل پیش بینی نوک بال با زمین و در نهایت انحراف هواپیما از باند خواهد شد . بادهای شدید ناگهانی و … امکان اینگونه اتفاقات را قوت می بخشد . نمونه ای از این حوادث در شکل شماره 15 نمایش داده شده است ]7[.
شکل شماره (15) – برخورد لبه بال هواپیما با سطوح اطراف باند به دلیلی مسائل فنی ، بادهای شدید ناگهانی و همسطحی تقریبی باند با زمین اطراف]7[
در صورتیکه استفاده از باند متحرک ( گردان ) به دلیل وجود فضای لازم برای چرخش باند گردان خالی بوده و این خطرات به حداقل می رسد . نمایش کاهش خطرات ناشی از اختلاف زیاد سطح باند با زمین اطراف خود در شکل شماره 16 نمایش داده شده است .
شکل (16)- مقطع عرضی باند متحرک ( گردان ) و تاثیر آن در کاهش برخوردهای احتمالی
2-2-2-2- کاهش هزینه خرید ، ساخت ، نصب ، نگهداری و تعمیر باندهای دوگانه موازی ، متقاطع و ….
در صورت اجرای این باند جهت افزایش ظرفیت عملیاتی فرودگاه و با توجه به مطالب و مزایای ذکر شده در بالا ، اجرای باندهای چندگانه به دلیل وجود بادهای منطقه ای مختلف ( گلبادها ) ، نشست هواپیما و تقرب آن از جهت های مختلف ، کاهش تاخیرات بدلیل وجود باندهای متعدد ، هزینه های بسیار زیادی را متحمل سازندگان فرودگاه ها خواهد نمود . همچنین هزینه ساخت و اجرای سیستم هایی همچون سیستم های راداری ، تجهیزات الکترونیکی ، تهیه مصالح مصرفی در ساخت باندها ، تعمیر و نگهداری برای باندهای متعدد بسیار گزاف خواهد بود . کاهش و صرفه جویی ریالی به دلیل اجرای تنها یک باند ( باند متحرک ( گردان )) هزینه های ساخت این باند منحصر به فرد را جبران نموده و همچنین هزینه های جاری نگهداری ، تجهیزات راداری روز و …. را به حداقل خواهد رساند .
عدم نیاز به اجرای باندهای متقاطع (X) ، باندهای V شکل باز و باندهای چندگانه صرفه جویی ریالی بسیاری را برای سرمایه گذاران فرودگاه به همراه خواهد داشت .
2-2-2-3- محیا بودن سریعتر باند برای هواپیماهای با نقص فنی
در بسیاری از حوادث هوایی ، هواپیماها در حین برخاست دچار نقص فنی در موتور و یا قسمتهای دیگر هواپیما شده ، خواستار نشست اضطراری می شوند . در باندهای معمولی و ثابت ، هواپیما می بایستی پس از برخاست با اوج گیری و چرخش در فضای هوایی فرودگاه ، طی صرف زمان بسیار در حین نقص فنی ، به سمت باند برگشته و عملیات تقرب و نشست را انجام دهد . میزان زمان چرخش ، سوخت و فشار بسیاری را بر هواپیمای دارای نقص فنی متحمل می سازد .
در صورت اجرای باند متحرک ( گردان )، چرخشهای پر فشار از هواپیما صلب شده و با مسیر کوتاه تری مسیر تقرب و نشست را طی خواهد نمود . با چرخش باند به سمت مسیر تقرب ، مسیر فضای هوایی چرخش هواپیما کاسته شده ، بدون صرف سوخت بسیار و فشار به بالها و موتورهای هواپیما به دلیل چرخش سریع ، زمان کمتری برای نشست رقم خواهد خورد . شکل شماره 17-الف و 17-ب نشاندهنده تفاوت بین باند ثابت و متحرک ( گردان ) در زمان بودن نقص فنی در هواپیما و نشست اضطراری آن می باشد .
قسمت 17- ب قسمت 17- الف
شکل شماره 17 – تفاوت بین باند ثابت و متحرک ( گردان ) در زمان بودن نقص فنی در هواپیما و نشست اضطراری آن
2-2-2-4-اشغال فضای بسیار کمتر نسبت به باندهای متقاطع و چندگانه در مناطقی با محدودیت مکانی ( جزایر )
در مکانهایی که برای طراحی فرودگاه و باند های پروازی با محدودیت های زمینی مواجه خواهیم بود ، اجرای چند با متقاطع و یا باندهای V شکل و … غیر ممکن خواهد بود . جزایر مصنوعی تجاری ، جزایر توریستی مانند جزایر کیش ایران و یا جزایر قناری و هاوایی آمریکا با توجه به نیاز به افزایش ظرفیت فرودگاه به علت تقاضای سفر فراوان ، با محدودیت های شدید فضای زمینی برای اجرایی باندهای زیاد و خطوط خزش آنها مواجه خواهند بود . برای جبران افزایش ظرفیت عملیاتی بابت تقاضای سفر ، می توان از باند متحرک ( گردان ) که در قسمتهای قبلی دلایل مزیت آن نسبت به باندهای دیگر بیان گردید ، استفاده شود . با وجود یک باند متحرک ( گردان ) ، میزان ظرفیت عملیاتی یکسان و یا شاید بیشتری نسبت به چند باند متقاطع و موازی و … که فضای بسیاری را به خود اختصاص خواهد داد ، در اختیار فرودگاه قرار می گیرد . دو نمونه از جزایری که با محدودیت فضای زمینی برای اجرای باندهای چندگانه مواجه هستند در شکل شماره 18 نمایش داده شده است .
شکل شماره 18- دو نمونه از جزایری با محدودیت فضای زمینی برای اجرای باندهای چندگانه
لازم به ذکر است که در تمامی موارد بالا در قسمتهای مختلف 2- 2 استفاده از روش VFR ظرفیت ساعتی را بسیار چشمگیر خواهد نمود .
2-3- جمع بندی
تاخیرات هواپیماها در مراحل مختلف عملیات پروازی شامل 4 مرحله ی 1- توقف در گیت 2- خزش برای برخاست 3- پرواز در فضای هوایی و انتظار برای تقرب و نشست 4- خزش بعد از تقرب . با چرخش باند و در دسترس قرار دادن سریعتر هواپیما برای باند و کوتاه شدن Taxiway تاخیرات ناشی از موارد 2 و 4 را کاهش خواهد داد . همچنین با کاهش تاخیرات و افزایش ظرفیت عملیاتی باند به دلیل موارد ذکر شده میزان تاخیر در فضای پروازی برای تقرب نیز کاهش خواهد یافت ( کاهش مسیر تقرب ، تخلیه سریع باند ، کاهش شدید تاثیر اغتشاش دنباله و … ) .
با توجه به مدل ریاضی تاخیر
که در آن :
= میانگین هواپیمای در حال نشست
= میانگین نرخ نشست هواپیماها
= انحراف معیار میانگین زمان خدمات رسانی به هواپیماهای در حال نشست
= میانگین نرخ خدمات رسانی برای عملیات نشست
در صورت افزایش تعداد عملیات نشست ، تاخیرات کاهش خواهد یافت ، فلذا با استفاده از عملیات ذکر شده در موارد مذکور و نشست و تخلیه سریعتر هواپیماها از روی باند ، کاهش تاخیرات را پیش رو خواهیم داشت . این کاهش تاخیرات ، صرفه جویی بسیاری در سوخت و انرژی هواپیماها ، زمان مسافران و افزایش ظرفیت مسافربری و یا باربری فرودگاه و … و در نهایت صرفه جویی های مالی فراوان و درآمدهای کلان را در پی خواهد داشت ]1[.
3 – نتیجه گیری
ظرفیت پروازی هر فرودگاه رابطه مستقیم با ظرفیت عملیاتی باندهای آن دارد . نوع کاربری باند پرواز مورد استفاده در این فرودگاه ها عمدتاً تابعی از ساختار و میزان تقاضای هواپیماها ، الگوی باد ، شرایط آب و هوایی و مقررات عملیات ترافیک هوایی است . به هر حال هر نوع کاربری و نحوه استفاده از باند پرواز دارای ظرفیت ساعتی خاصی است و به تبع آن منجر به سطح تاخیر متفاوتی می شود . در باند ارائه شده :
- الگوی باد رعایت خواهد شد و به جای استفاده از باندهای متقاطع و هزینه آنها ، از یک باند متحرک استفاده خواهد شد .
- شرایط آب و هوایی مخصوصاً در زمستانها و کولاک های شدید ، زمین لرزه ها و … رعایت شده و باند عملیات پروازی خود را بدون مشکل ادامه خواهد داد .
- مقررات عملیات ترافیک هوایی که در آن با توجه به کاهش مسیر تقرب ، کاهش تاخیر و اشغال فضای هوایی بالای فرودگاه ، کاهش زمان تاخیر به دلیل اغتشاش دنباله ، کاهش مسیر خزش و دسترسی سریعتر Taxiway ، تفکیک سریعتر هواپیماهای باری و مسافری و کاهش مسیر دسترسی به ترمینالها و …. ، کاهش قابل توجه تاخیرات را خواهیم داشت .
- کاهش تقریبی 3-4 دقیقه ای کلی تاخیرات به دلیل تمامی موارد بالا .
- کاهش مصرف سوخت در اثر کاهش تاخیرات و کاهش مسیر تقرب و Taxiway : برای مثال هواپیمای بوئینگ 747 -13 با موتور JD9D-VA مصرفی بالغ بر 11700 کیلوگرم در ساعت و یا 195 کیلوگرم در دقیقه را داراست . در صورت کاهش 4 دقیقه ای برای این هواپیما در تقرب و پهلوگیری در گیت ، میزان 780 کیلوگرم بنزین هواپیما صرفه جویی در سوخت و انرژی خواهد شد . این عدد ضرب در تعداد ظرفیت عملیاتی فرودگاه که حدوداً 70 هواپیما در روز ( VFR ) و سپس ضرب آن در روزهای عملیاتی سال عدد بسیار قابل توجهی در صرفه جویی انرژی خواهد شد . البته مقداری از این صرفه جویی مالی و انرژی صرف چرخاندن و به حرکت درآورد باند متحرک ( گردان ) در طی سال خواهد بود ، ولی صرفه جویی در زمان سفر میلیونها مسافری که در سال از فرودگاه مذکور تردد خواهند داشت ، بدون قیمت گذاری است .
- کاهش آلودگی های صوتی و آلودگی هوا به دلیل کاهش مصرف سوخت هواپیما در منطقه ی پروازی .
- افزایش ضریب ایمنی پروازی بدلیل مقطع و حالت خاص باند در هنگام نشست یا برخاست و همچنین دسترسی سریعتر باند برای هواپیماهایی با نقص فنی که کاهش زمان تقرب از مسایل اساسی به نشستن هواپیمای دارای نقص فنی است .
- کاهش هزینه ساخت باندهای چندگانه به دلایل ذکر شده در بخش های بالا و کاهش هزینه های نگداری و تعمیر باندهای چندگانه به یک باند .
- تامین ظرفیت عملیاتی پرواز بالا در مکانهایی با محدودیت اجرای باندهای متقاطع و چندگانه مانند جزایر و … که این امر یکی از مزیت های بسیار ارزشمند باند متحرک ( گردان ) به شمار می آید .
5- تقدیر و تشکر
تهیه کننده این مقاله وظیفه می داند که از جناب آقای دکتر محمود صفارزاده ، به خاطر راهنمایی ها و همفکری های راهگشا و صمیمانه ایشان تشکر کند .
6- مراجع
- صفارزاده، محمود . معصومی، غلامرضا .(1383)” برنامه ریزی و طراحی فرودگاه ” ، مرکز انتشارات موسسه عالی آموزش و پژوهش سازمان مدیریت و برنامه ریزی .
2- An Analysis of the Requirements for, and the Benefits and Costs of the National Microwave Landing System (MLS), Office of Systems Engineering Management, Rep. FAA-EM80-7, federal Aviation Administration.
3-E. C. Hastings, Jr., and G. L. Keyser, Jr., (1980) “Simulated Vortex Encounters by a Twin-Engine commercial Transport Aircraft During Final Approach”. Paper no. 800775, International Air Transportation Meeting, Society of Automotive Engineers.
4- Parameters of Future ATC Systems Relating to Airport Capacity and Delay, Rep. FAA-EM-78-8A Federal Aviation Administration, Washington May 2006.
5-Planing the Metropolitan Airport System, Advisory circular AC, Federal Aviation Administration, Washington May 2006.
6- W.A. McGowan. (1990),” Aircraft wake Turbulence Avoidance”. Paper no. 72/6, 12th Anglo –American Aeronautical Conference, National Aeronautics and space Administration.
7- www.Airliner.com
[1] – Taxiway
[2] – Taxilane
[3] – Microwave Landing System or MLS
[4] – Instrument Landing System or ILS
[5] – Visual Flight Rules
[6] – Instrument Flight Rules
