跑道侵入概念中的地面保护区研究

霍志勤

（1.南京航空航天大学民航学院，南京 210016；2.中国民航局航空事故调查中心，北京 100028）

相对于可控飞行撞地、飞机失控、冲偏出跑道等事故类型而言，跑道侵入对民航业所造成的损失相对较小，而且在飞行流量尚未达到一定程度之前该问题也并不凸显，所以世界民航在20世纪90年代前实质性关注跑道侵入问题的并不多见。继1977年3月27日2架B747在西班牙加纳利群岛的特那里夫岛上的洛斯洛德斯机场跑道上相撞事故后，世界民航又多次发生跑道侵入导致的严重事故。1991年2月1日，一架美国航空公司B737与一架通勤飞机在洛杉矶机场跑道上相撞；2000年5月25日，一架Shorts330在法国巴黎戴高乐机场误入跑道，与一架正在起飞的MD83相撞；2001年10月8日，一架Cessna误入米兰里纳特机场跑道，与一架MD80相撞。在中国民航，近年也多次发生跑道侵入事件。2005年10月18日，上海浦东机场一台车辆在场务巡查过程中，与一架起飞的B777在跑道上发生冲突，所幸撤离及时才没有发生相撞事故；2008年4月30日，一架B737误入大连机场跑道，与一架起飞的A319发生冲突，险些相撞；2008年7月10日，马来西亚航空公司一架B777在上海浦东机场滑行时误入跑道，与正在起飞的一架B737发生冲突。2009年3月2日国际民航组织第186届理事会通过了对《国际民用航空公约》附件13——《航空器事故和事故征候调查》国际标准和建议措施的第12次修订，此次修订包括推广收集跑道侵入事故征候数据的全球性做法，共享数据藉以帮助查明常见的意外事故因素。无论是世界民航还是中国民航，尽管跑道侵入已经是一个严峻的问题，需要安全管理者给予关切，但是迄今为止，什么是跑道侵入，尚且存在一定的争议。对于各缔约国而言，保持对跑道侵入定义的高度一致最大的好处在于信息交换和数据对比；对于中国民航业而言，在定义明确的基础上才便于研究、分析和防范。本文拟从跑道侵入的对象以及侵入的范围入手进行研究。

1 问题的提出

跑道侵入是一个舶来词，“runway incursion”翻译成中文后，有“跑道入侵”和“跑道侵入”不同之说。鉴于中国民航局制定的《中国民用航空跑道安全规划》[1]中使用“侵入”一词，为统一起见，本文通篇使用“跑道侵入”一说。当然，国内也有一些研究使用“跑道入侵”。二者应视为同一概念。国际民航组织（ICAO）把跑道侵入定义为：在机场发生的任何航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的事件[2]。该定义中涉及到一个概念“地面保护区（protected area ofa surface）”，何谓“地面保护区”？国际民航组织附件14中并没有该概念，更没有定义。“地面保护区”如果划大了，则造成资源浪费，影响运行效率；如果划小了，则影响运行安全。显然，“地面保护区”是针对跑道侵入提出的一个概念，其主要针对的是有移动能力的人、车辆和航空器，不应从一般意义上的净空管理视角等同看待该问题。因此，以下讨论不再赘述固定障碍物对飞行运行的影响。

2 不停航施工保护区

一些专家认为，“地面保护区”的概念可以参考《民用机场运行安全管理规定》[3]（CCAR-140），即第191号令第235条“在跑道有飞行活动期间，禁止在跑道端之外300米以内、跑道中心线两侧75米以内的区域进行任何施工作业”。如图1所示。

图1 不停航施工保护区Fig.1 Protection area during construction

对比此前的CCAR163《民用机场不停航施工管理规定》（民航局令第97号）（现已失效）第15条的规定“在机场有飞行任务期间，禁止在跑道端之外300米以内、跑道中心线两侧60米以内的区域进行任何施工作业”，新旧两个规定除了“75米”、“60米”的区别外几乎一致。这3个数据的制定依据考证如下：①基准代码为3或4的仪表跑道的升降带在离跑道中线左右至少75 m内的部分应加以平整。②基准代码为3、4的精密进近跑道内过渡面底边距离跑道中心线为60 m。内过渡面的作用就是限制那些必须设在接近跑道的助航设施以及移动的航空器、车辆等物体不得高出该限制面。至于75 m，则是考虑施工人员和机械设备的高度时，按照1∶3的坡度在60 m的基础上再继续后退15 m。③美国FAA拥有一个目前ICAO尚未纳入附件的一个概念，即“跑道安全区（RSA）”。跑道安全区是为了减少飞机提前接地、冲出跑道、偏出跑道而设置的一个地面区域。这是一个自跑道中心线向外延伸250 ft以及自跑道端向外延伸1000 ft所形成的矩形区域。联邦航空规章（FAR）规定，如果在跑道侧方施工，位置必须在自跑道中心线向外延伸200 ft（等于60 m）以外且不穿透无障碍区；如果在跑道两端施工，位置必须在自跑道端向外延伸1000 ft以外而且远离跑道入口视线面和无障碍区。

应该肯定，《民用机场运行安全管理规定》（CCAR-140）对于不停航施工的规定具有一定的合理性和操作性，但并不严谨，仍需要验证、评估、修订。而且，如果将其生硬地套用在“地面保护区”的概念中，并不适用。一个最简单的反驳理由是：以飞行区等级指标Ⅰ为4的机场为例，其跑道等待位置距跑道中心线最小距离尚且是90 m（大于75 m），这说明跑道等待位置在距离跑道中心线75 m以外的15 m处，难道地面航空器可以穿过等待线进入不停航施工区域边界（距离跑道中心线75 m处）和跑道等待位置（距跑道中心线90 m处）之间的区域？由此可见，需要慎重研究“地面保护区”的范围。

3 升降带

升降带是包含跑道及停止道（如有设置）的一个矩形区域，升降带在跑道周围形成一个保护区和事故缓冲区。升降带应自跑道端向外延伸（设有停止道端时从停止道向外延伸）一定距离。飞行区指标Ⅰ为2、3、4时，至少自跑道端向外延伸60 m；仪表跑道飞行区指标Ⅰ为3、4时升降带的宽度为300 m，即自跑道中心线向两侧延伸150 m，如图2所示。除了为保证飞行安全所必需的并符合易折要求的助航设备外，升降带内一定范围里不允许存在危及飞行安全的固定物体和移动物体，对于飞行区指标Ⅰ为4且飞行区指标Ⅱ为F的精密进近跑道，该范围是距跑道中线两侧各77.5 m以内；对于飞行区指标Ⅰ为3或4的精密进近跑道，该范围是距跑道中线两侧各60 m以内。当跑道用于飞机起飞或着陆时，不允许在升降带的上述范围有移动的物体。基准代码为3或4的仪表跑道的升降带在离跑道中线至少75 m内的部分应加以平整。

4 跑道端安全区

飞行区指标Ⅰ为3或4的跑道及飞行区指标Ⅰ为1或2的仪表跑道必须在升降带两端设置跑道端安全区，以对冲出跑道或提前接地的飞机提供保护。跑道端安全区须自升降带向外至少延伸90 m，飞行区指标Ⅰ为3或4的跑道端安全区宜自升降带端向外延伸240 m，飞行区指标Ⅰ为1或2的跑道端安全区宜自升降带端向外延伸120 m，如图3所示。跑道端安全区的宽度必须至少等于与其相连跑道宽度的2倍，条件许可时应不小于与其相连的升降带平整部分的宽度。位于跑道端安全区上可能对飞机构成危险的物体应被认为是障碍物，并应尽可能地移去。

不难发现，以飞行区指标Ⅰ为3或4为例，升降带范围内禁止活动的60 m区域（自跑道端）加上240 m的端安全区，就得到自跑道端向外延伸300 m的概念。至于跑道侧方，对于飞行区指标Ⅰ为3或4的精密进近跑道，升降带内不允许存在危机飞行安全的固定物体和移动物体的范围是距跑道中线两侧各60 m，如果考虑平整区，则为离跑道中线至少75 m内的范围。

5 仪表着陆系统场地保护区

在仪表着陆系统天线（航向台天线和下滑台天线）附近的固定物体（如建筑物、构筑物）和移动物体（如航空器、车辆、设备等）都会对仪表着陆系统的空中导航（航向和下滑）信号产生多路干扰，受干扰的程度取决于天线周围的总体环境、天线自身特性、导航类型（Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类）和干扰源特性（大小、形状、材质、是否移动）及位置。移动物体由于位置的变换有时干扰更大。为保护仪表着陆系统的信号质量，规定了仪表着陆系统的信号临界区和敏感区，统称为保护区。

国际民航组织附件10[4]、航空无线电导航台站电磁环境要求[5]和航空无线电导航台和空中交通管制雷达站设置场地规范[6]对航向台和下滑台都制定了保护规范。其中，国家标准和行业标准对航向台的保护都只考虑了临界区，没有考虑敏感区。国际民航组织附件10附录C中保护区如图4所示。国家标准对下滑台的保护分为A、B两个区进行保护，行业标准对下滑台的保护分为A、B、C三个区进行保护。两个标准所保护的总范围是一致的，但与国际民航组织附件10的规范相比较，都存在一定的差异。

航向信标台一般设置在跑道末端中心延长线上，距跑道末端的距离一般为250～400 m。航向信标台的场地保护区是由一个圆和长方形合成的区域。圆的中心即天线阵中心，其半径为75 m；长方形的长度为从天线阵开始沿跑道中心线延长线向跑道方向延伸至300 m或跑道末端（以大者为准），宽度为120 m。在保护区内，不应停放车辆或飞机，不应有任何地面交通活动。

下滑信标台设置在跑道的一侧，距跑道中心线横向距离为75～200 m，最佳距离为120 m，距跑道入口纵向距离约为300 m。其保护区如图5所示，图中D为天线至跑道着陆端的距离；U为60 m；V为天线至跑道中心线的距离；W为30 m；X为120 m；Y为360 m或距离D（以大者为准）；L为900 m或至机场边界或至平滑地面的终止点（以小者为准）。A、B、C区中对于平整度都有较高的要求，尤其是对金属物有严格的限制，其中A区内不应停放车辆和航空器，不应有任何地面交通活动。

仪表着陆系统场地保护区的大小需要充分考虑运行类别、使用机型、场地条件、周围构建物、仪表着陆系统天线类型以及适用标准等因素。

6 无障碍区域

虽然ILS/MLS临界区、敏感区本身就是在综合考虑了运行类型、ILS天线类型、地型、航空器或车辆的尺寸（包括大小、高度）等因素而划定的，仅仅对这些因素进行考虑以衡量跑道侵入范围是否充分呢？国际民航组织的航行服务程序——空中交通管理（Doc 4444）要求：当一航空器正在着陆或起飞时，允许车辆距离使用跑道等待的位置不得近于：①滑行道/跑道交叉点——跑道等待位置；②滑行道/跑道交叉点以外的地点——与跑道等待位置的间隔距离相等的距离。而且附件4指出，跑道等待位置是用于保护跑道、障碍物限制面或ILS/MLS临界区、敏感区的一个指定位置，除非机场管制塔台另行批准，所有滑行的航空器和车辆都必须在此停止和等待。

显然，对于精密进近跑道而言，还需要考虑移动障碍物对障碍物限制面的影响，尤其是对无障碍区域（obstacle free zone，OFZ）的影响。所谓无障碍物区，即内进近面、内过渡面和复飞面以及这些面所环绕的升降带之上的空域，如图6所示。除为航行目的所需要的轻质易折设备外，任何固定障碍物不准穿透这一区域。一旦考虑前文所讨论的升降带、端安全区、仪表着陆系统场地保护区，比较内进近面、内过渡面和复飞面三者，研究内过渡面对跑道两侧移动障碍物的限制对于研究地面保护区的范围具有显著的意义。

以Ⅰ类精密进近跑道为例，飞行区等级指标Ⅰ为4的跑道，等待位置距离跑道中心线90 m；飞行区等级指标Ⅱ为F的跑道，等待位置距离跑道中心线107.5 m，如图8所示。

7 障碍物评价面

障碍物评价面（obstacle assessment surface，OAS）比使用基本的ILS面评估障碍物更加精确，对于穿透基本ILS面的障碍物，必须使用OAS面做进一步评价。OAS面由6个斜面（W、Z面各1个，X、Y面各2个）和1个水平面即入口水平面（z=0）组成，如图9所示。其中，入口水平面与研究跑道附近障碍物的关系最为紧密。

因OAS面的参数是变化的，斜面的方程式也是变化的，以Ⅰ类/GP3°/LLZ-THZ3000米/复飞梯度2.5%为例，其OAS的W面的方程式为：Wz=0.0285X-8.01（A/B 类飞机），Wz=0.0285 X-9.01（C/D 类飞机），Wz=0.0285 X-10.01（DL类飞机），所以入口水平面的范围并不固定，不宜以此划设跑道等待位置。再者，OAS面用于评估障碍物，从飞行程序角度来看，非常保守、严格，故Doc8168指出，穿透基本ILS面和OAS面的障碍物，在确定超障高度（OCA）或超障高（OCH）时本都应予以考虑，但为了满足航行上的需要，某些障碍物可以忽略不计，其中就包括等待线外的等待或滑行的航空器。相比之下，内过渡面更符合实际情况，对于研究地面保护区更有现实意义。

8 讨论

1）“地面保护区”从严格意义上不是一个矩形区域，如图10所示。对于跑道两端而言，应该充分考虑航向台、下滑台的场地保护以及升降带和端安全区的保护。对于跑道两侧而言：一是要考虑下滑台一侧的横向保护区域；二是要注意航空器滑行一侧等待位置的连线；三是考虑无航空器滑行一侧距离跑道中心线75 m的平整区域。

2）“地面保护区”的划设除了理论测算外，还可以根据实际情况进行实验、验证和评估。

9 结语

1）“地面保护区”的划设应该综合考虑升降带、端安全区、仪表着陆系统场地保护区、无障碍区域等限制条件。

2）对于航空器驾驶员而言，最有效、最简单的方法就是识别跑道等待位置。对于人员和车辆而言，一是需要机场对“地面保护区”的边界进行界定、标记，并采用适当的信号装置限制人员和车辆的进入；二是组织相关人员进行培训，了解相关知识。

[1]中国民用航空局.中国民用航空跑道安全规划[G].北京：中国民用航空局，2008.

[2]International Civil Aviation Organization.Manual on the Prevention of Runway Incursions，Doc9870[G].International Civil Aviation Organization，2006.

[3]中国民用航空局.民用机场运行安全管理规定，CCAR-140[G].北京：中国民用航空局，2007.

[4]International Civil Aviation Organization.Annex 10 to the Convention on International Civil Aviation（Volume I-Radio Navigation Aids）[G].6th ed.International Civil Aviation Organization，2006.

[5]GB6364-86，航空无线电导航台站电磁环境要求[S].1987.

[6]中国民用航空局.MH/T 4003-1996，航空无线电导航台和空中交通管制雷达站设置场地规范[S].

[7]International Civil Aviation Organization.Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation（Volume I-Aerodrome Design and Operations）[G].5th ed.International Civil Aviation Organization，2009.