航機偏移於機場剛性鋪面設計影響之探討

臺灣大學鋪面研究小組於民國91年1月在台灣桃園國際機場(Taiwan Taoyuan International Airport, TTIA)之N1滑行道進行一個為期三年之監測計畫,以探討機場剛性鋪面於航機及環境效應下之變化情形。在該計畫中使用鼻輪定位計針對航機於N1滑行道之側向分佈型態進行觀察。經分析得知,N1滑行道上航機之側向分佈近似常態分佈,且其標準差為50cm。此一標準差小於美國聯邦飛航總署(Federal Aviation Administration, FAA)於1974年所量得之數值,亦小於FAA設計法中所採用之標準差數值-77cm。因為較小之標準差數值代表航機路徑較為集中,並可能對某特定位置造成較大之損傷。因此,本研究將探討不同航機偏移型態,特別是不同標準差數值對於機場剛性鋪面設計之影響。將FAA AC 150/5320-6D 中之標準差數值替換為50cm,並針對通過數及覆蓋數之比值(pass-to-coverage ratio)以及相對厚度因子(relative thickness factor, RH)進行探討發現,此一較小之標準差數值對於所需之版塊厚度影響並不大。但50cm係在單一機場且單一滑行道量測而得,並無法代表大多數之情形,因此,後續假設其餘小於77cm之標準差數值進行討論,並探討不同情形下實際產生的覆蓋數會大於設計之覆蓋數之機率、不同標準差設定下版塊厚度變化的情形,以及航機偏移、航機主輪配置、與版塊縱向間距間之相互關係。經分析發現,若現地航機側向分佈之標準差為50cm但卻以77cm進行設計,則實際產生的覆蓋數會大於設計之覆蓋數之機率為65%,即有65%的機會實際產生的覆蓋數大過鋪面可容許的數量。而且,現地的標準差與設計用之標準差之間的差距越大,則上述機率則越高。因此,為避免實際產生的覆蓋數大過鋪面可容許的數量並產生額外的破壞,則設計所採用的數值需接近現地之數值,以維持設計之可靠度。 若針對20年以及30年兩種不同之設計年限進行比較,則發現當設計年限設定為30年,則該設計可以達到較高的可靠度,並且只需要較20年之設計增加1cm之厚度。除此之外,在同一個設計年限之設定下,增加1cm亦可增加設計之可靠度,並降低實際產生的覆蓋數大於設計之覆蓋數產生之機率。除上述外,針對航機偏移與版塊縱向間距之設計進行討論,並採用標準差10cm至100cm以及縱向間距3m至7m進行分析。選取寬體且載重較大以及輪軸配置形式較為特別的航機,配合N1滑行道上該航機實際通過次數進行討論。觀察數據得知,比較不同縱向間距之設定,當航機偏移之標準差為10cm至60cm時,距中心線6m之接縫其航機通過數較其他位置之接縫要大;當航機偏移之標準差為70cm至100cm時,則以距中心線5m之接縫其航機通過數最大。因此,在此一情形下,需避免上述接縫位置之產生。建議機場管理單位採用本研究之方法找尋合適之版塊間距,以降低在接縫處航機通過的次數。此外,並可藉由改變跑道及滑行道中心線劃設位置以達到上述目的。

作者:王詩瑩