أثر الطرق السريعة في كفاءة المطارات عموما

إن كفاءة المطارات هي شدة حياة الطيران الحديث، وتحديد عدد الرحلات الجوية التي يمكن تجهيزها في الوقت المناسب في غضون إطار زمني معين، وفي حين يولى اهتمام كبير لطول الرحلات الجوية، والمعونات الملاحية، وإجراءات مراقبة الحركة الجوية، فإن الهياكل الأساسية الأرضية التي تربط الطرق بالمحطة النهائية تؤدي دورا حاسما بنفس القدر، كما أن الطرق السريعة التي تستخدمها سيارات الأجرة، والمعروفة أيضا باسم مسارات النقل السريع للطائرات، تمثل تصميما رئيسيا للقفز إلى الأمام في المطار.

ما هي سيارات الأجرة السريعة؟

وتسير سيارات الأجرة ذات السرعة العالية على الطرق المعبدة التي تربط مجرى شبكة سيارات الأجرة على زاوية تسمح للطائرات بالاحتفاظ بجزء كبير من سرعة هبوطها عند خروجها، وتترك سيارات الأجرة ذات الترددات العالية 90 درجة طائرة تميل إلى التباطؤ قبل التحول، وتشغل الطريق لمدة أطول، وتشغل الطريق السريع البالغ عددها 45 كيلومتراً، وتصل إلى 60 كيلومتراً.

إن قياس مستوى التقلبات العالية جداً بعيد عن التعسف، وتشمل معايير التصميم الرئيسية زاوية التقاطع، ودرجة الشعاب الوسطى، وطول الطريق التاكسي، وطول الجزء المستقيم بعد منحنى يسمح بالتباطؤ الآمن، ويجب أن يكون هيكل الرصيف قوياً بما يكفي لمعالجة الحمولات الدينامية العالية التي تفرضها الطائرات السريعة الحركة، ويجب أن يوفر السطح خصائص ضريبية ممتازة في جميع الأحوال الجوية.

وكثيرا ما تقترن سيارات الأجرة السريعة بسيارات سيارات أجرة موازية تركض إلى جانب المدرج، وبعد خروجها عن طريق طائرة من طراز HST، تواصل الطائرة في طريق التاكسي الموازي للوصول إلى بوابة أو منطقة الحجز المخصصة لها، وتفصل هذه التشكيلة حركة المرور من مغادرتها التي يمكن أن تُسحب على الطريق التاكسي الموازي، مما يزيد من الحد من خطر الاقتحام وتحسين التدفق العام.

How High-Speed Taxiways Improve Runway Efficiency

والميدان الرئيسي للسيارات السريعة هو فترة شغل الطائرات في الممرات - وهي الفترة التي تشغل فيها طائرة الهبوط فعليا المدرج، وقد تشغل طائرة عادية من طراز " مخرج من 90 درجة " المدرج من 50 إلى 70 ثانية من الانهيار إلى تطهير عتبة المدرج، مع تخفيض مخرج سريع في مكان جيد بنسبة 30 إلى 30 في المائة.

ويؤثر تخفيض معدل النقل الجوي على قدرة المدرجات، إذ يمكن لمراقبي الحركة الجوية أن يحددوا مواعيد وصولهم مع فترات أطول، لأنهم واثقون من أن المجرى سيُطهى بسرعة في الهبوط المقبل، وهذا مفيد بصفة خاصة خلال ساعات الذروة، حيث يمكن أن يترجم حتى بضع ثوان من القدرة الإضافية لكل حركة إلى عدة رحلات جوية إضافية في الساعة، وقد أظهرت الدراسات التي أجرتها إدارة الطيران الاتحادية أن تركيب المطارات الكبيرة ذات السرعة العالية قد زاد بنسبة مئوية.

وعلاوة على ذلك، فإن سيارات الأجرة السريعة تحسن كفاءة المغادرة، إذ أن الطائرات التي تقطع الطريق بسرعة إلى طريق المرور القادم، مما يقلل من أنماط الصيد والتأخيرات التي تُنقل جوا، يمكنها أيضا أن تستخدم نفس سيارات الأجرة لتسريع السرعة قبل دخول المدرج، مما يقلل من الوقت بين الاسترداد والتطهير.

وينتج عن ذلك ارتفاع في عدد تحركات الطائرات في الساعة، مما يعود بالنفع مباشرة على شركات الطيران من خلال إتاحة المزيد من فترات الجدول والحد من حروق الوقود بسبب ضيق أوقات سيارات الأجرة، ويتمتع الركاب بتأخر أقل ونوافذ اتصال أشد صرامة، مما يعزز خبرة السفر.

استحقاقات الطرق السريعة

• Reduced Taxi Time:] Aircraft spend significantly less time on the ground between the runway and the gate. This reduction is typically in the range of 3 -7 minutes per movement, depending on airport layout and traffic density.
• Increased Capacity:] With faster runway clearance, airports can accommodate more arrival and departure slots per hour. For example, a single-runway airport can often add 5-10 movements per hour with the implementation of multiple high-speed exits.
• Lower Fuel Consumption:] Less time taxiing translates directly into reduced fuel burn. On average, a commercial jet burns 10 -20 kg of fuel per minute of taxiing. Over a day, the savings for a busy airport are substantial, cutting operational costs and reducing carbon emissions.
• Enhanced Safety:] High-speed taxiways separate landing traffic from slower-moving ground vehicles and queuing aircraft. The pronounced geometry and dedicated lanes reduce the risk of runway incursions and collisions. Pilots have better situational awareness because they know the designated exit path is optimized for speed and geometry.
• Notise Reduction:] because aircraft can exit the runway at a higher speed and begin deceleration away from populated areas, high-speed taxiways can shift the noise footprint of arriving aircraft. Communities near the runway ends often experience lower noise levels as jets are no longer holding at idle power at the runway threshold.
• Lower maintenance Costs:] While the initial construction cost is higher, high-speed taxiways experience less wear per aircraft movement because the dynamic loads are distributed over a longer, smoother curve. The reduced number of starts and stops also decreases brake and tire wear for the aircraft.

اعتبارات ومعايير التصميم

وينظم تصميم الطرق السريعة المعايير الدولية، ولا سيما من منظمة الطيران المدني الدولي والسلطات الوطنية مثل وكالة الطيران المدني الدولي. ويقدم المرفق 14 - برنامج الطيران الإيرودامز توجيهات مفصلة بشأن قياس هندسة التاكسي، بما في ذلك الزوايا الموصى بها، وخطوط الأشعة، ومسافات تطهير مختلف رسائل رمزية للطائرات (مثلا، المدونة هاء للشحنات 777، المدونة واو).

وتشمل معايير التصميم الرئيسية ما يلي:

• Intersection angle:] Typically 30 to 45 degrees from the runway centerline. Steeper angles reduce the required radius but increase the pilot workload and deceleration requirement.
• Radius of curvature:] Ranges from 150 meters (500 feet) for smaller aircraft to over 400 meters (1300قدم) for Code F aircraft. A larger radius allows higher exit speeds and safe handling.
• Width:] The taxiway width must accommodate the main gear track of the design aircraft plus safety margins. For Code E, this is often 23 meters (75 feet).
• DECeleration zone:] After the curve, a straight section of 150-300 meters allows aircraft to decelerate comfortably to taxiway speeds before encountering sharp turn or intersections.
• Runway-to-taxiway separation:] The centerline of the taxiway should be at least 75-100 meters from the runway centerline to ensure safe separation between landing aircraft and taxiing traffic.

ويجب على المطارات أيضاً أن تنظر في موقع المخارج السريعة مقارنة بمنطقة اللمسات، ومن الناحية المثالية، يتم وضع المخارج بحيث تحدث أغلبية عمليات الهبوط قبل الخروج للتقليل إلى أدنى حد من الحاجة إلى الإزعاج على المدرج، ويتوقف عدد المخارج والفترة الفاصلة بينها على مزيج المرور وتوزيع السرعة على الأرض، وقد يكون لدى مركز كبير نموذجي يتراوح بين ثلاثة وخمسة مخارج سريعة السرعة لكل اتجاه.

وللمزيد من التفاصيل، يقدم التعميم الاستشاري لوكالة الطيران الاتحادية 150/5300-13A - تصميم المطارات ] توجيهات شاملة بشأن قياسات الجيولوجيا ومنهجيات التصميم.

الأثر الاقتصادي

فالحالة الاقتصادية للسيارات السريعة جداً، وإن كانت تكلفة التشييد الأولية لطائرة من طراز HST يمكن أن تتراوح بين 5 ملايين و 20 مليون دولار حسب ظروف التربة وسمك الرصيف والقيود المفروضة على الموقع، فإن عائد الاستثمار كثيراً ما يتحقق في غضون سنوات قليلة، ويستفيد الطيران مباشرة من انخفاض تكاليف الوقود وانخفاض ارتداء المحركات، وعلى سبيل المثال، فإن طائرة جوية تعمل على مسافة 200 رحلة يومياً من مركز واحد يمكن أن توفر أكثر من مليوني غالون من الوقود سنوياً.

كما أن زيادة القدرة على الهروب تتيح زيادة عدد الرحلات الجوية التي يمكن بيعها إلى شركات الطيران، مما يؤدي إلى زيادة رسوم الهبوط ورسوم مرافق الركاب، ويمكن أن يؤدي وجود فترة إضافية واحدة في الساعة على مدى 16 ساعة من اليوم التشغيلي إلى زيادة الإيرادات الإضافية عن طريق مركز رئيسي في السنة، كما أن انخفاض التأخيرات يؤدي إلى زيادة رضا الركاب، مما يمكن أن يزيد من إيرادات المتاجرة في المطارات ووقوف السيارات.

وعلاوة على ذلك، فإن سيارات الأجرة السريعة تخفض الحاجة إلى مشاريع التوسع في المطارات مثل بناء ممرات جديدة، يمكن أن تكلف مئات الملايين من الدولارات إلى بلايين الدولارات، ومن خلال تحسين الهياكل الأساسية الحالية للمطارات، يمكن للمطارات أن ترجئ أو تتجنب هذه النفقات الرأسمالية الضخمة مع تلبية طلبات النمو.

المنافع البيئية

إن الاستدامة البيئية أولوية متزايدة لصناعة الطيران، إذ تسهم طرق التاكسي السريعة بشكل مباشر في خفض الانبعاثات من خلال تخفيض أوقات التاكسي وما يرتبط بها من حروق الوقود، ووفقا لدراسة أجرتها الرابطة الدولية للنقل الجوي، فإن ما يصل إلى 5 في المائة من مجموع وقود الرحلات يستهلك أثناء العمليات الأرضية، ويمكن أن يؤدي تخفيض مدة التاكسي بمقدار 4 دقائق لكل حركة في مطار مشغول إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بعشرات الآلاف من الأطنان المترية سنويا.

وبالإضافة إلى ذلك، ونظرا لأن الطائرات تخرج من المدرج بسرعة أعلى، فإنها يمكن أن تخفف من منطقة السلامة على المدرج، وغالبا ما تنتقل إلى موقع يكون فيه أثر الضوضاء أقل، حيث تضم العديد من تصميمات المطار الجديدة سيارات الأجرة ذات السرعة العالية في إجراءات تخفيف الضوضاء، مما يتيح للمراقبين تخصيص مخارج تلك الطائرات بعيدا عن المناطق السكنية الحساسة.

كما أن تخفيض وقت عسر المحرك يقلل من الانبعاثات المحلية من الملوثات الجوية مثل أكسيد النيتروجين والجسيمات والهيدروكربونات غير المحترقة، وهذا أمر مهم بصفة خاصة في المطارات الحضرية التي تكون فيها الشواغل المتعلقة بنوعية الهواء حادة، ولذلك تدعم سيارات الأجرة العالية السرعة أهداف استدامة المطارات وتساعد على تلبية المتطلبات التنظيمية لخفض الانبعاثات.

الآثار على السلامة

فالسلامة هي الاعتبار الرئيسي في أي تصميم للسيارات، وقد أظهرت الطرق السريعة سجلا إيجابيا للسلامة عند التنفيذ السليم، وتشمل مزايا السلامة الرئيسية ما يلي:

• Reduced risk of runway incursions:] because the exit path is dedicated and curved, pilots have fewer decision points on the runway itself. The chance of confusing an exit with a runway is minimized.
• Lower collision risk on parallel taxiways:] High-speed exits feed into parallel taxiways at a gentle angle, allowing merging traffic to do so at similar speeds, reducing rearend and sideswipe collisions.
• Better pilot situational awareness:] Aircraft leaving the runway at a higher speed are less likely to be overtaken by faster —moving landing aircraft behind them, reducing the risk of overtakes on the runway.
• Improved control during adverse weather:] Well —designed high-speed taxiways have grooved or porous asphalt surfaces to enhance braking and reduce hydroplaning. The large radius curve also allows pilots to maintain a stable path without abruptteering inputs.

غير أن السلامة تتطلب التدريب التجريبي المناسب، ويجب أن تُطلع الشرطة على الإجراءات الخاصة بالطائرات الخاصة بالمخارج السريعة، ويجب أن يكون الطيارون على علم بالسرعة المتوقعة للخروج وبجداول المكابح، كما أن متحكمي الحركة الجوية يؤدون دورا بإصدار تعليمات واضحة للخروج وكفالة المباعدة بين مسار التاكسي الموازي.

التحديات وأوجه التنفيذ

ورغم الفوائد الواضحة، فإن تنفيذ طرق التاكسي السريعة ليس بدون تحديات، والأهم من ذلك هو التكلفة ]. ويتطلب التشييد حفراً واسعاً، وتمهيداً متخصصاً، وفي كثير من الأحيان نقل المرافق القائمة، والصرف، والإضاءة في سيارات الأجرة، ويجب أن تضمن المطارات التمويل الذي يمكن أن يكون صعباً على المرافق الأصغر.

] Space constraints] are another obstacle, Airports that were built ago decades may lack the real estate needed for the large radius curves and long deceleration zones of modern high-speed exits and in such cases, innovative designs such as “tangential” high-speed outspeed workload - which use a shorter curve followed by a longer straight section.

Integration with existing infrastructure] is critical. A new high-speed taxiway must align with the existing apron, gate layout, and ground vehicle roads. Incompatible designs can create bottlenecks elsewhere. Airports often need to reconfigure their entire taxiway network, not just add one or two outs, to maximize benefits.

(ب) يلزم أيضاً تدريب الأفراد والمراقبين ، وقد يتطلب الانتقال إلى العمليات السريعة إجراءات جديدة لكلا الطرفين، كما أن دورات المبسطين والرسومات الجوية المستكملة ضرورية لضمان أن يتمكن كل شخص من استخدام سيارات الأجرة الجديدة بأمان من اليوم الأول.

وأخيراً، فإن المطالب ] هي أعلى بسبب السرعة والشحنات الكبيرة، ويجب فحص أسطح الشحن بانتظام بسبب المخالفات التي قد تسبب فقدان السيطرة، ويجب الحفاظ على العلاجات التي تنجم عن الاحتكاك أو غيرها من أشكال الاحتكاك.

دراسات الحالة

Hartsfield-Jackson Atlanta International Airport (ATL)

وتعتمد أطلانطا، وهي أكثر مطارات العالم اقتحاما لحركة الركاب، اعتمادا كبيرا على سيارات الأجرة السريعة، وترتبط ممرها الموازي الخمسة بشبكة من سيارات الأجرة السريعة التي تتيح الوصول المتزامن والمغادرات على الطرق المتاخمة، وقد أتاح مخطط سيارات الأجرة، الذي استكمل في عام 2010 زيادة معدل وصولها من 90 إلى 120 حركة في اليوم الواحد خلال فترات الذروة.

مطار دبي الدولي (DXB)

وكانت قدرة مجرى دبي عاملاً يحد من نموها السريع، وأدى بناء سيارات الأجرة السريعة كجزء من مشروع تجديد المدرج لعام 2014 إلى خفض متوسط فترة شغل المدرج من 62 ثانية إلى 38 ثانية بالنسبة للوافدين، مما أتاح للمصرف الألماني لشؤون الفضاء الخارجي إضافة 15 رحلة إضافية في الساعة، مما أدى إلى زيادة كبيرة في ناتجه دون بناء مدرج ثالث.

London Heathrow Airport (LHR)

وقد استثمرت شركة هيثرو، التي تعمل في مرحلة الاستمناء القريب مع ممرين، في سيارات أجرة عالية السرعة لإخراج كل حركة ممكنة، وقد أتاح خروج الغرب الكبير الجديد من المدرج الشمالي، الذي تم التكليف به في عام 2020، للتحكمين تخفيض فترات المباعدة بين الوافدين، وتزامن مع إجراءات المغادرة الجديدة، شهدت مؤسسة ليو رن زيادة بنسبة 5 في المائة في القدرة على الهرب، بما يكفي لاستيعاب عدد إضافي من الرحلات الجوية الطويلة الأجل.

التطورات المقبلة

ويرتبط تطور الطرق السريعة ارتباطا وثيقا بالاتجاهات الأوسع نطاقا في تكنولوجيا التشغيل الآلي للمطارات والطائرات، وهناك تطورات عديدة على الأفق:

• Automated guidance systems:] Airports are testing systems that use ground —based sensors and cockpit displays to guide pilots to the correct high-speed departure at the opt speed and braking profile. This can reduce variability in exit speed and further narrow the spacing between arrivals.
• Electric taxiing:] Aircraft are increasingly being designed with electric motors on the landing equipment that allow them to taxi without using main motors. High —speed taxiways are ideal for such systems because they allow the electric drive to engage at higher speeds, extending bat and reducing overall energy use.
• Variable -geometry taxiways:] Research is underways with adjustedable curvature or multiple exit angles that can be selected based on aircraft size and weather conditions. While not yet implemented, such concepts could maximize efficiency across a mixed fleet.
• Integration with digital towers and AI:] Future air traffic control systems will use artificial intelligence to dynamically assign high-speed exits based on real-time traffic, weather, and noise constraints. This could further optimize runway occupancy and reduce controller workload.
• Sustainable materials:] New pavements made from recycled materials or incorporating self-healing asphalt are being developed for high —speed taxiways, reducing maintenance costs and environmental footprint.

ومع استمرار ارتفاع عدد الرحلات الجوية العالمية إلى الضعف بحلول عام 2040 وفقاً للرابطة الدولية للنقل الجوي - لن يتزايد الطلب على عمليات المجرى المائي بكفاءة، فالطرق التاكسيية العالية السرعة ليست رفاهية بل ضرورة للهياكل الأساسية الحديثة للمطارات، فهي تمثل حلاً مثبتاً وفعالاً من حيث التكلفة لزيادة القدرة، وخفض الانبعاثات، وتعزيز السلامة، والمطارات التي تستثمر بحكمة في هذه الطرق التاكسية المتخصصة في العقد القادم ستكون في وضع أفضل للتعامل مع النمو.