Konfiguracje dróg startowych

Konfiguracja i liczba dróg startowych ma duży wpływ na kształt i typ terminalu (lub terminali) oraz możliwości jego późniejszego rozwoju. Rzutuje także na rozwiązania w zakresie układów komunikacyjnych, na sposób prowadzenia dróg kołowych i linii kolejowych wiążących port lotniczy z regionalną siecią komunikacyjną. Wszystkie te elementy tworzą ściśle ze sobą powiązany i wzajemnie się determinujący system. Z planów starych lotnisk można odczytać uwarunkowania historyczne krępujące roz­ wój w postaci śladów systemów skośnych dróg startowych oraz próby ich przekształ­ cania według współczesnych wzorców. Na lotniskach nowych czytelne są charakte­ rystyczne schematy koncepcji wypracowanych i rozpowszechnionych w ostatnim półwieczu. Lotnisk tzw. modelowych, które są wynikiem realizacji jednorazowego konsekwentnego planu, obrazującego określone tendencje w projektowaniu danego czasu, jest stosunkowo niewiele.

Zdolność operacyjna portu, która jest zwykle określana jako maksymalna liczba możliwych startów i lądowań samolotów, jest zdeterminowana głównie przez liczbę dróg startowych, które są dostępne do wykorzystania w dowolnym czasie.

Zdecydowana większość lotnisk na całym świecie ma najprostszy możliwy układ - jedną drogą startową. Tam gdzie występowały niedopuszczalne boczne wiatry przez znaczną część czasu, konieczna była konfiguracja dwóch dróg startowych; zazwyczaj w postaci głównej drogi startowej i pomocniczej skośnej, wykorzystywanej w przy­ padku silnego wiatru bocznego. W zależności od konfiguracji i dostępności terenu, droga startowa dla wiatru bocznego przecinała drogę główną albo tworzyła z nią układ otwartej lub zamkniętej litery „V". W warunkach dobrej widoczności, kiedy sa­ moloty mogą operować zgodnie z przepisami lotu z dobrą widocznością (VFR)180, kon­ figuracja zapewnia wzrost zdolności operacyjnej; od najniższego poziomu dla dróg skrzyżowanych, przez „zamknięte V" do konfiguracji „otwartych V".

W warunkach ograniczonej widoczności lub dużego natężenia ruchu, operacje muszą się odbywać według ścisłych instrukcji i zasad kontroli ruchu oraz przy pomocy przyrządów (IFR)181. W warunkach występowania wiatru bocznego drogi skośne nie mogą być używane równocześnie z główną drogą startową. W praktyce oznacza to, że konfiguracje z drogami skrzyżowanymi i w konfiguracji „V" odpowiadają zdolności operacyjnej jednej drogi startowej.

180 VFR, Visual Flight Rules, międzynarodowe przepisy dotyczące lotów statków powietrznych z bezpośrednią widocznością.

181 IFR, Instrument Flight Rules, międzynarodowe przepisy dotyczące lotów wykonywanych w złych warunkach meteorologicznych lub w nocy (wg wskazań przyrządów).

Zwiększenie zdolności operacyjnej w lotach VFR jest możliwe przy zastosowaniu konfiguracji dróg równoległych. Większość dużych lotnisk ma zapewnioną odpowied­ nią przepustowość, nawet w złych warunkach pogodowych poprzez separację rów­ noległych pasów startowych o ponad kilometr. Konfiguracja niezależnych dróg rów­ noległych pozwala na równoczesne starty i lądowania na obu drogach.

Osiągnięcie jeszcze większej zdolności operacyjnej jest możliwe przy zastosowa­ niu kolejnych równoległych dróg startowych (trzeciej i czwartej) aż do konfiguracji dwóch podwójnych dróg równoległych, tak jak to ma miejsce na lotnisku w Los Ange­ les. Przy takiej konfiguracji, nawet w trudnych warunkach, jest możliwe jednoczesne lądowanie dwóch samolotów oraz start dwóch innych. Największe światowe lotniska posiadają plany zagospodarowania, które przewidują osiem dróg startowych w konfi­ guracji niezależnych dwóch podwójnych uzupełnionych przez dwie podwójne skośne, które są zdolne do pracy przy bocznym wietrze. Z drugiej strony coraz więcej typów dużych samolotów pasażerskich może operować przy bocznym wietrze, wynoszącym 20 węzłów (ok. 37 km/h) i więcej. Zmniejsza to prawdopodobieństwo, że konfigura­ cja złożona z czterech podwójnych pasów startowych skośnych (crosswinds) kiedykol­ wiek zostanie zrealizowana.

Do czasu wprowadzenia ciężkich samolotów jednopłatowych na początku lat 30., samoloty cywilnego transportu lotniczego były w stanie startować z pasów trawia­ stych na odległości mniejszej niż 600 m. Dwukrotny wzrost średniej wielkości i ciężaru samolotów (z ok. 10 do 20 ton), wymagał poważnych zmian w koncepcji lotnisk i ter­ minali. Ciężkie samoloty rujnowały trawiaste lądowiska i niezbędne stały się drogie utwardzony pasy startowe. W drugiej połowie lat 20. w Stanach Zjednoczonych beto­ nowe nawierzchnie stały się już standardem.

Pojawienie się ciężkich samolotów, takich jak DC-3 pociągnęło za sobą ko­ nieczność budowy utwardzonych dróg startowych o długości ponad 900 m. Wy­ magania te rosły aż do połowy lat 70., kiedy nowe samoloty, takie jak Douglas DC-8 i niektóre modele Boeinga 747 wymagały na poziomie morza pasa starto­ wego o długości prawie 3600 m. Na większych wysokościach lub w przypadku wysokich temperatur otoczenia ze względu na rozrzedzone powietrze podczas operacji, niezbędne były nawet jeszcze dłuższe drogi startowe. Niebezpieczna tendencja do zwiększania ich długości spowodowała wiele problemów na istnie­ jących lotniskach, które były zmuszone do kosztownych modernizacji umożliwia­ jących obsługę nowych typów samolotów. Nacisk operatorów portów lotniczych i rozwój techniki silników turbowentylatorowych ostatecznie odwrócił ten nieko­ rzystny trend. Od lat 70. możliwości startowe i wydajność wznoszenia nowocze­ snych maszyn uległa znacznej poprawie, a wymagania dotyczące długości dróg startowych zaczęły maleć.

W latach 30., a więc już pod koniec pierwszej dekady rozwoju lotnictwa komu­ nikacyjnego, lotnisko zostało zauważone jako poważny problem planistyczny. Mimo wzrostu swojej masy i zdolności manewrowych ówczesne samoloty nie były tak od­ porne jak dzisiaj na boczne podmuchy i musiały latać zgodnie z kierunkami zmien­ nych wiatrów. Stąd też każde większe lotnisko było wyposażone w kilka pasów skośnych, często przecinających się, dostosowanych do kierunków przeważających wiatrów. Lotniska stawały się coraz bardziej uciążliwe dla okolicznych mieszkańców, zabudowa zaś ograniczała jego możliwości operacyjne. Niektóre z portów już wów­ czas natrafiały na poważne ograniczenia rozwoju. Z tego też powodu podjęto pró­ by formułowania teoretycznych zasad określania konfiguracji, liczby i parametrów dróg startowych, co miało pozwolić na zabezpieczanie rezerw terenowych. Wzra­ stający ruch pasażerski oraz nowe duże samoloty wymuszały tworzenie systemów typologicznych dla terminali i lotnisk jako nowych form architektoniczno-urbani­ stycznych. Analizowano różne konfiguracje dróg startowych pod kątem ich opty­ malnego dostosowania do potrzeb lotniska, między innymi możliwie najmniejszego zapotrzebowania na teren oraz zużycia betonu na kosztowne nawierzchnie. Miało to również poważne konsekwencja dla form terminali dostosowanych do niejedno­ krotnie bardzo skomplikowanych wzorów lądowisk.

3.2-3. Model lotniska wodno-lądowego jako rozwiązania idealnego i przyszłościowego jeszcze w drugiej połowie lat 30. było przedmiotem rozważań Empire Airways nad strategią rozwoju infrastruktury transportu lotniczego Wielkiej Brytanii. Na fotografii modelu widoczny jest wy­ dzielony regularny port z lądowiskiem i kotwicowiskiem dla latających łodzi oraz położone na stałym lądzie lotnisko z drogami startowych i kołowania, układającymi się w regularną formę podwójnego krzyża, obsługującymi wszystkie kierunki operacji w zależności od kierunku wia­ tru. Na nabrzeżu, w strefie pośredniej, przewidziano pas hangarów wraz z dwusystemowym terminalem pasażerskim zdolnym do jednoczesnej obsługi zarówno wodnosamolotów, jak i sa­ molotów lądowych.

3.2.2a. Jedna z koncepcji urbanistycznych rozbudowy portu lotniczego Kraków-Balice w związ­ ku z planowaną budową drugiej drogi startowej. Plan koordynacyjny zagospodarowania oto­

czenia lotniska Kraków-Balice, Q-Arch, APA Czech_Duliński_Wróbel, 2009.

3.2.2b. Analiza możliwych lokalizacji drugiej drogi startowej na lotnisku Kraków-Balice, Włodzi­ mierz Czyczuła, Czesław Jarosz, Michał Słupski, Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lą­ dowej i Instytut Inżynierii Drogowej i Kolejowej, Katedra Infrastruktury Transportu Szynowego i Lotniczego, 2008, [w:] Plan koordynacyjny zagospodarowania otoczenia lotniska Kraków-Ba-

3.2-4. Propozycja rozbudowy lotniska w Chicago z 1943 r. oparta na podwójnym systemie dróg startowych, zdolnego do równoczesnej obsługi do 90 samolotów. F. Charles, P. Walther, Airport

Planning, New York-London 1946.

3.2-5. Schematy konfiguracji dróg startowych, terminali, zabudowy towarzyszącej i dróg do­ jazdowych. Rysunki pokazują ścisłe zależności pomiędzy geometrią układu dróg startowych i zasadą kształtowania planu terminalu. Świadczą też o usilnych próbach zapanowania nad zło­ żoną grą wzajemnych zależności elementów lotniska i poszukiwania rozwiązań modelowych, pozwalających na budowanie wielostopniowych systemów konfiguracji. F. Charles, P. Walther,

Airport Planning, New York-London 1946.

3.2-6. Robert Paul Schweikher, Lehigh Portland Cement Company Airports Competition, wy­ różnienie honorowe, 1930. Układ krzyżujących się dróg startowych spiętych obręczą obwodo­ wej drogi kołowania (po lewej).

3.2-7. Międzynarodowy Port Lotniczy Chicago Midway z układem krzyżujących się dróg star­ towych, odzwierciedlającym tendencje lat 40. i 50. Port lotniczy otoczony zwartą zabudową funkcjonuje do dzisiaj (po prawej).

3.2-8. Lotnisko we Lwowie-Skniłowie, 1928 r. Układ lotniska opartego na regularnym kole pola wzlotów (po lewej).

3.2-9. Plan lotniska Warszawa-Okęcie, lata 30. XX w. Widoczny kolisty kształt trawiastego pola wzlotów, bez wyraźnego pasa startowego o sztucznej nawierzchni (po prawej).

3.3-10. Niezrealizowany plan lotniska Warszawa-Gocław, 1939 r. Drogi startowe i kołowania wpisane w elipsę tworzące układ lotniska w typie „zielona zatoka".

3.2-11. W 1929 francuski inżynier Duval rozwinął koncepcję lotniska, w którym zabudowania w kształcie klina wbijały się pomiędzy pasy startowe w kierunku centrum układu. Lotnisko Lyd- da (Lod), obecnie Ben Guriona w Tel Awiwie, lata 30. XX w. (po lewej).

3.2-12. Funkcjonujące do dzisiaj lotnisko Helsinki-Malmi zrealizowane zgodnie z założeniami Duval'a (po prawej).

3.2-13. Port lotniczy Heathrow, 1955 r. Przedwojenne peryferyjne lotnisko wojskowe pod Lon­ dynem, po II wojnie przekształciło się w największy europejski hub. Jeszcze w latach 50 XX w. posiadało układ dróg startowych przypominający gwiazdę Dawida.

3.2-14. Jedna z koncepcji rozbudowy lotniska Heathrow w oparciu o budowę trzeciej równole­ głej drogi startowej. Planowana rozbudowa kolejną dekadę jest przedmiotem dyskusji i gwał­ townych protestów społecznych.

3.2-15. Port lotniczy w Monachium. Modelowe europejskie rozwiązanie oparte na schemacie dwóch równoległych dróg startowych wzorowane na Atlancie, z położonymi pomiędzy nimi centralnie terminalami.

3.2-16. Planowana rozbudowa lotniska w Monachium o kolejną, trzecią równoległą drogę star­ tową. Pomimo szeroko zakrojonej akcji informacyjnej nadal napotyka na zdecydowany spo­ łeczny opór.

3.3. Terminal