機場跑道攔截系統經濟分析與決策模式之建立

碩士論文

Department of Civil Engineering College of Engineering

National Taiwan University Master Thesis

機場跑道攔截系統經濟分析與決策模式之建立 Economic Analysis and Decision-Making Model for

Runway Arresting Systems

酈國軒 Kuo-Hsuan Li

指導教授：周家蓓 博士 Advisor: Chia-Pei Chou, Ph.D.

中華民國 98 年 6 月 June, 2009

國立臺灣大學 土木工程學系  碩士論文 機場跑道攔截系統經濟分析與決策模式之建立 酈國軒 撰

98 6

摘要

機場安全向來為飛安主要課題之一，致力減少飛安事故之發生之可能 性與嚴重程度應為各機場主管機關努力之目標。國內過去曾發生數件衝出 /滑出跑道事故，是常發生的飛安事故類型之一。因應此類事故的機場改善 方法除拓展機場跑道與相關安全區域外，近年有一新型民航機用攔截系統 面世，稱為工程材料阻擋系統(Engineered Material Arresting System, EMAS)。

美國FAA 不僅認可其效能，甚至為其推出民航指南與相關財務分析文件。

但該財務分析文件內容僅就選擇裝設EMAS 前提下比較不同方案的價值，

並未對裝設EMAS 與否進行探討，對有意改善機場現況的管理者或規劃人 員無法提供一完整之評估流程供參考。本研究之目標即為建立一完整之評 估模式，依序評估機場跑道長度、安全區長度現況，跑道長度不足者務須 力即改善，安全區長度不足者應就現況探討不同方案的可能性，再就各種 改善方案進行經濟分析，以得出各方案對機場、航空公司、旅客長期之經 濟面影響。

為確實了解各民航法規對跑道與安全區之定義及規範，本研究先就 FAA 與 ICAO 兩大系統進行法規整理，再整理現有機場攔截系統，並參考 前人所提出之機場改建評估方法文獻，建立本研究所提出之評估模式。因 國內機場以 ICAO 系統為準，故法規部分也以 ICAO 規範為依循。依據 ICAO 所公布之機場跑道設計法可求得機場跑道長度需求，對照機場現況 或近期使用機型即可了解機場跑道現況是否足夠。若跑道不足者應延長跑 道或限制載重以策安全。跑道長度充足的前提下再進行安全區域審視，安 全區域不足者應進行改善策略的規劃。應用FAA 公布的經濟價值資料與本 研究整理之歷年衝出/滑出跑道事故損失分佈可估計一機場對此類型事故 長期之風險價值，再估計各種改善方案所可能改變的損失期望值，配合攔 截系統價位、地價等改善方案代價即可求出各改善方案的經濟要素，再交 由據管理單位依據不同考量標準自行決策。

本研究建立模式後針對國內機場現況進行檢核，發現大部分機場跑道

iii 

長度都符合設計機型需求，但若以最大機型需求估計則可能部分機場跑道 稍有不足。安全區檢核部分則發現國內公告安全區資訊不足，許多機場並 未公告安全區，但自行以空照圖估計結果發現多數機場仍有充足空間可供 使用。

本研究選定台北松山機場做為安全區改善方案比較的試算範例，試算 結果發現裝設EMAS 之類的攔截系統代價極高，雖有其效益，但仍須考量 事故後維修代價；購地延長安全區方案雖可明確減少事故損失，但因代價 過高，機場應審慎評估後再行決策。為了解參數改變對計算數值的影響，

本研究另以簡單敏感度分析了解攔截系統維修費、地價、事故量等參數改 變之影響，發現事故量增加時兩大類型改善方案之效益都明顯增加，攔截 系統維修費與地價下降時則方案實施之價值也隨之提升。在機場無地可用 時決策必然傾向於裝設攔截系統，但若土地充足且地價低廉時可能決策將 傾向於購地延長安全區。

鑒於國內機場現狀，本研究建議各機場應確實公告安全區並確保安全 區內無障礙物阻礙，以保持良好航機運行環境。另因本研究之試算有其限 制，若機場有安全區改善需求，但又有社會、交通、環境等大範圍長遠考 量，應在本研究範圍外另行探討各方案之可能效應以達到更宏觀的決策。

Abstract

Runway Overruns and Excursions are common accidents in records. The solutions to reduce the severity of such accidents are basically increasing the size of safety area beyond the runway end. In FAA and ICAO regulations, the recommended length of safety area for large airports is about 300 meters.

However, there are still airports unable to meet the requirement for safety.

Recently a new system called Engineered Material Arresting System (EMAS) that can arrest the overrun aircraft below design speed without damage to structure. Furthermore, FAA published the advisory circular and Order for the system. However, the documents only discuss the circumstances of setting EMAS, and did not explained how to make the decision between EMAS or other solutions, and not applicable for the operators who are interested in improve the insufficient safety areas in aerodromes.

This research proposed a general model composed of runway-related areas dimension check and economical analysis of available improving solutions if the current condition does not meet the regulations.

The dimensional check should proceed in accordance with the ICAO regulations. With the performance information of different aircraft types the runway length requirements can be calculated. After comparing the common-used aircraft types in current airport, the maximum length required runway length would be obtained. If the runway length is insufficient, the improving measures such as runway extension or aircraft weight limitations must be performed.

If the runway length is sufficient but the runway end safety area (RESA) is insufficient, the possible solutions should be compared by economic analysis.

This research focus on the airport related groups include airport, passengers and airlines. The analysis calculated the changes of cost, expected loss, and other elements related to the different programs. Because the analysis excluded the external effects, so the economic values calculated in this model only show the worth to specific groups. However, the analysis still can provide airport

v 

administrators basis of decision-making.

This research also check the airports in ROC, and found almost all airport runway length meet the requirement, but most airports does not provide clear information about RESA, the dimensions estimated by this research showed that several airports cannot provide sufficient safety area length and should be improved.

This research chose Taipei International Airport as a sample for economic analysis. Several programs such as arresting system installation, RESA extension, or collocations were purposed. After comparing the economic elements, the result showed that all programs have relatively low benefits and without any financial profit. Nevertheless, the improving programs must be performed for that the safety should not be weighted in money.

The sample analysis also showed that the arresting systems are expensive and the repairmen after arresting are valued, but still comparatively cheaper than RESA extension program in those sites lack of certain length. If the land price is so cheap such as in countryside or the extension length is short that the program cost is low so that the programs will be feasible.

目錄

第一章 緒論... 1

1.1 緣起... 1

1.2 研究目的... 2

1.3 研究範圍與方法... 3

1.4 研究流程... 3

第二章 文獻回顧 ... 5

2.1 民用機場跑道及安全區域相關規範與研究... 5

2.1.1 FAA 規範 ... 5

2.1.2 ICAO 規範 ... 19

2.2 機場安全區域改善方式... 23

2.2.1 FAA 計畫與通告 ... 24

2.2.2 EMAS ... 25

2.3.3 ERAS ... 30

2.3 整建決策考量準則... 31

第三章 模式建構 ... 41

3.1 機場跑道及安全區域評估模式建置... 41

3.2 方案產生方法... 43

3.3 經濟決策方法... 44

第四章 國內機場跑道與安全區長度檢核 ... 51

4.1 跑道長度檢核... 51

4.2 安全區域長度檢核... 57

第五章 改善方案試算 ... 63

5.1 試算用資料彙整... 63

5.2 松山機場試算... 80

5.3 敏感度分析... 90

5.4 計算結果討論... 95

第六章 結論與建議 ... 98

6.1 結論... 98

6.2 建議... 100

參考文獻 ... 103

II 

圖目錄

圖1.1 研究流程圖... 4

圖2.1 小型機進場速度>50KNOTS 且乘客少於 10 人者跑道長設計圖 ... 8

圖2.2 小型機進場時速>50KNOTS 且乘客多於 10 人者跑道長設計圖 ... 9

圖2.3 75%機隊機型組成於 60%及 90%可用載重運作之跑道長度設計圖 ... 10

圖2.4 100%機隊機型組合於 60%及 90%載重運作之跑道長度設計圖 ... 11

圖2.5 緩衝區示意圖... 16

圖2.6 清除區配置圖... 16

圖2.7 OFA 配置圖 ... 17

圖2.8 FAA 規範跑道 RSA 範圍示意圖 ... 17

圖2.9 ICAO 規範之 RESA 示意圖... 23

圖2.10 FAA 攔截床測試圖 ... 26

圖2.11 EMAS 攔截床配置示意圖 ... 26

圖2.12 EMAS 砌塊 ... 27

圖2.13 EMAS 外觀圖(一) ... 27

圖2.14 EMAS 外觀圖(二) ... 28

圖2.15 EMAS 攔截效果 ... 28

圖2.16 EMAS 於 JFK 機場攔截 747 ... 29

圖2.17 ERAS 剖面圖 ... 30

圖2.18 ERAS 承重區表層配置 ... 30

圖2.19 NEW CASTLE COUNTY AIRPORT 1992 年空照圖 ... 32

圖2.20 NEW CASTLE COUNTY AIRPORT 1995 年建設計畫圖 ... 33

圖2.21 新型多準則決策法步驟... 36

圖3.1 機場設施審視流程圖... 42

圖3.2 跑道及安全區改善決策流程... 44

圖3.3 跑道安全區改善方案經濟評估流程圖... 45

圖4.1 747-400 跑道長度設計圖 ... 53

圖5.1 航機事故傷亡分布：MTOW<125,00LB ... 69

圖5.2 航機事故傷亡分布：12,500<MTOW<60,000LB ... 69

圖5.3 航機事故傷亡分布：MTOW>60,000LB ... 69

圖5.4 事故傷亡分布：全部機型... 69

圖5.5 無財損紀錄者乘員傷亡分布... 70

圖5.6 有財損紀錄者乘員傷亡分布... 70

圖5.7 未撞擊障礙物者航機損傷... 71

圖5.8 撞擊障礙物者航機損傷... 71

圖5.9 衝出跑道航機分布狀況... 73

圖5.10 EMAS 長度對應 B747 攔截速度設計圖 ... 74

圖5.11 航機減速距離對應速度曲線 ... 75

圖5.12 未裝設攔截系統之事件可能效應... 79

圖5.13 裝設攔截系統之可能效應... 79

圖5.14 松山機場 28 端跑道空照圖... 81

IV 

表目錄

表 2.1 跑道長度設計機型分類表 ... 7

表 2.2 75%機隊組成參考機型 ... 12

表 2.3 剩餘 25%機隊組成機型... 13

表 2.4 飛機設計群組(ADG, AIRPLANE DESIGN GROUP) ... 15

表 2.5 不同分類之跑道安全區域尺寸表 ... 18

表 2.6 ICAO 航站分類表... 21

表 2.7 ICAO 規範機場跑道與道肩寬度... 21

表 2.8 ICAO 跑道地帶與平整區尺寸規範... 22

表 2.9 煞停位置估算守則 ... 24

表 3.1 經濟分析決策準則說明 ... 50

表 4.1 國內機場設計機型與最大使用機型分類表 ... 51

表 4.2 國內機場跑道長度檢核表 ... 54

表 4.3 國內機場安全區長度檢核表 ... 57

表 4.4 國內機場安全區長度檢核表 ... 59

表 5.1 ESCO 公司建議 EMAS 尺寸與價位表... 63

表 5.2 FAA 發布之航空勤務與資產價值表... 65

表 5.3 事故航機乘載類型統計表 ... 69

表 5.4 航機損傷與事故傷亡人數統計-依航機重分類 ... 69

表 5.5 航機損傷與事故傷亡人數統計-依財損紀錄分類 ... 70

表 5.6 衝出跑道長度對應煞停比例 ... 74

表 5.7 由 FAA AC 150/5220-22A 計算攔截床等效倍率 ... 76

表 5.8 ESCO 公司建議國內設置 EMAS 之等效倍率計算... 77

表 5.9 替選方案要素比較表 ... 89

表 5.10 地價改變敏感度分析結果 ... 91

表 5.11 EMAS 維修比例改變敏感度分析結果... 92

表 5.12 起降量改變敏感度分析結果 ... 93

第一章 緒論

1.1 緣起

歷年發生的航空事故有許多發生於機場內，其中尤以跑道上發生的事 故最為嚴重，依據美國國家運輸安全委員會(National Transportation Safety Board, NTSB)於 2008 年 10 月更新之飛安事故資料庫紀錄顯示，64,243 筆 事件紀錄中有26,990 件發生於機場內，33,226 件發生於機場外，顯示機場 內發生事件佔航空事故中約42%比例。此類事故雖不若空中事故必然會造 成極嚴重傷亡，但發生頻繁，且事故發生時會造成跑道封閉、延誤班機、

影響機場運作，而造成經濟上的衝擊。對於業務繁忙之大型機場，封閉跑 道除造成機場與航運公司營運損失外，也連帶影響人流物流輸送、破壞周 圍交通系統之平衡，是必須避免的嚴重狀況；如何有效降低事故發生率及 發生時造成的經濟損失便成機場營運考量重點之一。國際上多年來有許多 官方與研究機構致力於改善飛航安全，除制定完整詳細之人員操作、訓練 規範外，也持續改善航機、場站及空域之安全，並投入於開發各類最新科 技設備，期能使飛安事故損失降至最低。近年因應層出不窮之衝出/滑出跑 道事故，美國聯邦飛航總署(Federal Aviation Administration, FAA)已公布一 工程材料阻擋系統，可有效攔截衝出跑道之民航機，並為其公布相關民航 規範與建設財務分析文件，期能推廣至各大機場，有效降低事故損失。

在天候不佳或駕駛員操縱不當時，易發生航機衝出或偏離跑道的事故，

在機場跑道周圍安全區域不足的情況下有極大可能發生嚴重撞擊事故。究 其原因，機場建設時會依照當時既有規定設計跑道長度與位置，但近年來 航機逐漸加大、加重，雖航程與承載能力皆有所提升，但對於跑道長度及 安全區域需求相對增加，安全區域之規範尺寸多年來也因應航機需求逐漸 增大，但較具歷史之機場常受限於周遭環境而無法進行跑道區域延長的建 設、或為因應大型航機起降延長跑道致使跑道兩端無足夠安全區域。常見 機場拓建問題如市區機場周邊限高範圍受既有建物影響難以拓展、機場周 圍存在沼澤、河流或懸崖等天然地障，或有高經濟價值建物如橋梁、幹道

2 

等阻礙，拓展跑道區域尺寸須付出高昂代價。

在跑道長度餘裕不足或安全區域未達建議尺寸的狀況下，航機發生衝 出跑道事故的風險相對提高，此時建設跑道攔截系統便成一可行方案。但 因應不同機場經濟規模與環境特性，裝置跑道攔截系統之效益各有不同，

在有跑道安全改善需求的機場，如何就有限資金選擇合適改善方案並追求 最大效益，便成為機場發展之目標。

FAA 雖公布攔截系統相關建議與財務分析文件，但該類文件僅在選定 裝設攔截系統的前提下就裝設方式與機場區域重置等作為影響進行分析，

並未對是否選擇裝設攔截系統的決策進行討論，對有意改善跑道安全的機 場主管單位無法提供明確指引，亦無法輕易進行評估。

1.2 研究目的

FAA 雖對工程材料阻擋系統公布民航指南與財務分析文件，但僅就已 決策裝設系統的機場探討不同裝設方式之差異與影響，並未分析是否有裝 設價值，或與其他方案比較經濟價值，對有裝設考量之機場並無助於決策 進行。考量近期海峽兩岸交流頻繁，對應逐漸增多之航運量，且國內數個 機場也有整建之需求，是否裝設攔截系統可能為發展考量之一，本研究欲 就此課題進行探討，整理現有資訊，嘗試建立一評估流程，並提供研究成 果供參考。

為確實了解民航用攔截系統之設計與功效，並對國內各機場適用性進 行了解，本研究擬收集國際上現有攔截系統資料，並參考國內機場營運現 狀，建立一通用評估模式，分析各機場跑道現況，了解跑道長度與安全區 域是否合乎規範，及是否有安裝跑道攔截系統的需求，並針對不同跑道區 域改善方案進行經濟分析，最後輸出合適改善方案清單供機場管理者決 策。

因國內各機場配置情形各有不同，在進行評估時必須將周遭地理環境 納入考量，並了解跑道與安全區長度是否足夠。在有不符規範時則應考量

拓建工程或裝設攔截系統等改善方案，因應機場營運規模應有不同程度規 劃，依照機場、航機設備與生命、時間價值可進行經濟分析。分析時不將 外部效應量化納入計算，僅列出供管理者參考。

模式輸出方案清單為可行且適用方案之經濟資訊與影響列表，但並未 提出最適方案，因各方案牽涉外部效應不一，應由決策者自行決斷或另行 探討外部效應之價值後再行決策。

1.3 研究範圍與方法

因研究目標為對機場跑道與改善策略提出建議，故研究範圍限定於機 場及相關事物；進行經濟分析時也以機場管理者為考量重點，分析對象包 含機場、航空公司及旅客，主要計算事故損失與改善方案對以上三者之影 響，其餘如環保、交通、社會衝擊等外部效應因難以量化比較，本研究將 不深入計算，僅列出供決策者考量。分析時考量要素包含事故損失、事發 機率與嚴重度期望值、各改善方案支出與影響、效果及經濟效益等。

傳統經濟分析常使用成本效益比較法進行經濟方面計算，並配合淨現 值法將貨幣單位轉換為同年度水準以便計算。此類方法可明確顯示金額估 計值，便於支出估計，本研究將採用此法為基礎進行經濟計算，另考量近 年多準則評估方法盛行，本研究也將參考該類方法將環保、交通等新興課 題另外進行初步探討。

1.4 研究流程

確立研究範圍後，將分別進行文獻回顧與事故資料分析，如圖 1-1 所 示。文獻回顧包含現有機場跑道及安全區域相關規範，將用以確認國內機 場現況；現有機場設備供應商也有不同攔截系統產品，應進行了解與比較 其效能與特性；由歷年機場整建經濟、決策相關文獻可得知分析時各種決 策模式、考量項目、分析方法與步驟；由歷年事故資料整理可了解衝出/

滑出跑道類型事故肇因與影響範圍，並由事故機率估測事發機率與損失，

納入經濟分析模式內。

4 

圖1.1 研究流程圖  

第二章 文獻回顧

2.1 民用機場跑道及安全區域相關規範與研究

民用機場為提供完善服務及良好安全性，機場設施皆應依照一定規範 設置及保養，以營造通用之航機運行環境。目前國際常見之規範為 ICAO 及美國FAA 兩系統，具規模之民航機場通常可符合兩者之規定；國內現行 之航空規定以ICAO 規範為主要參考來源訂定，並參考 FAA 規範進行補充。

為了解國內機場跑道及安全區現狀，需由以上二組織的規範進行比較並釐 清異同處。

2.1.1 FAA 規範

美國聯邦飛航總署(Federal Aviation Administration, FAA)是美國運輸 部門(U.S. Department of Transportation)下主掌美國民航事務之機關，目前 為世界上最具影響力之官方飛航管理機構。FAA 除管理航空事務外，也致 力於發展航管與導航系統、改善飛航安全、推動飛航技術研發等業務。

FAA 有發布一系列聯邦航空規範(Federal Aviation Regulations, FAR)及 民航通告(Advisory Circular)，對各項機場、營運事務進行規範並提出具體 作法與建議。其中AC 150/5300-13 Airport Design[1]中對於機場各設施設計 有詳細規範，為保障航機運作安全，跑道需依照一定規範設計，且跑道周 圍有定義各種區域需保持淨空，自 1989 年發布以來，已經多次修正，目 前最新修正版本為2008 年 11 月發布之 Change14。而現行跑道長度設計則 獨立敘述於2005 年 7 月發布之 AC 150/5325-4B[2]中。每一機場跑道長度 設計時須依照不同設計機型取得基本跑道長度，再依照跑道坡度、潮濕情 形、海拔高度等參數進行修正，所得結果即為FAA 建議跑道設計長度。除 基本跑道長度外，FAA 也另外規範航機進場速度大於 121knots(海浬)的跑 道鋪面末端需保留300m(1,000ft)長度的安全區域，以避免衝出跑道事故發 生時的損傷。以下將對FAA AC150/5325-4B 中跑道長度設計進行概述。

6 

1. 設計基本跑道長度時有以下假設與定義：

(1) 假設跑道為無風、乾燥、無障礙且平坦無坡度

(2) 跑道各起降機種中需最大跑道長度者為跑道設計機型 (3) 最大起飛重 5,670kg(12,500lbs)以下者為小型飛機 (4) 最大起飛重 5,670kg 以上者為大型飛機

(5) 航機最大起飛重 Maximum Certificated Takeoff Weight 以簡稱 MTOW 表示

跑道中心線最高與最低點之高程差除以跑道長為有效跑道坡度 進場速度(approaching speed)以 1.3 倍失速速度(stall speed)計算 FAA 設計環境皆假設為無風狀態，並未考量順逆風之影響。

2. 設計跑道長度時須先決定設計機型，由未來至少五年內有定期航班 之航機中選擇跑道長度需求最大機型進行設計。

3. 由設計機型之 MTOW 不同等級分別計算跑道長度，當設計機型 MTOW 超過 27,200kg(60,000lbs)，各種機型將獨立計算跑道長；設 計機型 MTOW 介於 27,200kg 與 5,670kg 間者可以機隊(fleet)航機 組成進行計算，此法適用航空業發達、中小型機型眾多的美國，可 簡化航機種類複雜之區域機場設計難度，但並不適用於國內狀況，

且設計法中涵蓋之機型機國內皆無使用，應就現用各機型逐一討論；

MTOW 小於 5,670kg 者則可由 FAA 提供之圖表直接進行概算。各 種起降狀態計算所得跑道長度需求中最長者即為設計跑道長。

4. FAA 將不同重量與降落速度之機型分類列表，如表 2.1 所示，不同 類型使用不同計算法，但若航機製造商提供之飛機性能表現所需跑 道較長，則以較長者為準。

表2.1 跑道長度設計機型分類表[2]

航機重量分類(MTOW) 設計法

12,500lbs(5,670kg)以下

進場速度低於30knots 參考小型機航機組成 進場速度介於30~50knots 參考小型機航機組成 進場速度大於50knots 參考小型機航機組成 參考小型機航機組成 12,500lbs(5,670kg)~60,000lbs(27,200kg) 參考大型機航機組成 60,000lbs(27,200kg)以上或 Regional jet^＊機型 大型機種獨立計算

*regional jet 通常指乘客 100 人以下的噴射機

5. 最大起飛重小於 12,500lbs(5,670kg)之機種中

(1) 小型飛機進場速度低於 30knots 者建議跑道長度為 300ft(92m)+”

機場海拔”×0.03

(2) 小 型 飛 機 進 場 速 度 介 於 30~50knots 者 建 議 跑 道 長 度 為 800ft(244m)+”機場海拔”×0.08

(3) 小型飛機進場時速高於 50knots，且乘客少於 10 人者須參考圖 2.1 設計，乘客數多於10 人則參考圖 2.2，由圖可得建議跑道長。

圖

海拔 議跑

圖2.1 小型 使用圖2 拔估算出跑 跑道長度。

型機進場速 2.1 時，設計 跑道長度。

。

速度>50kno 計者可由機 依照 95%

8 

ots 且乘客 機場最熱月

%機隊需求

客少於10 人 月平均最高 求或 100%機

人者跑道長 高日溫(℉)對

機隊需求可

長設計圖[2 對應圖上不 可得不同之 2]

不同 之建

圖2.2 小型機進場時速>50knots 且乘客多於 10 人者跑道長設計圖[2]

圖2.2 使用方式同圖 2.1，以年最熱月平均最高日溫對照圖表中不同海 拔高度得建議跑道長度。

以上設計都是基於無風、MTOW、理想襟翼設定等情形下變換機場海 拔與溫度求得，其餘因素如相對濕度、跑道有效坡度等雖會影響跑道長度，

但已設定為增加10%跑道長度並涵蓋於設計曲線中。

10 

6. 最大起飛重介於 12,500lb(5,670kg)至 60,000lb(27,200kg)之機型需 參考圖2.3 與圖 2.4 及表 2.2、表 2.3 進行設計。但此設計法僅適用 海拔8,000ft(2,439m)以下機場，其餘需洽詢航機製造商。另外，在 海拔 5,000ft(1,524m)以上時以圖 2.1 或 2.2 求得之跑道長可能較圖 2.3 與 2.4 長，此時以較長者為準。

圖2.3 75%機隊機型組成於 60%及 90%可用載重運作之跑道長度設計圖[2]

圖2.3 之使用方法為假設某機場能滿足 75%機隊機型以最大載重量(載 客量或貨物量)之 60%或 90%運作，對照圖表即可得知建議跑道長度。機 隊機型組成可參考表2.2，大多為美國境內常用小型飛機。

圖2.4 100%機隊機型組合於 60%及 90%載重運作之跑道長度設計圖[2]

圖 2.4 則是設定欲滿足全部機種起降需求時跑道長度表，機隊組成機 型可參考表2.2 與表 2.3，此圖為較保守狀態，故計算出之建議跑道長度較 由圖2.3 所得之長度稍長。

12 

表2.2 75%機隊組成參考機型[2]

表2.3 剩餘 25%機隊組成機型[2]

由圖 2.3 與圖 2.4 所求得之跑道長度，尚須依照機場環境做修正。以 下為修正項目及修正因數：

(1) 航機起飛需求之跑道長需依照跑道坡度而修改，跑道高程差每增 加0.3m 則跑道長需增加 3m。

14 

(2) 潮濕狀況之跑道，滿足 60%機型之跑道長需增長 15%，但全長不 應超過 1,676m；滿足 90%機型之跑道需增長 15%但全長不超過 2,133m。

(3) 海拔 1,524m(5,000ft)以上之機場需額外提供跑道長度以供 5,670kg 以上之螺旋槳飛機運作。

7. MTOW 超過 12,500lbs(5,670kg)之航機須參照各製造商所提供資料 求得建議跑道長度。航機性能表現通常列於航機之機場設計手冊 (Airport Planning Manual, APM)，或直接由航機製造商之網站取得。

若航機製造商未提供鋪面狀態或高層差等修正因子，將依以下項目 進行修正：

(1) 襟翼角度以最短跑道長度之狀態為設計基準。 

(2) 潮濕鋪面之渦輪引擎航機降落跑道長度為乾燥狀態下跑道長度增 加 15%，但不超過 1,676m。

(3) 對於 5,670kg 以上航機，起飛狀態需求跑道長需依照跑道坡度而 修改，跑道高程差每增加 0.3m 則跑道長需增加 3m。

(4) 若無起飛長度資料，則可用濕跑道落地長度除以 0.6 得之，或乾 跑道落地長度除以 06 再乘以 1.15。 

FAA 提供此種計算法之背景為美國航空運輸發達，境內機場極多，但 多數機場僅起降中小型飛機，故由FAA 直接提供中小型航機適用的圖表以 簡化設計難度。但國內現有機型大多未列於FAA 之小型航機表中，故應由 航機製造商資料獨立計算。

除AC150/5325-4B 獨立提供跑道長度設計外，與與跑道周遭安全區域 相關規範多列於AC150/5300-13 中，FAA 規範與跑道周遭相關之安全區域 種類繁多，以下將對跑道地面相關區域規範進行說明。因 FAA 規範中許多 跑道相關區域尺寸與設計機型大小有關，應先說明航機分類方式。

FAA 規定進場分類為航機以最大降落重時不同降落速度，分類如下：

A 類：進場速度 91knots 以下

B 類：進場速度介於 91knots 與 121knots 間 C 類：進場速度介於 121knots 與 141knots 間 D 類：進場速度介於 141knots 與 166knots 間 E 類：進場速度大於 166knots 者

表2.4 為 FAA AC150/5300-13 中之航機設計分類表，號數大者代表機 型較大較重，對跑道等設施要求也較高。

表 2.4 飛機設計群組(ADG, Airplane Design Group)[1]

Group# 尾翼高(ft) 翼展(ft)

I <20 <49 II 20­<30 49­<79

III 30­<45 79­<118 IV 45­<60 118­<171

V 60­<66 171­<214 VI 66­<80 214­<262

緩衝區(Stopway, SWY)：FAA 定義緩衝區為一矩形地區，位於起飛跑 道後方，中心對齊跑道中心線，鋪面可支承放棄起飛之航機不致造成機身 結構損壞，寬度至少要與跑道等寬。緩衝區因僅供緊急狀態使用，相較於 全強度設計的跑道實用價值不高且價格亦不低。緩衝區上方依照 FAA 規 定會漆有黃色箭號以供辨識，配置與外觀如圖2.5 所示。

中心 Cle 1.25 出障 的航

清除區(C 心延伸線為 earway 寬度 5%，除跑道 障礙物以免 航機煞停。

Clearway, 為中心線對 度至少需有 道末端燈不 免碰觸起飛

。

圖2.5 CWY)：位 對稱配置，供 有150m，長 不得高於6 飛航機。與

圖2.6

16 

緩衝區示 位於跑道後

供渦輪引擎 長度建議上 66cm 並配 與緩衝區不

清除區配

示意圖[1]

後方延伸之 擎航機完成 上限為300 配置於跑道 不同，清除區

配置圖[1]

之明確定義區 成起飛，如

0m，上坡坡 道外，清除區 區不必適合

區域，以跑 如圖2.6 所示 坡度不得高 區亦不可有 合供取消起

跑道 示。

高於 有突 起飛

障礙物淨空區(Object Free Area, OFA)：以跑道、滑行道等中心線向兩 側延伸，除助導航或地面調度必要設施外不可有任何障礙物的地區。OFA 位置如圖 2.7 所示。尺寸則依據機型及跑道設計而不同，寬度 75~240m，

長度自跑道端延伸72~300m 不等，如表 2.5 所示。

圖2.7 OFA 配置圖[1]

跑道安全區(Runway Safety Area, RSA)：FAA 定義為跑道周圍用以減 少航機衝出跑道損失的地區，依照設計機型有不同大小，以跑道中心線為 中心，向外延伸。若跑道有緩衝區(Stopway)則 RSA 自緩衝區底起算，若 無則由跑道端點起算。實際配置如圖 2.8 所示[3]，表 2.5 則為不同群組飛 機之RSA 尺寸表，大型機場建議值為自跑道端延伸 300m×150m。

圖2.8 FAA 規範跑道 RSA 範圍示意圖[3]

18 

表2.5 不同分類之跑道安全區域尺寸表[1]

落地分類 A&B，進場能見度 1,200m 以上

項目 設計群組

I*  II  III  IV  RSA 寬(m)  36  45  90  150 

跑道進場端前方 RSA 長(m) 72  90  180 180 

跑道末端 RSA 長(m) 72  90  180 300 

    跑道OFA 寬(m) 120 150 240 240 

    跑道端外OFA 長(m) 72  90  180 300 

    落地分類 A&B，進場能見度 1,200m 以下

項目 設計群組

I *  II  III  IV  RSA 寬(m)  90  90  120 150 

跑道進場端前方 RSA 長(m) 180 180 180 180 

跑道末端 RSA 長(m) 180 180 240 300 

    跑道OFA 寬(m) 240 240 240 240 

    跑道端外OFA 長(m) 180 180 240 300 

表2.5 不同分類之跑道安全區域尺寸表(續) 落地分類 C&D

項目 設計群組

I *  II  III  IV  V  VI  RSA 寬(m)  150 150 150 150  150  150

跑道落地端前方 RSA 長(m) 180 180 180 180  180  180

跑道末端 RSA 長(m) 300 300 300 300  300  300

跑道OFA 寬(m) 240 240 240 240  240  240

跑道端外OFA 長(m) 300 300 300 300  300  300

* I 某些機型需求另有折減，請參考 FAA AC150/5300

2.1.2 ICAO 規範

國際民航組織(International Civil Aviation Organization, ICAO)是聯合 國組織下一機關，主管國際民航事務，並負責制定航空標準與程序。自1947 年成立以來，ICAO 制定之規範已成世界民航業之共同標準，營運國際航 線之各機場皆須依照規範運作。ICAO 發布之 Aerodrome Design Manual Part 1 Runways[4]對於跑道長度計算參數之定義有明確規範，應依照設計 機型之起飛、降落長度等資訊進行計算，並視情況修正，以下為設計步驟：

1. 依據設計機型之參考跑道長度，配合機場與跑道實際狀況進行修 正。

2. 由飛機製造商提供之航機操作手冊中，有關跑道長度資料之提供 方式不同，例如：不同引擎、翼襟角度、道面狀況、載重、溫度 等條件下之起飛與降落參考跑道長度。跑道長度選用時應確認該 長度之假設基準，再視現場狀況作適當之修正。

20 

3. 起飛跑道長度修正項目包括高程、溫度及縱坡度；降落跑道長度 僅需進行高程修正。

4. 修正參數說明如下：

(1) 高程修正－機場高程自海平面起，每增加 300m，修正值增加 7%。

L ＝L ＋L E/300 0.07 式中Le：高程修正後之跑道長度(m)

L0：參考跑道長度(m) E：機場高程(m)

(2) 溫度修正－機場參考溫度(T)每大於標準大氣狀態下溫度(Ta)1℃

時，跑道長度增加1%。

L L L T T 0.01 式中Let：高程及溫度修正後之跑道長度

T：機場參考溫度（至少 3 年，每年最熱月份平均日最高溫）

Ta：標準大氣狀態下之溫度，採15℃

(3) 縱坡度修正：當基本跑道長度≧900ｍ時，跑道有效縱坡度每增加 1%，跑道長度需增加 10%。

L＝L ＝L ＋L S 0.1

式中L=Lets=高程、溫度及縱坡度修正後之實際所需跑道長度 S＝跑道有效縱坡度＝（最高點標高－最低點標高）÷跑道全長 5. 修正後所得即為機場設計跑道長度

除跑道長度設計外，ICAO Annex 14 - Aerodrome Design& Operations[5]

對於機場設施有明確定義與規範，以下為此文中提及跑道相關區域之定義 與規範摘要：

跑道地帶(Runway Strip)：ICAO 規定跑道周圍須有平坦、密實之地面 且無堅固之障礙物，呈帶狀之平面區域以減少航機衝出跑道的傷害，及保 護起降時飛越的飛機。跑道地帶定義範圍為包含跑道與緩衝區的區域，依

據機場分級有不同大小，至少須從跑道端點前方/跑道末端後方或緩衝區後 方延伸30~60m，寬度則為中心線左右延伸 30~150m 不等。跑道地帶不可 有目視導航設施以外的固定物，導航設施也須為易碎材質。跑道地帶須有 平整區以減輕航機衝出跑道時的損傷，並提供航機完成起飛動作，平整區 表面需與鄰接跑道、道肩或緩衝區鋪面平順連接，跑道端點前方 30m 應作 噴氣侵蝕防止措施以保護落地航機。ICAO 航站分類如表 2.6 所示，依機 場跑道長度與設計機型不同，跑道與道肩寬、跑道地帶與平整鋪面區域尺 寸各有不同，如表 2.7 與 2.8 所示。

表2.6 ICAO 航站分類表[5]

航站分類代碼 跑道長度(m) 航站分類字碼 翼展(m) 外主輪距*(m)

1 <800 A <15 <4.5 2 800­<1200 B 15­<24 4.5­<6

3 1200­<1800 C 24­<36 6­<9 4 ≧1800 D 36­<52 9­<14

E 52­<65 9­<14

表2.7 ICAO 規範機場跑道與道肩寬度[5]

跑道寬(m) 航站字碼

A B C D E F 航站代碼

1* 18 18 23

2* 23 23 30

3 30 30 30 40

4 45 45 45 60

道肩寬‡ 60 60 60 75

*代碼 1 與 2 機場鋪面跑道及道肩寬度不足 60m 時精確儀器進場跑道寬度不得小於 30m

‡對稱於跑道中心線

22 

表2.8 ICAO 跑道地帶與平整區尺寸規範[5]

航站代碼

1 2 3 4

跑道地帶長 無儀降跑道 30

60 60 60 儀降跑道 60

跑道地帶寬

精確進場 150 150 300 300 非精確儀器進場 150 150 300 300 目視進場(無儀降跑道) 60 80 150 150

平整鋪面區寬度

儀器進場 80 80 150§ 150§

目視進場 60 80 150 150

§此類地區建議自跑道端起150m 提供此寬度，並逐漸增寬至距離跑道端 300m 處達 210m 寬，並 使其餘跑道區皆維持此寬度

緩衝區(Stopway)：ICAO 定義為跑道後端矩形地區，寬度與跑道同寬，

表面強度須足以支承放棄起飛之航機停止且不造成航機結構損傷。緩衝區 表面須在潮濕狀況下提供良好抗滑能力，若緩衝區無鋪面則抗滑能力也不 應低於相連之跑道。

清除區(Clearway)：ICAO 定義為矩形地面或水域，由主管機關監控，

使航機起飛可順利爬升之區域。起點為跑道端點，左右應延伸至少 75m，

坡度需小於 1.25%，區域內不得有危害航機運作之障礙物。長度不應超過 起飛可用長度的一半。

跑道端安全區(Runway End Safety Area, RESA)：對於 ICAO 代碼 3、4 或是儀降之1、2 跑道，需在跑道後方設立一區域以降低衝出跑道的傷害。

RESA 之位置為自跑道地帶起算至少應有 90m 長，ICAO 代碼 1、2 者建議 達120m；3、4 者則建議為 240m，寬度至少需為跑道兩倍寬，建議寬度與 平整區同寬，配置如下圖2.8 所示。

2.2

機場 載重 作

隨規 的情 值下 限於 險的 區改  

機場安全 機場營運 場跑道長度 重以下才可

。

但機場跑 規範改變而 情形下，最 下限，並視 於周遭環境 的設施，FA 改善方案。

圖 2

全區域改善 運皆須依循 度不足以供 可起降，故

跑道安全區 而增大的安 最簡易的安 視現況盡量 境而不易延 AA 也為此

。

2.9 ICAO 規

善方式 循法規進行 供某機型全 故一般皆認

區域早期未 安全區長度 安全區域改 量延長至建 延長，此時 此進行相關

規範之RE

行，航機起 全載重起降 認定機場跑

未受重視，

度需求即為 改善方式即 建議值上限 時就須考量 關計畫對安

ESA 示意圖

起降行為也會 降時，該型航 跑道長度皆

機場建設時 為機場常見問 即為延伸安全 限。但有安全 量其餘可有效

安全區域進 圖[6]

會受機場條 航機需適當 皆可供常用

時預留空間 問題。在環 全區域至規 全區域問題 效減低航機 進行研究，提

條件限制 當減重至限 用機型正常

間不多，近 環境狀況許 規範長度建 題的機場常 機衝出跑道 提出各種安

，若 限制 常運

近年 許可 建議 常受 道風 安全

24 

軍用機場皆設有攔截索或攔截網，可有效攔截軍機，但民航機因結構 設計不同並不適用此類設施。近年國際上有企業開發民航機用攔截系統，

已得美國FAA 認可並為其修訂飛航指南中跑道安全區規範，也有財務規劃 建議。近年ICAO 會議也對此類設備大加討論，但尚未有相關規範出現。

以下分別對攔截系統與整建決策文獻進行說明。

2.2.1 FAA 計畫與通告

FAA 於其發布之 AC91-79 Runway Overrun Prevention [7]中對於航機 衝出跑道之特性與狀態有具體描述，例如濕地煞停距離明顯高於乾燥表面、

進場速度過高或位置過高時跑道煞停距離會增加…等，並提供駕駛員操作 步驟參考，下表 2.10 為該文件中供中大型航機參考之跑道煞停位置估算 表。

表2.9 煞停位置估算守則[7]

狀況 對煞停距離影響 非穩定降落 無法預測

空速過高

乾跑道 每10knots 多 300ft 濕跑道 每10knots 多 500ft 泥濘狀態 每10knots 多 2500ft 正常空速

跑道下坡 坡度每1%需多 10%

延遲落地 延遲秒數×230ft 進入跑道端線時高度過高 每10ft 多 200ft 延遲煞停 延遲秒數×220ft

*僅供參考，以航機製造商提供資訊為準

由上表可看出當航機降落時一旦操作不當，極有可能衝出跑道。因衝 出跑道為主管機關所關切之問題，FAA 也為此事發布一系列相關飛航指南，

對跑道抗滑、材質、胎屑清理等有詳細規範，目的為減少航機衝出跑道的 可能性。

與跑道安全區較明確相關之文件為FAA Order 5200.8 Runway Safety Area Program[8]，此為 FAA 主導之計畫，要求 FAA 管轄的所有機場檢視 現有安全區是否符合AC150/5300-13 的規範並達到合適長度。文中並規定 機場在合理範圍內應盡量延伸RSA 長度，即使 RSA 並非完整矩形仍應盡 量增加RSA 大小。若無法達到 RSA 建議長度則可考量以下方案：

a. 跑道遷移、重置或改變方向

b. 現有跑道長度超出設計機型需求部份可適當縮減 c. 跑道重置、遷移、整平或縮減等方法的組合 d. 公告距離

e. 工程材料阻擋系統(EMAS)

其中EMAS 系統為 FAA 與 ESCO 公司合作開發，經 FAA 認可其功能，

將裝設EMAS 系統視為一改善安全區之方式，並為其公告相關文件。

2.2.2 EMAS

FAA 自 1995 年起與法商 ZODIAC 集團旗下 ESCO(Engineered Arresting Systems Corporation)公司合作進行民用航機攔截系統開發，發展出由低強 度發泡性混凝土預鑄塊組合成的新型攔截床，並曾於FAA 技術中心使用波 音727 型飛機以 35knots 速度衝入該攔截床測試，如圖 2.10 所示。初期試 驗結果顯示該材料消能效果極佳，但承受衝擊之強度並不均勻。經多次試 驗 改 良 後 ， 開 發 出 商 業 化 產 品 稱 為 Engineered Material Arresting System(EMAS)，FAA 也認可其功用並為其發布 AC150/5220-22a Engineered Materials Arresting Systems (EMAS) for Aircraft Overruns[9]，認可 EMAS 的 攔截功能，並認定在 RSA 長度不足的機場跑道可選擇裝設 EMAS，以達 到建議 RSA 長度的效果。該公告也提供數種機型與設計攔截速度所需之 EMAS 系統長度設計曲線供參考。

26 

圖2.10 FAA 攔截床測試圖[10]

標準EMAS 設計為裝設於跑道末端後方，一般設置於既有或最大可用 安全區域末端，前方需鋪築足以承受航機煞停之鋪面，配置如圖2.11 所示，

並於進入攔截床前設置一導坡，導坡後方即為攔截床材料，攔截床材料為 輕質發泡性混凝土，具有低強度、易粉碎的特性，上下層則覆蓋塑膠材料 以保耐久性，並設有堆高機專用溝槽以便搬運施工，如圖2.12 所示。

圖2.11 EMAS 攔截床配置示意圖[10]

圖2.12 EMAS 砌塊[10]

EMAS 砌塊為預鑄式設計，每塊皆為設計厚度，設置時不堆疊，僅整 齊排列並於砌塊間上膠固定，然後施作防水與排水工程，施作完成後將如 圖 2.13 與圖 2.14 所示，不妨礙航機與助導航設施正常運作，也不會造成 明顯視覺阻礙。

圖2.13 EMAS 外觀圖(一)

28 

圖2.14 EMAS 外觀圖(二)

EMAS 設計尺寸依照設計機型不同，設計機型越大、衝出速度越高者 所需長度越長，厚度也較厚。航機衝出跑道後進入EMAS 攔截床時機輪將 會壓碎 EMAS 砌塊，並可有效減速，如下圖 2.15 所示。事故後僅需將損 壞砌塊更新即可維持EMAS 系統之攔截功能。

圖2.15 EMAS 攔截效果[10]

EMAS 目前已於美國 20 餘機場裝設 30 座以上的攔截系統，至 2008 年底於全球已裝設 41 座攔截床，並有 5 次成功攔截經驗，其中最具代表 性的經驗為美國JFK 機場在 2005 年初曾攔截重達 600,512lb 之波音 747，

證明 EMAS 確實具有良好攔截效能，當時紀錄照片如圖 2.16 所示。數次 攔截成功後都在短時間內將事故航機拖離跑道，並重新開放營運，有效降 低對機場的衝擊。

圖2.16 EMAS 於 JFK 機場攔截 747[10]

為提供EMAS 裝置方式與決策參考，FAA 也於 FAA Order 5200.9 [11]

提出財務可行性建議與 EMAS 對 RSA 改善的範例供參考，提供範例探討 裝設 EMAS 可避免沼澤填平而造成環境衝擊、不同等級 EMAS 設計對 RESA 的影響等，並提供 EMAS 裝設方式決策參考項目。但該文件僅著重 於機場於選擇裝設 EMAS 的情境下進行跑道遷移、重置安全區等方案及 EMAS 裝置換算等效 RSA 長度估算等，並未對決策評估流程提出具體範 例或建議，尤其未明確說明選擇裝設EMAS 與否的依據。為此本研究將對 機場是否決策裝設此類攔截系統進行探討。

另外 EMAS 雖有 FAA 為其效能背書，但並未公布任何材料特性與性 能資訊，系統設計由ESCO 公司提供，且材料使用後即需更換，故難以驗 證其效能。

30 

2.3.3 ERAS

民航機攔截系統除較為知名的EMAS 外，另有美商 Grid Technologies (Gridtech)公司於 2002 年發表之 ERAS 系統，該系統全名為 Engineered Rootzone Arrestor System，設置於跑道末端外，表層有 4in 厚，名為 Advanced Turf 的多孔材料支撐草皮，下方則有 2ft 6in(約 65cm)厚，名為 Lytag^®的特 殊輕質骨材，下方則為骨材基層，如圖 2.17 所示，圖 2.18 則為承重區表 層 Advanced Turf 之配置方式，標準設計足以支撐消防車輛於上方行駛。

該系統具良好排水性，在多雨地區亦可保持效用，且平時隱藏於跑道後方 地下，上方為草皮，不會造成任何視覺影響。衝出跑道事故發生時航機因 重量較重將會陷入ERAS 系統，藉由壓密、排除骨材消除動能，從而達到 攔截效果。

圖2.17 ERAS 剖面圖[12]

圖2.18 ERAS 承重區表層配置[12]

ERAS 系統號稱可與 EMAS 達到相似功能，且價格較低，在該公司與 NASA 合作過程中以曾 B747-200F 測試，發現確實有減速效果，但本研究 目前尚未得知有任何機場採用，亦無任何攔截經驗。

2.3 整建決策考量準則

機場建設時之考量因素包括運量、容量、交通、環境等，皆有 ICAO 或FAA 發布之相關文件可供參考，但遇有擴建需求時，則依照各機場情況 不同而有不同之考量。以下介紹兩組機場改建案例。此兩組機場擴建案例 均與跑道或滑行道的改建相關，對擴建方案之決策過程有清楚的描述和探 討。透過對此兩組案例的回顧，可分別了解改建時需納入經濟考量的項目、

完整經濟分析所需的流程、及決策時應考量的準則。

z 案例一：美國 Wilmington, Delaware 地區的 New Castle County Airport 改建案[13]

New Castle County Airport 機場曾於 1995 年規劃進行以增建滑行道為 主要工程的擴建案。此案例中的New Castle County Airport 是一中型區域 型機場，亦是Delaware 州最大的機場，且為該地區唯一的 FAA-towered 機 場（FAA-towered 機場是美國境內具足夠規模的機場，設有可和 FAA 直接 聯繫的塔台，進行空中交通管制）。

此機場原為空軍基地，在1995 年時 Delaware River and Bay Authority (DRBA)開始進行此機場的經濟開發，開發案包含新塔台、跑道改善、新航 廈、停車場、機棚、滅火救急設施、進場燈號、拓展空域使用權、輕工業 發展區及連接三條跑道的滑行道系統。該機場因為既有跑道與滑行道寬度 不足，並且連通性差，在開發案中計畫建設數條新滑行道，並拓寬延長既 有的滑行道。

圖2.19 為 1992 年該機場的空照圖，該機場於 1995 年起考量增建方案 圖則如圖 7-2 中橘色虛線區域所示，主要為增建各跑道間的滑行道。進行 經濟分析之主要目標滑行道F 則位於圖 2.20 的左下處，比較圖 2.19 與 2.20，

32 

可得知當時滑行道F 尚未延長至與跑道等長，不利於航機移動。當時考慮 的替選方案有三種：

(1) 零方案：不做任何改變。

(2) 增建並拓寬滑行道 F。

(3) 不建滑行道 F，但增建滑行道 G、L、L1、F、E、E1、B4 等。

(4) 方案(2)與方案(3)都進行。

為確認建設效益，該研究也對上述方案進行了兩種情境的敏感度分析，

分別為假設「通勤業務消失而無通勤旅次」及「輕工業發展區開發成功吸 引額外交通量」，兩種情境分別設定不同的航機起降量和旅客量。

圖2.19 New Castle County Airport 1992 年空照圖

圖2.20 New Castle County Airport 1995 年建設計畫圖[13]

分析中認定增建滑行道F 的效益為：增進安全、節省航機及使用者時 間、減少航機汙染排放量、節省旅客通勤時間，而考慮的成本則包括擴建 之施工費用以及後續之維修費用，並對各項效益和成本進行量化為貨幣價 值的經濟評估。經濟分析模式遵照 FAA 的 Airport Benefit-Cost Analysis Guidance 中所使用的各種經濟值與預估模式進行，包含交通量預測、航機 運作費用、旅客時間成本、折現率等。

該研究由歷史交通量得知此機場起降量不大，且訪問機場航管人員後 認定無明顯延滯問題，便收集此機場的航機起降架次表及FAA 提供的時間 價值統計表，用於計算航機運行的時間價值。分析時用於預估事故嚴重性 的資料來源是 NTSB 的事故傷亡分佈資料(Annual Review of Aircraft Accident Data, 1996)與 FAA 公布的經濟價值資料(Economic Values for evaluation of FAA Investment and Regulatory program, 1995)，因航機事故有 不同類型傷亡程度，該研究假設死亡與重傷僅發生於航機全毀的事故，而 航機可修復事故僅造成輕傷或無傷情形下，利用歷史事故次數、平均承載

Taxiway F

34 

量與起降量換算得每避免一次事故的效益。

因為滑行道事故所造成的損失遠低於空中事故，該研究假設減少預期 事故量與減少滑行道占用時間成比例，將節省的滑行時間乘以由NTSB 所 得之普通航機的預期事故發生率，計算各方案的安全效益。而在環境因素 部分，則考慮經由增建滑行道F 可減少飛機在同一跑道的起降密度，進而 可減少機場東北方居住區的噪音量，同時，滑行時間與滑行距離的減少也 可有效降低飛機耗能與碳氫化物、一氧化碳等廢氣汙染。該研究由 US Environmental Protection Agency 公布資料整理得該機場各型航機引擎類型 與污染量計算表，並參考Wang & Santini（1995）之研究成果得到各種汙 染物的估計處理費，計算航機減少滑行時間造成的汙染減量價值。

該研究中假設所有機種皆以最短路徑到達指定跑道端，經由建立各型 航機由不同停放處到達跑道端的數量分布矩陣，可算出實行四種方案時航 機需滑行距離的矩陣，再換算為機坪擁擠時所需額外滑行時間秒數表，即 可得總滑行時間與滑行距離值，並換算為汙染節約量。

該研究也考慮了旅客通勤時間節省之效益。在下列假設之情境下計算 機場通行時間效益，計算出在New Castle Airport 機場搭機節省的時間價值 與汽車耗損總額。

„ 所 有 在 New Castle Airport 搭 機 的 通 勤 旅 客 都 要 飛 到 Philadelphia 機場以外的地區

„ 開車到達 Philadelphia 機場須多花 40 分鐘

„ 每輛汽車內乘客 1.8 人

„ 使用 FAA 預測的搭乘、運行、時間價值及運行費用等資料進 行計算

增建滑行道的額外維護費用也須納入計算，包含燈泡置換、標線維護、

除雪費用、燈號周圍除草費、地面燈、機坪燈等；估計 10 年後鋪面表面 會出現裂縫，每兩年須進行修補，費用將呈梯狀成長，假設在使用年限內 鋪面持續使用，達使用年限後殘值為0。大型養護費用不計，使用 20 年做

為生命周期進行經濟分析。除基本狀況比較外，該研究另對替選方案設計 了以下的各種情境，以進行敏感度分析：

1. 無飛航通勤服務

2. 輕工業發展區成功發展

3. 更多穿場滑行(cross-airport taxiing) 4. 減少 5%穿場滑行

5. 提高 5mph 滑行速度

6. 航機擁擠造成滑行速度減低 2.5mph

分析的結果顯示，建設滑行道F 在各種情境下的益本比(B/C ratio)都超 過1，還有許多其餘的效益，顯示滑行道 F 的建設具有充分的經濟效益。

此研究使用一典型估計機場交通型態改變的成本效益評估方式，將機 場內主要改變影響都納入考量，並提供多種資訊來源，將牽涉項目貨幣化 後進行比較，但此文也強調此類計畫案的經濟效益不應依靠機場發展區域 效益或地區經濟等推測性、不明確的利益來證明，分析應著重於可明確計 算的實際效益。

z 案例二：荷蘭某區域機場[14]

Vreeker(2002)等人於期刊 Transportation Research Part D 發表以多準則 決策方法分析機場拓建方案的案例。該研究使用一套新型的多準則評估方 法，以荷蘭的一個區域機場作為範例對不同開發方案進行比較。該研究提 出 的 模 式 混 合 三 種 多 準 則 分 析 評 估 方 法 ， 分 別 為 制 度 分 析(Regime Analysis)，Flag Model 與層級分析(Analytic Hierarchical Process, AHP)；配 合傳統成本效益分析(CBA)可成為一套良好決策模式，流程如圖 2.21 所示。

分析的案例中若有 CBA 不適用的定性分析，就須仰賴制度分析(Regime analysis)。當計畫的衝擊全為定性型式時，無法以定量權重或喜好順序評 估，就可使用 AHP 法可將偏好序數轉換為基數資料用於分析。另外若分 析中有預先設定不同等級的限制，將可使用Flag Model 分析各不同決策的 優劣。

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圖2.21 新型多準則決策法步驟 以下為該研究中各種方案評估方法之簡介：

Flag Model

此法的目的是把替選方案中的各個次準則分為「可接受」、「不可接受」

或「不優先考慮」三個等級，經由比較衝擊值與預設的門檻值 (critical threshold value, CTV)，以確認哪個選項最符合預設條件。此法的主要步驟 如下：

1. 找出一組重要指標

2. 估計各方案對前述指標的衝擊 3. 建立一組基準參考值

4. 評估相關方案

Flag Model 的特點在於可將各方案進行分級，經由設定一組門檻值的 參考值，可以判定各方案是否滿足各領域的預設條件。通常在專家與決策 者調查中會有相抵觸的觀點，經由敏感度分析可建立 CTV 基本值、最大 值與最小值的分布，並以此分級，如此將會有數種等級的接受度，每種方 案的分析結果會有不同分佈，可供決策者考量。

Regime Analysis

制度分析是一種離散的多準則分析法，是間接分析定性資料的方法，

其概念以Concordance analysis 為基礎。CA 法是將一組方案兩兩比較，比 較兩方案(設為 X、Y)在各種評定準則的優劣(X 案較 Y 案佳的準則總數為 CXY，Y 案較 X 案佳的準則總數為 CYX，令 μXY = CXY ^－ CYX ，當 μXY> 0 代表 X 案較 Y 案佳)，經由分析可得一組方案的優劣排序。當方案比較複 雜且無法明確比較優劣時，就代入機率的概念進行分析。假設各種事件發 生機率依據拉普拉斯準則分布，可得出相對應的權重(weight)。將各種方案 的考量準則組成一影響矩陣，再乘以權重矩陣(即各準則相對的權重。若無 相對權重，則全部以1 表示)則可得出明確的排序結果。

若要以Regime Analysis 在定量的方案間做決策，須先將定量或基數的 資料轉為定性或性質的資料方可適用。但通常可量化比較的方案評估都不 會使用制度分析法，而會直接以定量比較。

Analytical Hierarchical Process method (AHP)

此法的核心是各種準則下的成對序數比較，即建立優先排序。決策者 將被詢問每兩個準則的重要性比較，如此將可界定一準則在所有準則中的 排序，各個準則將可指派定量權重、分為數種階級後進行重要性比較。AHP 法一般是把重要性分為9 個等級，給予各個等級相對應的數值。

文中實際分析案例選定荷蘭南方的Maastricht Aachen Airport(MAA)，

該機場早年為軍機場，近年則成為一區域機場，年旅客旅次為350,000 人，

年貨運量約33,000 噸。因為落地區長度不足，僅允許運行小型貨機。且跑 道僅在每日限定時間內開放，相較於其他的區域機場，此機場貨運較無優

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勢。為改善這些問題並改進盈利能力，此研究對照舊營業、改制為純客運 機場、擴建為主要機場、維持現況但增購空汙(CO2)排放量許可等四種方案 進行分析。改為客運機場會對貨運造成極大衝擊；擴建為主要機場會改變 該地區土地使用；購買空汙排放許可則是因應荷蘭管制CO2排放量規定所 作的情境探討。以下分別對四種方案造成的改變做說明。

A. 照舊營業

1. 貨運量逐年減少，每年減少 5,000 噸 2. 客運旅次維持年 350,000 人

3. 部分原貨運用航機起降數及時間帶(slots)轉為客運用 B. 改為客運機場

1. 新建一條跑道以對應大型航機起降

2. 將原航空學校轉至其他機場，提供額外每年 55,000 架次使用空間 3. 貨運量不變

C. 改建為主要區域機場 1. 新建大型跑道

2. 開放夜間起降，24 小時運作

D. 購買空汙排放許可：假設荷蘭全國機場 CO2許可排放總量為定值，在

此狀況下機場若不從其他機場購買排放許可則無法拓展業務，此狀況

下假設MAA 是市場中的購買者。

1. MAA 是 CO2排放許可的買主

2. 若無額外購買許可則 MAA 無法拓展業務 3. Schiphoil Amsterdam 國有機場不在此市場內

此分析考量範圍涵蓋經濟、社會與環境面，包含各種經濟利益、安全、

健康、干擾、休閒交通、空氣品質、土地與水汙染等，因單位不同不易直 接進行比較，故需透過制度分析法，將各準則的影響性分別比較後給定權 重，並整理得各準則的影響矩陣以進行後續多準則決策分析。進行制度分 析的結果顯示，方案 B 與 C 具有最高分數，同時方案 B 在社會與環境有 良好表現，分析後的排序依序為：B>C>A>D。Flag Model 的分析結果顯示 方案 B 是最被接受的方案。方案 C 因為對環境影響過大而不佳，方案 4 則不確定性過大，非理想方案。

此文介紹的非貨幣單位比較方法，適用於機場遠程規劃，也可做為社

會與環境效益分析時的參考。但因機場擴建牽涉範圍廣泛，實際進行時需 進行大量調查與評估，且環保等外部效應量化不易，量化外部效應輸出的 結果是對於社會整體的價值，而非僅對於機場營運者。

周義華教授於運輸工程[15]一書中對運輸系統方案評估有詳細說明，

關於決策準則也有提及，在初期評選方案時，即須將成本過高、效益不彰、

環境衝擊過大、對原有系統破壞太多或遭受社會激烈反對者先行捨棄，選 取約2~6 組替選方案進行評估，評估方法常見者為工程經濟分析、評分曲 線法、名次等級期望值法、目標達成矩陣法、數學規劃法等，評估時應盡 量以定量方式將各考量項目分析比較，以避免定性分析導致偏差結論。

本研究因欲探討機場跑道攔截系統設置或購地延伸安全區域等作為 之經濟影響，主要之決策者為機場營運者，故將使用傳統成本效益分析法，

將分析範圍內牽涉項目量化為貨幣單位比較，而環保、交通等外部效應因 難以量化，但又對社會環境有一定的影響性，故亦將與經濟分析結果平行 輸出，提供決策者參考。

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第三章 模式建構

本研究之目標為建立簡單評估方式，了解跑道及安全區域現況是否足 夠，並評估機場裝設攔截系統或其餘安全區域改善方案的經濟效應及進行 優缺點比較，經濟分析範圍以機場管理者考量為出發點，並配合航空公司 與旅客可能因事故造成的損失估計改善方案的效用；本章將分別就跑道與 安全區現況評估、改善方案產生及經濟分析使用方法進行說明。研究中將 以完整之模式對國內機場進行試算，試算後結果可供機場管理機關參考，

並可作為一適用於國內各機場的安全區域改善評估程序。

3.1 機場跑道及安全區域評估模式建置

欲了解機場跑道現況是否安全，及是否易有衝出跑道之事故發生，應 先審視機場設施是否有不合規範之處，並參考機場勤務人員與機師經驗列 出待改善項目。因國內民航設施以ICAO 規範為準，進行機場審視時應遵 循 ICAO 規範檢查設施之設置、材質、養護等是否符合規範，ICAO 規範 未提及處則可參考FAA 規範進行審視，若有不符者應盡速改善。本研究目 標為評估機場現狀是否易造成衝出跑道事故並考量改善方案，主要評估內 容為機場跑道與安全區域是否足夠，其餘如燈光、標線、鋪面等將不深入 討論，評估流程如圖 3.1 所示，依序檢查跑道、安全區域及其他設備是否 合乎規範。

跑道長度審視為最優先事項，因跑道長度對航機起降安全影響極大，

務須確認機場跑道長度合乎規範方可安全營運，否則須立即進行改善。

跑道長度計算應依照ICAO 提供計算法，配合機場現況資料計算。國 內機場資訊可由民航局提供之電子式飛航指南(Electronic Aeronautical Information Publication, eAIP)[16]取得，包含氣溫、海拔、盛行風等。由機 場設計機型與常用最大起降機型分別求出理想跑道長度，再比對機場跑道 現況，以確認長度是否足夠。

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圖3.1 機場設施審視流程圖

若跑道長度未達設計長度，則需延長跑道、限制某些航機，或要求某 些航機減重後才能起降，以維護安全。然延長跑道對機場營運影響重大，

連帶影響周遭限高等情事，需付出高昂代價，屬於機場營運主計畫，務須 進行審慎評估，而本研究範圍僅就跑道長度合乎規範情況下安全區域不足 時之改善策略評估，故並未就跑道改善深入探討；另一方法為限制某些大 型航機起降載重，因航機起降所需跑道長度與載重有關，在跑道長度不足 時可利用限制起降重量的方式使某些機型建議跑道長度不超過現有跑道 長度。

收集機場現狀資訊 與相關規範

確認跑道長度 是否足夠

確認安全區域 長度是否足夠

延長跑道或 限制航機起降

確認其餘 機場設施 是否符合規範 ICAO跑道

長度設計法

機場設施符合 規範，可維持 一定安全水準

進行安全區 改善評估程序 ICAO與FAA對

機場設施的 相關規範

是 否

否 是

是

依據規範 進行改善

否

在機場跑道長度充足的前提下，再進行安全區域審視。由AIP 也可取 得國內機場安全區域之資訊，並比照ICAO 規範確認是否符合規範。對中 大型航機起降機場而言，跑道RESA 長度應達 240m，加上 60m 之跑道地 帶長，自跑道末端起應有 300m 長之安全區域，與 FAA 的 RSA 規範有相 似要求。機場安全區域若未達規範建議值時，就需考量進行改善方案，並 可針對數項之改善方案進行經濟分析。

除對機場現況檢核外，若機場未來有拓展業務可能，也應考量未來狀 況對機場拓建計畫之機場配置設計進行檢核。

3.2 方案產生方法

由機場現況或未來發展規劃，配合機場周遭環境及跑道與安全區域配 置可產生供決策之方案，決策流程如圖 3.2 所示，應先行評估機場跑道長 度是否符合現有或預計使用最大機型之需求，若不符則應確實改善。

跑道長度合格後再進行安全區域審視，安全區長度不足時，應依據機 場使用現況擬定改善方案，以達到規範尺寸。改善考量方向可參照 FAA Order 5200.8 內容建議，先行參照機場公告安全區域大小，並觀察場內是 否仍有未宣告之可用空間，及勘查機場外圍空間是否可用，以規劃改善方 案。基本的可行方案應包括延長安全區、調整跑道方位、遷移跑道、選擇 裝設攔截系統、縮短跑道長度等，可單獨實施也可多種配合產生複合方案，

其中選擇裝設攔截系統時依據不同設計會有不同價位與風險改善效果，例 如設計攔截衝出跑道速度為 70knots 航機所需使用之攔截床，其成本會比 設計攔截衝出跑道速度 50knots 的攔截床要高，但對於風險的改善效果也 會較佳。但一般有安全區改善之機場受限周遭土地使用已無法對跑道進行 任何改變，縮短跑道以換取足夠安全區也非合適作為，故通常可行方向僅 有延長安全區與裝設攔截系統兩種。

在機場外圍土地使用明顯受限而無法延長安全區域至建議長度時，決 策方向可能傾向裝置攔截系統，但為達安全目標，仍應考量盡可能延長安

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全區域，如何就有限預算求取最大安全效果即須仰賴經濟分析方可了解何 種方案較適當。

圖3.2 跑道及安全區改善決策流程

3.3 經濟決策方法

由文獻回顧可得知，經濟分析方法使用於不同性質的案例時，須確實 了解問題之目的和特性，並慎選考量參數，定義其分析範圍及各項假設與 限制，針對擬分析之案例特性設計適當的流程，才能順利完成決策工作。

圖 3.3 為本研究參考數篇經濟分析文獻後所擬定之安全區改善方案評估與 經濟評估流程。

圖3.3 跑道安全區改善方案經濟評估流程圖

安全區須改善時，可由現地狀況產生初步方案，通常可產生如前述之 延長安全區及裝設攔截系統等方案，接著進行初步篩選。篩選之條件可能 包括經費限制、地形限制、工程困難度或決策者的其他特殊考量等，一般 較具歷史的機場常因周遭發展已成形，常有大量建物或道路，機場拓展必 然需付出龐大代價，依照政策發展或機場主管機關考量即可初步篩選可行 方案；有時機場受限於河流、山坡、懸崖等地形限制，致使拓建成本過高 或技術難以達成，經篩選後可刪除不合適之提案，得出數個可行方案；不 適當的提案則可修正後再重新評估，重複進行後得到的可行方案就能進入 後續之經濟分析階段。

經濟分析主要為估算方案的成本及對事故損失期望值造成的影響，進 行成本、效益之評估，經由經濟分析估算方案對風險改善之效果及土地使

擬定 改善方案

初步篩選

選取方案的 成本效益評估

成本評估

無法量化之外 部效應

固定成本與浮 動成本 

由歷史資料換算 之風險資料

金錢價值

效益評估

結論與建議

計算方案實施前後事故 損失期望值的改變

限制條件：預算、地 形、技術可行性、主 管機關考量等 安全區長度不足

列表比較各要素及 B/C 比值