Start- und Landebahnen

Von D. Kraus

Die Planung der Start- und Landebahnen eines Flughafens unterliegt zahlreichen Vorschriften bezüglich der technischen Parameter. Sie stellt eine komplizierte Aufgabe des Flughafenmanagements dar, und ist die Grundlage des zukünftigen Erfolgs des Flughafens, da sie maßgeblichen Einfluss auf seine Kapazität hat.[1] Als Start- und Landebahn definiert man eine befestigte, rechtwinklige Fläche, die zum Starten und Landen von Flugzeugen geeignet ist. Sie muss in ihrer Bauweise so angelegt sein, dass sie den damit verbundenen, extremen Belastungen standhalten kann.[2] Üblicherweise sind die Bahnen sowohl für Landungen als auch für Starts ausgelegt, weswegen im Englischen auch nur die Bezeichnung „runway“ existiert.[3]

Ausrichtung und Bezeichnung

Die Ausrichtung einer Start- und Landebahn erfolgt analog der vorherrschenden Windrichtung. Flugzeuge starten und landen grundsätzlich gegen den Wind, um maximalen Auftrieb zu erzeugen und die Start- bzw. Landestrecke zu verkürzen. Deswegen ist die bevorzugte Hauptbahn immer nach der Hauptwindrichtung gebaut. Abweichungen hiervon können durch geografische Gegebenheiten sowie An- und Abflugverfahren notwendig werden. Die Lage weiterer Bahnen soll so gewählt werden, dass der Benutzbarkeitsfaktor des Flughafens mindestens 95% beträgt. Falls also an einem Standort häufig starke Querwinde herrschen, die den Betrieb der Hauptbahn einschränken, muss eine Querwindbahn vorhanden sein. Je kleiner Flugzeuge sind, desto windanfälliger sind sie und desto niedriger ist die maximal zulässige Start- und Landewindstärke. Zur Planung der Bahnausrichtung sollten deswegen über mindestens fünf Jahre hinweg mehrmals täglich Beobachtungen der Windverteilung gemacht werden, um eine möglichst hohe Benutzbarkeit der Bahnen zu gewährleisten.[4]

Die Bezeichnung erhält eine Start- und Landebahn nach ihrer Ausrichtung, gemäß den Gradzahlen der Kompassrose. Verläuft sie z.B. genau in Richtung Ost (90) - West (270), so heißt sie 09/27. Die Gradzahl wird durch 10 geteilt und kaufmännisch gerundet; außerdem steht immer die kleinere Zahl an erster Stelle, unabhängig davon in welcher Betriebsrichtung die Bahn genutzt wird.[5] Bei mehreren parallelen Bahnen erhalten die einzelnen Bahnen je nach ihrer Lage Buchstaben als Zusätze. Die rechts gelegene Bahn erhält den Zusatz R und die links gelegene den Zusatz L. Falls drei parallele Bahnen vorhanden sind bekommt die mittlere Bahn den Zusatz C.

Länge, Breite und Oberfläche

Um die Mindestlänge einer Bahn zu berechnen, benötigt man zuerst die Bezugsstartbahnlän-ge als Referenzlänge, die dann um standortbezogene Zuschläge erweitert werden muss. Die Bezugsstartbahnlänge erhält man aus dem Aerodrome Reference Code der ICAO. Dabei handelt es sich um eine Klassifizierung der Flughäfen anhand zweier Faktoren: eine Ziffer, bezogen auf die standardisierte Startbahnbezugslänge und ein Buchstabe, der Flugzeugcode.[6]

Codezahl

Startbahnbezugslänge [m]

Code-buchstabe

Spannweite der Tragflächen [m]

Spurweite des Hauptfahrwerkes [m]

1

< 800

A

< 15

< 4,5

2

800 bis 1200

B

15 bis < 24

4,5 bis < 6

3

1200 bis 1800

C

24 bis < 36

6 bis < 9

4

≥ 1800

D

36 bis < 52

9 bis < 14



E

52 bis < 65

9 bis < 14



F

65 bis < 80

14 bis < 16

Abb. 2.30 Aerodrome Reference Code der ICAO (Quelle: ICAO1987)

Notwendige, standortbezogene Korrekturen für die Mindestlänge sind hinzuzurechnen. Faktoren, die einen negativen Einfluss auf die Triebwerksleistung, das Beschleunigungsvermögen und den Auftrieb der Flugzeuge haben sind eine hohe Lage über Normalnull, hohe Durchschnittstemperaturen oder eine Längsneigung der Bahn. Diese Faktoren haben zur Folge, dass sich die notwendige Start- oder Landestrecke der Flugzeuge erhöht.[7] An Deutschlands Flughäfen erfordert dies meist einen Zuschlag um mehr als 25% auf die standardisierte Bezugsstartbahnlänge.[8] Weiterhin müssen die Erfordernisse der Flugzeuge wie z.B. deren maximales Startgewicht berücksichtigt werden. So kann der Einsatz großer Flugzeuge auf Interkontinentalstrecken zu einem sehr hohen maximalen Startgewicht führen, was wiederum eine Startbahnlänge von 3.000 bis 4.000 m erfordert. Ist diese benötigte Länge nicht gegeben, führt dies zu Beschränkungen bei Gewicht und Reichweite der Flugzeuge. Die Breite der Start- und Landebahnen wird ebenfalls von den technischen Daten der Flugzeuge beeinflusst. Für die meisten gängigen, großen Flugzeugtypen genügt die Standardbreite vieler Bahnen von 45m.[9]

Die Oberfläche der Bahnen hat sich im Lauf der Jahre stark verändert. Während die frühen, leichten Flugzeugmodelle von Grasbahnen aus starten konnten, hat die Entwicklung großer, schwerer Flugzeug deren Nutzung zu kommerziellen Zwecken unmöglich gemacht. Jeder Verkehrsflughafen verfügt heutzutage über mindestens eine befestigte Start- und Landebahn. Die übliche Stärke der Beläge der Bahnen beträgt etwa einen Meter. Sie bestehen entweder aus Asphalt oder Beton.[10] Die Oberflächen müssen so belastbar sein, dass sie dem Gewicht der Flugzeuge, ohne beschädigt zu werden, standhalten können. Außerdem müssen sie bei den verschiedensten Wetterverhältnissen ein gutes Reibungsverhalten aufweisen und frei von Unregelmäßigkeiten sein, um den bestmöglichen Ablauf der Flugbewegungen sicherzustellen.[11]

Konfigurationen

Meteorologische und geografische Faktoren an Flughäfen erfordern verschiedene Konfigurationen der Start- und Landebahnen. Mögliche Konfigurationen sind das Einbahn-, das Parallelbahn-, das Kreuzbahn- und das V-Bahnsystem, sowie Kombinationen daraus. Die Kapazität, als maximal mögliche Anzahl an Flugbewegungen wird maßgeblich, aber nicht ausschließlich vom Bahnensystem bestimmt. Weitere kapazitätslimitierende Einflussfaktoren sind Wind- und Sichtverhältnisse, Verzögerungen bei hohem Verkehrsaufkommen, Staffelungen, vorhandene Navigationshilfen, Flugzeugmix, An- und Abflugverfahren, sowie die Kapazität der Vorfelder und der Abrollwege. Die dadurch ermittelte Kapazität stellt keinen absoluten Wert dar, sondern einen simulierten Annäherungswert.[12]

Die einfachste Variante ist das Einbahnsystem, bei dem nur eine Start- und Landebahn in Hauptwindrichtung vorhanden ist. Es wird v.a. von kleineren Flughäfen genutzt, die keine ungünstigen Querwinde vorzuweisen haben. Mit diesem System können jährlich 180.000 bis 230.000 Flugbewegungen durchgeführt werden.[13]

Bei einem Parallelbahnsystem sind zwei oder mehr Bahnen in paralleler Anordnung vorhanden. Dies setzt, wie beim Einbahnsystem voraus, dass am Standort kaum starke Gegenwinde, die den Betrieb einschränken würden, vorhanden sind.[14] Dabei sind der Abstand und der Versatz der Bahnen voneinander entscheidend dafür, um wie viele Bewegungen sich die Kapazität erhöht. Dieser Abstand, der über die Betriebsart entscheidet, wird anhand der Distanz der Bahnmittellinien voneinander gemessen.[15] Ein Abstand von über 1.500 m bedeutet, dass die Bahnen unter jeglichen Bedingungen unabhängig voneinander betrieben werden können. Dies führt zu einer verdoppelten Kapazität von 310.000 bis 380.000 Flugbewegungen pro Jahr. Bei einem Abstand von unter 1.500 m ist kein unabhängiger Betrieb beider Bahnen möglich. Je nach Abstand entstehen unterschiedlich starke Abhängigkeiten, welche die Kapazität des Bahnsystems maximal auf die Kapazität eines Einbahnbetriebes reduzieren können.[16]

Beim Kreuzbahnsystem handelt es sich um zwei Bahnen, die sich an einer Stelle kreuzen. Die unterschiedliche Ausrichtung der Bahnen wird durch Winde aus verschiedenen Richtungen bedingt. Wären an solchen Standorten nur Bahnen einer Ausrichtung vorhanden, würde dies zu einer Kapazitätseinschränkung bei starken Seitenwindverhältnissen führen. Durch die unterschiedliche Ausrichtung ist gewährleistet, dass eine Bahn immer den Windverhältnissen entspricht. Bei geringen Windstärken können beide Bahnen betrieben werden.[17] Die Kapazität ist beim Kreuzbahnsystem zusätzlich zur Betriebsrichtung stark von der Lage des Schnittpunktes abhängig. Je geringer die Entfernung des Schnittpunktes von den Enden der Bahnen, desto höher ist die Kapazität des Systems.[18]

Das V-Bahnsystem ähnelt in seiner Konfiguration dem Kreuzbahnsystem, jedoch schneiden sich die beiden Bahnen unterschiedlicher geografischer Richtung nicht. Die Bahn mit der vorherrschenden Betriebsrichtung wird als Hauptbahn bezeichnet, die andere als Querwindbahn. Bei starkem Wind wird die Kapazität eingeschränkt, da in diesem Fall nur eine Bahn betrieben werden kann. Dahingegen können bei leichtem Wind beide Bahnen simultan genutzt werden. Eine höhere Kapazität wird erreicht, wenn die Bewegungen vom V wegführend stattfinden. In diesem Fall können bis zu 100 Flugbewegungen stündlich stattfinden.[19]

Bahnsystem am Flughafen München

Als zweitgrößter Deutschlands hat der Münchner Flughafen Franz Josef Strauß, der 1992 eröffnet wurde, im Jahr 2008 34,5 Millionen Passagiere und 432.300 Flugbewegungen verzeichnet.[20] 36% der Passagiere entfielen auf den Umsteigeverkehr, was die Bedeutung des Flughafens als zweites Drehkreuz der Lufthansa verdeutlicht.[21] Der Flughafen verfügt über zwei parallele, 4.000 m lange und 60 m breite Start- und Landebahnen, die 2.300 m voneinander entfernt sind. Die Nordbahn ist um 1.500 m nach Osten versetzt.[22]


Abb. 2.31 Entwicklung der Flugbewegungen in München bis 2020 (Quelle: Flughafen München GmbH 2008)

Durch deren Anordnung und Länge erlauben die Bahnen sowohl einen unabhängigen Flugbetrieb, als auch deren Nutzung durch Langstreckenflugzeuge ohne Einschränkungen.[23] 90 Flugbewegungen pro Stunde sind mit dem derzeitigen Bahnsystem möglich. Dieses Volumen ist jedoch bereits zu vielen Stunden des Tages ausgereizt, und es stehen häufig keine freien Zeitfenster mehr zur Verfügung. Wenn die Funktion des Münchner Flughafens als Drehkreuz bestehen und ausgebaut werden soll, benötigt er zusätzliche Kapazitäten, um der zukünftigen Nachfrage gerecht zu werden. Um die stündliche Kapazität auf 120 Bewegungen zu erhöhen, soll nordöstlich der Nordbahn eine dritte, parallele Start- und Landebahn gebaut werden. Geplant sind 4.000 m Länge, 60 m Breite und 1.180 m Abstand zur Nordbahn. Außerdem soll sie um 2.100 m nach Osten versetzt sein, und somit alle Kriterien erfüllen, um den simultanen Betrieb aller drei Bahnen mit jeglichem Fluggerät zu gewährleisten.[24] Nachdem im Februar 2007 das Raumordnungsverfahren von der Regierung Oberbayerns als positiv beurteilt worden ist, wurde das Planfeststellungsverfahren eingeleitet. Seit April 2009 prüft die Regierung von Oberbayern die Unterlagen und es ist zurzeit nicht absehbar, wann der Planfeststellungsbeschluss der Regierung ergehen wird.[25]




[1] vgl. Wells A., Young B., Airport Planning & Management, New York 2004, S. 102

[2] vgl. Häp U., Bewertungsverfahren für Planungsvarianten von Start- und Landebahnen bei einem Flughafenausbau, Schriftenreihe, Heft 51, Neubiberg 2007, S. 47

[3] vgl. Maurer P., Luftverkehrsmanagement – Basiswissen, München 2001, S. 208

[4] vgl. Mensen H., Planung, Anlage und Betrieb von Flugplätzen, Berlin 2007, S. 324

[5] vgl. Wells A., Young B., a.a.O., 2004, S. 104

[6] vgl. Häp U., a.a.O., 2007, S. 48f.

[7] vgl. Maurer P., a.a.O., 2001, S. 213

[8] vgl. Häp U., a.a.O., 2007, S. 51f.

[9] vgl. Wells A., Young B., a.a.O., S. 105

[10] vgl. Wells A., Young B., a.a.O., 2004, S.105f.

[11] vgl. Mensen H., a.a.O., 2007, S.335f.

[12] vgl. zu diesem Abschnitt Häp U., a.a.O., 2007, S. 53f. und Mensen H., Handbuch der Luftfahrt, Berlin 2003, S. 326 ff.

[13] vgl. Mensen H., a.a.O., 2007, S.325ff.

[14] vgl. Wells A., Young B., a.a.O., 2004, S. 417ff.

[15] vgl. Häp U., a.a.O., S. 54f.

[16] vgl. Mensen H., a.a.O., 2007, S.325f.

[17] vgl. Mensen H., Handbuch der Luftfahrt, Berlin, 2003, S. 326

[18] vgl. Häp U., a.a.O., 2007, S. 55

[19] vgl. Wells A., Young B., a.a.O., 2004, S. 418

[20] vgl. o.V.,  Flughafen München GmbH, Luftverkehrsstatistik, Statistischer Jahresbericht 2008, München, 2009, S. 19 und S. 29, PDF

[21] vgl. o.V., Flughafen München GmbH, Luftverkehrsstatistik, a.a.O., 2009, S. 30, PDF

[22] vgl. o.V., Flughafen München GmbH, Bayerns Tor zu Welt, München, 2005, S. 2, PDF

[23] vgl. o.V., Flughafen München GmbH, Bayerns Tor zu Welt,  München, 2005, S. 10, PDF

[24] vgl. o.V., Flughafen München GmbH, Die dritte Start- und Landebahn am Flughafen München, München 2008, S.22ff., PDF

[25] vgl. o.V., Flughafen München GmbH, www.muc-ausbau.de (Internet), o.S.