交叉跑道进离场航空器安全间隔研究

交叉跑道在我国尚属新的跑道构型,亟需建立相关标准和评估方法来提高其运行安全性与运行效率。针对交叉跑道进近航空器与离场航空器可能出现航迹交叉情况建立安全间隔,首先通过建立碰撞风险模型计算进近航空器至跑道端的距离;然后建立交叉跑道进近复飞与离场航空器之间的尾流间隔模型,并求出离场航空器产生的尾流是否影响复飞航空器,从而确定...     

机场侧向跑道运行模式与容量仿真研究

侧向跑道在我国大型机场规划设计中逐步推广应用,研究侧向跑道与邻近平行跑道系统的运行模式和不同模式下的运行容量对于指导未来机场建设具有重要意义。对侧向跑道与邻近平行跑道的使用模式进行系统分析,提出4种运行相关性与起降放行间隔:独立运行、起飞相关运行、起降相关运行和完全相关运行。以成都新机场为例,应用SIMMOD仿真软件对跑道不同运行模式与相关性进行模拟分析。仿真结果表明,在独立运行条件下,侧向跑道与邻近平行跑道可满足的高峰起降容量约为75~77架次/小时;起降相关运行对一组跑道容量的影响大于起飞相关运行;在完全相关运行条件下起降容量最低,约为65架次/小时,较之其他模式容量下降约6%~16%。     

不同运行模式的近距平行跑道容量分析

根据合适的到达航空器之间的安全间隔,构建了近距平行跑道容量评估模型,通过比较一降一起和两降运行模式下的近距平行跑道理论容量,并结合simmod仿真软件对实例模拟仿真,得出了近距平行跑道运行容量在低能见度离场较多时段时最佳航班运行模式采用一降一起运行模式中的航班一降两起方式,其余时段采用经典的航班一降一起方式。     

近距平行跑道配对进近纵向碰撞风险安全评估

针对繁忙机场的容量饱和现象,近距平行跑道实施配对进近可有效提高机场容量、缓解跑道拥挤和航班延误等现象.为了保证配对进近的安全运行,根据近距平行跑道配对进近的实际运动过程,考虑两架飞机在配对进近过程中的导航误差和时间等因素,建立两架飞机的运动方程和纵向碰撞风险评估模型;并通过MAT-LAB软件对模型进行计算,得到随相关参数变化的纵向碰撞风险变化曲线.结果表明:配对进近的碰撞风险随着前后两机起始间隔的增大而减小,随着飞机纵向定位误差的均方差的增大而增大,证明了模型的正确性和合理性.     

机场跑道容量评估模型研究

针对终端区区域中的跑道容量建立了数学模型并结合仿真方法得出了相应的容量值。模型中考虑的关键影响因素包括管制规则、公共进近航段长度、航空器跑道占用时间及随机误差等。此外。提出将某些影响航空器间隔的因素视为随机变量,并推导了在可接受的安全水平下,管制人员需要增加的缓冲裕度。最后针对跑道实际运行特点和所建立的数学模型,结合随机航空器流模拟的方法．编制了蒙特卡罗仿真程序对某机场的跑道容量进行了评估,评估结果表明模型是有效的。     

相关进近模式的近距平行跑道尾流危险区域分析

相比于机场一起一降的运行模式,近距平行跑道的相关平行进近运行模式可以最大限度地提升跑道容量.根据尾流在大气中各个阶段的运动特性,得到了以时间为变量的尾流水平侧移距离数学模型.应用Matlab仿真软件得到了侧风及地面效应影响情况下的上海虹桥国际机场实行近距平行跑道相关平行进近的侧向尾流危险区域图,并分析得到了后机不受到前机尾流影响情况下两机需保持26.9 s的最大尾流时间间隔.利用尾流危险区域的特点,可缩短尾流时间间隔,从而大幅度提高机场容量.     

近距平行跑道到达离场窗划设方法研究

针对近距平行跑道一起一降模式下进近航空器可能出现复飞,从而影响另一条跑道航空器安全离场的问题,对离场航空器的放行时机和到达离场窗的划设展开研究。首先,提出了构建近距平行跑道到达离场窗(ADW窗),来保持进离场航空器的安全距离;然后,采用位置误差概率模型,建立了近距平行跑道构型下进近复飞与离场航空器之间碰撞风险评估模型,给出了ADW窗的划设方法。算例结果表明,在ADW窗临界处进近复飞的航空器与另一条跑道同时离场的航空器的危险接近概率满足最低安全目标水平,可辅助管制员确定离场许可发布时间,以确保进离场航空器之间的距离满足安全运行要求。     

基于改进Event模型的交叉航路碰撞风险分析

随着空中交通流量不断增加,降低因流量增大而引起的空中交通碰撞风险至关重要,以此来保障航空运行安全,提高空域利用率。采用改进Event模型对同高度层交叉航路碰撞风险进行评估,将更符合航空器运行特点的拼接四棱锥碰撞盒代替原长方体碰撞盒,建立碰撞风险模型。通过计算改进前后碰撞盒面积之比,得到改进的交叉航路碰撞风险公式,其中,侧向重叠概率的计算中采用广义帕累托分布表示其侧向导航误差。最后将空客A320及波音737客机作为实例对所建模型进行验证,结果表明,改进后的拼接四棱锥碰撞盒面积为原长方体碰撞盒面积的54%,碰撞风险较改进前模型大大减少。模型所得风险值满足安全目标水平,结果精度更高,能更好地评估交叉航路碰撞风险。     

RECAT间隔标准的差异性对比与计算分析

尾流是影响机场容量的重要因素之一,在保证安全前提下缩减尾流间隔能增加机场繁忙时刻航空器进离场架次,进而提高机场容量.美国和欧洲提出尾流标准重新分类(RECAT)概念,并在一些机场试运行,取得良好效果.基于国内某机场一周内航空器起降机型架次,将其重新分类,对比在现行ICAO和RECAT标准下的加权尾流间隔,证明在RECAT标准下尾流间隔将会缩减.通过改变不同航空器机型占比,分析机场容量变化,得出机场容量随航空器占比变化明显,对空管安全运行和机场及跑道运行效率提高具有实际参考价值.     

基于目视间隔条件下的碰撞风险分析

为研究目视间隔条件下进近过程中前后两飞机的碰撞风险问题,通过Reich碰撞模型和碰撞风险模型,引入目视误差作为影响因素之一,建立基于目视间隔条件下的风险评估模型.从纵向、横向、垂向三个维度分析前后两飞机碰撞的概率,求得目视条件下进近两机碰撞的概率,以此作为风险分析的结果.计算结果表明,利用模型计算出的碰撞风险符合国际民航组织规定的航空器空中碰撞概率规定值.故而可证明,目视间隔和目视进近可作为一种安全的空中交通管制运行模式缩小安全间距,提高空域利用率,增加飞行流量.     

偏航情况下同时进近碰撞风险研究

研究了在发生偏航特情情况下,同时进近的两架飞机之间的碰撞风险。首先,通过调研首都机场进近管制员的管制过程,建立同时进近模式下的航空器在发生偏航特情后的运动状态变化方程;其次,基于经典概率论位置误差模型的思想,建立同时进近模式下的航空器在偏航情况下的碰撞风险模型;最后,运用MATLAB进行仿真验证,得到发生偏航特情过程中每个时刻的碰撞风险,从而得出发生特情过程的碰撞风险变化趋势,为实际运行提供理论支持。     

设置绕行滑行道时的机场运行效率分析

目前,国外多个大型枢纽机场的绕行滑行道运行实例均表明,该滑行道能有效地提高机场运行效率。中国具有近距平行跑道的机场都有条件建设、运行绕滑。设置绕行滑行道能减少近距平行跑道机场的航空器跑道穿越次数,提高运行安全水平和航空器地面滑行效率,降低管制员工作负荷。通过建立有绕滑条件下进场航空器地面滑行路径的选择模型,并使用算例和对虹桥机场SIMMOD模拟计算证明了模型的实用性。计算分析表明,绕滑对减少航空器地面滑行时间作用显著,且机场高峰小时架次愈高作用愈明显。     

基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估

主要对平行航路中基于CNS定位误差的飞行间隔安全评估问题进行了研究。首先分析了CNS定位误差对飞机碰撞风险的影响。其次运用概率论方法得到了CNS定位误差下飞机纵向、侧向和垂直三个方向上的碰撞风险计算模型,并根据模型利用牛顿迭代算法,通过给定某一方向安全目标水平计算CNS定位误差下相应的安全间隔。最后对平行航路三个方向的飞行间隔进行了评估计算,将结果与实际相比较,表明该模型可行。     

相关进近模式下多跑道时空资源优化调度方法

跑道作为机场飞行区与终端区的衔接部分,因容流失衡频繁引发空中交通拥堵及航班延误等问题。为提高多跑道系统运行能力,针对相关进近跑道运行模式,研究了多跑道时空资源优化调度方法。通过深入剖析多跑道时空运行特性,综合考虑移交间隔、尾流间隔、纵向间隔和相关斜距等约束限制,科学权衡安全、经济和环境等各方利益需求,建立了相关进近模式下多跑道时空资源优化调度模型。结合多目标优化及遗传算法基本理论,设计了带精英策略的非支配排序遗传算法,对模型进行了准确求解。仿真实验表明,模型可对相关进近航班进行优化配置,有效降低航班延误时间和航空发动机污染物排放量。与随机和交替调度策略相比,优化调度策略执行效果显著,其中航班延误时间分别减少了39.3%和32.6%,所提方法可显著缓解大型繁忙机场航班延误情况,有效提高航班正常率,并完全适用于独立进近模式。     

民用航空器偏出跑道致因分析及预防对策

偏出跑道是影响着陆安全的主要事故类型之一,发生频率高,造成危害大,严重影响着民用航空器的正常运行。通过对近年来偏出跑道致因因素进行统计,从机组、管制员、航空器、气象条件、跑道、管理方面入手,对偏出跑道致因因素进行分类识别分析。最后从系统的角度出发,针对涉及的组织单位(航空公司、空管和机场)分别提出相关预防对策。     

近距平行跑道空管运行管理

近距平行跑道是指跑道中心线间距小于760米的平行跑道。在国外繁忙机场,这种跑道布局方式是缓解起飞和落地交通流冲突,提升机场保障能力的重要手段之一。其优点不言而喻,可以在有限的土地资源条件下,为起飞和落地航空器分别单独分配使用跑道,从物理形态上,杜绝起飞和落地航空器的碰撞风险。随着2008年3月,上海浦东国际机场启用第三条跑道,也就是国内第一组近距平行跑道正式启用,国内大型机场近距跑道的建设也有增速的趋势。2010年3月,上海虹桥国际机场也正式启用了第二条跑道,与原跑道形成一组间     

基于A-SMGCS的航空器场面运行冲突探测研究

通过对目前机场场面航空器运行过程冲突探测的研究,结合A-SMGCS系统场面MLAT监视技术及TDOA定位技术,重点分析航空器跑道运行冲突和滑行道运行冲突两种类型,并建立数学网络模型。利用A-SMGCS系统监视模块与路由规划模块的结合,构建冲突探测系统框架,结合具体机场冲突探测告警参数,选择网格冲突探测法,并运用全局搜索算法,确定了航空器跑道冲突探测和滑行道冲突探测方案,对提升机场运行安全和运行效率具有重要意义。     

不同运行模式下跑道容量评估技术研究

跑道容量的大小是机场能否进行高效率运行的一个关键因素,准确评估出跑道的理论容量对机场的实际运行有着至关重要的作用.对单跑道的理论容量进行建模,在单跑道的基础上研究了近距跑道与远距跑道的不同运行模式下的跑道容量数学模型,根据相关机场具体的数据对模型进行验证,并用SIMMOD PLUS仿真软件对机场的场面实际运行情况进行仿真,通过计算出的跑道理论容量与仿真出的空侧容量对比,结果表明机场跑道理论容量计算模型具有较好的实用性.     

基于CNS性能的平行航路侧向碰撞风险评估

为了有效地确定平行航路安全间隔和评估碰撞风险,分析了平行航路侧向碰撞风险影响因素,在Reich模型的基础上建立了飞机在CNS性能环境下的定位误差模型,推导出基于CNS性能的平行航路侧向重叠概率的计算公式。通过算例对平行航路侧向碰撞风险进行了安全评估计算。结果表明所给定的CNS性能在平行航路飞行环境下是安全的,因此计算方法是可行的。     

首都机场地面运行容量仿真研究

合理有效地确定机场地面运行容量对于统筹8规划机场建设工程具有重要意义.选取北京首都国际机场作为研究对象,应用Simmod仿真软件对机场3条平行跑道构型下,现状运行条件、东跑道夜间正常降落、缩小尾流间隔3种不同运行情况进行了仿真建模,分析了首都机场的正常地面运行容量和跑道起降架次.仿真结果表明,现状运行条件下,首都机场可满足的年旅客吞吐量约为8820万人次,日起降容量约为1718架次.东跑道夜间正常降落时高峰时段降落架次可提升约8%,缩小尾流间隔有助于提升机场整体运行容量,可满足的年旅客吞吐量约为9000万人次,日起降容量约为1738架次,高峰小时起降容量可提升约3%.