基于AnyLogic的进港航空器绕滑决策仿真研究

为了提高机场的场面运行安全,降低航班跑道侵入风险,针对近距平行跑道设置了新型滑行道——绕行滑行道,探讨不同绕滑决策带来的影响与效益。以浦东机场场面布局为研究对象,对绕滑的设计和运行模式进行了分析,建立了量化绕滑效益的数学模型。以AnyLogic为仿真平台构建了离散事件随机仿真模型,主要包括决策模块和优先级模块,模拟了航班到港和离港间隔时间方案不同情况下的3种绕滑决策对进离港航班的全局滑行时间和油耗量的影响,仿真结果表明,绕滑产生了一定程度的优化效果,尤其是在航班离港高峰期,进港航班全部选择绕滑使全局滑行时间和平均油耗量分别减少了37.1%和21.5%。     

多跑道离场分配仿真模型及算法

多跑道作为大型繁忙机场的关键资源和瓶颈区域，在机场运行管理中必须对其进行科学和高效配置。基于经验滑行时间数据，建立了多跑道离场分配模型，在满足场面运行安全约束的前提下，以离场航班滑行时间最小为目标，寻求最优的跑道分配方案。通过选取典型机场进行地面网络建模，结合实际运行数据及航班计划等信息，利用计算机仿真对模型进行了验证分析。仿真结果表明，所提方法与随机分配方法相比，多跑道机场地面容量提高了2．1％，冲突探测与解脱次数降低了20．6％，最大延误时间减小了5．2％。因此，机场运行安全与效率得到改善，所提方法有效，适用于多跑道离场分配问题。     

运用多重属性风险评估量化跑道侵入严重等级

随着航空运输业的迅速发展,交通密度逐渐增大,机场跑滑系统越来越复杂,航空安全问题也随之增多,其中跑道侵入是影响航空安全的重要方面.引起跑道侵入的因素多种多样,本文主要研究人为因素对跑道侵入严重性等级的影响,根据跑道侵入严重等级的划分,利用多重属性风险评估模型对跑道侵入严重性等级进行量化,通过实例计算和对所得数据的分析,表明多重属性风险评估模型可为跑道系统提供通用的跑道侵入风险评估方法,并指出实际工作中存在的问题及预防措施.     

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.     

独立离场模式下多跑道时空资源优化调度方法

为有效缓解大流量、高密度机场日益严重的交通拥堵和航班延误现状,研究了多跑道离场航班优化调度问题。首先,从生产调度领域视角,将多跑道离场调度问题抽象为典型的车间作业调度NP-Hard组合优化问题;然后,面向航空运输各方利益需求,以航班延误、跑道容量和环境污染为优化目标,综合考虑航空器尾流影响、场面滑行和跑道穿越等各类限制因素,建立了独立离场模式下多跑道时空资源优化调度模型;最后,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(NSGA-II),寻求多跑道离场调度问题的Pareto最优解。仿真实验表明,模型可对独立离场航班进行优化配置,显著降低航班延误时间和航空发动机污染物排放量,并有效提升机场跑道容量。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51.2%和42.7%,所提方法可显著缓解大型繁忙机场离场航班起飞延误,有效提升航空运输服务品质。     

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。     

机场终端区跑道配置优化及容流调配模型研究

大型繁忙机场交通需求的持续增长导致的飞行流量与保障能力、机场容量之间的矛盾日益突出。为了充分利用跑道系统资源,合理配置跑道运行容量,优化飞行流,建立非线性0-1整数规划模型解决以下两个问题:确定跑道配置优化序列,匹配进离场飞机流。模型综合考虑机场交通流、跑道配置转换容量折损、跑道容量包络线等约束,以优化区间内航班总延误最小为目标,用LINGO建模求解,使用实际运行数据验证模型的有效性。结果表明,模型实现了跑道资源的优化利用,降低了航班延误。     

基于视频识别数据融合的场面监视增强方法

针对场面监视雷达、多点等传统机场场面监视传感器探测机场场面航空器、车辆等目标,出现目标虚假、分裂等现象,造成空管系统目标航迹不可靠影响机场管制运行安全问题。提出了一种基于视频识别数据融合的机场场面目标监视增强方法,方法采用YOLO v5网络模型的深度学习智能视频识别技术识别场面航空器、车辆、行人目标,并对存疑目标再利用云台相机捕捉特写,对初次比对分析的结果进行二次对比分析确认,然后与A-SMGCS系统中传统监视数据融合对比处理,自动对场面目标做真伪、增减处理,剔除虚假目标、弥补丢失目标,增加场面目标监视的可信度、可靠性。为塔台管制员提供真实、可靠、全面的场面航空器、车辆、人员运行态势“一幅图”,提高航班管制运行安全。     

多重入口跑道的防跑道侵入

<正>近年来,随着飞行流量的持续增加,机场结构的日益复杂,跑道侵入的事件和类型也逐渐增多。为增加跑道的使用率,提高机场容量,很多机场跑道是多重进入跑道,特别在一些大型机场由于复杂的机位滑行道结构和候机楼布局等原因,拥有更多的跑道入口。多重跑道入口的存在给实际管制运行带来很大便利,提高了跑道的使用率,增加了塔台管制指挥的灵活性,但多重入口也给防止跑道侵入带来更大难度,运行风险更高。本文主要以北京首都国际机场发生的多重入口跑道侵入事件为案例进行分析,并针对该类跑道侵入类型提出了改进措施和建议,以降低跑道侵入的风险。     

基于改进PSO的离港航班绿色滑行路径优化

为有效解决大型枢纽机场离港航班繁忙运行所带来的较大污染物排放问题,开展了离港航班绿色滑行路径优化研究。将滑行速度离散化;以最短滑行时间、油耗量最少、污染物排放量最少和总滑行成本最少为目标,根据机场场面滑行管制规则,建立模型;以广州白云机场为例,利用改进的粒子群算法预选出三条滑行路径,比较其污染物排放量和总滑行成本,从而选择最优的滑行方案。结果表明,基于总滑行成本最低策略和污染物排放量最低策略,优化后的滑行方案滑行时间分别缩短13.7%、14.2%,油耗量减少8.9%、7.8%,污染物排放量减少12.6%、13.7%,总滑行成本降低13.4%、13.2%。模型能够有效降低机场污染物排放量,减少油耗,提升机场场面运行效率。     

预防跑道侵入 技术主导成功

一、引言加拿大运输部的一项研究表明,若一个机场的交通量增加20%,跑道侵入的可能性将增加140%。近年来,随着空中交通流量的不断增长,航空器地面活动不断增加,全球范围内跑道侵入事件呈上升态势,跑道安全日益成为空管、机场、航空公司日益关注的焦点。根据美国FAA的统计,在1998-2001财年的4年中,全美480个     

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。     

跑道侵入风险评价的改进网络层次分析法研究

跑道侵入事件已成为威胁航空安全运行的重要因素之一。基于系统工程的思想,从机场、空中交通管制、航空公司三个方面分析造成跑道侵入事件发生的主要因素及其关联关系,并建立风险评价指标体系;利用三角模糊数对传统的网络层次分析法进行改进,基于此建立跑道侵入风险评价研究模型;通过实例分析,找出对跑道侵入风险产生影响的主要因素。结果表明:所用方法可行有效,能够反映出风险因素之间的相互关系,降低了主观判断对指标权重的影响程度,有助于制定预防跑道侵入事件发生的有效措施;管制员工作负荷、管制员情景意识丧失、飞行员操作偏差/疏忽为产生跑道侵入的主要风险因素。     

基于双层遗传编码的多机场航班调度优化研究

为提高多机场系统终端区运行效率,保障航空器飞行安全,基于多机场系统多种资源限制约束,以降低总延误时间和风险值为优化目标,建立了多机场系统终端区航班调度优化模型。考虑多机场系统资源竞争特性,设计了包含航班排序和跑道分配信息的双层编码遗传算法。同时,为避免不必要的资源闲置,降低航班在某节点拥堵的后续影响,每层编码中将航班细分为跑道、定位点两个关键节点阶段。运用双层编码遗传算法进行算例分析,与传统航班恢复方法进行对比。结果表明：求解算法能促进资源的合理分配,实现总延误时间和风险值的双重优化。     

机场场面关键节点风险评估方法

为评估机场场面关键节点风险等级,提出了一种场面关键节点风险评估方法。结合复杂网络指标提取场面关键节点构建网络模型,从时间和空间两个角度选取风险评估指标,构建场面关键节点风险评估模型,探究时间和空间因素对于机场场面冲突热点的影响,对冲突热点区域进行风险等级划分,找出关键冲突热点区域。以深圳宝安机场为例,基于AirTop仿真数据对机场关键节点进行风险评估,结果表明,考虑时空分布特征对机场场面进行风险等级划分,可以更有效更准确地识别热点区域,为机场场面运行安全提供参考。     

多跑道协同运行模式优化方法

繁忙机场飞行区运行能力低下导致空中交通拥堵及航班延误现象频发,机场系统亟需扩容增效与排堵保畅。为有效平衡机场容流供需,研究了多跑道协同运行模式优化方法。综合考虑机场布局、交通流特性、气象条件等因素,提出了多跑道协同运行模式分类方法;基于跑道容量包络线理论,通过引入容量损失系数客观反映模式切换特点,建立了多跑道协同运行模式优化模型;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（NSGA）,对模型进行了准确求解。仿真实验表明,模型可对多跑道协同运行模式进行优化配置,有效实现机场容量与流量之间的均衡。与单一固定模式相比,多元组合模式优化效果显著,其中航班延误成本减少了38.1%,航班调整数量减少了46.4%,所提方法可显著提升多跑道协同运行能力,有效提高航班正常性。     

基于滚动时域算法的航班滑行路径优化模型

为了提高机场场面运行效率和机场空侧容量,亟需采取积极的手段对滑行路径进行优化。根据滑行路径规划的问题属性,选取离场航班为研究对象,建立了以滑行时间最短为目标函数的无冲突滑行路径优化模型,并设计了基于滚动时域与混合整数线性规划(MILP)相结合的迭代算法;将滑行路径优化模型植入空域管理与评估系统(ACES)的空侧容量评估系统中,以杭州萧山国际机场场面数据为例,对不同策略下的航班滑行时间、容量评估结果及路径更改次数进行了比较分析,验证了模型的准确性,通过比较MILP与新算法下的计算时间验证了算法的高效性。     

进场航班双目标调度的鲁棒优化研究

由于天气变化,导致进港飞机降落的处理时间不确定的情况经常发生.因此,需要在受到天气影响,进港飞机在跑道的处理时间不确定时提高跑道的利用率,减少飞机的延误成本.以最小化航班总延误成本和跑道总工作量为优化目标,建立降落飞机的处理时间的鲁棒优化模型,设计出Epsilon约束算法对能够快速得出进港飞机降落方案的Pareto前沿.通过实例证明了模型的可行性及有效性,对机场终端在天气变化时对进港航班的合理调度具有一定的指导作用.     

中国民航跑道侵入事件严重程度等级计算及预防措施

<正>随着全世界民航空中交通量的增长,跑道侵入的不安全事件数量急剧增加,严重威胁着航空安全。根据国际民航组织(ICAO)《防止跑道侵入手册》(Doc9870 AN/463)中的定义,跑道侵入是指在机场发生的任何航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的情况。该手册还根据事件严重程度将跑道侵入划分为A至E共5个等级,同时该手册还包含了一个跑道侵入严重等级计算器(RISC),它能够为跑道侵入事件严重等级划分提供快速简便及标准统一的方法。本文利用RISC计算器,通过对近10年我国民航发生的跑道侵入事故征候进行定量测算和分析,给出了跑道侵入不安全事件的相关预防措施和建议。一、计算工具RISC简介RISC软件由ICAO提供,受软件著作     

基于双层规划的机场场面运行规划研究

当今国内民航业迅速发展,大型机场航空器起降架次稳定增多,场面运行情况也随之更加复杂,这对机场场面运行规划提出了更高的要求。综合考虑停机位指派和滑行道调度两个优化问题,引入双层规划模型,上下层模型分别以停机位与机型的匹配度最高、滑行时间最短为优化目标,采用遗传算法进行求解,并以上海浦东机场为实例进行场面运行规划。结果显示,优化后的方案在近机位利用率与滑行时间上都得到了改进,验证了模型的有效性。