空域容量评估的理论与方法研究综述

针对目前对空域容量评估理论和方法的研究，本文从机场终端区容量评估、航路扇区容量评估、区域容量评估方面进行阐述，介绍国内外相关研究现状，然后结合各空域容量的限制约束及影响因素，分析比较容量评估的方法和工具，总结得出空域容量评估的未来趋势以及对我国空域容量评估的发展启示。     

终端区动态容量预测模型

为有效预测终端区动态容量,提出了一种危险天气影响下的动态容量预测模型。该模型根据危险天气预报概率的大小,将受影响空域的范围做区间化处理,认为危险天气预报概率大于70%的空域为完全避让空域,危险天气预报概率在70%以下的空域为可能避让空域。引入航班进离场优化排序和危险天气避让路径规划策略,以平均航班延误最小为目标,采用捕食搜索算法予以求解;并根据终端区实际容量评估的一般流程,运用仿真方法预测一定延误水平下的动态容量区间。以某机场终端区为例,验证了模型的有效性。     

机场终端区着陆次序的排序规划算法

讨论了机场终端区飞机到达流的排序规划问题。为了能够在终端区交通繁忙的情况下高效地为到达的飞机流安排合理的着陆次序,并在不违反飞机间距要求的情况下给出各飞机经过优化的着陆时间,提高机场跑道的利用率,提出了经过改进的先来先服务、带有时间提前量、带有约束的位置偏移三种排序算法。当进入机场终端区的飞机数量超过机场终端区的容量时,分航路对飞机排队并对飞机间的距离进行限制     

终端区容量评估的基本概念和方法

对终端区的基本概念进行了说明,介绍了典型终端区空域与一般管制过程的特点,给出了终端区容量的基本定义.分析了影响终端区容量的常见因素,介绍了对终端区容量建模过程进行合理简化的基本假设和思路,并在此基础上推导建立了终端区的基本容量模型.     

基于T系统模型的跑道容量评估新方法

跑道容量评估是空域规划、建设和空中交通流量容量管理的关键,但目前的评估方法不考虑进场流量的特性,不具有实时性和动态性。本文建立了某一类交通系统——T系统模型,给出了基本的定义,证明了其容量存在并有限定理。根据单跑道的T系统特征,利用T系统模型推导了计算单跑道容量的基本公式,并分析了参数之间的相互关系。应用模型计算的某机场在不同情况下的跑道容量基本符合实际状况。     

终端区容量评估中飞机流产生的优化算法

给出终端区容量的定义;结合终端区管制飞机多而复杂的特点,研究了一种终端区容量评估模型,并对该评估模型中较为关键的飞机流产生进行算法优化,进而提高容量评估的准确性;对优化算法产生的数据进行分析以验证该算法的优越性。     

基于机型的机场流量优化方法

研究了空中交通流量管理中机场终端区的流量最优分配问题。综合飞机机型、飞行间隔等因素,提出了一种基于飞机类型等因素的机场流量分配的模型。利用该模型可以实现对终端区某一时段现有容量的优化分配,减少航班延误;同时又能够确定满足此分配方案的飞机类型的起降次序。最后以单跑道机场为例,对模型进行了验证,证明该模型的实用性。     

随机高级Petri网在空中交通管理中的应用

首先给出了Ｐｅｔｒｉ网，高级Ｐｅｔｒｉ网和随机高级Ｐｅｔｒｉ网的定义。然后，在介绍空中交通管理系统中的机场终端区的基础上，为机场终端区建立了Ｐｅｔｒｉ网图模型。最后，借助Ｐｅｔｒｉ网仿真器，利用机场终端区的Ｐｅｔｒｉ网图模型，进行机场终端区管理系统的仿真优化分析。     

机场终端区障碍物对DME导航台信号覆盖影响分析

针对机场终端区障碍物对DME导航台辐射分布的影响,本文利用可视性分析理论与电磁波传播理论,考虑机场终端区实际地形影响,针对单个DME地面导航台进行信号覆盖范围的研究,提出研究单个DME导航台信号覆盖范围的一种方法。分析机场终端区障碍物对DME导航台电磁波的遮蔽效应,并利用可视化的方法结合数字地形予以呈现,这一研究可以为机场建设导航台的布置,障碍物评估等方面提供理论依据,对于民航机场的安全运营有重要意义。     

复杂终端区进场交通流优化排序方法研究

为提高终端区时空资源利用率,增强空中交通 运行效率,研究了复杂终端区进场交通流优化排序问题。通过深入剖析终端区进场定位点、 航路航线、多跑道系统等资源运行特性,综合考虑尾流间隔、移交间隔、多跑道运行间隔等 各类约束限制,以及最小化航班延误时间、最大化跑道运行容量、最小化终端区飞行时间等 优化目标,建立了复杂终端区进场交通流优化排序模型,并采用带精英策略的非支配排序遗 传算法对所建模型进行求解。选取上海多机场组成的复杂终端区进行实例验证,仿真实验表 明提出的优化方法相比先到先服务方法(First come first serve,FCFS),航班总延误时间 减少20.7%,终端区等待时间减少60.7%,终端区进场交通流运行效率得到显著提升。     

基于传递闭包法的航班分类模型及在航班排序中的应用

提出了一种基于传递闭包法的进/离场航班分类方法.首先对模糊集合理论和传递闭包算法作了简要的介绍,然后在考虑4种不同因素的条件下建立了航班分类模型,并给出了各类航班单位时间延误成本的计算公式.最后以终端区航班排序模型为例,对该方法进行了仿真,并与传统航班延误成本分类方法进行了比较.仿真结果表明,该方法有助于减少航班延误损失,优化进/离场航班队列,提高空中交通管理效率.     

机场地面容量评估研究

提出基于滑行路径动态寻优的机场地面容量评估方法。对于结构复杂多样的机场地面,当跑道、滑行道和停机位使用情况和航班流变化时,根据机场地面运行的具体特点,首先建立机场地面有向网络模型,引入滑行道的权值概念,再通过D ijkstra算法进行动态路径寻优,并与冲突探测相结合,对滑行道和停机位进行合理分配。最后通过计算机仿真来评估容量。仿真实例表明,该方法不仅可以增强机场地面容量评估的灵活性和准确性,还可以应用于机场地面交通引导。     

基于大规模并行D-W分解算法的空中交通短期流量管理模型研究

针对空中交通短期流量管理问题,给出了整机型的空中交通短期流量管理模型(ST-TFMP)。运用大规模并行的D-W分解算法,结合数据仓储技术,快速解决了航班延误最小问题。同时对算法的计算性能进行了计算估计和实验分析。通过对实际终端区流量进行仿真计算,仿真结果验证了本文提出的并行算法的合理性。     

枢纽机场空侧容量利用和流量分配优化模型

通过引入满意度函数,以航班流量和容量利用满意度最大化为目标,建立了机场空侧定位点流量分配和跑道容量利用的多目标优化模型。利用ILOG对模型算例进行了求解。结果表明,采用本文模型求解得到的各个定位点的整体航班需求排队队列比Gilbo模型的结果减少了10%。在研究时间段内(3 h),通过优化分配各个时间间隔(15 min)各定位点的进离港航班流量,所有航班需求得到满足且在最后的时间间隔没有产生延误队列,从而又保证了一定的容量利用满意度(h=0.75),实现了机场终端区某一特定时段内现有容量更有效的利用,减少了航班延误。     

基于信息熵的危险天气下终端区管制风险评估

终端区结构复杂、飞机事故多,其中危险天气对航空器的安全运行影响极大,因此有必要对危险天气下终端区管制风险进行评估。针对终端区管制系统运行风险性大、易发不安全事件的问题,提出基于风险信息熵的危险天气条件下终端区管制系统风险评估模型。首先,通过分析危险天气条件下管制系统的运行过程,建立管制系统运行中的熵流模型,然后建立危险天气下终端区管制风险评估指标体系,给出评估指标灰色关联度属性的计算方法,利用其反映出的信息熵确定指标权重,最终建立危险天气下终端区管制风险评估模型,并通过算例验证了模型的可用性和有效性。     

空间拓宽思想在终端区飞行程序中的应用初探

为建设安全高效的机场体系,优化飞行程序保护区,缓解终端区流量瓶颈问题,通过分析对比三种飞行程序保护区设计标准及准则,采取按照最低保护区标准集成各种程序。提出飞行程序保护区设计的空间拓宽思想,采用单向穿越高度组织基础上的双层规划思想及其计算方法,构造一个多目标双层规划描述单向穿越高度交通组织优化问题。本文为飞行程序设计提出了新的飞行程序设计优化思想。     

基于RHC的航班着落调度多目标优化算法

研究了基于滚动时域控制(RHC)策略的终端区进场航班动态排序问题,目的是在终端区空中交通繁忙的情况下,有效地为到达航班安排合理的着陆次序,在满足安全间隔兼顾管制员负荷的情况下,给出航班经过多目标优化的着陆时间,提高航班进场率,降低飞行延误成本。建立了基于RHC的航班动态排序模型,并利用精英保留策略的遗传算法对一个算例进行验证计算。算例仿真结果表明,进场率得到了提高,延误时间和成本明显减少,验证了方法的有效性。     

航班地面等待模型中的延误成本分析与仿真

研究了航班地面等待模型中延误成本的计算问题。建立了单元受限地面等待问题的数学模型,分析了航班延误成本的构成,给出了航班延误显性成本的计算方法,并将其应用于数学模型中目标函数的计算。最后,用分段排序和定步长排序对模型进行了仿真,并与先到先服务(F irst com e,first served,FCFS)排序进行了比较。仿真结果表明,对航班延误成本进行定量分析,能够更有效地控制航班延误的地面等待成本。