机场空域容量评估软件需求分析和研发设想

本文对机场空域容量评估软件的总体需求进行分析，提出系统设计框架和解决方案并对系统的研发模式和实现算法进行了初步研究和探讨。     

考虑机场公平性的机场群航班时刻分配

机场航班时刻优化是机场需求和容量管理的一个重要手段，一直是空中交通领域的研究重点。现有研究主要考虑机场容量和航班运行等约束，对单个机场的进离场航班时刻进行优化分配，目标是在尽可能地满足航空公司需求的前提下最大化利用机场容量。随着我国机场群的建设，机场群内各机场竞争关键空域资源的矛盾日益突出。单独优化每个机场的时刻可能会导致不同机场的航班在关键空域点发生拥挤，造成航班延误。综合考虑机场和空域资源优化航班时刻是提升机场群资源利用效率的关键之一。特别是，考虑机场之间的公平性合理配置航班时刻至关重要，但鲜有相关工作开展。本文首先建立了一个考虑机场容量和空域容量的多目标航班时刻优化模型，实现对机场群系统资源的优化利用；然后，综合考虑了各机场在潜在离场冲突点的需求，构建了基于高峰时刻需求的机场公平性指标和整体度量，兼顾了机场群内各成员机场的功能定位。最后，通过粤港澳大湾区五机场实际航班数据验证了模型的有效性和可扩展性，为机场群层面各利益相关方的公平性研究提供了重要借鉴和参考。     

基于禁忌搜索算法的机场场面联合优化模型

针对当今机场场面优化对象仅为某一独立环节的情况,梳理联合优化框架,利用已有的单一环节优化模型,建立了滑行路径规划与停机位分配联合优化模型,并设计了禁忌搜索算法流程,最终降低了航班进离场资源占用时间。将优化模型分别植入空域管理与评估系统（ ACES）的空侧容量评估系统中进行仿真分析,结果表明,联合优化模型能够在综合考虑机场运行实际的条件下大幅提升空侧容量,改善机场运行效率与资源配置情况。     

基于ARMA模型的空域容量评估方法研究

空域容量是空域管制服务保障能力的重要指标之一,其准确预测和评估对安排航班时刻、实施管制服务具有参考价值。根据管制员工作负荷的自相关增长规律,首次提出了基于自回归移动平均( Autoregressive moving average,ARMA)模型的空域容量评估方法。以国内西部某机场为例进行空域容量评估研究,通过仿真验证,ARMA模型很好地评估了空域容量,证明了方法的有效性。     

基于AirTOp机场综合保障能力仿真与评估

基于计算机仿真建模的评估方法在容量评估中的运用日渐增多,但此类仿真大多为空域容量仿真,对于地面保障车辆与航空器联合建模则很少.介绍了地面保障车辆的评估方法,以航空器与地面保障车辆为仿真对象,在AirTOp中实现了武汉天河国际机场地面保障车辆与航空器的联合建模,经过大量的仿真试验,仿真结果较真实地再现了武汉天河机场的实际运行情况,得到了地面保障车辆的行为特性,对仿真所得的机场综合保障能力进行统计分析,找出存在的问题,优化模型,根据优化目标给出最终的优化方案.     

基于管制员工作负荷的终端区容量评估

对现有的基于管制员工作负荷的空域容量评估方法进行分析,并比较各自的特点。提出了改进的基于管制员工作负荷的容量评估模型,模型的建立不仅考虑了管制员工作负荷的不同类别,即通信负荷、非通信负荷和思考负荷,还考虑了空域内航路结构的复杂性,即区分空域内不同航路走向上运行的航空器数量。描述了基于新建模型的容量评估方法。以哈尔滨机场终端区为背景,在雷达管制的基础上,使用新建立的模型,采用回归分析方法,计算了终端区容量,验证了所提模型和方法的可行性与适用性。     

基于管制员工作负荷的空域容量计算模型及评估

近些年来,通用航空领域的交通流量呈现出井喷式的增长,这给空域安全带来了巨大的挑战。本文以管制员的工作负荷为基础,选择使用改进过后的计算方法,以实际训练飞行中的管制员工作量为数据依据,运用该数据对改进的负荷计算模型进行验证,再与实际训练量相结合。最终,以遂宁机场空域为实例进行空域容量评估。     

一种多机场航班时刻协同优化方法

随着多机场协同化发展日渐加速,单独优化各机场的时刻可能加剧关键空域点的冲突。因此,协同优化各机场的航班时刻成为提升整个多机场系统运行效率的关键。本文首先引入机场公平性因子与调度因子,综合考虑航班唯一性、航班调整量限制、航班连续性约束和机场动态容量等约束,建立多目标的多机场航班时刻协同优化模型,兼顾航班总调整量最小化和机场间公平性最优。其次,通过NSGA-Ⅱ算法对完成多目标协同优化模型的求解。最后,选取长三角地区的四个机场构建多机场系统,以其实际航班数据进行算例分析,给出具体的优化方案,优化后各机场航班架次分布更加均衡,每小时的航班数均不超过其饱和容量,航班取消率为1.28%,总调整量为160刻,公平性为0.01276,验证了模型的有效性。     

基于AirTop的武汉天河国际机场空域容量仿真评估

为解决机场改扩建和跑道新建带来的空域运行压力,实现跑道运行模式调整及空域重新规划,可靠的空域容量评估就尤为重要。针对武汉天河机场现有单跑道运行、双跑道不同运行模式(隔离、独立)和多种空域构型组合建立相应空域仿真场景,研究二跑道投产后的运行情况,得出各场景条件下的机场运行指标。基于Air Top建立仿真模型,对比分析了武汉天河机场空域运行冲突点及影响容量的限制因素,提出了空域扩容的建议措施。     

军事活动影响下的终端区容量评估方法研究

准确地预测军事活动影响下的空域容量对于缓解军民航用空矛盾冲突具有重要意义。通过对飞机机动动作的分析,给出飞行受限区的划设方法;利用改进的遗传算法从定量的角度对军事活动影响下的空域容量 进行评估;以某机场终端区为例,对终端区容量进行仿真实验。结果表明：改进的遗传算法能够有效避免传统算法计算量指数级增长的局限性,在保证准确性的同时可以提高运算的效率。