新疆管制区域扇区容量评估与划设研究

新疆是连接我国与中亚、欧洲等国家的重要地区,是我国“一带一路”陆上至关重要的支点。随着航班量的逐年递增,新疆管制区域的管制压力逐年增大,负荷分布不均匀、扇区内冲突点增多的问题愈发严重。面向我国“一带一路”和“空中丝绸之路”的发展要求,预测2035 年新疆管制区域的流量增长情况;基于管制员的工作负荷对当前的扇区划分方案进行容量评估,结合流容比指标对新疆区域2035 年的扇区划分提出合理化的建议以满足流量增长的保障需求;采用计算机仿真技术对2035 年扇区划设方案进行仿真评估。结果表明：新的扇区划分能够有效地减少高峰日流量和高峰小时流量,之前管制员负荷较高的扇区通过合理的划分,管制压力也得到了明显缓解。     

基于扇区复杂性因素的管制员工作负荷分析

管制员工作负荷已成为制约航空运输进一步发展的关键因素之一,有效的管理管制员工作负荷对确保空中交通安全意义重大。考虑单纯使用扇区流量评价管制员工作负荷的不足,以扇区复杂性因素作为管制员工作负荷的测评指标;通过设计并实施管制运行仿真实验,获取相关运行参数数据;分别构建基于扇区复杂性因素及单纯扇区流量的管制员工作负荷评估模型并予以对比分析。分析结果显示,较之单纯使用扇区流量,基于扇区复杂性因素的评估模型其评估效度优势明显。     

基于管制员负荷的西安终端区扇区优化

若扇区的工作负荷差别较大,会限制空域容量,给飞行安全和空域的利用造成不利影响.为了提高空域容量,缓解空中交通压力,构建基于管制员负荷的西安终端区扇区优化方法.通过对西安终端区近期雷达数据进行统计分析、量化管制负荷,得到符合西安终端区的管制员负荷综合值;对该终端区进行剖分得到Voronoi图,依据均衡扇区管制负荷的原则,加入实际约束条件,采用遗传算法对扇区进行优化.结果表明:通过扇区优化,提升了西安终端区的容量,均衡了各扇区的管制负荷,取得了较好的优化效果.     

基于正态云模型的终端区扇区划设评估方法

终端区扇区划设是终端区空域管理的一个重要组成部分,也是解决终端区空域现有问题的重要手段。以终端区管制扇区运行效益综合评估为目标,从交通流量、航空器性能、运行安全、运行效率4个方面构建指标体系框架;对筛选出的指标进行标准化处理和状态分类评估,采用层次分析法、组合赋权法确定权重,并利用正态云模型构造综合评价模型;以上海终端区扇区划设方案为实例,所得评估结果为运行效益良好,验证了综合评估方法的可靠性。     

基于管制员工作负荷的扇区优化

扇区划分是空中交通管理空域管理中一项至关重要的工作，它直接影响到空域的容量和安全性。为此本文提供了分析和确定管制空域结构的拓扑描述数学模型，管制工作负荷统计的方法以及计算工作负荷的数学模型等扇区优化设计工作的理论基础，从而建立扇区划分的数学方法，并可以直接应用于编制基于管制员工作负荷的扇区优化软件。     

天气影响下的空中交通系统容量评估综述

回顾了空中交通系统容量评估的基本方法,随后以恶劣天气为背景,介绍了空中交通系统不同组成单元中容量研究的对象与方法.分析表明现有研究存在缺乏容量短周期评估方法、容量定义多样化、忽略管制员负荷等问题,并提出了后续研究的思路.     

管制扇区工作负荷评估模型的建立及应用

针对管制员工作负荷评估的研究现状,从工作负荷分类的角度分析,建立了综合考虑主客观因素的工作负荷评估模型。通过对管制工作的主要工作进程的次数统计,可以评估出统计时间内的工作负荷值。算例的结果验证了评估模型的可行性以及应用该模型所求得扇区容量值得有效性。     

恶劣天气下机场排堵保畅初探

随着中国民航的飞速发展,上海及周边地区航班量急剧增长,且这种趋势会在一段时间内持续发展,所以,如何在恶劣天气下保障飞行安全,减少航班延误,使空中交通高效有序进行是摆在每一个民航空管人员面前的重大课题。本文以上海两场为例,从空管角度初步探索在恶劣天气下如何保障航班飞行的安全和高效。     

军航活动下扇区动态容量评估研究

民航业迅速发展,空域资源的稀缺性日益凸显。科学合理地评估空域容量是解决空中交通流量瓶颈的关键,同时也为制定流量管理策略提供科学的依据。由于我国体制的特殊性,军航活动一直是我国空域资源限制的重要因素。研究并详细分析军航活动对扇区容量损失作用的机理,定量地评估军航活动对扇区容量的影响,建立军航活动影响下的扇区动态容量评估模型,结论表明模型有一定的参考意义。     

基于博弈的恶劣天气下航班路径分配研究

恶劣天气条件下,未起飞的受影响航班面临着重新规划飞行路径的问题。提出了恶劣天气条件下基于Stackelberg博弈的受影响航班路径SO-UE协同分配模型,旨在体现静态航路网络中空中交通管理者与航空公司在路径分配上的公平性。模型被表述为一个两阶段的完全信息动态Stackelberg博弈,在博弈中管理者采取全局最优策略而航空公司采取用户均衡策略。使用改进遗传算法以求解路径分配模型,并设置多组仿真场景进行实验。结果表明所提出的路径分配模型的Jain公平指数高达0.92,能够较好平衡空中交通管理者与航空公司的策略,均衡网络流量负荷,实现空中交通网络中航班路径的公平合理分配。     

基于蜕变 Voronoi 多边形的扇区优化方法

根据空域中航路点的自然分布 ,利用算法几何的思想建立Voronoi图 ,并依照空域划分的原则将由Voronoi图获得的单元蜕变 ,统计由各蜕变Voronoi多边形构成的有限元内包含的管制员工作负荷。然后以工作负荷均衡为优化原则 ,使用模拟退火算法对空域中的有限元进行优化组合 ,新解要求满足空域划分的 2个原则的约束。这样 ,有限元组合集合的边界就是优化的扇区边界。通过实际空域设计算例的计算结果 ,验证本文提出的扇区优化方法的合理性。     

基于管制员工作负荷的扇区开合阀设置研究

对扇区空域实施灵活的开合管理是当前提升空域利用率的主要方法之一,利用实时的空域容量和流量信息可为扇区的开合提供预警信息,提升人力资源的利用率和紧急情况下流量波动的应对能力。基于Wickens的信息处理与认知模型,构建管制员注意力资源与管制工作负荷的关系;基于仓室（SIR）模型,建立管制员注意力资源与管制工作负荷的动力学方程;通过李雅普诺夫稳定性定理证明方程在平衡点处的稳定性,并以此为算法基础,设计扇区运行的开合阀;通过数值模拟,验证管制员注意力资源和剩余工作负荷的演化规律。结果表明：设计的扇区开合阀能够为大流量、大容量环境提供分扇预警,并预测未来管制员的工作负荷情况。     

考虑危险天气的终端区动态容量评估

危险天气是影响航空运输飞行安全和导致航班延误的重要原因。随时间变化的危险天气决定了空域的动态容量。准确、及时的动态容量预测可以提高飞行安全性,也可以提高管制员的工作效率。在分析随时间变化的危险天气的基础上．提出用实时飞行受限区划设来表征危险天气：并给出了终端区空域网络图;应用最大流最小割理论找到受天气影响的终端区空域容量的瓶颈,建立了终端区动态容量评估模型;通过对某终端区危险天气进行算例分析．验证了模型的有效性和可行性。     

多生理参数管制负荷模型下的扇区BSP划分

为了合理评估管制员的主观（认知）工作负荷,实现均衡管制员工作负荷的空域扇区划设目标,在前期研究基础上,考虑航空器数量、冲突点数量以及进离场航班比例对管制员工作负荷的影响,运用回归分析的方法,建立了基于多生理参数的管制员工作负荷多元回归模型。应用二叉空间分割（ BSP ）算法实现了空域扇区划分,结合多元回归模型实现了均衡管制工作负荷的扇区最优划设。算例结果验证了管制员工作负荷模型的合理性,BSP法均衡了不同扇区间的管制工作负荷。     

恶劣天气条件下航路网络修复优化

针对恶劣天气条件下可用空域资源不足导致的航班大面积延误问题,基于复杂网络修复理论和交通流分配理论,借鉴交通网络设计思想提出了一种航路网络修复优化策略。首先,建立了航路网络修复场景,基于气象信息生成了恶劣天气飞行受限区。然后,建立了上层模型以修复成本最低为目标函数、下层模型为多约束交通流分配模型的双层规划修复模型,应用改进粒子群算法对模型整体进行求解,结合K最短路径算法对下层模型进行求解。最后,提出局部和全局两类指标对航路网络修复效果进行评估。基于典型航路网络,以两类基础修复策略为对比方法,同时对比了实际运行结果,研究了不同修复策略的修复效果和适用性。仿真结果表明：航路网络修复优化策略既能弥补原有拓扑结构修复策略的结构受限不足,又能解决拓扑结构调整修复策略带来的巨额协调费用问题,能够保证在对正常运行航班干扰最小的同时,以最小的修复成本使所有受影响的航班都恢复正常运行,对于减缓航路拥堵和航班延误有极大的意义。