配对进近运行模式下近距平行跑道容量研究

配对进近是提高近距平行跑道容量的运行模式.通过分析近距平行跑道配对进近运行模式的特点,借鉴单跑道容量模型的基本思想,针对三种不同运行方式(全部用于降落、两个到达单元之间插入一架起飞飞机、两个到达单元之间插入两架起飞飞机),分别构建了配对进近运行模式下的近距平行跑道容量模型.算例表明,所提出的模型具有可行性,同时也证明了配对进近能有效提高近距平行跑道的容量.     

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.     

配对进近模式分析及研究进展

配对进近模式是在近距平行跑道上运行的,旨在提高仪表气象条件下的进场效率的一种高效进近模 式,该模式的完整流程在国内鲜有阐述。本文重点分析配对进近程序在近距平行跑道上运行时各阶段的流程, 以及配对进近程序的实施对机型、设备以及人员的具体要求;结合目前国内近距平行跑道的运行情况,国际上 对配对进近模式的研究和应用现状,指出我国引进配对进近模式的迫切性以及该模式今后的研究和发展趋势。     

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     

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。     

近距平行跑道配对进近方式的安全区域

为了提高我国近距平行跑道的运行效率,对配对进近方式的安全区域进行研究.根据配对过程中快机和慢机的相对运动关系和速度特征,将配对进近分为快机不可超越慢机和快机超越慢机两种方式.将慢机作为参考量,分析快机的相对运动状态,定性地给出两种配对方式的安全区域范围.在此基础上,考虑慢机错误地闯入快机航向道,建立防撞安全边界计算模型;考虑配对前机在最大不利侧风影响下的尾流对后机的影响,建立尾流安全边界模型.利用虹桥机场的相关数据,采用C类航空器B737-800,D类航空器B747-400作为配对进近的两架飞机,对模型进行验证.结果表明:该方法可以实现实时定量地计算两种配对方式下的安全区域范围.     

基于位置误差模型的机场侧向跑道碰撞风险评估

针对侧向跑道相关运行模式下航空器进离场安全间隔问题进行碰撞风险评估。为保证航空器之间的安全运行,对机场侧向跑道运行模式进行分析,计算两跑道航空器之间的动态间隔,并考虑导航误差、速度误差等因素建立位置误差碰撞风险模型。以成都天府机场侧向跑道为例,利用MATLAB软件对航空器间的碰撞风险进行仿真,并进一步得到碰撞风险值与侧向跑道汇聚交叉角度的关系。仿真结果表明：在起降相关运行模式下,当终端区航空器起始水平间隔距离为6 km,侧向跑道交叉角度为90°时,总的碰撞风险为5.14×10^-9,满足航空器之间安全水平要求,且随着侧向跑道汇聚交叉角的增大,跑道上两架航空器的碰撞风险逐渐减小。     

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。     

近距平行跑道航班着陆调度研究

针对我国航空运输业快速发展导致空中交通拥挤以及航班延误问题,研究了近距平行跑道航班着陆调度问题,以缓解空中交通拥挤和减少航班延误.以配对进近的形式,考虑时间、配对、间隔、排序等因素,建立航班着陆调度模型.针对机场小规模的进场航班流量,采用穷举法求解,并用算例进行仿真验证.结果表明,与先到先服务原则相比,经算法调度的进场航班总的延误时间减少了33%.     

机场近距平行跑道一起一降模式下的容量计算

通过对传统跑道容量模型的修正并结合相应的飞行程序，得出了近距平行跑道在一起一降运行模式下起飞和到达容量独立计算的数学模型，并且用中国上海浦东机场运行数据进行了验证，表明容量模型具有较好的实用性，从而在实际应用中方便了近距平行跑道容量的计算，同睁也提高了近距平行跑道的利用率。     

An evolutionary computational framework for capacity-safety trade-off in an air transportation network

Airspace safety and airport capacity are two key challenges to sustain the growth in Air Transportation. In this paper, we model the Air Transportation Network as two sub-networks of airspace and airports, such that the safety and capacity of the overall Air Transportation network emerge from the interaction between the two. We propose a safety-capacity trade-off approach,using a computational framework, where the two networks can inter-act and the trade-off between capacity and safety in an Air Transport Network can be established. The framework comprise of an evolutionary computation based air traffic scenario generation using a flow capacity estimation module(for capacity), Collision risk estimation module(for safety) and an air traffic simulation module(for evaluation). The proposed methodology to evolve air traffic scenarios such that it minimizes collision risk for given capacity estimation was tested on two different air transport network topologies(random and small-world) with the same number of airports. Experimental results indicate that though airspace collision risk increases almost linearly with the increasing flow(flow intensity) in the corresponding airport network, the critical flow depend on the underlying network configuration. It was also found that, in general, the capacity upper bound depends not only on the connectivity among airports and their individual performances but also the configuration of waypoints and mid-air interactions among conflicts. Results also show that airport network can accommodate more traffic in terms of capacity but the corresponding airspace network cannot accommodate the resulting traffic flow due to the bounds on collision risk.     

基于速度分布的纵向碰撞危险REICH模型初步研究

随着空中交通流量的快速增长,迫切需要缩小间隔标准,提高空域容量和减少航班延误。针对纵向间隔,为计算飞机间的纵向碰撞率提供了一种新方法。首先,研究了飞机速度分布情况,建立了纵向碰撞概率模型;然后,以概率论为工具,根据纵向碰撞概率和REICH模型,建立了纵向碰撞危险模型,推导出了计算纵向碰撞率的方法;并利用概率论中的3 s法则,分析了初始距离、纵向碰撞概率、飞行时间以及飞机速度均方差等对纵向碰撞率的影响;最后,通过仿真算例和分析讨论得出130 km的纵向间隔安全可行,可为确定航路飞行过程中飞机间纵向间隔提供参考。     

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.     

程序管制条件下进近模式与飞行容量关系研究

分析了在程序管制条件下,不同进近程序模式（直线进近或推测航迹程序、基线转弯程序、直角航线进近）影响飞行间隔的因素,并在此基础上,建立起进近程序模式、机型比例及飞机速度与飞行容量关系的数学模型,从而达到量化机场飞行容量的目的。为终端区的容量管理提供理论依据。最后以一个机场的进近程序为例,计算出其小时最大容量限制。     

基于CNS性能及人为因素的纵向碰撞风险研究

为了分析CNS性能及人为因素对航空器在平行航路的安全间距影响,基于雷达管制环境下管制员对航空器纵向穿越的干预过程,在传统碰撞风险模型的基础上引入认知可靠性与失误分析方法(CREAM),综合考虑通信、导航、监视(Communication,Navigation and Surveillance,CNS)性能以及人为因素,建立了包含人的认知可靠性的平行航路纵向碰撞风险模型.并通过算例分析了CNS性能以及人因可靠性对平行航路碰撞风险的影响.结果表明,导航性能对航路的纵向碰撞风险影响较大;通过提高人的认知可靠性可以有效地提高平行航路的安全水平.     

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。     

基于进离场流量和冲突发生位置的扇区规划

随着空中交通流量的日渐增大，空域结构及交通流分布的不合理性导致空中交通管制与飞行安全存在着一定的隐患。鉴于机场进近区是限制空域运行能力的主要瓶颈，针对如何提高空域资源利用率从而提升空域容量进行了进近区扇区规划，提出了考虑飞行流量、冲突发生的位置以及空域运行情况等因素建立的扇区容量均衡模型，利用霍夫曼编码原理进一步找到了扇区边界，并验证了方法的科学性和合理性。     

考虑杆臂效应与挠曲变形的全自动着舰技术

联合精确进近和着陆系统（JPALS）舰载组件旨在为最终进近阶段的舰载机提供自动着舰能力。针对由于舰船杆臂效应与挠曲变形的存在导致舰载机着舰定位精度下降的问题,开发了一种基于卫星引导的全自动着舰非线性化参数误差模型,结合舰船甲板运动及舰载机纵向飞行控制模型,评估舰船结构挠曲和姿态不确定性对着舰落点精度的影响。结果表明,杆臂效应与挠曲变形对着舰落点精度有显著影响,利用建立的误差模型以及飞行控制模型,能够将着舰落点精度有效控制在着舰标准之内。     

基于Gauss平均引数的RNAV进近程序航迹引导参数计算

为准确计算基于WGS-84坐标的RNAV进近程序航路点坐标和航迹引导参数,提供精密RNAV导航数据,降低RNAV进近系统误差,提出了实测跑道入口WGS-84坐标,然后沿跑道中线外推各航路点WGS-84坐标的计算方法。采用Gauss平均引数法对各航段的航线角及航段距离进行了反算,以验证外推航路点坐标的计算精度。通过西南地区某机场＂T＂型RNAV进近程序的设计及飞行验证,该方法可推广到其他机场的RNAV进近程序设计。