论文部分内容阅读
摘要：随着民航事业的发展，空中交通流量大幅度增加，导致航班延误现象不断发生，进近空域容量的有效评估是缓解航班延误现象的重要手段之一，为了保证进近空域容量评估的实效性，结合航班排队的特征，在仿真模型的基础上评估进近空域容量，减小评估值与实际值之间的差距。对此，文章重点研究了基于航班进离场分离的进近空域容量评估方法的重要性。
关键词：进近空域容量 评估方法 进离场分离
1引言
自新中国成立以来，中国的民航事业持续发展，尤其在改革开放后的这二十多年，其发展势头更是迅猛。航空运输量的快速增长客观上要求我国民用航空的建设和管理与之相适应，而我国目前航空运输流量分布很不均衡，在全国范围内的飞机流量存在着很大的地区性差异。空中交通流量的急剧增加，飞机流量的分布不均匀，加之我国空域结构的不合理导致空域容量远远不能满足空中交通的需求，不仅造成空中交通拥挤问题日益严重，也使的管制员在其管辖空域内的飞机数量越来越多，管制员工作负荷不断增加，给飞行安全带来了极大的隐患。
进近空域作为空中交通的密集和枢纽空域，一般是指以大型机场为中心的中低空域，其飞行流量大，空域复杂性高，在此空域内存在多处汇聚飞行交叉点，航空器所要完成的机动飞行相对较多，加之进近空域受实际地域限制较大，部分地区还受到空军活动的影响，限制了区域内管制员的调配手段[1]。各项数据和研究都表明各个机场的进近已成为整个空域容量提高的瓶颈。通过对进近空域容量评估和优化，不仅能够保证进近空域安全，更可以极大的提高全国空域的整体容量，大大的改善和提高全国空域空中交通服务能力。
2进近空域容量评估的策略及方法
2.1评估策略
在终端区系统中，包含两个部分，一个是所辖机场机动区，包含跑道系统及滑行道系统，一个是进近空域，进场和离场的飞机就是流量主体。进场的飞机来源于其他空域，进入进近空域入口后，沿着进场航线飞行并降落；离场飞机自机场机动区进入，沿着离场航线飞行，达到进近空域出口后离开。进近空域的容量比较小，交通拥堵的发生率比较高，空中交通管制中，采用尾随间隔管理策略，让飞机排队进入进近空域。基于此，在航班排队的基础上，建立仿真模型，评估进近空域容量[2]。进场飞机以及离场飞机达到终端区系统边界之后，飞机均需要依照排队规则依次进入，进入后，飞机依据自身的路径飞行。进近排队仿真模型建立完成之后，即可展开评估工作。
2.2评估步骤及方法
首先，在跑道构型和空域结构的基础上，构建终端区系统仿真模型，共包含两个部份，一部分为跑道系统，另一部分为终端区空域。其次，将航班计划导入到模型中，对飞机达到终端区系统进行仿真序列编排。在相同的运行模式下，只需将一周的航班执行输入导入到模型即可，随后，仿真每日的运行情况，通过每日航班计划起降时间，可以大致的了解各个航班飞机达到的先后顺序，航班流向不同时，运行安全及运行效率受到的影响也不相同，在此作用下，管制员接收的优先等级就会有所不同，在充分考虑这些因素的基础上，完成每日飞机达到终端区系统的方针序列编排[3]。最后，利用计算机对模型进行仿真，仿真按照一定的流程来进行，仿真结果出来之后，将运行效能指标计算出来，最终获得评估结果。为保证评估结果的准确性，需要进行多次仿真，进而以具备普适性的流量高位稳态水平作为仿真结果。
2.3实例分析
为了验证仿真模型评估效果的准确性，以国内某机场中终端区空域为例，进行实例验证。某机场终端区空域每日承载的进离场飞机数量达到500架次，空中交通非常繁忙，并且航空运输需求保持在增长的趋势中。首先先进行参数设置，接着采集和处理相关数据，选取某机场2015年3月一周的航班数据，编排仿真序列，完成后，将仿真序列输入到仿真模型中，共进行仿真5次，通过对仿真结果的观察分析可知，其与实际运行数据相符合，说明，仿真模型具有比较高的实用价值。
3进近空域容量评估与进离场航班优化排序
进近空域是飞机从航路飞行到进离场阶段的飞行过渡区，它的区域内包括一个或者多个机场，飞机起飞和降落的高度在这里过渡，该区域飞行的密度高，整个终端区区域有雷达监视，航路宽度一般为4海里。
为了尽量减少航班延误，从而减少给旅客和航空公司带来的损失，使地面和空域的交通流量最大化，也就是实现终端区网络最大流，从而相应提高终端区的容量，需要对终端区的航班进行优化排序。在此引入一个排序算法[4]，它将进场航班和离场航班综合考虑，得到一个最优的航班顺序，从最大程度上利用空域和地面资源。整个系统计算过程被分为相等的若干以时间为单位计算周期。计算周期由最小的航段飞行时间以及跑道占用时间来，其时间长短要保证在该计算周期内，所有的航班都只能通过一个航路交叉点，或是跑道。每个时间计算周期内主要对航空器的进港点进港航班、航路交叉点的飞越航班、跑道上的着陆和起飞航班、离港点的离场航班进行处理。进近空域容量评估的总体目标是通过对现有空域类型或航路结构，或者新设计的空域类型或航路结构进行有效地评估，最终在该评估对象的容量方面得出比较客观的数值或语言描述。评估必须综合考虑空中交通管制的硬件环境（空域结构、设备状况）和软件环境（管制/飞行程序、流量大小和分布），对其修改决策提供科学的数据支持。
4结语
评估进近空域容量时，以航班排队特性为基础，建立航班仿真模型，以便于科学的评估多扇区终端区空域容量。经过某机场的实例验证可知，仿真模型的仿真结果与实际结果相符合，由此可见，仿真模型进近空域容量评估具备比较高的准确性，可以有效地评估终端区空域容量，进而降低航班延误发生率，提升航班的运行效率。与此同时，进近空域容量评估可以避免未来空域航路过度拥挤，从而更为合理的规划空域结构，并准确的预测整个进近空域的飞机流量在各条进、离场航路的分布。
参考文献：
[1]陆化普，交通规划理论与方法[M].北京：清华大学出版社.2006（12）
[2]张明，韩松臣.基于空域灵活使用的终端空域规划设计方法[J].交通信息与安.2013（5）
[3]张进英，江慧娟，任利民.机场跑道容量评估方法研究综述[J].中国工程咨询.2011（2）
[4]黄真，多机场终端区容量评估系统，南京航空航天大学硕士论文.2006.90
关键词：进近空域容量 评估方法 进离场分离
1引言
自新中国成立以来，中国的民航事业持续发展，尤其在改革开放后的这二十多年，其发展势头更是迅猛。航空运输量的快速增长客观上要求我国民用航空的建设和管理与之相适应，而我国目前航空运输流量分布很不均衡，在全国范围内的飞机流量存在着很大的地区性差异。空中交通流量的急剧增加，飞机流量的分布不均匀，加之我国空域结构的不合理导致空域容量远远不能满足空中交通的需求，不仅造成空中交通拥挤问题日益严重，也使的管制员在其管辖空域内的飞机数量越来越多，管制员工作负荷不断增加，给飞行安全带来了极大的隐患。
进近空域作为空中交通的密集和枢纽空域，一般是指以大型机场为中心的中低空域，其飞行流量大，空域复杂性高，在此空域内存在多处汇聚飞行交叉点，航空器所要完成的机动飞行相对较多，加之进近空域受实际地域限制较大，部分地区还受到空军活动的影响，限制了区域内管制员的调配手段[1]。各项数据和研究都表明各个机场的进近已成为整个空域容量提高的瓶颈。通过对进近空域容量评估和优化，不仅能够保证进近空域安全，更可以极大的提高全国空域的整体容量，大大的改善和提高全国空域空中交通服务能力。
2进近空域容量评估的策略及方法
2.1评估策略
在终端区系统中，包含两个部分，一个是所辖机场机动区，包含跑道系统及滑行道系统，一个是进近空域，进场和离场的飞机就是流量主体。进场的飞机来源于其他空域，进入进近空域入口后，沿着进场航线飞行并降落；离场飞机自机场机动区进入，沿着离场航线飞行，达到进近空域出口后离开。进近空域的容量比较小，交通拥堵的发生率比较高，空中交通管制中，采用尾随间隔管理策略，让飞机排队进入进近空域。基于此，在航班排队的基础上，建立仿真模型，评估进近空域容量[2]。进场飞机以及离场飞机达到终端区系统边界之后，飞机均需要依照排队规则依次进入，进入后，飞机依据自身的路径飞行。进近排队仿真模型建立完成之后，即可展开评估工作。
2.2评估步骤及方法
首先，在跑道构型和空域结构的基础上，构建终端区系统仿真模型，共包含两个部份，一部分为跑道系统，另一部分为终端区空域。其次，将航班计划导入到模型中，对飞机达到终端区系统进行仿真序列编排。在相同的运行模式下，只需将一周的航班执行输入导入到模型即可，随后，仿真每日的运行情况，通过每日航班计划起降时间，可以大致的了解各个航班飞机达到的先后顺序，航班流向不同时，运行安全及运行效率受到的影响也不相同，在此作用下，管制员接收的优先等级就会有所不同，在充分考虑这些因素的基础上，完成每日飞机达到终端区系统的方针序列编排[3]。最后，利用计算机对模型进行仿真，仿真按照一定的流程来进行，仿真结果出来之后，将运行效能指标计算出来，最终获得评估结果。为保证评估结果的准确性，需要进行多次仿真，进而以具备普适性的流量高位稳态水平作为仿真结果。
2.3实例分析
为了验证仿真模型评估效果的准确性，以国内某机场中终端区空域为例，进行实例验证。某机场终端区空域每日承载的进离场飞机数量达到500架次，空中交通非常繁忙，并且航空运输需求保持在增长的趋势中。首先先进行参数设置，接着采集和处理相关数据，选取某机场2015年3月一周的航班数据，编排仿真序列，完成后，将仿真序列输入到仿真模型中，共进行仿真5次，通过对仿真结果的观察分析可知，其与实际运行数据相符合，说明，仿真模型具有比较高的实用价值。
3进近空域容量评估与进离场航班优化排序
进近空域是飞机从航路飞行到进离场阶段的飞行过渡区，它的区域内包括一个或者多个机场，飞机起飞和降落的高度在这里过渡，该区域飞行的密度高，整个终端区区域有雷达监视，航路宽度一般为4海里。
为了尽量减少航班延误，从而减少给旅客和航空公司带来的损失，使地面和空域的交通流量最大化，也就是实现终端区网络最大流，从而相应提高终端区的容量，需要对终端区的航班进行优化排序。在此引入一个排序算法[4]，它将进场航班和离场航班综合考虑，得到一个最优的航班顺序，从最大程度上利用空域和地面资源。整个系统计算过程被分为相等的若干以时间为单位计算周期。计算周期由最小的航段飞行时间以及跑道占用时间来，其时间长短要保证在该计算周期内，所有的航班都只能通过一个航路交叉点，或是跑道。每个时间计算周期内主要对航空器的进港点进港航班、航路交叉点的飞越航班、跑道上的着陆和起飞航班、离港点的离场航班进行处理。进近空域容量评估的总体目标是通过对现有空域类型或航路结构，或者新设计的空域类型或航路结构进行有效地评估，最终在该评估对象的容量方面得出比较客观的数值或语言描述。评估必须综合考虑空中交通管制的硬件环境（空域结构、设备状况）和软件环境（管制/飞行程序、流量大小和分布），对其修改决策提供科学的数据支持。
4结语
评估进近空域容量时，以航班排队特性为基础，建立航班仿真模型，以便于科学的评估多扇区终端区空域容量。经过某机场的实例验证可知，仿真模型的仿真结果与实际结果相符合，由此可见，仿真模型进近空域容量评估具备比较高的准确性，可以有效地评估终端区空域容量，进而降低航班延误发生率，提升航班的运行效率。与此同时，进近空域容量评估可以避免未来空域航路过度拥挤，从而更为合理的规划空域结构，并准确的预测整个进近空域的飞机流量在各条进、离场航路的分布。
参考文献：
[1]陆化普，交通规划理论与方法[M].北京：清华大学出版社.2006（12）
[2]张明，韩松臣.基于空域灵活使用的终端空域规划设计方法[J].交通信息与安.2013（5）
[3]张进英，江慧娟，任利民.机场跑道容量评估方法研究综述[J].中国工程咨询.2011（2）
[4]黄真，多机场终端区容量评估系统，南京航空航天大学硕士论文.2006.90