基于飞行计划的空中交通流量分析

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  一、引言
  空中交通流量管理是空中交通管理的三个主要的职能之一。流量管理的主要目的是在空中交通流量接近或者达到空中交通管制可用能力时,适当地调整,保证空中交通两最佳地进入或者通过相应的区域,尽可能地提高机场和空域的利用率。空中交通流量管理对于促进空中交通安全,维护空中交通秩序,保障空中交通畅通具有重要的作用。
  二、基本情况
  目前国内的流量管理的状况。目前国内的空中交通流量管理系统自动化程度低,预测时间比较短,精度有限。协调的手段多靠人工交流,信息共享缺乏,难以保证整条航路和大范围的区域空中交通畅通。通常情况都是由人工实施的先期流量管理,飞行前的流量管理,以及实时流量管理。先期的流量管理通过调整航线结构,制定班期航线时刻表和飞行前一日对非定期航班的飞行时刻加以控制。飞行前流量管理是发现某一空域内流量超负荷,通过发布流量限制在航班起飞之前更改起飞时间。实时流量管理通过画设等待空域,调整航空器速度,限制空中的航空器进入流量饱和的空域。
  三、基本概念
  (1)领航计划:航班起飞之前两个半小时或者更早由起飞机场报告室或者其他相关单位向沿途所飞经的管制区域的管制单位拍发的飞行计划,包括航班号机载设备,航路,预计起飞时间,经过情报区的时间和注册号备降场等信息。领航计划报文中有许多可以利用的信息。
  (2)扇区容量:每一个空域会被分为许多管制扇区,每一个管制扇区会由一个或两个管制员负责。扇区根据航路的交叉结构,扇区内天气状况,和其他空域用户的活动会影响扇区的容量。根据以往的工作经验,天气预报对天气系统的影响范围的分析,以及其他空域用户的活动范围,可以提前分析出扇区不同条件下的容量。
  四、流量管理的方法
  每一个航班的执行从起飞到降落可以根据它的起飞,降落机场航路中所飞经的扇区,作为单个个体通过领航计划飞经扇区的时间分析流量。航班考虑的范围是全国,则可以将全国的管制扇区机场等重要的存在容量约束的点当做网络节点将航经作为网络的边,链接组成一个空中交通网络。每一个扇区有一个容量值同一时刻在本扇区的航班数量为容量值,和航班在每个扇区的运行的总时间综合考虑。空中交通扇区网络每个扇区都有各种流量限制元素,每个元素都包括其实时间结束时间。
  (1)基于飞行计划的先期流量管理
  航班时刻分为夏秋季和冬春季,由于盛行风向的不同航班运行的总时间会有所影响。每一个航班在取得批复之前,根据其所预计经过的扇区的时间以及航空公司所申请的预计起飞时間,可以通过计算机分析得出所经过的扇区有可能超负荷的情况。先期的流量管理无法将航路扇区中的天气以及其他空域用户活动的影响考虑进。在每一季的航路交通网络中,某个扇区如果长时间超过所能承受的容量值就可以重新划设新的扇区,或者根据扇区冲突程度重新调整班期航线的走向。
  (2)基于飞行计划的飞行前流量管理
  航空公司在前一日会将需要执行的次日的航班计划时刻以及飞机注册号提供给相关的管制单位,同时在飞行组织实施的前一日也可以获得第二天所可能预测的天气系统发生的时刻和影响范围的信息,根据所获取的天气信息调整航路中所有扇区的容量数值以及预计在扇区中经过的时间的数值,然后结合航空公司所要执行的航班,在空中交通航路网络中分析,得出不同的时刻扇区饱和的程度,对影响较大饱和程度较高的扇区建议所有可能经过该扇区的航班申请改航,没有获得改航批复的航空公司也可以合理地根据饱和信息和可能的流控信息安排运力航班。
  (3)基于飞行计划的飞行中的流量管理
  航空公司在预计起飞之前两个半小时递交领航计划,现行的CDM系统根据这个领航计划,分析机场的各个走廊口所有航班按次序排队得到CTOT预计起飞时刻。航班在起飞之后所有的航空器所经过的扇区的时刻根据领航计划中的EET时刻可以准确的获得,此时通过空中交通航路扇区网络,获得超过扇区额定负荷的扇区的位置时间相对比较准确,此时所获取的这个实际的数值必定结合地面上还没有起飞的航班,可以通过限制地面上的一些经过饱和扇区航班的起飞,优先安排地面等待,或者限制进入这些饱和扇区的航空器数目,安排航空器在上一个或者上几个扇区盘旋等待,来保证扇区容量不超负荷。随着扇区中有可能安排的等待的航空器,扇区的通过时间也可以做出相应的调整。
  五、总结
  通过以往的飞行计划的数据可以统计获得,扇区的飞行时间的经验值,以及航空公司的飞行数据库中的航班飞行的经过某一个特定点所需要的飞行总时间。这些数据的统计需要航空公司和管制部门数据共享,越多数据的加入分析所获得值就越接近现实运行的实际情况,空中交通扇区网络中的流量限制元素的比例因素的加权就会更加合理,从而所计算得出的流量控制信息也就越准确。
  参考文献
  [1] 胡明华.2010.空中交通流量管理理论与方法北京:科学出版社.
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