進(jìn)近空域容量評(píng)估對(duì)實(shí)施進(jìn)離場(chǎng)分離的必要性

劉亮

摘要：隨著民航事業(yè)的發(fā)展，空中交通流量大幅度增加，導(dǎo)致航班延誤現(xiàn)象不斷發(fā)生，進(jìn)近空域容量的有效評(píng)估是緩解航班延誤現(xiàn)象的重要手段之一，為了保證進(jìn)近空域容量評(píng)估的實(shí)效性，結(jié)合航班排隊(duì)的特征，在仿真模型的基礎(chǔ)上評(píng)估進(jìn)近空域容量，減小評(píng)估值與實(shí)際值之間的差距。對(duì)此，文章重點(diǎn)研究了基于航班進(jìn)離場(chǎng)分離的進(jìn)近空域容量評(píng)估方法的重要性。

關(guān)鍵詞：進(jìn)近空域容量 評(píng)估方法 進(jìn)離場(chǎng)分離

1引言

自新中國(guó)成立以來(lái)，中國(guó)的民航事業(yè)持續(xù)發(fā)展，尤其在改革開放后的這二十多年，其發(fā)展勢(shì)頭更是迅猛。航空運(yùn)輸量的快速增長(zhǎng)客觀上要求我國(guó)民用航空的建設(shè)和管理與之相適應(yīng)，而我國(guó)目前航空運(yùn)輸流量分布很不均衡，在全國(guó)范圍內(nèi)的飛機(jī)流量存在著很大的地區(qū)性差異。空中交通流量的急劇增加，飛機(jī)流量的分布不均勻，加之我國(guó)空域結(jié)構(gòu)的不合理導(dǎo)致空域容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足空中交通的需求，不僅造成空中交通擁擠問題日益嚴(yán)重，也使的管制員在其管轄空域內(nèi)的飛機(jī)數(shù)量越來(lái)越多，管制員工作負(fù)荷不斷增加，給飛行安全帶來(lái)了極大的隱患。

進(jìn)近空域作為空中交通的密集和樞紐空域，一般是指以大型機(jī)場(chǎng)為中心的中低空域，其飛行流量大，空域復(fù)雜性高，在此空域內(nèi)存在多處匯聚飛行交叉點(diǎn)，航空器所要完成的機(jī)動(dòng)飛行相對(duì)較多，加之進(jìn)近空域受實(shí)際地域限制較大，部分地區(qū)還受到空軍活動(dòng)的影響，限制了區(qū)域內(nèi)管制員的調(diào)配手段[1]。各項(xiàng)數(shù)據(jù)和研究都表明各個(gè)機(jī)場(chǎng)的進(jìn)近已成為整個(gè)空域容量提高的瓶頸。通過對(duì)進(jìn)近空域容量評(píng)估和優(yōu)化，不僅能夠保證進(jìn)近空域安全，更可以極大的提高全國(guó)空域的整體容量，大大的改善和提高全國(guó)空域空中交通服務(wù)能力。

2進(jìn)近空域容量評(píng)估的策略及方法

2.1評(píng)估策略

在終端區(qū)系統(tǒng)中，包含兩個(gè)部分，一個(gè)是所轄機(jī)場(chǎng)機(jī)動(dòng)區(qū)，包含跑道系統(tǒng)及滑行道系統(tǒng)，一個(gè)是進(jìn)近空域，進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)的飛機(jī)就是流量主體。進(jìn)場(chǎng)的飛機(jī)來(lái)源于其他空域，進(jìn)入進(jìn)近空域入口后，沿著進(jìn)場(chǎng)航線飛行并降落；離場(chǎng)飛機(jī)自機(jī)場(chǎng)機(jī)動(dòng)區(qū)進(jìn)入，沿著離場(chǎng)航線飛行，達(dá)到進(jìn)近空域出口后離開。進(jìn)近空域的容量比較小，交通擁堵的發(fā)生率比較高，空中交通管制中，采用尾隨間隔管理策略，讓飛機(jī)排隊(duì)進(jìn)入進(jìn)近空域。基于此，在航班排隊(duì)的基礎(chǔ)上，建立仿真模型，評(píng)估進(jìn)近空域容量[2]。進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)以及離場(chǎng)飛機(jī)達(dá)到終端區(qū)系統(tǒng)邊界之后，飛機(jī)均需要依照排隊(duì)規(guī)則依次進(jìn)入，進(jìn)入后，飛機(jī)依據(jù)自身的路徑飛行。進(jìn)近排隊(duì)仿真模型建立完成之后，即可展開評(píng)估工作。

2.2評(píng)估步驟及方法

首先，在跑道構(gòu)型和空域結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建終端區(qū)系統(tǒng)仿真模型，共包含兩個(gè)部份，一部分為跑道系統(tǒng)，另一部分為終端區(qū)空域。其次，將航班計(jì)劃導(dǎo)入到模型中，對(duì)飛機(jī)達(dá)到終端區(qū)系統(tǒng)進(jìn)行仿真序列編排。在相同的運(yùn)行模式下，只需將一周的航班執(zhí)行輸入導(dǎo)入到模型即可，隨后，仿真每日的運(yùn)行情況，通過每日航班計(jì)劃起降時(shí)間，可以大致的了解各個(gè)航班飛機(jī)達(dá)到的先后順序，航班流向不同時(shí)，運(yùn)行安全及運(yùn)行效率受到的影響也不相同，在此作用下，管制員接收的優(yōu)先等級(jí)就會(huì)有所不同，在充分考慮這些因素的基礎(chǔ)上，完成每日飛機(jī)達(dá)到終端區(qū)系統(tǒng)的方針序列編排[3]。最后，利用計(jì)算機(jī)對(duì)模型進(jìn)行仿真，仿真按照一定的流程來(lái)進(jìn)行，仿真結(jié)果出來(lái)之后，將運(yùn)行效能指標(biāo)計(jì)算出來(lái)，最終獲得評(píng)估結(jié)果。為保證評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行多次仿真，進(jìn)而以具備普適性的流量高位穩(wěn)態(tài)水平作為仿真結(jié)果。

2.3實(shí)例分析

為了驗(yàn)證仿真模型評(píng)估效果的準(zhǔn)確性，以國(guó)內(nèi)某機(jī)場(chǎng)中終端區(qū)空域?yàn)槔M(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。某機(jī)場(chǎng)終端區(qū)空域每日承載的進(jìn)離場(chǎng)飛機(jī)數(shù)量達(dá)到500架次，空中交通非常繁忙，并且航空運(yùn)輸需求保持在增長(zhǎng)的趨勢(shì)中。首先先進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，接著采集和處理相關(guān)數(shù)據(jù)，選取某機(jī)場(chǎng)2015年3月一周的航班數(shù)據(jù)，編排仿真序列，完成后，將仿真序列輸入到仿真模型中，共進(jìn)行仿真5次，通過對(duì)仿真結(jié)果的觀察分析可知，其與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)相符合，說(shuō)明，仿真模型具有比較高的實(shí)用價(jià)值。

3進(jìn)近空域容量評(píng)估與進(jìn)離場(chǎng)航班優(yōu)化排序

進(jìn)近空域是飛機(jī)從航路飛行到進(jìn)離場(chǎng)階段的飛行過渡區(qū)，它的區(qū)域內(nèi)包括一個(gè)或者多個(gè)機(jī)場(chǎng)，飛機(jī)起飛和降落的高度在這里過渡，該區(qū)域飛行的密度高，整個(gè)終端區(qū)區(qū)域有雷達(dá)監(jiān)視，航路寬度一般為4海里。

為了盡量減少航班延誤，從而減少給旅客和航空公司帶來(lái)的損失，使地面和空域的交通流量最大化，也就是實(shí)現(xiàn)終端區(qū)網(wǎng)絡(luò)最大流，從而相應(yīng)提高終端區(qū)的容量，需要對(duì)終端區(qū)的航班進(jìn)行優(yōu)化排序。在此引入一個(gè)排序算法[4]，它將進(jìn)場(chǎng)航班和離場(chǎng)航班綜合考慮，得到一個(gè)最優(yōu)的航班順序，從最大程度上利用空域和地面資源。整個(gè)系統(tǒng)計(jì)算過程被分為相等的若干以時(shí)間為單位計(jì)算周期。計(jì)算周期由最小的航段飛行時(shí)間以及跑道占用時(shí)間來(lái)，其時(shí)間長(zhǎng)短要保證在該計(jì)算周期內(nèi)，所有的航班都只能通過一個(gè)航路交叉點(diǎn)，或是跑道。每個(gè)時(shí)間計(jì)算周期內(nèi)主要對(duì)航空器的進(jìn)港點(diǎn)進(jìn)港航班、航路交叉點(diǎn)的飛越航班、跑道上的著陸和起飛航班、離港點(diǎn)的離場(chǎng)航班進(jìn)行處理。進(jìn)近空域容量評(píng)估的總體目標(biāo)是通過對(duì)現(xiàn)有空域類型或航路結(jié)構(gòu)，或者新設(shè)計(jì)的空域類型或航路結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效地評(píng)估，最終在該評(píng)估對(duì)象的容量方面得出比較客觀的數(shù)值或語(yǔ)言描述。評(píng)估必須綜合考慮空中交通管制的硬件環(huán)境（空域結(jié)構(gòu)、設(shè)備狀況）和軟件環(huán)境（管制/飛行程序、流量大小和分布），對(duì)其修改決策提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

4結(jié)語(yǔ)

評(píng)估進(jìn)近空域容量時(shí)，以航班排隊(duì)特性為基礎(chǔ)，建立航班仿真模型，以便于科學(xué)的評(píng)估多扇區(qū)終端區(qū)空域容量。經(jīng)過某機(jī)場(chǎng)的實(shí)例驗(yàn)證可知，仿真模型的仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相符合，由此可見，仿真模型進(jìn)近空域容量評(píng)估具備比較高的準(zhǔn)確性，可以有效地評(píng)估終端區(qū)空域容量，進(jìn)而降低航班延誤發(fā)生率，提升航班的運(yùn)行效率。與此同時(shí)，進(jìn)近空域容量評(píng)估可以避免未來(lái)空域航路過度擁擠，從而更為合理的規(guī)劃空域結(jié)構(gòu)，并準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)整個(gè)進(jìn)近空域的飛機(jī)流量在各條進(jìn)、離場(chǎng)航路的分布。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張明，韓松臣.基于空域靈活使用的終端空域規(guī)劃設(shè)計(jì)方法[J].交通信息與安.2013（5）

[3]張進(jìn)英，江慧娟，任利民.機(jī)場(chǎng)跑道容量評(píng)估方法研究綜述[J].中國(guó)工程咨詢.2011（2）

[4]黃真，多機(jī)場(chǎng)終端區(qū)容量評(píng)估系統(tǒng)，南京航空航天大學(xué)碩士論文.2006.90