復雜機場終端區空域資源配置關鍵技術研究

李俊

摘 要：為了提升復雜終端區空域資源利用效率，保證空中交通運行效率，本文研究了復雜終端區空域資源配置關鍵技術問題，提出了具體的空域資源配置規劃和管理方法，算例分析表明，本文提出的方法可靠性和有效性優良，經濟性、安全性符合標準，值得進一步推廣和應用。

關鍵詞：復雜機場終端區；空域資源配置；關鍵技術；規劃管理

前言：機場終端區指的是飛行區與航路之間的過渡銜接區域，終端區有著交通匯聚和發散快速的特點，且航空器飛行和運行環境的機動性、和時變性較強，這必然會影響空中交通運行效率。尤其對于復雜機場終端區來說，機場間運行相互影響、空中交通密集，且航線結構較為復雜，很容易導致空域擁堵和航班延誤等問題，這就需要合理配置空域資源，提升空域資源利用率，以此來保證復雜機場終端區的運行效率。基于以上，本文結合算例，簡要研究了復雜機場終端區空域資源配置關鍵技術，旨在為機場終端區空域資源配置規劃管理的相關研究和實踐提供參考。

1復雜終端區空域資源配置關鍵技術方案

1.1條件航路和臨時隔離區域

當前空域劃分難以實現靈活的空域管理，空域資源配置不合理，需要以現有空域為基礎建立臨時隔離空域，供軍民聯合使用，民航或軍航可遞交申請，一旦出現沖突，進行空域資源協調配置，保證空域資源配置和使用的充分性和靈活性，在增加空域流量和容量等資源的基礎上，能夠有效提升空域資源利用效率[1]。臨時空域可以是臨時隔離空域，也可以是條件航路，其中條件航路在特定條件下才可以規劃和使用，而臨時隔離空域則供特定用戶專用。

1.2復雜終端區空域資源配置技術方法及步驟

首先，預測復雜終端區對空域資源的需求，以現有機場布局和擴建需求為基礎，對“四階段”模型法進行改建，采集歷史流量數據，預測空域資源需求。

第二，以空域資源需求為基礎，對當前復雜終端區存在問題進行分析，開發仿真軟件，采用仿真與專家座談結合的方式對當前空域資源配置和使用現狀進行分析，指出未來機場布局、空域使用及協調機制等方面問題和影響因素。

第三，以現狀問題分析為基礎，確定復雜終端區空域資源配置規劃方案，制定科學的空域資源配置技術方法，形成合理的規劃方案[2]。

第四，進行仿真驗證，采用形成的空域資源配置規劃方案及設計方法進行方案比選，以仿真實驗方式對各個方案的空域性能進行評估，主要評估指標包括空域容量、經濟性、環保性及安全性等，最終確定可行的空域資源配置規劃方案。

2算例分析

2.1空域資源規劃配置

某機場終端區2017年交通流量預測為793958架次，以航路網絡優化為基礎，建立條件航路和臨時隔離區域，航路方案包括三個臨時隔離空域和三條條件航路，根據每日空域資源需求確定二級分配，第三級實時對民用或軍用空域用戶開放。具體來說，在無空軍活動的基礎上，釋放三個臨時隔離區域，開放對應的三條條件航路；在有空軍活動基礎上，釋放三個臨時隔離區域，但三條條件航路不激活。

不對原有導航和管制系統進行改變，以2015年高峰時段交通流為基礎確定管制符合，進行扇區劃分，該機場終端空域被劃分為七個扇區。

2.2仿真分析

建立該機場終端三維微觀仿真模型，以實際運行數據和預測數據作為模型數據，進行飛機進離過程的三維仿真，對管制員指令進行模擬。仿真得到飛行軌跡表，用VB+MAPX軟件顯示非請狀況，模擬空域運行狀態，主要現實的信息包括高度、航班號及飛行軌跡等。

2.2.1安全性

飛機間的間隔是影響飛機飛行安全的主要因素，該機場終端區進場飛機間隔為：垂直間隔300m，縱向間隔12km，符合相關規定，但該機場終端區屬于復雜機場終端區，交通密集、航線結構復雜、交叉點較多，這些也會影響飛行安全[3]。而改進航路結構則有利于提升安全性，經過安全評估，提出的空域資源配置技術方案安全性優良，僅為3.73×10-9次/h，小于現狀空域的19.26×10-9次/h。

2.2.2延誤時間

該機場終端區交通流量大，有著延誤問題，采用SIMMOD進行仿真建模，仿真結果表明，本文提出的空域資源配置技術方案各扇形區域延誤時間均在15min以下，有效解決了延誤問題。

2.2.3工作負荷

原方案管制員工作負荷較大，利用DORATASK驗證扇區劃分的合理性，對飛機進離場全過程進行仿真，動態模擬管制員指令，對管制員工作負荷進行統計。統計結果表明，管制員負荷均在2880s以下，滿足相關要求。

2.2.4經濟性分析

利用數學模型進行經濟性評價，使用本文提出的空域資源配置技術方案總飛行成本為134.87億元，相較于原方案來說，能夠節約11億元之多，經濟性優良。

2.2.5環保性分析

民用飛機每燃燒100t燃油平均會釋放氮氧化物2.112t、二氧化硫98kg、一氧化碳56kg，二氧化碳318.7t，結合三維仿真數據得出該機場終端區飛機進離場耗油量，最終得到溫室氣體年排放量為369.58萬t，小于原方案的405.2萬t，環保性優良。

結論：綜上所述，本文結合實際算例，提出了一種復雜機場終端區空域資源配置技術方案，仿真結果表明，此方案安全性、經濟性、環保性優良，工作負荷較小，能夠解決延誤問題，提升了空域資源利用率，值得進一步推廣和應用。

參考文獻

[1]馬園園，胡明華，張洪海，尹嘉男，吳凡. 多機場終端區進場航班協同排序方法[J]. 航空學報，2015，07：2279-2290.

[2]胡明華，馬園園，田文，尹嘉男. 復雜終端區進場交通流優化排序方法研究[J]. 南京航空航天大學學報，2015，04：459-466.

[3]張洪海，廖志華，張啟錢，張翔宇. 終端區空域結構調整對進場交通流的影響[J]. 交通運輸工程學報，2016，02：100-108.