机场的进离场空中交通流复杂性

机场进离场空中交通流复杂性的量化是空管和机场进行预测和管控的重要依据。提出基于排列熵的复杂熵因果平面(complexity entropy causality plane, CECP)以及Fisher-Shannon(FS)因果平面的机场进离场空中交通流复杂性量化分析模型,量化单机场进离场空中交通流量复杂度,研究多机场进离场空中交通流复杂度之间的关联性。针对单机场,首先将机场进离场空中交通流量时间序列符号化,计算时间序列的标准排列熵和统计复杂度以及Fisher信息,量化机场进离场空中交通流时间序列的复杂程度;针对多机场,构建CECP以及FS,分析比较各机场在CECP和FS中的位置,区分进离场空中交通流复杂性较高的机场。验证结果表明：提出的模型对于量化机场进离场空中交通流复杂性具有可行性和准确性,可以有效区分进离场空中交通流复杂程度较高的机场,对机场交通流的实时预测和管控具有指导意义。     

基于交通流模型的城市快速路交通流特性分析——以北京、洛杉矶为例

为了更好地掌握城市快速路交通流的运行规律,以北京西三环和洛杉矶I405两条交通廊道为研究对象,收集路段检测器数据,通过对交通流数据使用时序分析和交通流模型拟合方法,从时间-空间及交通流原理上分析交通流的时空特性和拥堵基本规律,并用模型拟合方法对道路交通流速度-流量-密度进行分析,获得道路运行状态的关键参数。结果表明：(1)北京西三环廊道与洛杉矶I405廊道自由流速度基本一致,但发生拥堵时的临界速度差值较大,分别为29km/h和44km/h;(2)北京西三环交通瓶颈处的实际通行能力明显低于洛杉矶I405交通瓶颈,实际通行能力分别为1245veh/h/ln和1464veh/h/ln,差值为219veh/h/ln;(3)选定Pipes、Van Aerde和S3三种交通流模型并对模型进一步推导得到通行能力计算公式,利用实测数据对交通流模型进行拟合,并对三种交通流模型的使用范围进行对比分析,结果发现S3模型较其他两种模型的拟合效果较好,此外,Van Aerde模型也适用于描述北京西三环交通流运行特征。可见,本文提出的基于模型拟合的城市快速路交通流运行特征分析方法能够掌握城市快速路运行规律,提取交通流运行的关键参数指标,适用于城市快速路拥堵交通流运行特性分析,具有普适性。     

高密度机场空中交通运行特性分析

为准确把握高密度机场空中交通运行规律,有效支撑航空运输建模、仿真、分析与实验等工作,亟需对其交通运行涉及的诸多特性进行科学分析。采用总量分析、概率统计、假设检验、包络分析、相关分析、聚类分析等理论方法,对高密度机场的交通计数分布特性、交通运行时间特性、进离场互适应特性、交通运行相关性、场面交通拥堵特性等进行了系统和全面地分析。上海浦东国际机场实例研究表明,单位时间内跑道/停机位的进场流和离场流计数服从泊松分布,滑行延误时间和无阻碍滑行时间分别服从对数正态分布和正态分布,进离场交通流之间存在明显的耦合作用关系,场面滑行时间与离场累计流量、进场累计流量、起飞队列长度、降落队列长度之间存在显著的线性相关关系。在此基础上,对机场场面拥堵等级及各关键指标临界值进行了分类识别与计算分析。所提方法对任意机场系统均具有普适性,可为机场运行管理和空中交通管理提供理论依据和建模参考。     

交通流模拟中的随机输入模型

在交通流模拟过程中,随机输入车辆信息和交通流信息是模拟的开端,本文在模拟过程中,以[0,1]均匀分布随机数为基础,选用车型、车头时距和车速作为表征动态交通流的随机变量,建立了车辆随机产生了一组数学模型,给出了交通流随机输入的程序框图,并对实际交通流数据进行了分布拟合。     

机场群一体化运行： 集成进离场与场面运行技术研究综述

近年来,中国民航持续高速发展,预计“十四五”末期中国民航运输机场数量将达到270个以上,逐步实现运输机场网络化覆盖。然而,由于机场之间空间分布过于密集而形成的机场集群式效应,造成邻近空域之间存在着复杂的耦合作用关系,若不能在空间和时间上对机场群内各资源进行充分解耦,则难以提升整体运行安全和效率。当前运行优化技术主要侧重于各自局部单一资源的优化,并没有统筹考虑内部跨区域的约束条件以及跨业务的运行环境,因此仅能得到局部最优化管制策略。为解决机场群全局集中式运行协同规划的实际需求,对集成进离场与场面运行(integrated arrival and departure and surface operations, IADS)技术展开综述。首先,从进场、离场和场面局部运行优化技术出发,分析中外研究近况并指明现存问题及研究局限;其次,创新性地对集成进离场与场面运行概念与技术总-分结构进行阐述,系统性说明IADS内在成分和逻辑关联;最后,分别从宏-微观尺度详细描述IADS所涉及的联合进场-离场调度排序问题、机场场面运行管理问题、进-离场航线选择问题以及基于时间的过点时序管控问题的算法框架和模型,...     

冰雪条件下城市道路路段车头时距

为准确把握冰雪条件下城市道路交通流特性,研究城市不同类别道路的车头时距分布规律,在大量实地调查数据的基础上,对冰雪条件下,城市不同等级道路上的车头时距进行数据整理、分析。采用爱尔朗分布拟合不同条件下的车头时距分布,并进行检验。结果表明拟合效果良好。为冰雪条件下城市道路交通流特性研究提供理论及数据基础。     

大流量路段路网节点交通流统计分布分析

作者根据调查获取的实际交通流数据,在分析比较常用的交通流分布（泊松分布、二项分布、负二项分布）的基础上,提出用正态分布拟合交通量观测数据,并用X^2检验和Lilliefors改进后的柯尔莫哥洛夫检验（Dn检验）对各路口全天多时段流量、分时段流量、分流向、分车型等观测数据分别进行大子样和小子样的假设检验,结果表明对于大流量交通拥堵路段,用正态分布拟合其道路交通流量数据能够达到很好的拟合效果。这个结果为道路改造、交通管理、城市交通规划、交通仿真等提供了更接近实际的交通流数学模型。     

城市快速路实时交通流运行安全主动风险评估

基于上海市快速路系统采集的线圈检测器数据和事故数据,应用贝叶斯网络(BN)模型对快速路实时交通流参数与事故风险进行建模分析,并利用可有效应对缺失数据的高斯混合模型和最大期望算法分别对BN模型输入和参数进行估计,进而主动评估快速路实时交通流运行安全风险,并对事故状态提前做出预警.分别对可能事故点前后2组检测器和4个时间段的8组交通流数据进行了建模,结果表明使用事故发生地点上下游各一个检测器在事故发生前5~10min内的交通流数据建立的BN模型效果最好,事故预测准确率为76.94%.最后不仅与朴素贝叶斯分类、K近邻、反向传播(BP)神经网络等经典事故风险估计算法进行了对比分析,还与现有的实时风险评估成果进行了对比,结果表明BN模型预测效果最好.     

ARIMA模型结合小波去噪的贵阳城市交通流预测

由于交通流量具有非线性和强干扰性的特征,在不同的时频域空间具有不同的特性;本文首先应用小波分析的方法,将含有综合信息的一组原始交通流信号分解为多组特征不同的时间序列信号,再利用ARIMA模型良好的线性拟合能力,将经过小波分析的时间信号通过ARIMA模型进行处理.利用Matlab和SPSS,对实测交通流数据进行了验证分析...     

寒地城市快速路冰雪路面交通流特性研究

利用视频检测系统采集城市快速路冰雪路面上的交通数据,对城市快速路冰雪路面交通流特性进行了研究;分析了冰雪路面对道路交通安全影响,探讨了城市快速路冰雪路面上车速变化、车头时距分布特性,对比分析了冰雪路面与非冰雪路面上城市快速路交通流量与速度的关系,并建立了冰雪路面快速路交通流量与速度关系模型.研究成果将对寒地城市快速路的运营、管理和评价提供科学依据和数据支持.     

基于空中交通流的空中交通网络拥挤程度评估

为解决空中交通流量日益增多导致的空中交通拥挤和拥堵问题,本文从空中交通流角度出发,区分空中交通拥挤和拥堵,通过建立拥挤程度评估模型来评估空中交通网络中拥挤程度。首先从容量和流量的角度区分并界定空中交通拥挤和拥堵的概念,同时借鉴道路交通思想,将空中交通分为畅通、正常、拥挤和拥堵四种状态。然后从空中交通流角度分析判定空中交通拥挤,提出拥挤状态门限区间,建立多种情况下的空中交通拥挤评估模型。最后引用某大型繁忙机场某时段的航班数据作为算例。结果表明,所建立模型可以用来评估空中交通网络拥挤程度。     

停机位分配的多商品网络流模型及离散粒子群算法

本文建立了停机位分配的多商品网络流模型,并以航空器总场面运行时间最小为目标,建立数学模型。将机场场面分为若干区域,建立区域—机位两级分配策略,以降低问题规模。设置机位外等待时间,以省去区域容量相关约束。在传统粒子群算法的基础上,设计离散粒子群算法,对模型进行求解。选取乌鲁木齐机场某日240架航班和109个机位进行实验,证明了与现有研究中的典型模型相比,多商品网络流模型能使运算时间减少10.1%,并能达到与典型模型相同的精度。全空域和机场模型(total airspace and airport modeller, TAAM)仿真结果表明,和现行机位分配方案相比,多商品网络流模型的机位分配结果能使航空器的场面调配运行时间减少7.49%,延误时间减少8.87%。算例结果进一步表明,提高机场场面运行效率的关键在于均衡航班的进离港滑行距离,同时避免停机位密集分布。     

城市快速路交通事故特性分析与安全评价

通过分析济南市快速路交通事故统计数据,分别从时空分布、事故形态、事故发生原因等角度探究了城市快速路交通事故的特性。通过提取事故发生前5 min内的车型比数据和交通流量数据,并分析其与交通事故之间的规律性特征,构建基于色阶图的事故风险安全评价表,根据概率统计模型推算出事故发生的临界流量,最后综合以上数据分析构建快速路事故风险安全评价模型。数据拟合结果表明,根据当前交通流量和车型比例实时评估快速路的交通流运行安全风险,可以通过调控当前交通流量对可能发生的事故进行预警。针对快速路交通事故规律和特点,提出了事故预防及安全管理对策与措施,以达到预防事故发生、提升快速路运行安全水平的目的。     

空中交通网络流系统拥堵程度评估

为解决日益严重的空中交通拥挤和拥堵问题,提出从空中交通流的角度出发,区分界定空中交通拥挤和拥堵,并建立拥堵程度评估模型来评估空中交通网络的拥堵程度。空中交通拥堵发生时可将系统划分为非延误部分和延误部分,建立拥挤程度评估模型评估空中交通网络的拥挤程度,建立延误程度评估模型评估空中交通网络延误程度,对两个部分分别赋予不同权重建立空中交通网络拥堵程度模型。最后采用某大型机场发生的某次空中交通拥堵作为算例数据,结果证明了模型是可行的。     

地面等待策略数学模型分析

地面等待是空中交通管理中普遍应用的一种方法.系统地分析了单机场和多机场地面等待策略GDP(GroundDelay Policy)经典模型.在这些模型的基础上，研究了确定容量条件下的多元受限地面等待问题，建立数学模型.通过对成都机场流量的仿真计算，验证了模型的可行性.     

机场航班延误优化模型

针对空中交通日益严重的航班延误,给出了一种机场航班延误优化模型.模型将机场的到达和出发视为密切相关的两个过程,考虑了具有连续航程的航班(到达和出发均由同一架飞机在当天顺序执行)及其到达和出发过程之间的相互影响.模型还充分考虑了机场容量、需求以及天气等因素的动态特性,在达到和出发过程之间实现流量分配的协同决策.在机场延误不可避免的情况下,该模型可以为管制员提供未来一段时间内的流量分配优化方案,尽量降低延误的后续影响.最后,结合中国某国际机场的实际数据,利用遗传算法对模型进行了验证,取得了很好的效果.     

基于复杂网络的空中交通流分形特征分析

为准确把握空中交通流量变化规律,掌握空中交通系统内在特性,需要对空中交通流时间序列进行基于复杂网络的分形特征分析。收集空中交通流量数据,利用可视图方法构建复杂网络模型,分析网络拓扑结构,验证了该网络度分布服从幂律分布,拟合直线斜率为-2.086,证明了网络是无标度网络,具有单分形特征。验证了覆盖整个网络所有节点所需要的最少盒子数目与盒子直径成幂律关系,拟合直线斜率为-0.212 1,相关系数为-0.872 2,再次证明了网络具有单分形特征。通过验证网络广义分形维数关于参数的图像为非线性,拟合直线斜率分别为-1.942、-1.936、-1.78,相关系数均在0.8以上,拟合效果较好,证明了网络具有多重分形特性。通过计算重整化前后网络的幂指数相似,证明了网络具有自相似性。结果表明,应用复杂网络的理论分析空中交通流时间序列是可行有效的,为进一步深入应用研究奠定了基础。     

基于优先级的航班到达调度算法

随着空中交通流量的迅猛增长,终端区空中交通拥堵以及由此导致的航班延误现象日益突出,甚至危及航空安全,航运效益也随之受到巨大的损失。作为终端区流量管理的核心,航班到达调度旨在为终端区待着陆的航班安排合理的着陆顺序和降落时刻,在确保安全的前提下提高进港航班运行效率。基于优先级思想,文章提出了PBSA和PBSA-CPS两种航班到达调度算法,并引入约束位置交换概念,以提高调度结果对于管制员的可操作特性。最后以首都机场为例进行了仿真,并与现行的先到先服务算法FCFS进行了对比。仿真结果表明,通过对航班赋予相应的优先级,有助于优化调配到达航班队列的降落时隙分配结果,提高终端区运行效率,减少延误损失。