基于航迹的终端区进场效率

随着空中交通量持续增长,空域拥堵、资源紧张、航班延误等问题愈发严重.为了在现有运行环境下提高终端区效率,提出了水平维度与垂直维度联合的终端区进场效率综合评价指标.以天津滨海国际机场为例,基于航迹数据对终端区进场效率进行分析,以评估机场短期改进的潜力.评估结果显示:天津机场终端区进场效率整体较低;不同进场方向航班进场效率不同;航班下降过程中平飞段较多,导致较大的垂直偏差和较长的额外时间;研究还发现水平维度和垂直维度效率评价指标间存在一定的相关性,随着额外时间的增加,垂直偏差也会相应地增加.天津机场可以通过更好地遵循最佳性能剖面来减少额外时间和降低垂直偏差,从而提升终端区效率.     

基于XGBoost算法的终端区进场航空器飞行时间预测

为了高效调配进离场航空器,得到进离场航空器的最佳排序顺序,采用机器学习的方法对终端区进场航空器的飞行时间进行预测.分析终端区航空器飞行特点和进场航空器飞行时间的影响因素并且提出了影响飞行时间预测的22个重要特征.引入密度聚类DBSCAN方法,聚类得到交通流的不同路径类别.建立了基于集成机器学习算法XGBoost的飞行时间预测模型,以云南昆明终端区为例,对模型进行了训练、验证和测试,并以平均相对误差和均方误差为评价指标来分析预测结果的误差.结果表明：与线性回归、支持向量机回归和人工神经网络方法相比,本文模型对飞行时间的预测结果最好,±5 min内的预测准确率达到95.18%.     

基于航迹的进场管理系统运行效能提升研究

为了分析进场管理系统(AMAN)对终端区进场运行效能的影响,充分挖掘现有AMAN系统的潜能,基于航空器历史运行数据,进行AMAN的进场效能提升评估研究.提出了评估管制效能的描述性与推论性统计方法;选取"五边间隔"和"飞行时间"两个指标对其进行量化研究;基于航空器的轨迹数据,对广州白云国际机场新一代AMAN系统进行评估....     

基于连续下降运行的终端区环形进场航线设计

为了提高多机场终端区运行效率,增加其空域容量, 本文构建了基于连续下降运行模式的终端区环形进场航线结构和运行规则,并使用实际扇区结构和数据进行仿真验证。首先构建环形进场航线,由多条椭圆矩形等待航线和圆形准备航线组成;其次设计相应的进场运行规则;然后建立航空器进场顺序优化模型,使用模拟退火算法对其进行求解;并应用蒙特卡洛仿真方法计算终端区极限进场容量;最后使用实际终端区(ZSSSAP)结构数据进行实例验证。实验结果表明,环形进场航线在繁忙状态时可有效减少终端区内进场航空器瞬时峰值数量(降幅21.90%)和平均进场时间(降幅3.14%),平均进场时间可在顺序优化后进一步降低(降幅6.59%);并提高终端区进场航空器容量(增幅4.82%);在空域运行态势方面,环形进场航线模式可大幅度降低空域复杂度峰值(降幅61.29%)。     

基于NSGA-Ⅱ的多机场终端区进场航班排序研究

多机场终端区内由于空域结构复杂,机场之间相互影响,空中交通流量大,因而经常会发生航班延误、飞行冲突、机场运行效率糟糕等问题.本文研究多机场终端区的进场航班排序,从航空公司和多机场的利益需求,建立了多目标进场航班排序模型,采用带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ进行求解,以成都终端区为例,进行仿真实例验证.结果表明...     

航空器进场效率量化评价及其影响因素分析

终端区已成为制约民航发展的瓶颈区域,且中国在终端区进场效率评价方面仍停留在定性分析阶段,缺乏量化的指标。选取以机场跑道中心点为圆心,100海里为半径的圆形区域作为研究区域,结合ADS-B数据对航空器进场效率进行研究分析。以天津滨海国际机场为研究对象,筛选进场航空器的ADS-B数据,利用K-means聚类对不同进场方向的航空器加以区分,分别计算各方向进场效率,并进一步分析影响进场效率的因素。发现进场航线、进场航空器队列长度和机型对航空器进场效率有明显影响,而起飞航班数量对进场效率的影响不显著。     

基于形态特征的终端区进场中心航迹识别方法

为了挖掘终端区进场航空器交通流的分布特征,量化分析空中交通的复杂性,提出了一种基于多特征轨迹相似度和密度峰值聚类(Density-peak Clustering, DPC)的中心航迹提取方法。首先,采用单向距离(One Way Distance, OWD)计算轨迹之间的形状和物理距离,并结合空管实际运行航迹数据特征,考虑航迹之间的位置属性和航向属性,定义多特征航迹相似度模型。其次,使用密度峰值聚类算法对航迹数据进行聚类分析,提取聚类结果中每一簇中具有最高密度的真实轨迹作为中心航迹。最后,对双流国际机场终端区历史航迹数据进行实验分析,使用轮廓系数指标和基于密度的指标进行评价,并与层次聚类算法进行对比。结果表明,轨迹被划分为8个不同形态的类簇,该方法可以直观有效的识别出轨迹的整体运动特征并精确提取出真实的中心航迹。     

基于点融合技术的机场终端区运行效率

为解决繁忙终端区运行效率低、飞行冲突严重、管制员工作负荷大、通信频道拥堵等问题,提出了一种基于点融合技术的进场航班流排序方法.通过细化基于点融合的进场航班排序过程,分析了基于点融合程序的空中交通管制工作流程;基于雷达管制模拟机设计并验证了点融合程序应用于中国西南某机场终端区的可行性.结果 表明:点融合程序能解决终端区大...     

基于元胞传输理论的航空器进场优化模型

随着空中交通流量的增长航班延误问题日益严重,终端区的情况尤为突出。为了缓解这一状况,利用标准雷达引导航线建立了基于元胞传输理论的终端区进场航班优化模型,结合实际案例,与当前实际进场运行情况进行了对比,求解得到系统运行最短时间、起点处延误时间。案例分析表明,该优化模型既能够反映终端区进场航班的动态特性,又在一定程度上减少了航班延误,可以为终端区进场航班的路径选择提供参考,满足实际的运行需求。     

基于多目标融合及改进遗传算法的终端区进场协同排序

未来中国终端区将逐年递增,根据数据显示终端区内空域资源与飞行流量的增长不成正比,终端区内流量趋于饱和。为了有效提升终端区运行的效率,确保航空器在其空域的安全飞行,降低管制员的负荷以及公司的运行成本,从航空器延误、管制员负荷以及各机场资源平衡3个方向建立多机场终端区航空器进场协同排序模型。首先,通过对终端区范围界定,运行主要问题的研究以及空域结构的分析,了解终端区系统的相互关联因素;其次,通过对终端区进场航空器的线路、交叉点的单独分析,找到相应的共同点和影响较高的运行系统相关性因素、相关的约束以及主要的解决目标;最后,利用结合模拟退火算法(simulated annealing algorithm, SAA)的非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)算法对该模型进行求解。结果表明：基于改进遗传算法对该模型求解后对比先到先服务模式以及未改进的遗传算法在效率上分别提高26.3%和53.2%。由此可见,所提出的模型能有效地提高航空器排序的效率。     

基于交叉点复杂度的空域通行能力优化方法

为解决空域拥挤导致通行能力下降的问题,提出了一种考虑交叉点复杂度的通行能力优化方法。首先,分析了实际民航运行中存在的痛点和难点,以及以往有关通行能力的研究缺少交叉点建模、管制员负荷测量困难和求解时间复杂度高的缺陷;然后从高度层、交叉点和航班运行3个方面提出了空域的数学抽象方法,并根据节点的交叉数对空域的数学模型进行简化,剔除了没有交叉的导航台点,降低了空中交通网络抽象后节点矩阵稀疏的问题;分析了交叉点对于通行能力的影响主要在于流量和交叉数两个方面,以这两个方面建立了交叉点的费用函数;以延误最小为目标,以流量平衡、扇区和航路容量、流控容量和非负整数作为约束,建立了通行能力优化模型;分析并指出存在负容差的空中交通网络更容易发生延误,并根据网络延误的特性提出了一种考虑延误反向传播的迭代算法。最后,以华北地区空域为例,从不同流控等级下的延误时间、受影响的航班数和算法计算时间3方面进行仿真。结果表明：所建模型和所提算法平均能降低33.58%的延误,且通过合理地分配改航、调时和调减最大程度减少延误。     

基于数据包网络分析法和TOBIT模型的机场客运效率修正评估方法

以2008—2019年京津冀区域的9个机场为例,探索基于三阶段数据包网络分析法(data envelopment analysis, DEA)和TOBIT模型的高铁影响下机场客运效率修正评估方法,采用Banker-Charnes-Cooper(BCC)模型在第一阶段直接评估城市经济结构输入变量对机场客运综合技术、纯技术和规模3个效率的影响,采用随机前沿法(stochastic frontier approach, SFA)回归分析模型在第二阶段剔除高铁环境变量对输入变量的影响,再次运用BCC模型在第三阶段根据调整后的输入变量重新修正机场客运效率,运用TOBIT模型回归分析输入变量与修正后机场客运效率间的关系。研究表明：除了首都机场之外,大部分机场在多数年份的机场客运效率不足;各个机场在不同年度的客运效率变化趋势各具特色,如滨海机场总体趋势上升,首都机场反复波动趋于效率均衡;考虑高铁对民航影响后,各个机场在不同年度的第一和第3阶段客运3个效率之间呈现相同、增加、减少或保持微变,如2009—2011年首都机场保持不变。     

基于增维细胞传输模型的区域管制空域容量评估

经过多年深耕挖潜,目前国内机场容量的瓶颈已逐渐转移至终端区之外的区域管制空域。细胞传输模型(CTM)适用于中观交通流仿真,可描述较为宏观的问题。本文基于区域航路网络拓扑结构,将区域管制空域(简称“区域”)的交通流分为通过流与进入流,采用CTM建立区域增维模型,以区域容量作为目标函数构建MILP模型,利用遗传算法求解,通过TAAM仿真验证模型的准确性。     

集成综合评价法的终端区管制运行效率评估

终端区管制运行效率评估中指标信息间具有差异性且量纲不统一的特点.针对传统的主成分分析法对数据做标准化处理时会消除指标间差异性的不足,基于改进的主成分分析法并结合熵值法的客观性提出了一种终端区管制运行效率的集成综合评估模型.该模型运用均值化代替标准化处理指标数据,借助SPSS23软件分别得出改进的主成分分析法和熵值法评估排序结果.将两种评估结果通过一致性检验得到最终的终端区管制运行效率集成综合评估值及排序结果.算例结果表明,所建立的评估模型可以更高效的评估终端区管制运行效率.     

空域运行规划安全评估方法研究

考虑天气不确定因素,通过容量概率分布确定容量场景,研究相应容量场景下空域冲突风险,并通过管制员工作负荷体现人为因素影响,提出了空域运行规划安全评估方法.从风险和安全的角度,为恶劣天气下空域运行策略决策提供支持.计算结果表明,飞行安全不但与空域结构有关,还和飞机速度、交通流情况、管制员工作负荷及安全间隔有关.可见该安全评估方法能有效评估空域运行规划策略的安全性,有利于平衡风险及容量需求的最佳运行方案的制定.     

基于交通效率的城市公共交通路网研究

城市公共交通路网布局是影响公共交通效率非常重要的因素,本文在满足交通需求、环境约束、能源约束的前提下,研究了公共交通效率最大化的公共交通路网布局模型,并提出了运用遗传算法求解模型的思路和基本步骤.     

基于PHMM的终端区航空器综合态势识别

航空器在终端区飞行时,由于受到诸多因素的影响,导致其不能严格按照计划航线飞行。通过分析历史航迹数据,提出了一种基于并行隐马可夫模型的终端区航空器综合态势识别方法。首先提取航迹数据的各类特征点,然后根据其x坐标、Y坐标以及Z坐标建立3个隐马尔可夫模型。通过训练3个模型的参数,对航空器在终端区内的高度态势、速度态势以及方向态势进行识别。最后采用综合分析方法对航空器的综合态势进行识别。实验表明,该方法能够快速、准确、有效地识别出终端区航空器的综合飞行态势,为管制员发布管制指令提供依据。     

基于不同采样率的短航程油耗估计

针对多因素影响下的短航程油耗呈现双峰分布,提出了使用高斯混合聚类(Gaussian mixture model,GMM)和随机森林(random forest,RF)相结合的方法对短航程油耗进行估计。该算法先使用GMM对短航程油耗数据聚类,得到两个不同形状的聚类簇。以不同的采样率对两个聚类簇进行采样,构造子数据集,并对每个子集使用回归树进行训练。将CART回归树并行得到RF用于短航程油耗估计。在同一机型和航线,不同的航班数据上进行对比实验,结果验证了所提算法的有效性。     

基于调速的飞行冲突探测与解脱方法

随着中国民航的快速发展,空域资源的紧缺和空中交通拥堵现象越来越严重,由此带来的飞行冲突也越来越多.首先,提出了一种基于调速的飞行冲突探测与解脱方法并且通过非线性规划的方法优化调速机动阶段的燃油消耗.其次,通过飞行冲突探测和解脱方法确定飞机可以进行调速的速度区间,通过优化调速机动阶段燃油消耗,得到可调速的速度区间中的最省油的速度.最后,将速度剖面实时分配给相关的航空器,使航空器之间的间隔大于给定的最小安全间隔.通过仿真分析,提出的飞行冲突探测与解脱方法能够快速解决飞行冲突,非线性规划优化燃油消耗的方法能够带来较大的燃油消耗的节省.     

基于灰色重力模型的终端区空域流量分布预测

针对终端区空域航路飞机流量分布,给出灰色-重力模型组合预测方法.利用灰色GM(1,1)建模预测终端区内机场及管制移交点航班架次,在此基础上,采用双约束重力模型将航班架次分配至各条进、离场航路,得到空域飞机流量分布.以上海终端区空域为例,对该方法进行了实证分析研究.