考虑相邻跑道干扰的多目标进离场航班排序优化模型

为研究并构建一类考虑相邻跑道干扰的进离场航班排序多目标优化模型,该模型综合考虑了跑道运行模式、管制员工作负荷、飞机类型、航空器安全间隔等多种因素,以航班延误最少、跑道利用率最高为目标.根据该模型特征,设计出带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解该非线性问题,揭示了不同目标下Pareto最优解之间的关系,将航班分配给不同跑道,确定其进离场时间.最后,本文以某机场的航班进离场为例,给出了优化方案,并将改进后优化模型与传统模型进行了对比,同时,对模型的参数进行了灵敏度分析,从而验证了该模型的正确性.     

近距平行跑道配对进近程序及其碰撞风险研究

为了有效提高跑道的运行效率,引入了近距平行跑道配对进近运行模式,对前后两航空器从最后进近定位点到跑道入口过程进行了图示,呈现了其速度和间距的变化。基于假设条件,结合其进近过程,建立了相关的运动学模型,分析该过程中飞机对之间碰撞风险的变化情况。分析了初始间隔、最大允许间隔等参数的变化对前后两机碰撞风险的影响。通过算例仿真,验证了该模型的有效性,并能够将最大碰撞风险控制在3.471×10-11次/飞行小时。     

近距平行跑道配对进近程序及其碰撞风险研究

为了有效提高跑道的运行效率,引入了近距平行跑道配对进近运行模式,对前后两航空器从最后进近定位点到跑道入口过程进行了图示,呈现了其速度和间距的变化。基于假设条件,结合其进近过程,建立了相关的运动学模型,分析该过程中飞机对之间碰撞风险的变化情况。分析了初始间隔、最大允许间隔等参数的变化对前后两机碰撞风险的影响。通过算例仿真,验证了该模型的有效性,并能够将最大碰撞风险控制在3.471×10-11次/飞行小时。     

近距平行跑道配对进近程序及其碰撞风险研究

为了有效提高跑道的运行效率,引入了近距平行跑道配对进近运行模式,对前后两航空器从最后进近定位点到跑道入口过程进行了图示,呈现了其速度和间距的变化。基于假设条件,结合其进近过程,建立了相关的运动学模型,分析该过程中飞机对之间碰撞风险的变化情况。分析了初始间隔、最大允许间隔等参数的变化对前后两机碰撞风险的影响。通过算例仿真,验证了该模型的有效性,并能够将最大碰撞风险控制在3. 471×10~(-11)次/飞行小时。     

侧向跑道机场滑行路径优化

为了缓解机场场面交通拥挤状况,提高侧向跑道机场场面运行效率,构建了侧向跑道机场航空器滑行路径优化模型.该模型以航空器加权滑行时间和延误等待时间最小为目标,提出了动态优化航班的优先级的优化方案.将航空器的运行规则转化为相应的数学约束条件,根据侧向跑道机场的滑行道调度问题进行算法设计,运用改进的遗传算法对模型进行求解,以航空器的优先级滑行序列和航空器滑行路径为染色体,基于MATLAB对双链染色体进行编码,并对4种滑行冲突与解脱进行分析.以成都天府国际机场为例进行算例分析,与先到先服务序列进行对比,采用优化方案的序列可以节省42 s,并与蚁群算法进行比对,验证了改进的遗传算法的有效性,可以为繁忙机场的滑行调度提供决策支持.     

机场冲突热点识别与等级划设方法研究

针对机场地面运行中航空器之间的潜在冲突区域,提出了基于场面监视雷达数据,提取机场机动区内航空器地面滑行轨迹,分析经过同一滑行道组件的任意两个航空器的滑行路径、滑行时间是否有重合,分析两机航向差绝对值和距离间隔是否满足特定约束条件的机场冲突热点识别方法;提出了基于冲突热点的日平均冲突航空器架次比进行热点的等级划设准则。开发了一套冲突机场热点识别与等级划设系统,并对我国中南某机场冲突热点位置进行识别并划设等级。其结果与专家反馈意见和实际管制运行情况一致,从而验证了热点识别方法与等级划设标准的合理性。机场冲突热点识别与等级划设工作可以有效提醒航空器驾驶员在地面滑行时特别关注"危险地带",降低或杜绝发生跑道入侵或地面冲突的几率,有效地提高机场地面运行安全水平。     

终端区航空器飞行间隔研究

针对终端区不合理的航空器飞行间隔严重影响飞行安全和机场吞吐量的问题,提出了基于场面监视雷达历史运行数据的终端区航空器飞行间隔算法。通过分析离散的场监雷达点迹数据,可获得航空器的历史轨迹。基于航空器起飞时刻和降落时刻提出了航空器间在不同起降序列下的时间、距离间隔计算方法。研究了机场流量、航空器起降序列、跑道的使用方向变化对航空器飞行间隔的影响。实践结果表明,场面监视雷达数据可以有效地用于分析航空器间的时间和距离间隔;机场流量与终端区航空器飞行间隔负相关,航空器间的时间间隔和距离间隔正相关,飞行间隔与跑道使用方向变化无关。合理的起降次序和良好的管制习惯可有效地缩小终端区航空器飞行间隔。     

近距平行跑道配对离场关键因素研究

相比于目前国内近距平行跑道的离场方式,近距平行跑道配对离场能大幅减少飞机的离场时间间隔,从而提高机场的容量.在应用近距平行跑道配对离场程序时,需要确定配对机的离场时间间隔与运行该程序的侧风条件,其中离场时间间隔分为起始时间间隔和离场航段参考点的最大时间间隔.根据不同机型的飞行参数,建立数学计算模型,得到配对机的离场时间间隔,并在此基础上考虑侧风对尾流的影响,得出允许应用该程序的最大正侧风风速,结合风向,得到侧风条件.以上海虹桥国际机场作为实例,计算得到配对机的初始时间间隔为30 s,在离场航段参考点的最大时间间隔分别为50 s、68 s,最大正侧风风速为3.3m/s.     

A*算法的场面滑行动态规划方法

针对大型繁忙机场交通冲突频发、起飞延误等问题,在战略和战术层面分别对机场场面滑行路径规划方法展开研究。简化了机场路网结构,将滑行路径规划与进离场序列结合,建立了航空器总体滑行耗时最短,延误最少的动态优化模型。在比较了流行的机场滑行路经规划算法基础上,从战术规划的角度提出了一种新的基于A~*算法的场面滑行动态规划方法和冲突解脱策略。案例仿真结果表明该方法可以快速有效的减少航空器总体滑行时间和解决滑行冲突,实现机场场面运行效率提升和机场运营的自动化。     

邻海机场航向道弯曲超限分析

航向道弯曲超限,航空器将无法准确对准跑道中线,造成航空器在最后进近过程中姿态不稳定,着陆构型建立不及时或不正确,威胁航空器飞行安全。针对以上问题,从邻海机场的实际运行条件出发,结合仪表着陆系统航向道性能规范,在分析了邻海机场航向道弯曲超限的特点基础上,给出了着陆跑道中心线离海岸线距离与航向道弯曲程度的关系,建立相关数学模型并进行了相关仿真,有效地增强了机组人员对邻海机场航向道弯曲的处境意识,进一步保证了航空器在邻海机场的着陆安全。     

基于数学模型的平行跑道穿越点变化下的容量评估

跑道容量是目前很多机场最关心的问题,它是制约整个机场发展的瓶颈。以往的跑道容量计算方法都是在单跑道的基础上建立的,很少有人考虑跑道穿越情况下的跑道容量。根据空中交通管制程序,当飞机需要从一条跑道穿越另一条跑道到达航站区,需要对跑道穿越点位置进行规划;但是具体在哪里设置跑道穿越点,设置多少个穿越点,是两个非常重要的问题。在跑道穿越点对跑道容量影响的基础上,设置了1 375~1 425 m、1 650~1 675 m、2 125~2 175 m三个穿越点,通过相应的数学计算方法,分析计算了近距平行跑道三个穿越点下的跑道容量变化。通过搜集相关的数字,借助MATLAB对所使的数学计算方法进行仿真计算,得出跑道穿越点的变化对近距平行跑道容量的影响。     

起飞飞机后侧穿越方式下的滑行效率分析

为提高机场场面运行效率,以前侧跑道穿越方式为比较对象,对后侧穿越方式下的滑行效率进行分析。基于前后侧两种不同跑道穿越方式的机理,结合图论思想,将航空器的地面滑行速度、安全间隔及滑行道使用规则等作为约束条件,以总的地面滑行时间最短为目标函数,分别构建前侧穿越和后侧穿越两种不同穿越方式下的数学模型;根据前后侧穿越方式下的航空器地面滑行特点,设计面向前后侧穿越下航空器滑行路径的遗传算法对模型进行求解;选用重庆江北国际机场为例,统计目前在该机场运行的主要机型,从起飞滑跑距离、抗侧风能力及尾喷影响距离对其性能进行分析,计算江北机场某一天高峰小时内37架航班的地面滑行时间,比较两种穿越模式下的滑行效率。计算结果表明:单位小时内,前侧穿越结合后侧穿越模式比单独使用前侧穿越模式时的总地面滑行时间节省约9min,结合使用前侧穿越和后侧穿越的模式可以在前侧穿越延误较大的情况下提高场面滑行效率。     

近距平行跑道机场绕行滑行道使用策略研究

为了给近距平行跑道机场制定和优化航空器场面运行策略提供理论依据,提升跑道运行安全水平和效率、减少机场运行场面冲突、降低安全隐患。本文分析并建立基于进、离港航班平均地面滑行时间最小为目标的绕滑使用决策模型,并以某机场两条近距平行跑道绕滑运行为例,采用数值计算和AirTOp运行仿真软件两种方式验证了该模型的可行性。算例结果表明,由该模型确定的绕滑使用策略,可以同时降低机场进、离港航班的延误水平,提高地面滑行效率。并且,通过对该机场航班运行数据的进一步研究发现,起飞跑道交通密度与绕滑使用率之间存在较为明显的正相关关系,进而提出针对该机场在高峰小时运行架次和起降比变化情况下的绕滑运行策略。     

相关运行模式下的近距平行跑道容量计算方法研究

为提高近距平行跑道的系统容量,研究了相关平行进近运行模式下跑道间隔、进近下滑角和机型组合对跑道容量的影响。根据ATC间隔标准建立了相应的近距平行跑道容量计算模型。计算表明,在安全运行允许的条件下,跑道间隔相同时,跑道容量随下滑角的增大而提升;下滑角相同时,跑道容量随跑道间隔的变化并不敏感。模型在上海虹桥机场的应用表明,采用3°下滑角的跑道到达容量比现阶段提升18.3%;采用5°下滑角,到达容量提升32.1%。     

基于计算流体动力学的发动机喷流影响下后侧飞机受力分析

实施运行起飞点后侧穿越跑道方式的关键是确定两机安全间隔,后机受到前机发动机喷流作用则是安全间隔的重要影响因素。基于起飞点后侧穿越跑道方式,采用CFD数值模拟方法对一定距离下前机发动机喷流直接作用于后机的场景进行研究。根据数值模拟结果,后机整体压力值最大范围分布在迎喷流一侧的垂直尾翼、水平尾翼表面和机身尾部。后机表面沿喷流方向上的受力为18404.1N,结合其抗侧偏能力分析,认为基于最大安全裕度,为保证后机（空重）在前机发动机喷流作用下,还能保持在滑行道中线上运行,应在487m的基础上再适当增加间隔。     

波音平整度评价方法的局限性分析

探究了我国机场道面平整度评价方法中新加入的波音平整度评价方法,提出了具体应用时的几点局限性.在介绍波音平整度评价方法的同时,开发波音平整度指数(Boeing Bump Index,BBI)的求解程序,并基于ADAMS/Aircraft平台,建立典型机型的虚拟样机模型,基于世界范围实测的37条机场跑道纵断面数据,分析了BBI指标和评价标准在某些方面存在的问题.结果表明,BBI指标不能有效处理跑道上存在的多个连续隆起的问题,而应辅以反应类的平整度评价指标综合评价,且最不利滑行速度、单一的评价指标和评价机型使得该方法的评价标准过于宽松,应适当修正.     

基于微分对策的平行跑道独立运行冲突报警算法

为提高平行跑道运行时空中交通管制的安全和效率,通过跑道容量模型对首都机场的最大理论容量进行了分析,得出了两条平行跑道的最优运行方案。针对这种方案中的平行跑道独立运行安全保障问题,提出了一种基于微分对策的新报警方法,用它来代替传统的隔离带报警方法。这种方法假定入侵飞机是"追击者",另一架平行飞行的飞机是"躲避者",通过计算追击者的不安全区来达到报警目的。分析了最小水平安全间隔的变化。仿真试验证明,这种新的报警技术优于传统的隔离带报警方式。     

机场独立运行跑道起飞容量计算模型

跑道容量的确定是多条跑道开设时机的依据.给定了独立运行跑道起飞容量的概念,分析了各种影响跑道起飞容量的因素,按典型正态分布问题建立了计算模型;根据起飞飞机的速度关系和空管规则综合考虑了跑道占用时间、飞机前后间距标准、空管规则、风速影响、起飞公共段长度等影响因素,从理论上分类建立了机场独立运行跑道起飞容量的计算模型,提出了确定容量的方法,并利用某机场的实际运行航班数据对起飞容量进行计算,计算结果验证了该模型的实用性和可行性.     

具有绕滑的跑滑系统航空器滑行策略研究

为了应对空中交通流量的增加带来的挑战,很多繁忙机场建立了具有平行跑道的跑道系统来提高机场容量。绕行滑行道（End-around Taxiway,EAT）是提高具有近距平行跑道的繁忙机场运行效率的新型滑行道。本文根据具有绕行滑行道的跑滑系统的运行特点,将航空器在跑滑系统中的运行分为直接穿越、选择绕滑、等待-穿越三种滑行策略。提出具有绕行滑行道的跑滑系统滑行效率的概念,将航空器的滑行燃油最少和滑行时间最短作为协同优化目标,并结合绕行滑行道的运行规则、效率优先级作为约束条件,建立航空器地面滑行策略优化模型。从而根据该模型,选出最优的滑行策略。算例分析表明,绕行滑行道的使用可有效提高跑滑系统的滑行效率。