浅谈空中交通流量管理中的多元受限地面等待策略

我国民航事业的飞速发展使得空中交通流量持续增加,空域资源紧张和空中交通拥堵的问题大大突出.该文在单机场受限时地面等待策略的理论基础上,着重研究了在实际空中流量已知的情况下多元受限地面等待策略的相关事宜,通过简化的数学模型,提出了新的空中交通流量管理办法,为解决空中交通流量的多元等待问题提供了新的思路.     

空中交通流量管理中地面等待策略问题的探讨

随着我国经济不断的迅猛发展,国民收入不断增加,人们外出公干旅游较之以往飞速增长,而选择乘坐飞机作为交通工具的人群也日益增多。因此我国各大航空公司的飞机、航线数量都突飞猛进,但由于空中交通还有很多区域并没有开放,这也客观上导致经常出现航班延误,是继除天气影响第二大航班延误的重要原因。正因为如此,为缓解航班延误问题,本文制作了一套空中交通流量管理模型。这套模型的原理是如果机场会因为天气的原因而导致航班的延误,这种情况是无法避免的。将各个机场的出发航班以及到达航班进行有效的管理,合理分配各个航班,这个模型可以有效的缓解航班延误的问题。这个系统将国内5个最重要的枢纽机场的航班流通量的数据结合起来对模型进行了仿真计算。我们可以通过模拟得知,该模型会为航班提供调整策略,也会帮助航空部门制定相应的航班计划,使策略更安全更有效,也因此能大幅度降低航班延误的可能。     

空中交通流量管理中地面等待策略问题的研究

地面等待是解决空中交通拥堵的主要方式,具有安全性和经济性高的优点。该文就空中交通流量管理地面等待策略问题进行研究。根据不同的分类标准,地面等待策略可以分为静态和动态、确定性和随机性、单机场地面等待和多机场地面等待、时间驱动和事件驱动几类;该文就单机场静态地面等待分析、多机场地面等待分析、基于事件驱动的地面等待策略及其模型的优缺点做简要分析。     

航班地面等待模型研究

美国关于GHP的研究比较成熟,而目前在我们国家关于地面等待这类问题还处于刚起步阶段。本文结合笔者多年的实际工作,对此问题作一个简单的论述。     

空中交通地面等待问题的网络流规划模型

在将网络流方法应用于解决空中交通流量管理问题中,由于其形象直观和求解简单,因而倍受国内外学者的关注。本文针对确定容量条件下的单机场地面等待策略问题,研究了简单网络流规划方法,建立了数学模型和网络流规划模型。在简单网络模型的基础上,考虑更多的实际约束,改进成本函数,建立了修正的网络流规划模型,并对冲突航班例进行仿真,验证了规划方法的可行性。     

单机场地面等待问题的几种模型

空中交通拥挤不仅造成巨大的经济损失,也是飞行安全的重要隐患。地面等待是解决空中交通拥挤问题众多策略中普遍使用的一种,因为该策略经济又安全,它是将航班的空中等待前移至起飞机场的地面等待。本文首先对空中交通流量管理进行了简单的介绍,而后讨论了地面等待策略,最后阐述了几种地面等待模型。     

多机场动态地面等待问题中起降能力的概率更新策略

Vranas等人提出了一种多机场地面等待随机动态模型,其关键输入参数是机场当天的各种起降能力以及相应场景发生的概率.但因其仅简单假设预设的几种场景之一必定发生而不适合实际起降能力与预设值均不相同的情形.本文给出了两种动态概率更新策略,解决了实际起降能力与预设值均不符时的概率更新问题,使模型的适用范围更广.     

空中交通流量管理中的多机场地面等待策略

为解决航班延误问题,提出了一种考虑机场网络的延误累加效应及连续航程航班影响的多机场空中交通流量管理模型。该模型采用地面等待策略,对机场网络中各机场的延误情况进行综合考虑。当某些机场容量受恶劣天气或其他突发情况影响发生变化,使延误无法避免时,能够合理分配机场的出发和到达容量,减少航班的空中延误。结合中国3个枢纽机场的流量数据,对模型进行了仿真计算。仿真结果表明:该模型提供了一种更安全、更经济的航班调度策略,可为民航相关部门制定航班计划提供辅助的战略决策。     

多机场地面等待动态建模及其算法研究

随着我国民航事业的快速发展,空中交通流量迅速增长,使得空中交通拥挤问题日益严重,因此建立科学合理的空中交通管理系统变得十分迫切,而管理系统的核心-流量管理优化算法的研究就十分重要了。给出了考虑扇区容量限制的多机场地面等待问题的动态模型,并设计了一种以航班优先级别为核心的多机场地面等待启发式优化算法。详细地给出了算法的设计思想和步骤,求解时还考虑了目的机场容量的变化以及不同航班单位延迟费用的不同。最后仿真验证了其可行性。算法可求出符合各容量约束条件的满意实时解。     

航班调度系统中地面等待策略的应用

本文给出了支持基于地面等待策略的航班调度系统的离散事件随机数学模型,描述了航班调度系统的设计构成和主要功能的实现,并重点介绍了遗传算法在该系统中的开发应用情况,最后针对实际数据进行了仿真运算。     

机场终端区流量分配及优化调度

针对日益增长的空中交通需求所带来的严重的航班延误,给出了一种空中交通流量管理(ATFM)终端区流量分配及优化调度的模型.它可以实现对终端区某一特定时段内现有容量更有效的利用,进一步优化流量分配方案从而减轻航班延误的影响.模型在考虑机场的到达和出发过程相关的条件下实现对机场流量的最优分配,还考虑了机场容量按时间动态分配的特性以及在交通需求和天气的动态特性下,达到和出发过程之间的流量协调.最后利用中国某国际机场的实际数据对模型进行了验证,取得了很好的效果.     

基于差分处理的EMD-LSTM短时空中交通流量预测

随着我国民航的飞速发展,终端区空中交通流量与日俱增,短时空中交通流量预测对于精准实施空中交通流量管理具有重要意义。为提高短时空中交通流量预测的准确性,提出了基于数据差分处理（Data differential processing）的经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）和长短期记忆(long short-term memory,LSTM) 相结合的短时空中交通流量预测模型。首先,该模型对短时空中交通流量序列进行经验模态分解;其次,为了提高预测精度,运用数据差分对时间序列进行平稳化处理;最后,将平稳处理后的序列分别输入LSTM网络模型进行预测,经过数据重构,得到最终的短时流量预测值。利用郑州新郑国际机场数据进行了实验验证,结果表明,该模型预测精度和拟合程度的典型指标RSME、MAE、R2分别为0.29,0.08,96.40%,相较于其他方法,预测精度大幅度提高,可以为短时空中交通流量预测提供有益参考。     

广义空中交通流建模综述

空中交通流建模是研究空中交通系统拥堵规律和演变机理的重要手段.面向集权式管控下空中交通流广义属性,将空中交通流模型分为\"以流为中心\"和\"以人为中心\"两类,评述各类广义交通流模型的核心理念、建模方法、主要特点和适用范围,强调了空中交通流建模中\"人-流\"关系的重要性;针对当前交通流建模亟需突破的瓶颈和未来空中交通发展需求,...     

基于航迹分类的终端区交通流非线性特征

终端区空中交通系统是复杂的非线性系统,本文基于航迹分类与交通流混沌理论研究终端区交通流的非线性特征,为终端区交通流控制及预测提供科学依据。首先对获取的广播式自动相关监视(Automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)航迹数据进行异常识别与处理。然后基于K-近邻算法(K-nearest neighbor, K-NN)与跑道方向设计终端区航迹分类方法,实现终端区航空器航迹的精确分类。根据分类结果构建交通流量的时间序列,结合相空间重构和最大Lyapunov指数分析终端区交通流的混沌特性。最后,选用北京首都机场终端区ADS-B航迹数据进行实例验证,结果表明本文方法可以实现航迹的精准分类,准确识别和分析多跑道机场终端区交通流的非线性特征,在验证时段内36R、36L跑道及整个终端区交通流均表现出混沌特性。     

北京市气象条件和空气质量指数与车辆行驶事故的关系

运用皮尔逊相关分析,采用保险调查数据,综合研究了北京市日车辆行驶事故数量与日平均气温、日降水量、日空气质量指数的关系,得到以下结果: 1)10月份行驶事故数量占全年的比例最高,2月份最低; 2)年尺度数据分析显示,日行驶事故数量分别与日平均温度和日降水数量呈显著负相关,与日空气质量指数呈显著正相关; 3)季节和月份尺度数据分析结果表明,日车辆行驶事故数量与日降水量无显著相关关系,夏季日平均温度与日行驶事故数量之间呈显著正相关关系; 4)夏季营造良好车内环境、秋冬季节改善道路条件、污染天气限行制度、行驶事故风险预警等,有利于减少车辆行驶事故,改善交通拥堵现象.      

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。     

民用无人机交通管理体系架构及关键技术

民用无人机交通管理是无人机运行管理的核心。目前无人机交通管理的研究大都处于针对单一运行场景的策略制定和相关支撑技术方案的探讨和论证阶段,没有系统揭示无人机交通管理体系全貌和技术发展趋势。在分析国外民用无人机交通管理现状的基础上,设计了面向全谱系运行场景的民用无人机交通管理体系架构,涵盖典型运行场景、管理策略、运行生态。为支持无人机交通管理体系的实施,围绕无人机空域精细化管理、无人机运行安全与间隔管理、无人机交通引导与控制、无人机智能化设施规划与应用提出了11项关键技术,并分析了技术发展现状,总结了技术发展方向。研究结果表明：民用无人机交通管理应采用面向场景基于风险的分级分类管理策略,适应无人机运行生态的可持续发展需要;交通管理关键技术研究需考虑多场景、多类型、多阶段、交互性、大规模、高自主等因素,以安全、高效融入国家空域系统。