一种新的多机场终端区容量评估方法研究

分析了影响终端区容量的各种因素,提出了一种新的多机场终端区容量评估方法。运用网络规划模型和仿真模型相结合的方法,评估了上海终端区虹桥机场和浦东机场分别在单独运行和联合运行情况下的终端区容量。评估结果分析表明该方法是一种较其他容量评估模型更通用的评估方法,对单机场终端区和多机场终端区的容量评估及其影响因素分析均具有良好的适应性,评估结果准确,符合终端区实际运行情况。     

一种新的多机场终端区容量评估方法研究

分析了影响终端区容量的各种因素,提出了一种新的多机场终端区容量评估方法.运用网络规划模型和仿真模型相结合的方法,评估了上海终端区虹桥机场和浦东机场分别在单独运行和联合运行情况下的终端区容量.评估结果分析表明该方法是一种较其他容量评估模型更通用的评估方法,对单机场终端区和多机场终端区的容量评估及其影响因素分析均具有良好的适应性,评估结果准确,符合终端区实际运行情况.     

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%)。     

基于燃油消耗的终端区进场效率评估

随着空中交通流量的增加,为缓解机场终端区拥挤及效率低下等问题提供参考指标,本文基于航空器燃油消耗的终端区进场效率指标,以弥补当前普遍使用的时间效率指标无法综合评估进场航班运行经济性、节能减排等问题。本文首先基于燃油消耗定义终端区进场航班效率指标,利用ADS-B数据提取并利用k-means聚类以天津机场为中心的40海里内的进场航班数据;接着通过飞机性能数据库(Base of Aircraft Data, BADA)油耗模型计算8月份天津机场进场航班油耗,并分析了天津滨海国际机场的进场效率,以及气象、终端区拥挤程度限制因素;最后,将燃油效率与传统进场效率作相关性检验,结果表明该指标具有合理性。     

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。     

基于多机场终端区交通态势的航班延误预测

为了针对性地制定后续优化措施,以降低多机场终端区内航班延误所带来的不利影响,并提高多机场系统内各机场的运营效率,进行多机场终端区航班延误的预测研究。首先,考虑多机场终端区交通态势对航班延误的影响,在对多机场终端区交通态势进行分析的基础上,建立了6个描述终端区交通态势的指标。接着,构建反向传播（back propagation,BP）神经网络航班延误预测模型,将终端区交通态势指标、航班信息和天气环境数据等作为输入,航班延误时间作为输出,并利用粒子群优化算法（particle swarm optimization,PSO）优化BP神经网络进行训练。通过实例验证和分析,基于多机场终端区交通态势的航班延误预测能够有效提高预测准确率,同时,通过粒子群优化BP神经网络的预测模型预测准确率均高于一般的考虑交通态势的BP和遗传算法优化的BP神经网络模型（genetic algorithm and back propagation,GA-BP）。     

基于管制移交的多机场终端区离港航班时刻优化

针对多机场终端区飞行流量大,空域资源紧张的现状,结合基于航迹运行理论,提出基于管制移交间隔优化离港航班时刻的模型。模型以时刻调整成本最小化为目标,使离港航班在出港点处能够建立符合移交条件的纵向间隔,使用遗传算法求解,利用北京终端区下辖三座机场的历史运行数据验证模型的适用性。结果表明,优化后的时刻可使98.15%的离港航班在出港点处建立符合移交条件的间隔,有效降低了因不满足移交间隔造成的飞行冲突,提高了航班流的有序性。     

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。     

危险天气下的终端区动态容量评估

危险天气对终端区容量分布有着显著影响,常导致其值沿不同方向增减水平迥异。以终端区内的航路汇聚点、机场和实时识别的飞行受限区为节点,可飞路径为弧建立网络,通过几何算法求出弧容量,利用最大流最小割定理找到网络最大流,最后通过改变网络收发点放置方式得到终端区容量沿各方向的分布。算例表明,方法自危险天气生成至消散一直能够连续有效地对终端区进行容量评估。     

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.     

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。     

我国多机场系统的内涵、分类与特性

多机场系统是指两个或两个以上地理位置邻近的民用机场以一个或多个机场为核心的集聚系统,我国多机场系统可分为集群式和枢纽式两类,具有复杂性、动态性、相关性和环境适应性等特性。云南省和珠三角地区两类多机场系统的实证研究表明,我国民用机场应借助于多机场系统的管理模式,通过扩大系统规模,实现系统内每一个机场规模的增加,以实现可持续发展。     

基于模糊数学的机场道面使用性能评价方法

从影响机场道面使用情况的两个主要因素道面承载力和道面不平整度出发,分别建立了基于通行-覆盖率的道面承载力数学模型和基于功率谱密度的道面不平整度数学模型,随后提出了基于模糊数学的机场道面使用性能综合评价方法,对机场道面使用性能进行评价。最后,选取了国内3个机场作为评价对象,通过实际数据进行仿真分析,得到的评价结果与道面当前使用情况吻合,证明该方法可以对机场道面使用情况进行有效的数学描述,从而指导机场及时掌握当前道面的使用情况,为道面的维修决策提供依据。     

机场群可达性空间布局优化模型

机场群体系利用不均衡、不充分问题正成为交通规划领域和重大工程管理领域急需解决的难题.合理规划机场群体系结构和空间分布,是打破机场群总体服务质量瓶颈、提高运营效率的有效方式.对此,建立基于可达性的机场群空间布局模型,并依据模型的非线性特征,提出了基于粒子群算法的快速求解方法.同时,考虑需求分布的聚集性和随机性,以及不同类...     

京津冀地区民用机场交通可达性及其与人口密度的关系研究

京津冀机场群协同发展是京津冀一体化的重要组成部分,机场交通可达性研究是明晰机场服务范围,促进机场协调发展的重要手段。分析机场可达性与人口布局的关系,对京津冀地区机场协调发展具有重要的理论和实践意义。研究运用成本栅格加权距离算法,在GIS支持下,计算京津冀地区民用机场的交通可达性,并分析其空间分异特征,进而探讨京津冀地区交通可达性与人口密度分布的关系,揭示京津冀不同区域和不同小时圈中机场可达性与人口布局的内在机制,为区域机场协调发展、促进京津冀地区机场合理规划提供科学依据。研究表明,京津冀地区机场可达性呈现南高北低、东高西低、中间地区强于边缘地区的趋势。机场可达性与人口密度具有明显的相关性。随着机场可达性百分比的增加,人口密度百分比成减小的趋势,相关系数达-0.73(P0.01),这种负相关关系可以通过幂指数的方程来定量表达;1.5小时圈是目前京津冀地区机场可达性与人口布局产生作用的最远距离,反映了机场服务范围与人口分布的关系;北京、天津和河北省三地,机场可达性与人口布局的相关性差异显著;北京和河北省地区的机场可达性与人口分布的主要作用圈在1~1.5 h圈;天津地区的主要作用圈在0.5~1 h圈,主要与城市规划和机场布局相关。在未来的机场规划中,新建机场应在1.5 h圈范围以外,同时考虑区域的人口密度状况。     

基于改进断裂点理论的机场吸引范围界定

合理界定机场吸引范围,是构建坚固民航运输网络的关键环节。现有的机场吸引范围界定方法,很少考虑与其衔接的地面交通网络,以及旅客出行偏好的影响。为提高机场吸引范围的实用性,本文以城市断裂点理论为基础,对其中的重要参数予以改进。首先,以综合交通运输为背景,指出发达的公路和铁路运输网络对民用机场具有很大的竞争与促进作用,并提出以地面交通出行时间为量化标准的吸引范围界定方法。然后,为分析旅客出行偏好的行为机理,针对于与机场衔接的地面交通网络来建立离散选择模型。其次,将研究区域的机场所在城市看作是一个整体,运用专家评价法和熵权法综合确定机场的吸引规模,并通过机场吞吐量与城市对外出行总量针对机场规模进行修正。最后,通过算例验证改进模型的实际可操作性,为确定多机场系统吸引范围界定提供新的思路和方法。