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.     

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.     

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。     

单机场地面等待问题中的参数设置

近年来,空中交通拥挤现象时有发生,使得流量管理备受瞩目。本文针对空中交通流量管理中的一类单机场地面等待问题,建立了相应的优化数学模型;对该模型进行了仿真验证;基于仿真结果,对模型中的关键参数作了详细的分析讨论,得到了相关参数的物理意见义和数学关系式。     

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。     

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。     

多机场网络效应在地面等待策略中的应用

在多机场地面等待策略中,对多机场延迟的网络效应进行研究.将其以约束条件的方式加入到运算模型当中,对模型进行优化,并设计启发式算法对模型进行求解.多机场地面等待的网络效应主要体现于航班延迟在多机场网络中传递,该效应在枢纽机场尤其严重.通过对延迟时间中各时间要素进行分析,并得出新的约束条件对模型进行优化.优化后应用于真实算例的求解.求解结果显示:模型更真实地反映了多机场地面等待问题的实际情况,模型的求解为航班调整提供了依据.调整后的航班总延迟时间段数目减少,而航班总运行成本降低,达到了提高运行效率的目的.     

航班地面等待问题建模及优化

首先建立了一种单机场地面等待问题的事件驱动优化模型,该模型综合考虑了航班的延误成本差异、最大延误时限以及尾流间隔等其他多种因素;然后提出了一种改进的自适应遗传算法对该模型进行求解,该算法对传统适应度函数形式和初始群体的产生加以改进,并针对问题特征定义了交叉算子.通过对多组算例进行仿真验证,实验结果表明,本文的模型与算法对降低延误成本以及控制航班最长延误时间取得了明显的优化效果.     

多元受限地面等待策略建模与分析

为了缓解航班大批量延误问题,综合考虑了恶劣天气下对航路扇区容量和目的机场容量约束,建立了以最小化延误总成本的多机场地面等待策略模型,并对航班延误成本进行了系统的研究分析,着重考虑了延误对航空公司的经济影响,指出延误成本与延误时间的指数型增长关系和连程航班的延误累积效应.利用CPLEX优化软件对多机场地面等待模型进行精确求解,根据目的机场接收率的动态变化以及不同航班单位时间延迟费用的不同,对航班的地面延误时间优化.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.     

航空器同航迹起飞放行规划方法

基于交通流量管理的地面等待是空中交通管制中普遍应用的一种方法,根据机场实际起飞容量的约束和管制规则的限制,提出了同航迹飞机起飞放行的规划模型,以达到平滑交通流量的目的,并对模型的应用和功能进行了简单的评估验证。     

恶劣天气影响下动态改航策略研究

将地面等待、空中等待和改航策略相结合,以航班总延误成本最小为目标,引入情景树的概念建立动态改航模型,并利用Lingo进行整数线性规划求解.对上海虹桥国际机场某时间段内从庵东方向进场的航班进行分析,通过与采用静态改航策略、单一的地面等待策略的延误总成本进行比较,验证了模型的有效性.     

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。     

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。     

跑道侵入影响因素分析

从以往的经验教训来看,跑道侵入就是一个典型的地面安全问题。将影响因素即危险源的辨识应用到其中,本文提出了实施安全风险预警的具体方法,选用危险态作为风险要素,将在以下四个功能领域部分中予以介绍:空中交通管制;飞行运行;机场和地面助航设备;交通流量、容量提高程序和机场设计。     

基于优先级的空中等待策略模型研究

空中交通拥塞日益严重,造成大量经济损失.空中等待是空中交通拥挤时流量调整的重要措施,作为短期措施中缓解空中交通拥塞的有效方法,空中等待策略的核心问题是确定航班等待序列.因此针对航班的延误时间和延误费用,提出了一种基于优先级的空中等待策略,并建立基于该算法的空中等待优化模型.该算法中,在确定等待航班的优先级时,综合考虑了航班的延误时间和延误费用的影响,确定出航班的等待序列.结合实际的数据,用计算机仿真实验对该算法进行了检验.结果表明,该算法具有灵活性和有效性.     

人为差错在空中交通管制中的影响及其预防措施

人为因素作为影响空中交通管理安全和运行品质的关键因素,需要从理论和实际上采取措施防止人为差错对空中交通管制中的影响。该文以空中交通管制中的人为差错作为主要的研究对象,根据本人的学习和工作经验,采用理论和实际相结合的方法,特别是义乌机场军民航合用的特殊性质,分析了人为差错的成因,着重讨论了如何消除或避免空中交通管制中的人为差错。     

厦门高崎机场2017—2020年地面风突变特征分析

在航空运行中,地面风突变对飞机起降有着重要影响,然而实际工作中地面风突变的预报难度大,漏报率高.该文利用厦门高崎国际机场(简称厦门机场)2017—2020年的天气报告和常规天气图等资料,对厦门机场地面风突变的特征进行统计学分析,结果发现,①厦门机场每年有近50％的天数会发生地面风的突变,且其具有明显的季节和日变化特征....     

大型机场场面交通拥堵状态等级预测

随着地面延误程序的实施,空中交通压力逐渐向地面转移,持续增长的地面运行压力对机场场面管制措施提出了更高更科学的要求。预测机场场面拥堵状态变化规律,设定拥堵状态等级是科学制定机场场面管制措施的重要基础之一。通过对场面拥堵状态分析确定场面拥堵影响因素,并设定场面拥堵状态等级,然后基于GA-LSTM算法对跑道头排队架次、主滑行道延误时间、机动区延误时间进行预测并与LSTM算法进行比较,最后,使用FCM聚类算法确定预测的拥堵状态数据聚类中心,对拥堵状态进行分类以确定场面拥堵状态等级。研究表明,对场面跑道头排队架次、主滑行道延误时间、机动区延误时间预测的均方根误差分别为1.18架次、1.85秒、2.11秒,该预测结果能够为战略级层面管制决策提供依据。本文所提出的方法对大型机场系统均具有普适性, 可提前预知拥堵可能产生的区域及时段,为管制员提供决策支持,提高空中交通系统的运行效率。     

支线机场见习管制员培训浅谈

空中交通管制员的工作直接关联着人民生命财产和国家资产安全,责任重大,这就要求管制员必须具有严谨细致的工作作风。支线机场管制员通常身兼数职,实施塔台管制、飞行服务及应急救援处置等工作职能,支线机场见习管制员培训工作任重道远。