復(fù)雜機場終端區(qū)空域資源配置關(guān)鍵技術(shù)研究

1、    復(fù)雜機場終端區(qū)空域資源配置關(guān)鍵技術(shù)研究    李俊摘 要：為了提升復(fù)雜終端區(qū)空域資源利用效率，保證空中交通運行效率，本文研究了復(fù)雜終端區(qū)空域資源配置關(guān)鍵技術(shù)問題，提出了具體的空域資源配置規(guī)劃和管理方法，算例分析表明，本文提出的方法可靠性和有效性優(yōu)良，經(jīng)濟性、安全性符合標(biāo)準(zhǔn)，值得進一步推廣和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：復(fù)雜機場終端區(qū)；空域資源配置；關(guān)鍵技術(shù)；規(guī)劃管理前言：機場終端區(qū)指的是飛行區(qū)與航路之間的過渡銜接區(qū)域，終端區(qū)有著交通匯聚和發(fā)散快速的特點，且航空器飛行和運行環(huán)境的機動性、和時變性較強，這必然會影響空中交通運行效率。尤其對于復(fù)雜機場終端區(qū)來說，機場間

2、運行相互影響、空中交通密集，且航線結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，很容易導(dǎo)致空域擁堵和航班延誤等問題，這就需要合理配置空域資源，提升空域資源利用率，以此來保證復(fù)雜機場終端區(qū)的運行效率。基于以上，本文結(jié)合算例，簡要研究了復(fù)雜機場終端區(qū)空域資源配置關(guān)鍵技術(shù)，旨在為機場終端區(qū)空域資源配置規(guī)劃管理的相關(guān)研究和實踐提供參考。1復(fù)雜終端區(qū)空域資源配置關(guān)鍵技術(shù)方案1.1條件航路和臨時隔離區(qū)域當(dāng)前空域劃分難以實現(xiàn)靈活的空域管理，空域資源配置不合理，需要以現(xiàn)有空域為基礎(chǔ)建立臨時隔離空域，供軍民聯(lián)合使用，民航或軍航可遞交申請，一旦出現(xiàn)沖突，進行空域資源協(xié)調(diào)配置，保證空域資源配置和使用的充分性和靈活性，在增加空域流量和容量等資源的基

3、礎(chǔ)上，能夠有效提升空域資源利用效率1。臨時空域可以是臨時隔離空域，也可以是條件航路，其中條件航路在特定條件下才可以規(guī)劃和使用，而臨時隔離空域則供特定用戶專用。1.2復(fù)雜終端區(qū)空域資源配置技術(shù)方法及步驟首先，預(yù)測復(fù)雜終端區(qū)對空域資源的需求，以現(xiàn)有機場布局和擴建需求為基礎(chǔ)，對“四階段”模型法進行改建，采集歷史流量數(shù)據(jù)，預(yù)測空域資源需求。第二，以空域資源需求為基礎(chǔ)，對當(dāng)前復(fù)雜終端區(qū)存在問題進行分析，開發(fā)仿真軟件，采用仿真與專家座談結(jié)合的方式對當(dāng)前空域資源配置和使用現(xiàn)狀進行分析，指出未來機場布局、空域使用及協(xié)調(diào)機制等方面問題和影響因素。第三，以現(xiàn)狀問題分析為基礎(chǔ)，確定復(fù)雜終端區(qū)空域資源配置規(guī)劃方案，制

4、定科學(xué)的空域資源配置技術(shù)方法，形成合理的規(guī)劃方案2。第四，進行仿真驗證，采用形成的空域資源配置規(guī)劃方案及設(shè)計方法進行方案比選，以仿真實驗方式對各個方案的空域性能進行評估，主要評估指標(biāo)包括空域容量、經(jīng)濟性、環(huán)保性及安全性等，最終確定可行的空域資源配置規(guī)劃方案。2算例分析2.1空域資源規(guī)劃配置某機場終端區(qū)2017年交通流量預(yù)測為793958架次，以航路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化為基礎(chǔ)，建立條件航路和臨時隔離區(qū)域，航路方案包括三個臨時隔離空域和三條條件航路，根據(jù)每日空域資源需求確定二級分配，第三級實時對民用或軍用空域用戶開放。具體來說，在無空軍活動的基礎(chǔ)上，釋放三個臨時隔離區(qū)域，開放對應(yīng)的三條條件航路；在有空軍活動基

5、礎(chǔ)上，釋放三個臨時隔離區(qū)域，但三條條件航路不激活。不對原有導(dǎo)航和管制系統(tǒng)進行改變，以2015年高峰時段交通流為基礎(chǔ)確定管制符合，進行扇區(qū)劃分，該機場終端空域被劃分為七個扇區(qū)。2.2仿真分析建立該機場終端三維微觀仿真模型，以實際運行數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)作為模型數(shù)據(jù)，進行飛機進離過程的三維仿真，對管制員指令進行模擬。仿真得到飛行軌跡表，用vb+mapx軟件顯示非請狀況，模擬空域運行狀態(tài)，主要現(xiàn)實的信息包括高度、航班號及飛行軌跡等。2.2.1安全性飛機間的間隔是影響飛機飛行安全的主要因素，該機場終端區(qū)進場飛機間隔為：垂直間隔300m，縱向間隔12km，符合相關(guān)規(guī)定，但該機場終端區(qū)屬于復(fù)雜機場終端區(qū)，交通密

6、集、航線結(jié)構(gòu)復(fù)雜、交叉點較多，這些也會影響飛行安全3。而改進航路結(jié)構(gòu)則有利于提升安全性，經(jīng)過安全評估，提出的空域資源配置技術(shù)方案安全性優(yōu)良，僅為3.73×10-9次/h，小于現(xiàn)狀空域的19.26×10-9次/h。2.2.2延誤時間該機場終端區(qū)交通流量大，有著延誤問題，采用simmod進行仿真建模，仿真結(jié)果表明，本文提出的空域資源配置技術(shù)方案各扇形區(qū)域延誤時間均在15min以下，有效解決了延誤問題。2.2.3工作負荷原方案管制員工作負荷較大，利用doratask驗證扇區(qū)劃分的合理性，對飛機進離場全過程進行仿真，動態(tài)模擬管制員指令，對管制員工作負荷進行統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果表明，管制員

7、負荷均在2880s以下，滿足相關(guān)要求。2.2.4經(jīng)濟性分析利用數(shù)學(xué)模型進行經(jīng)濟性評價，使用本文提出的空域資源配置技術(shù)方案總飛行成本為134.87億元，相較于原方案來說，能夠節(jié)約11億元之多，經(jīng)濟性優(yōu)良。2.2.5環(huán)保性分析民用飛機每燃燒100t燃油平均會釋放氮氧化物2.112t、二氧化硫98kg、一氧化碳56kg，二氧化碳318.7t，結(jié)合三維仿真數(shù)據(jù)得出該機場終端區(qū)飛機進離場耗油量，最終得到溫室氣體年排放量為369.58萬t，小于原方案的405.2萬t，環(huán)保性優(yōu)良。結(jié)論：綜上所述，本文結(jié)合實際算例，提出了一種復(fù)雜機場終端區(qū)空域資源配置技術(shù)方案，仿真結(jié)果表明，此方案安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性優(yōu)良，工作負荷較小，能夠解決延誤問題，提升了空域資源利用率，值得進一步推廣和應(yīng)用。參考文獻1馬園園，胡明華，張洪海，尹嘉男，吳凡. 多機場終端區(qū)進場航班協(xié)同排序方法j. 航空學(xué)報，2015，07：2279-2290.2胡明華，馬園園，田文，尹嘉男. 復(fù)雜終端區(qū)進場交