基于沖突風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的空域規(guī)劃設(shè)計(jì)框架

1、基于沖突風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的空域規(guī)劃和設(shè)計(jì)的框架第1部分分：空域域戰(zhàn)略規(guī)規(guī)劃的沖沖突風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估模模型Fedjja NNetjjasoov機(jī)場(chǎng)和空空中交通通安全，交通運(yùn)運(yùn)輸和交交通工程程學(xué)院，貝爾格格萊德大大學(xué)，VVojvvodee Sttepee E3305，110000貝貝爾格萊萊德，塞塞爾維亞亞部文章信息息文章歷史史：20100年9月月2日20122年3月月修訂后后的表格格1120122年3月月14日日關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估估航空安全全航空管制制空中交通通管理本文提出出了一種種基于空空域規(guī)劃劃和設(shè)計(jì)計(jì)，開(kāi)發(fā)發(fā)目的是是防止飛飛機(jī)沖突突和碰撞撞沖突的的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)評(píng)估框架架。擬議議框架的的第一步步，本文文還介紹紹了

2、沖突突的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估模模型，空空域戰(zhàn)略略規(guī)劃。該模型型是為了了便于比比較和感感性分析析不同的的流量級(jí)級(jí)別下的的空域設(shè)設(shè)計(jì)和組組織情況況。風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估有有兩個(gè)變變量：沖沖突的概概率與觀觀察到的的給定情情況下的的空域沖沖突數(shù)目目。模型型是基于于概念的的關(guān)鍵部部分設(shè)計(jì)計(jì)的，關(guān)關(guān)鍵部分分是指在在水平飛飛行時(shí)所所經(jīng)過(guò)的的飛機(jī)，或在爬爬升或下下降通過(guò)過(guò)這些部部分。對(duì)對(duì)于一組組給定飛飛機(jī)發(fā)生生沖突的的概率取取決于一一架飛機(jī)機(jī)自己的的軌跡，和另一一架飛機(jī)機(jī)恰巧也也在關(guān)鍵鍵部分的的條件概概率。沖沖突的數(shù)數(shù)目被定定義為沖沖突的概概率和為為給定的的氣道的的估計(jì)流流量的乘乘積。沖沖突的最最終值數(shù)數(shù)字確定定需要考考慮到所所

3、有可用用的在給給定空域域的飛行行高度層層和氣道道組合。該模型型提供了了一個(gè)分分析的分分離減少少?zèng)_突風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的影影響，可可用于在在航路和和終端機(jī)機(jī)動(dòng)空域域。該模模型提供供了一個(gè)個(gè)分析的的分離減減少?zèng)_突突風(fēng)險(xiǎn)的的影響，可用于于在航路路和終端端機(jī)動(dòng)空空域。1.介紹紹盡管有全全球經(jīng)濟(jì)濟(jì)危機(jī)加加劇等制制約因素素，航空空運(yùn)輸預(yù)預(yù)計(jì)平均均每年增增長(zhǎng)約44-5（SEESARR，20006，EC，20111）。歐洲航航空交通通量的增加，到20050年年預(yù)計(jì)歐歐洲委員員會(huì)（EEC）文文件“航線220500”（ECC，20011）幾乎增增加了相相當(dāng)于220111年三倍倍（在220500年的225萬(wàn)個(gè)個(gè)商業(yè)航航班相對(duì)對(duì)

4、于9440萬(wàn)，預(yù)計(jì)在在20111年）。與此此同時(shí)，安全級(jí)級(jí)別的提提高既需需要通過(guò)過(guò)減少高高達(dá)800%的特特殊操作作事故率率，也需需要一定定程度上上減少人人為錯(cuò)誤誤（ECC，20011）。類似的的目標(biāo)也也被定義義在美國(guó)國(guó)（JPPDO，20004年）。以前前的文件件中提到到的事實(shí)實(shí)被反對(duì)對(duì)，并且就就增加的的流量應(yīng)應(yīng)該不會(huì)會(huì)導(dǎo)致減減少安全全向科研研界提出出了重大大的挑戰(zhàn)戰(zhàn)。根據(jù)據(jù)“20220年遠(yuǎn)遠(yuǎn)景規(guī)劃劃”（OOOPECC，20001年年），新新的作戰(zhàn)戰(zhàn)概念的的航空交交通系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展以及發(fā)發(fā)是展的安安全防范范措施和和系統(tǒng)安安全性能能指標(biāo)都都在預(yù)期期中。命名法則則在水平平平面內(nèi)的的兩個(gè)軌軌跡之間間的

5、一個(gè)個(gè)交叉角角飛機(jī)上升升或下降降角度在水平平平面內(nèi)的的臨界段段長(zhǎng)度在垂直平平面內(nèi)的的臨界段段長(zhǎng)度氣道i在在給定空空域的長(zhǎng)長(zhǎng)度可用FLL包含在在給定的的空域的的設(shè)定最小垂直直間隔氣道在給定的的FL組組包含在在給定空空域的交交叉點(diǎn)OO在給定FFL的情情況下, 對(duì)于于某些交交點(diǎn)每小小時(shí)跨越越?jīng)_突的的平均數(shù)數(shù)目，可用于所所有每個(gè)個(gè)給定空空域的飛飛行高度度層沖突突的總數(shù)數(shù)在給定FFL的情情況下，每小時(shí)時(shí)指定交交點(diǎn)的沖沖突的平平均最大大數(shù)目沖突軌跡跡的I和和Q之間間的交點(diǎn)點(diǎn)O的平平均數(shù)量量每個(gè)給定定空域的的所有交交叉點(diǎn)的的交叉沖沖突的總總數(shù)每個(gè)給定定區(qū)域超超越?jīng)_突突的總數(shù)數(shù)在交點(diǎn)OO沖突的的總數(shù)每氣道的的

6、超越?jīng)_沖突和給給定單獨(dú)獨(dú)氣道情情況下的的FL的的總數(shù)在水平面面上的沖沖突概率率軍用飛機(jī)機(jī)1（事事件A）在水平平面內(nèi)的的關(guān)鍵部部分的概概率飛機(jī)1在在關(guān)鍵部部分，且且飛機(jī)2已經(jīng)在在水平平平面內(nèi)（事件BB）的可可能性在垂直平平面上的的沖突概概率軍用飛機(jī)機(jī)1關(guān)鍵鍵部分（事件AA）在垂垂直平面面內(nèi)的概概率飛機(jī)2是是在關(guān)鍵鍵的部分分，且飛機(jī)1已經(jīng)在在垂直平平面內(nèi)（事件BB）的可可能性總的沖突突概率飛機(jī)進(jìn)入入領(lǐng)空的的一段時(shí)時(shí)間內(nèi)，保證與與其它飛飛機(jī)發(fā)生生沖突的的概率在交點(diǎn)OO的沖突突概率軌跡I和和Q之間間的沖突突概率每一個(gè)FFL氣道道i的平均均最大流流量飛行高度度在給定的的FL的的情況下下，屬于于參考平平面

7、且在在給定空空域的點(diǎn)Ri的的組 最低水平平分離在給定的的氣道ii的飛機(jī)機(jī)的平均到到達(dá)時(shí)間間之間飛機(jī)在氣氣道i上進(jìn)入入領(lǐng)空的的時(shí)間飛機(jī)在氣氣道i上進(jìn)入入關(guān)鍵部部分的時(shí)時(shí)間飛機(jī)在氣氣道i上上離開(kāi)領(lǐng)領(lǐng)空的時(shí)時(shí)間輸入的時(shí)時(shí)間不重重疊時(shí)，飛機(jī)22進(jìn)入領(lǐng)空空的情況況關(guān)鍵部分分不重疊疊時(shí)，飛飛機(jī)2空空域進(jìn)入入時(shí)移情情況的時(shí)時(shí)間段XX1關(guān)鍵部分分不重疊疊時(shí)，飛飛機(jī)2空空域進(jìn)入入時(shí)移情情況的時(shí)時(shí)間段DDt在水平平平面內(nèi)的的臨界時(shí)時(shí)間軍用飛機(jī)機(jī)1在氣道i關(guān)關(guān)鍵部分分在水平平平面內(nèi)內(nèi)的臨界界時(shí)間軍用飛機(jī)機(jī)2在氣道道i關(guān)鍵鍵部分在在水平平平面內(nèi)的的臨界時(shí)時(shí)間在垂直平平面內(nèi)的的臨界時(shí)時(shí)間軍用飛機(jī)機(jī)1在氣道i關(guān)關(guān)鍵部分分

8、在垂直直平面內(nèi)內(nèi)的臨界界時(shí)間軍用飛機(jī)機(jī)2在氣道道i關(guān)鍵鍵部分在在垂直平平面內(nèi)的的臨界時(shí)時(shí)間飛機(jī)在水水平平面面內(nèi)的速速度飛機(jī)在垂垂直平面面內(nèi)的速速度關(guān)鍵的時(shí)時(shí)間段之之間的時(shí)時(shí)間差距距生產(chǎn)的關(guān)關(guān)鍵部分分重疊且且轉(zhuǎn)移空空域輸入入的時(shí)間間，理論上和和運(yùn)營(yíng)上上來(lái)說(shuō)，航空運(yùn)運(yùn)輸系統(tǒng)統(tǒng)是一個(gè)個(gè)相當(dāng)復(fù)復(fù)雜的系系統(tǒng)的主主要組成成部分 - 航航空公司司，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)和空中中交通管管制服務(wù)務(wù) - 所有和和不同層層次的相相互作用用，構(gòu)成成了一個(gè)個(gè)非常復(fù)復(fù)雜的、高度分分散的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的人人的運(yùn)營(yíng)營(yíng)商、程序和和技術(shù)/技術(shù)系系統(tǒng)。尤尤其關(guān)鍵鍵的是，在這樣樣一個(gè)復(fù)復(fù)雜的系系統(tǒng)相關(guān)關(guān)的安全全事故和和風(fēng)險(xiǎn)之之間的相相互作用用的各種種影響組

9、組件和的的元素（Nettjassov和和亞尼奇奇，20008aa，b）。這意味味著，提提供令人人滿意的的水平的的安全性性（即在空空域中低低風(fēng)險(xiǎn)的的事故），以上這些些只是保保證每個(gè)個(gè)組件和和元素安安全功能能，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠夠（Bllom等等人，119988年）。由于這這種固有有的復(fù)雜雜性和事事故的嚴(yán)嚴(yán)重后果果，風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)和安全全性一直直被認(rèn)為為是作為為當(dāng)代航航空運(yùn)輸輸系統(tǒng)的的最重要要的問(wèn)題題（亞尼尼奇，220000年）。因此，這些特特性一直直是從不不同的角角度和觀觀點(diǎn)不斷斷研究的的問(wèn)題，范圍從從單純的的技術(shù)/工藝到到嚴(yán)格的的機(jī)構(gòu)。在一般情情況下，前者已已處理的的飛機(jī)安安全與其其他系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)施施和設(shè)備備

10、的設(shè)計(jì)計(jì)的關(guān)系系。后者已經(jīng)隱隱含了系系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)和的的操作來(lái)來(lái)建立適適當(dāng)?shù)姆ǚㄒ?guī)（NNetjjasoov和亞亞尼奇，20008A，B）。該系統(tǒng)統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施 - 機(jī)場(chǎng)場(chǎng)和空中中交通控控制/管管理（AATC / AATM）系統(tǒng)，雖然在在許多情情況下作作為“瓶頸”，仍可以以安全，高效，有效地地支持這這樣的增增長(zhǎng)。此此研究主主要集中中在ATCC / ATMM系統(tǒng)，即在空空域規(guī)劃劃。最終，由由于飛機(jī)機(jī)會(huì)通過(guò)過(guò)的最大大數(shù)目為為任何給給定的幾幾何在給給定的時(shí)時(shí)間內(nèi)空空域（馬馬宗達(dá)等等人，220055），不不受約束束的空域域容量取取決于交交通流的的某些或或全部的的航空公公司，如如應(yīng)用于于飛機(jī)的的最小間間隔。增

11、加空空域容量量的可能能性之一一是減少少分離最最低值（莫斯克克拉貝尼尼特斯等等人，220099）。這這種方法法已通過(guò)過(guò)事實(shí)被被驅(qū)動(dòng)，即合適適的通信信，導(dǎo)航航和監(jiān)測(cè)測(cè)（COOM / NAAV / SUUR）技技術(shù)（BBlomm等人，19998）。最低間間隔減少少，一方方面能增增加流量量的吞吐吐量，但但另一方方面會(huì)影影響飛機(jī)機(jī)的安全全，且很很有可能能是減少。這就是是建立一一個(gè)模型型的原因因，這將將有助于于這種變變化中的的安全性性進(jìn)行評(píng)評(píng)估，并并找到了了增加能能力及不不想安全全減少之之間的平平衡。在本文中中所描述述的研究究的目的的是制定定一個(gè)框框架，空空域規(guī)劃劃和設(shè)計(jì)計(jì)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上沖突突風(fēng)險(xiǎn)評(píng)評(píng)估的目目

12、的是防防止飛機(jī)機(jī)沖突和和碰撞。另一個(gè)個(gè)目的是是發(fā)展的的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)評(píng)估模型型，考慮慮空域設(shè)設(shè)計(jì)和組組織的戰(zhàn)戰(zhàn)略規(guī)劃劃，即空空域和航航線網(wǎng)絡(luò)絡(luò)發(fā)展，空域規(guī)規(guī)劃的目目的是實(shí)實(shí)施擬議議的框架架的第一一步。在在戰(zhàn)略層層面的交交通需求求的一個(gè)個(gè)指標(biāo)是是用來(lái)預(yù)預(yù)測(cè)或估估計(jì)的交交通流數(shù)數(shù)據(jù)。從從供給方方面看，關(guān)于空空域的航航路和相相應(yīng)的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)據(jù)會(huì)被應(yīng)應(yīng)用。作為代表表潛在沖沖突局勢(shì)勢(shì)和沖突突的可能能性的平平均數(shù)量量，飛行曝曝光的沖沖突局勢(shì)勢(shì)是規(guī)劃風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)和安安全水平平的一個(gè)個(gè)指標(biāo)。本文的結(jié)結(jié)構(gòu)如下下。第2部分分是碰撞撞風(fēng)險(xiǎn)建建模方法法的概述述。第33部分是是空域規(guī)規(guī)劃和設(shè)設(shè)計(jì)的基基礎(chǔ)上沖沖突的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估估的建議議

13、框架的的描述。接下來(lái)來(lái)，第44部分解釋釋沖突的的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)評(píng)估模型型的空域域戰(zhàn)略規(guī)規(guī)劃的發(fā)發(fā)展。第第5部分給給出了應(yīng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)發(fā)的模型型的情況況下，一一個(gè)假設(shè)設(shè)的和實(shí)實(shí)際的連連接路由由的例子子。第66節(jié)得出出結(jié)論，提出了了進(jìn)一步步的研究究方向。2風(fēng)險(xiǎn)建建模方法法2.1風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)建模模方法概概述民用航空空的日常常運(yùn)作中中主要關(guān)關(guān)注的問(wèn)問(wèn)題之一一是防止止航空器器之間的的沖突乃乃至碰撞撞，無(wú)論論是在空空中或地地面上。雖然飛飛機(jī)的碰碰撞實(shí)際際上已經(jīng)經(jīng)非常罕罕見(jiàn)的事事件且造成的的總死亡亡人數(shù)的的一個(gè)非非常小的的比例，但他們一一直比較較強(qiáng)造成成的影響響主要是是由于每每單一事事件死亡亡人數(shù)比比較多并并且偶爾爾所涉及及

14、的飛機(jī)機(jī)會(huì)徹底銷銷毀（NNetjjasoov和亞亞尼奇，20008A，B）。在20世世紀(jì)600年代開(kāi)開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)的方法法/模型型的主要要驅(qū)動(dòng)力力是通過(guò)過(guò)降低飛飛機(jī)的最最小間隔隔，增加加空域容容量在大大西洋上上空的需需要。在在一般情情況下，分離該該機(jī)采用用空間和和時(shí)間上上的分離離標(biāo)準(zhǔn)（最低標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)）來(lái)來(lái)防止沖沖突和碰碰撞。然然而，由由于這種種分離的的減少，為了增增加空域域容量從從而應(yīng)對(duì)對(duì)日益增增長(zhǎng)的航航空運(yùn)輸輸需求，在這種種情況下下的沖突突和碰撞撞的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估已已經(jīng)采用用幾個(gè)重重要的方方法/模模型。方方法/模模型顯示示，如果果減少的的分離和和飛行軌軌道之間間的間距距足夠的的安全，即確定定適當(dāng)?shù)牡拈g距

15、，則可以以在軌道道之間保保證一個(gè)個(gè)給定的的安全水水平。使使用下面面的方法法/型號(hào)號(hào)分別為為（Neetjaasovv和亞尼尼奇，220088A，BB）：Reicch的標(biāo)標(biāo)志是在在20世世紀(jì)600年代初初，英國(guó)國(guó)皇家飛飛機(jī)建立立（Reeichh，19966年年）。它它是一種種基于假假設(shè)有隨隨機(jī)偏差差的飛機(jī)機(jī)的位置置和速度度的預(yù)期期。該模模型是估估計(jì)的碰碰撞風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)北大西西洋上空空的航班班，因此此才指定適適當(dāng)?shù)姆址蛛x規(guī)則則飛行軌軌跡（SShorrtlee等，20004）。該模模型計(jì)算算飛機(jī)接接近的概概率與碰撞的的條件概概率的給給定的接接近（MMachhol，19995; FAAA / EURROCOO

16、NTRROL，19998年）。MachholRReicch模型型開(kāi)發(fā)后后，國(guó)際際民航組組織已建建立的NNAT SPGG（北大大西洋系系統(tǒng)規(guī)劃劃組）于于19666年Reiich的的標(biāo)志模模型作為為一個(gè)可可行的工工具，以以及開(kāi)發(fā)發(fā)的想法法來(lái)提高高空域的的能力。因此，國(guó)際民民航組織織NATT SPPG通過(guò)過(guò)分離兩兩架飛機(jī)機(jī)（Maachool，119755年，119955年）的的損失的的碰撞風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)閾值值來(lái)計(jì)劃劃。路口型號(hào)號(hào)屬于最最簡(jiǎn)單的的碰撞風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)模型型。它們們是基于于假設(shè)，這架飛飛機(jī)按照照預(yù)先確確定的交交叉軌跡跡恒定速速度。每每條軌跡跡上，飛飛機(jī)的速速度與氣氣道的幾幾何形狀狀（Siiddiiqeee

17、，19973年年，19977年年，施密密特許，19881年格格伊辛格格，19985年年巴尼特特，20000年年）的交交叉點(diǎn)來(lái)來(lái)計(jì)算流流量的強(qiáng)強(qiáng)度碰撞撞的概率率。路口模型型幾何沖沖突模式式是相似似的。在在這些模模型中（20世世紀(jì)900年代開(kāi)開(kāi)發(fā)的）的任何何兩個(gè)飛飛機(jī)的速速度是恒恒定的，但它們們的初始始的三維維位置是是隨機(jī)的的。沖突突發(fā)生時(shí)時(shí)，兩架架飛機(jī)的的距離比比規(guī)定的的分離規(guī)規(guī)則更接接近（PPaieellii厄茲伯伯格，119977年，119999年的歐歐文，220022年阿拉拉姆等人人，20009年年Chaalouuloss 等，20110）。廣義的RReicch模型型是由通通過(guò)從Reiic

18、h模模型的基基礎(chǔ)上沒(méi)沒(méi)有充分分涵蓋一一定的空空中交通通情況來(lái)來(lái)假設(shè)發(fā)展展的。這這種廣義義的碰撞撞模型在在20世世紀(jì)900年代開(kāi)開(kāi)發(fā)的，并一直直在使用用的TOOPAZZ（交通通優(yōu)化和和擾動(dòng)分分析儀）的方法法（Bllom等等人，119988年，220033年Shhorttle等等，20004年年，巴克克和Bllom，19993年;布洛姆姆和BAAKKEER，220022年，貝貝克等人人，20000）。碰撞危險(xiǎn)險(xiǎn)方法/模式已已逐漸被被開(kāi)發(fā)，從Marrks, Reeichh和Maachool的最最新版本本的在TTOPAAZ方法法使用。這項(xiàng)模模式的主主要目的的始終保保持在系系統(tǒng)的規(guī)規(guī)劃和發(fā)發(fā)展過(guò)程程中，

19、通通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估和和安全性性的的擬擬議變化化（無(wú)論論是在現(xiàn)現(xiàn)有的或或新的系系統(tǒng)）來(lái)來(lái)支持決決策過(guò)程程。2.2國(guó)國(guó)際民航航組織接接受的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)建模模方法國(guó)際民用用航空組組織（IICAOO）已開(kāi)開(kāi)發(fā)出碰碰撞危險(xiǎn)險(xiǎn)模型（CRMM）作為為一種數(shù)數(shù)學(xué)工具具，用于于預(yù)測(cè)的的空中相相撞的危危險(xiǎn)。CCRM ICAAO在開(kāi)開(kāi)發(fā)過(guò)程程中采用用了Reeichh（19966年年）和HHsu（19881）公公式（IICAOO，19998年年，20002年年，20009年年），進(jìn)進(jìn)一步明明確了統(tǒng)統(tǒng)一的框框架碰撞撞風(fēng)險(xiǎn)模模型的推推導(dǎo)，被被稱為水水稻公式式（Meehaddhebbi和LLazaaud，20004年，國(guó)際民民航組

20、織織，20009年年）。從從水稻公公式，它它可以得得到Reeichh和Hsuu式（MMehaadheebi和和Lazzaudd，20004年年）。國(guó)際民航航組織已已采納的的的CRRM模型型作為空空域規(guī)劃劃方法測(cè)測(cè)定的間間隔標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（ICCAO，19998年）的一個(gè)重重要組成成部分。該方法法的主要要目的是是基于碰撞撞風(fēng)險(xiǎn)模模型的基基礎(chǔ)上確確定最小小間隔?；贑CRM的的計(jì)算碰碰撞概率率比較與與參考系系統(tǒng)（如如果存在在的話），或用用于對(duì)閾閾值來(lái)對(duì)對(duì)安全性性（TLLS）的的目標(biāo)水水平的系系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)評(píng)估。根據(jù)國(guó)際際民航組組織的通通告3119（220099），碰碰撞風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)模型的的目的是是在模型型的連

21、鎖鎖事件標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的背背景下，確定最最低間隔隔，導(dǎo)致致一對(duì)最最初分離離的飛機(jī)機(jī)碰撞。國(guó)際民民航組織織CRMM的橫向向或垂直直重疊的的概率在在給定的的概率密密度函數(shù)數(shù)的位置置誤差和和給定的的時(shí)刻計(jì)計(jì)算的碰碰撞概率率，（位位置誤差差取決于于對(duì)路徑徑定義誤誤差，飛飛行技術(shù)術(shù)誤差，導(dǎo)航系系統(tǒng)誤差差和監(jiān)視視錯(cuò)誤）（Meehaddhebbi和LLazaaud，20004年，藤田，20009年）。然而而，Meehaddhebbi（220077）指出出，CRRM的國(guó)國(guó)際民航航組織DDoc 96689（19998年）在建立所所有的情情況下是是不夠的的，特別別是操作作失誤。3空域規(guī)規(guī)劃和設(shè)設(shè)計(jì)的基基礎(chǔ)上沖沖突的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)

22、評(píng)估估框架本文提出出的研究究的基本本思想是是ATCC / ATMM不同的的規(guī)劃水水平需要要不同的的模型進(jìn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估。他們的的主要目目的是通通過(guò)評(píng)估估風(fēng)險(xiǎn)和和安全支支持決策策過(guò)程系系統(tǒng)的規(guī)規(guī)劃和發(fā)發(fā)展過(guò)程程中的的的擬議變變化（無(wú)無(wú)論是在在現(xiàn)有的的或新的的系統(tǒng)）。一般而言言，在空空域設(shè)計(jì)計(jì)空域規(guī)規(guī)劃和設(shè)設(shè)計(jì)過(guò)程程中需要要遵循標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，如如容量的的增加和和/或減減少空中中交通管管制員的的工作量量。這里里有一個(gè)個(gè)額外的的步驟介介紹 - 風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)和安全全評(píng)估，用來(lái)進(jìn)行行安全分分析師通通常遵循循風(fēng)險(xiǎn)降降低標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（圖11），并并提供有有用的反反饋信息息（包括括正面的的和負(fù)面面的）空空域設(shè)計(jì)計(jì)師對(duì)安安全問(wèn)題題

23、的解決決方案（Bloom等人人，19998）。本文的研研究提出出了風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估模模型框架架，其中中包括三三個(gè)規(guī)劃劃層次（戰(zhàn)略，戰(zhàn)術(shù)和和運(yùn)作）。所提提出的框框架的設(shè)設(shè)計(jì)是互互補(bǔ)國(guó)際際民航組組織的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)（即可可用于在在業(yè)務(wù)層層面的建建議的框框架），而不是是取代它它。擬議議的辦法法和國(guó)際際民航組組織CRRM之間間的主要要區(qū)別有有以下幾幾點(diǎn)：空域設(shè)計(jì)計(jì)師 安全全分析師師所提出出的框架架考慮發(fā)發(fā)生沖突突的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)，而IICAOO方法考考慮風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)的碰撞撞。所提出出的方法法考慮空空域設(shè)計(jì)計(jì)，對(duì)于于給定的的間隔最最低標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上沖突突的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)，而CCRM決決定進(jìn)一一步允許許的最小小間隔的的空域容容量增加

24、加碰撞風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。本文提提出的方方法認(rèn)為為禁止飛飛機(jī)周?chē)鷩捏w積，而CRRM考慮慮飛機(jī)的的物理尺尺寸。本文建建議的方方法采用用基于距距離的間間隔最低低標(biāo)準(zhǔn)，而CRRM的使使用距離離和時(shí)間間。該框架的的目的是是為示意意圖的安安全分析析師1使使用。對(duì)對(duì)于三個(gè)個(gè)規(guī)劃水水平中的的每一個(gè)個(gè)，必須須要（不不是詳盡盡無(wú)遺的的）輸入入被列出出可能模模型的類類型（表表1，圖圖2）。在下面面的文字字中，框框架將分別描描述各規(guī)規(guī)劃水平平。3.1風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估估模型應(yīng)應(yīng)用的戰(zhàn)戰(zhàn)略規(guī)劃劃ATC / AATM規(guī)規(guī)劃的目目的是在在戰(zhàn)略層層面（提提前一年年或一年年以上），用預(yù)測(cè)（估計(jì)值值）的流流量數(shù)據(jù)據(jù)來(lái)作為為交通需需求的指指標(biāo)。另

25、另一方面面，在供供給側(cè)空空域的幾幾何形狀狀所表示示（部門(mén)或或終端機(jī)機(jī)動(dòng)區(qū) - TTMAss）的可可用飛行行高度層層（FLL），其其特點(diǎn)是是可用的的航空公公司的數(shù)數(shù)量和空空間分布布?？沼蛴蛉萘拷朴诹髁可仙系囊恍┬┗蛩杏械臍獾赖溃@依依賴于所所施加的的分離規(guī)規(guī)則。人人類的影影響 - 運(yùn)營(yíng)營(yíng)商（飛飛行員，空中交交通管制制等）不不納入考慮慮。在戰(zhàn)略規(guī)規(guī)劃層面面，它是是可以考考慮在給給定空域域沖突的的情況下下的總風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。一一個(gè)模型型可以用用于替代代空域的的設(shè)計(jì)方方案（例例如，ssecttoriisattionn）的評(píng)評(píng)價(jià)和比比較，以以及從風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)和安安全的角角度考慮慮來(lái)比較較替代氣氣道網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。用于于

26、計(jì)算風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)值進(jìn)進(jìn)行比較較的參考考系統(tǒng)。該模型型的輸出出是一個(gè)個(gè)評(píng)價(jià)空空域場(chǎng)景景（A11，A22，.，AAn）的的選擇要要使用的的水平（圖2）上的戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃劃的列表表。3.2在在戰(zhàn)術(shù)規(guī)規(guī)劃的層層面上應(yīng)應(yīng)用的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估估模型ATC / AATM規(guī)規(guī)劃的目目的，是是在戰(zhàn)術(shù)術(shù)層面（例如，從一個(gè)個(gè)星期到到一個(gè)賽賽季提前前）將關(guān)關(guān)于季節(jié)節(jié)性流量量的數(shù)據(jù)據(jù)，即指指定的飛飛機(jī)類型型、航班班時(shí)刻表表，用來(lái)來(lái)作為交交通需求求的指標(biāo)標(biāo)。為供供應(yīng)方的的代表是是空域幾幾何（氣氣道數(shù)量量和長(zhǎng)度度以及呼呼吸道標(biāo)標(biāo)題）。在這個(gè)個(gè)水平，不考慮慮人類和和運(yùn)營(yíng)商商（飛行行員，空空中交通通管制等等）的影影響。表1輸入風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估與與規(guī)

27、劃水水平規(guī)劃水平平輸入飛行行路徑特點(diǎn)模型的性性質(zhì)戰(zhàn)略- 給定定氣道/軌跡網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)- 假假設(shè)飛機(jī)機(jī)機(jī)隊(duì)- 氣氣道的流流量估計(jì)計(jì)每- 平均均地面交交通流的的速度為為每- 給定定分離標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（水水平和垂垂直）- 意向向書(shū)基于于點(diǎn)（飛飛行計(jì)劃劃）- 線性性傳播分析模型型戰(zhàn)術(shù)-給定氣氣道/軌軌跡網(wǎng)絡(luò)絡(luò)-已知的的機(jī)隊(duì)-已知的的氣道上上時(shí)間和和空間分分布的飛飛機(jī)-平均每每型飛機(jī)機(jī)地面的的速度-分離標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（水水平和垂垂直）-意向書(shū)書(shū)的基礎(chǔ)礎(chǔ)（飛行行計(jì)劃）-線性傳傳播簡(jiǎn)單的仿仿真模型型運(yùn)作-氣道/軌道網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（固固定/自自由飛行行）-已知的的機(jī)隊(duì)-已知的的氣道上上的時(shí)間間和空間間分布的的飛機(jī)- 平均均每型飛飛機(jī)地面面

28、的速度度- 分離離標(biāo)準(zhǔn)（水平和和垂直）- 地面面和機(jī)載載系統(tǒng)故故障率- 操作作程序（空管與與飛行員員）- 人因因素問(wèn)題題包括（形勢(shì)的的認(rèn)識(shí)，工作量量，疲勞勞等。）- 天氣氣條件- 沖突突檢測(cè)與與消解算算法-基于狀狀態(tài)的-線性傳傳播復(fù)雜仿真真分析模模型（例例如，網(wǎng)網(wǎng)下黃玉玉方法或或國(guó)際民民航組織織的）戰(zhàn)略規(guī)劃劃水平戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃劃水平 運(yùn)作規(guī)規(guī)劃水平平 目目前的工工作幾年前 直到一一個(gè)季度度前 直到一一周前 目前Fig 2 規(guī)規(guī)劃水平平的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)估模模型框架架在戰(zhàn)術(shù)層層面，我我們關(guān)注注的是在在沖突情情況下（表示時(shí)時(shí)間的單單一或所所有沖突突的情況況下）和和嚴(yán)重沖沖突的情情況下（表示間間距在最最接近點(diǎn)點(diǎn)

29、之間的的兩架飛飛機(jī)）的的暴露。對(duì)于一一個(gè)給定定的領(lǐng)空空飛行計(jì)計(jì)劃，一一個(gè)模型型可以評(píng)評(píng)價(jià)和比比較不同同的飛行行計(jì)劃，設(shè)想某某個(gè)分區(qū)區(qū)或比較較不同的的分區(qū)方方案雙方方的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)和安全全的角度度。計(jì)算算風(fēng)險(xiǎn)值值進(jìn)行比比較的參參考系統(tǒng)統(tǒng)。該模模型的輸輸出是一一個(gè)清單單評(píng)估方方案（BB1, B2, . . . ,BBm; wheere m n froom tthe strrateegicc pllannningg leevell），選擇用用于運(yùn)行行計(jì)劃階階段（圖圖2）。3.3風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估估模型的的應(yīng)用在在業(yè)務(wù)規(guī)規(guī)劃水平平在業(yè)務(wù)層層面（一一個(gè)或多多個(gè)天前前）實(shí)際際交通數(shù)數(shù)據(jù)（飛飛機(jī)類型型，進(jìn)入入/退出出時(shí)間

30、/從空域域）被用用作交通通需求指指標(biāo)。此此外，飛飛機(jī)行為為在飛行行過(guò)程中中、飛機(jī)機(jī)零件可可靠性技技術(shù)等數(shù)數(shù)據(jù)也被被納入應(yīng)應(yīng)用。供供應(yīng)方面面的代表表是領(lǐng)空空幾何，類似以以前的規(guī)規(guī)劃水平平，而且且還通過(guò)過(guò)特征的的通訊/導(dǎo)航/在系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)備（技術(shù)特特點(diǎn)和可可靠性）。系統(tǒng)統(tǒng)容量近近似于交通流流的部分分或所有有的氣道道，這取取決于應(yīng)應(yīng)用分離離極小。人類的的影響運(yùn)行者者（飛行行員，空空中交通通管制員員等）在在這一水水平是考考慮他們們的行為為和狀態(tài)態(tài)（情境境意識(shí)，工作量量等）。在業(yè)務(wù)層層面我們們關(guān)注暴暴露（表表示時(shí)間間的單一一或所有有沖突的的情況下下）和嚴(yán)嚴(yán)重的沖沖突情況況（表示示最接近近點(diǎn)的兩兩架飛機(jī)機(jī)之間

31、）。一個(gè)個(gè)模型可可以從風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)和安安全的角角度評(píng)價(jià)價(jià)和比較較不同的的替代方方案（不不同的分分離規(guī)則則、責(zé)任任代表團(tuán)團(tuán)飛行員員和管制制員采用用不同的的地面和和/或空空氣為基基礎(chǔ)的決決策支持持系統(tǒng)和和工具等等）。計(jì)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)值被用用作進(jìn)行行比較的的參考系系統(tǒng)或?qū)?duì)安全閾閾值（例例如，目目標(biāo)安全全水平協(xié)議）。該模模型的輸輸出是一一個(gè)列表表（C11, CC2, . . . ,Ckk; 當(dāng)當(dāng) k mm 時(shí)從從戰(zhàn)略規(guī)規(guī)劃水平平）選擇擇用于當(dāng)當(dāng)前操作作（圖22）。3.4 總結(jié)結(jié)這顯然是是從擬議議的模型型框架來(lái)來(lái)使業(yè)務(wù)務(wù)規(guī)劃水水平的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估估模型變變得更加加詳細(xì)和和復(fù)雜（即抽象象程度較較小的原原因提供供具體的

32、的信息），包含含它們的的性質(zhì)變變化（分分析與仿仿真）。所有模模型都可可以用于于航路和和/或抗抗體空域域。4沖突風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估估模型的的空間戰(zhàn)戰(zhàn)略規(guī)劃劃4.1目目的和假假設(shè)本研究的的主要目目的是建建立一個(gè)個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)評(píng)價(jià)方法法，可用用于估計(jì)計(jì)替代解解決空域域（重新新）設(shè)計(jì)計(jì)來(lái)增加可可用的空空域容量量。主要要出發(fā)點(diǎn)點(diǎn)是風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)在于領(lǐng)領(lǐng)空幾何何（靜態(tài)態(tài)元素）和空中中交通使使用（動(dòng)態(tài)因因素）。由于其其固有的的通用結(jié)結(jié)構(gòu)，這這個(gè)模型型可以用用于如下下：規(guī)劃的的目的在在戰(zhàn)略層層面，即即初步評(píng)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)和對(duì)從從目前過(guò)過(guò)渡到未未來(lái)空域域的安全全性輕微微修改（在這個(gè)個(gè)過(guò)程中中規(guī)劃和和設(shè)計(jì)的的特定領(lǐng)領(lǐng)空）。評(píng)價(jià)技技術(shù)/技技

33、術(shù)可行行性替代代空域設(shè)設(shè)計(jì)，支支持特定定的技術(shù)術(shù)。以下假設(shè)設(shè)是在發(fā)展展中國(guó)家家介紹的安安全評(píng)價(jià)價(jià)方法：沒(méi)有交交通就沒(méi)沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)值值不是常常數(shù)。風(fēng)險(xiǎn)值值與交通需需求和消消極的空空域容量量呈正相相關(guān)。對(duì)發(fā)展中中國(guó)家的的安全評(píng)評(píng)估的主要輸輸入方法法是：領(lǐng)空幾幾何特征征（數(shù)量量和長(zhǎng)度度的航空空公司、數(shù)量的的交叉點(diǎn)點(diǎn)、可飛飛行的水水平等）。交通特特征（分分布的交交通流量量、比例例的水平平飛行與與爬升/下降飛飛行、飛飛機(jī)的具具體類別別股份總總交通量量）。人工操操作問(wèn)題題（飛行行員和空空中交通通管制員員）不納納入考慮慮。4.2發(fā)發(fā)展模式式本研究制制定的模模式本質(zhì)質(zhì)上是宏宏觀的。它著著眼于一一個(gè)給定定的部

34、分分（或終終端空域域航路機(jī)機(jī)動(dòng)區(qū)抗體）并關(guān)注注一個(gè)氣氣道的幾幾何。此此外，它它使用數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)具具體氣道道上的交交通流。讓我們考考慮給定定領(lǐng)空（部門(mén)）的Dii的氣道道i (i = 1,. . . ,n)。它包含含的飛行行水平(FL) (rr = 1,. . . , s)以10000英尺尺垂直分分隔。航航空公司司可以是是單向或或雙向的的。應(yīng)用用水平分分離（縱縱向和橫橫向）是是smiin和垂垂直hmmin。此外，我們認(rèn)認(rèn)為，飛飛機(jī)編隊(duì)隊(duì)飛行空空域的飛飛機(jī)是通通過(guò)這類類（尾流流類）和和他們的的飛行路路線i在水平平飛行（巡航階階段）或或他們降降低。該模型是是基于確確定的沖沖突局勢(shì)勢(shì)和潛在在沖突發(fā)發(fā)生概

35、率率的計(jì)算算上的。沖沖突識(shí)別別的關(guān)鍵鍵部分可可以通過(guò)過(guò)它的長(zhǎng)長(zhǎng)度和飛飛行時(shí)間間（關(guān)鍵鍵時(shí)刻）的定義義來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。我們要要認(rèn)識(shí)到到關(guān)鍵時(shí)時(shí)間和飛飛行時(shí)間間通過(guò)給給定的領(lǐng)領(lǐng)空可以以計(jì)算沖沖突概率率。平均均每小時(shí)時(shí)的沖突突數(shù)目可可以通過(guò)過(guò)獲得概概率每小小時(shí)流量量通過(guò)交交叉或不不交叉的的航空公公司的乘乘積來(lái)獲獲得。4.2.1 臨界段段長(zhǎng)度一個(gè)沖突突局勢(shì)的的情況是是兩架飛飛機(jī)靠近近超過(guò)指指定的最最小距離離在水平平和垂直直平面。為了確定定是否或或不沖突突的情況況下存在在一個(gè)圓圓筒形的的禁止止卷 （保護(hù)護(hù)區(qū) （多多爾克等等人20001；阿拉姆姆等人220099）是是指周?chē)鷩娘w機(jī)機(jī)，其中中的尺寸寸確定的的最低

36、水水平smmin和和垂直分分離hmmin（圖3）。如果果兩架飛飛機(jī)進(jìn)入入其他禁禁止體積積，一個(gè)潛潛在的沖沖突將會(huì)會(huì)存在于他們之間間。沖突突可以是是跨越或或超越式式，這取決于于飛機(jī)軌軌跡的關(guān)關(guān)系。4.2.1.11關(guān)鍵部部分在水水平面長(zhǎng)長(zhǎng)度。讓讓我們考考慮一下下情況，兩架飛飛機(jī)飛行行在同一一水平上上，并且且他們的的軌跡相相交的平平面與交交叉角（圖44）。讓讓飛行器器速度是是v1hh和v22h（vv1h = vv2h）。出現(xiàn)現(xiàn)的問(wèn)題題，如果果飛機(jī)11在交叉叉點(diǎn)，飛飛機(jī)2應(yīng)應(yīng)在同一一時(shí)間（ssidddiqeee，119744）：一一個(gè)潛在在的沖突突并不是是發(fā)生在在這一刻刻，不會(huì)會(huì)發(fā)展一一些進(jìn)一一步的時(shí)

37、時(shí)刻；如如果不是是發(fā)生在在以前的的一些時(shí)時(shí)刻？為為了回答答這些問(wèn)問(wèn)題的細(xì)細(xì)節(jié)，我我們假定定它的長(zhǎng)長(zhǎng)度是確確定的。其長(zhǎng)度度取決于于飛機(jī)上上的潛在在沖突發(fā)發(fā)生（水水平或垂垂直）和和飛行相相結(jié)合（水平飛飛行，爬爬升，下下降）。飛機(jī)的禁禁止體積積在圖4中中的一個(gè)個(gè)關(guān)鍵部部分在水水平平面面（水平平飛行和和水平飛飛行）顯顯示。臨臨界段長(zhǎng)長(zhǎng)度為這這種情況況可以計(jì)計(jì)算出使使用下列列表達(dá)式式：前面的表表達(dá)式是是有效的的交叉角角度選擇擇（arrbittrarrelyy）是。在選擇擇代表iin-ttraiil情況況，即超超越?jīng)_突突，而在在代表正面面沖突。為inn-trraill和正面面的情況況下表達(dá)達(dá)的關(guān)鍵鍵部分長(zhǎng)

38、長(zhǎng)度應(yīng)使使用：4.2.1.22關(guān)鍵部部分長(zhǎng)度度的垂直直平面。讓我們們考慮以以下情況況在垂直直平面。飛機(jī)11下降角1和飛機(jī)機(jī)2爬升升角2。飛飛機(jī)2位位置滿足足前面提提到的問(wèn)問(wèn)題，外面的的關(guān)鍵部部分的軌軌跡飛機(jī)機(jī)1。關(guān)關(guān)鍵的部部分是以以線。本本線的長(zhǎng)長(zhǎng)度等于線的的長(zhǎng)度（圖5）。關(guān)鍵鍵部分的的長(zhǎng)度是是由下面面的表達(dá)達(dá)式：4.2.2關(guān)鍵鍵時(shí)刻4.2.2.11關(guān)鍵時(shí)時(shí)刻在水水平面時(shí)時(shí)。在一一般情況況下，如如果我們們假設(shè)平平均地面面飛機(jī)的的速度是是，然后飛飛機(jī)將穿穿越臨界界段長(zhǎng)度度平均臨臨界時(shí)間間短一些些的情況況時(shí)，飛飛機(jī)正飛飛行在同同一水平平（水平平面）的的關(guān)鍵時(shí)時(shí)刻，可可估計(jì)如如下（圖圖4）：如果我們

39、們假設(shè)流流量均勻勻分布沿沿氣道ii，和給定定FL時(shí)時(shí)飛機(jī)飛飛行的平平均地面面速度，然后平平均交通通流量的的估計(jì)是是以下方方程：圖4關(guān)鍵鍵部分是是在水平平面圖5關(guān)鍵鍵部分在在垂直平平面在是平均均到達(dá)間間隔時(shí)間間連續(xù)飛飛機(jī)上氣氣道。這這個(gè)在表表達(dá)（33）以下下的表達(dá)達(dá)關(guān)鍵時(shí)時(shí)刻對(duì)氣氣道i獲得：4.2.2.22關(guān)鍵時(shí)時(shí)刻，在在垂直平平面。一一般來(lái)說(shuō)說(shuō)，一個(gè)個(gè)垂直速速度受飛飛機(jī)飛行行對(duì)氣道道可以表表示為一一個(gè)函數(shù)數(shù)的水平平速度和和角度代代表一個(gè)個(gè)軌跡在在垂直平平面（圖圖5）：關(guān)鍵時(shí)刻刻的表達(dá)達(dá)式，垂垂直平面面上氣道道i是以下下（圖55）：4.2.3 沖突概概率4.2.3.11 沖沖突在水水平面。讓我們

40、們假設(shè)飛飛機(jī)1飛飛行距離離D1與氣道道i中的速速度V1h 。它進(jìn)進(jìn)入領(lǐng)空空是時(shí)間間，在時(shí)時(shí)間進(jìn)入入臨界區(qū)區(qū)且在時(shí)時(shí)間離開(kāi)開(kāi)，時(shí)間間公式是是（圖66）在時(shí)刻，飛機(jī)22進(jìn)入領(lǐng)領(lǐng)空，在在氣道jj上，距距離為DD2，且且速度滿滿足，在在時(shí)刻進(jìn)進(jìn)入臨界界區(qū)，且且在時(shí)刻刻離開(kāi)，公式是是（圖66），一一般情況況下，進(jìn)進(jìn)入時(shí)間間相對(duì)于飛飛機(jī)1，飛機(jī)22可以在在飛機(jī)11之前進(jìn)入入臨界區(qū)區(qū)，但但它也可可以之前前離開(kāi)（情況，圖6）。也可可能是飛飛機(jī)2進(jìn)入和和離開(kāi)臨臨界區(qū)都都在飛機(jī)機(jī)1之前（飛飛機(jī)的情情況，圖圖6）。最后，飛機(jī)22可以在在飛機(jī)11 也在在的情況況下進(jìn)入入和離開(kāi)開(kāi)臨界區(qū)區(qū)（情況況，圖66）。圖6當(dāng)飛飛行

41、器速速度1小于或或等于22的速度度時(shí)，對(duì)氣氣道i和氣道jj中水平平面關(guān)鍵鍵時(shí)間之之間的關(guān)關(guān)系在兩架飛飛機(jī)（從從氣道ii到j(luò)）都在臨臨界區(qū)相相應(yīng)氣道道時(shí)，沖沖突也有有可能發(fā)發(fā)生。水平面沖沖突概率率可以被被定義為為概率的的產(chǎn)物，飛機(jī)11在關(guān)鍵鍵部分（事件AA）的概概率，飛飛機(jī)2也也在關(guān)鍵鍵部分的的概率，且飛機(jī)11已經(jīng)在在其內(nèi)（事事件B）：以下的表表達(dá)（圖圖6）給給出了飛飛機(jī)1架架（事件件個(gè)別飛飛機(jī)占領(lǐng)領(lǐng)臨界長(zhǎng)長(zhǎng)度）在在關(guān)鍵部部分內(nèi)的的概率：下面的表表達(dá)式給給出了飛飛機(jī)1已已經(jīng)在關(guān)關(guān)鍵部分分且飛機(jī)機(jī)2（飛飛機(jī)事件件二飛機(jī)對(duì)對(duì)同時(shí)占占據(jù)臨界界長(zhǎng)度）也在關(guān)鍵鍵部分的的概率：實(shí)際上，表達(dá)（8）表表明，三三

42、個(gè)相互互排斥的的情況下下導(dǎo)致沖沖突的存存在（圖圖6研發(fā)情情況）。這些情情況應(yīng)被被視為確確定條件件概率。現(xiàn)在，我我們可以以推出以以下設(shè)置置的表達(dá)達(dá)式（112）（155）：在D 11和D 2之間間距離的的飛行空空域的切切入點(diǎn)和和切入點(diǎn)點(diǎn)的關(guān)鍵鍵部分（圖6）；下面的表表達(dá)式取取代以往往的表達(dá)達(dá)方式（7）和和（8）：替換表達(dá)達(dá)式（116）和和（177）到（9）的的表達(dá)，獲得沖沖突概率率的表達(dá)達(dá)式：以前的表表達(dá)定義義為。在在內(nèi)部或正正面沖突突情況下下，假定定，相應(yīng)的的表達(dá)（18）成為：最后得出出的沖突突概率函函數(shù)的影影響因素素有切入入點(diǎn)進(jìn)入入領(lǐng)空，飛機(jī)的的飛行速速度，距距離之間間的切入入點(diǎn)進(jìn)入入領(lǐng)空和和

43、切入點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)入臨臨界，以以及飛機(jī)機(jī)的平均均到達(dá)間間隔時(shí)間間。公式（118）和和（199）在圖圖6情況況下是有有效的。如果發(fā)發(fā)生兩架架飛機(jī)沒(méi)沒(méi)有沖突突，這并并不肯定定意味著著不可能能發(fā)生沖沖突。如如果飛機(jī)機(jī)2以較小小的概率率且在特定定時(shí)間內(nèi)內(nèi)進(jìn)入領(lǐng)領(lǐng)空，沖沖突是可可能的。因此，根據(jù)這這一假設(shè)設(shè)，有必必要改正正表達(dá)式式（188）和（19）。這些些更正是是因?yàn)橛杏锌赡茱w飛機(jī)進(jìn)入入到空氣氣在一定定時(shí)間內(nèi)內(nèi)，它將將直接進(jìn)進(jìn)入與其其他飛機(jī)機(jī)發(fā)生沖突突（圖77）。圖中介紹紹的情況況是，飛機(jī)機(jī)沒(méi)有在在沖突和和特定時(shí)時(shí)間差，且關(guān)鍵時(shí)時(shí)刻的價(jià)價(jià)值x11存在的情情況。圖示的的是飛機(jī)機(jī)2的時(shí)時(shí)間周期期x1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移.現(xiàn)現(xiàn)在

44、，新新的進(jìn)入入時(shí)間是是。這一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的結(jié)果是是關(guān)鍵時(shí)時(shí)刻相鄰鄰，但沒(méi)沒(méi)有沖突突。如果果飛機(jī)進(jìn)進(jìn)入領(lǐng)空空比晚，沖突情況況可能會(huì)發(fā)發(fā)生，這這種可能能持續(xù)到到到時(shí)刻刻。在那一一刻（圖圖7c）關(guān)鍵的的時(shí)間段段將再次次相鄰，沖突會(huì)會(huì)消失。因此，顯而易易見(jiàn)的是是，如果果飛機(jī)進(jìn)進(jìn)入領(lǐng)空空2的時(shí)時(shí)見(jiàn)在和和之間，沖突將將存在。在圖77中，飛飛機(jī)將進(jìn)進(jìn)入領(lǐng)空空且在一一定時(shí)間間內(nèi)肯定定與其他他飛機(jī)發(fā)發(fā)生沖突突的概率表表達(dá)式為為：下面的表表達(dá)式將將取代表表達(dá)式（4）到（220）：或在內(nèi)部部或正面面沖突的的情況下下：現(xiàn)在，當(dāng)當(dāng)我們知知道進(jìn)入入領(lǐng)空的的飛機(jī)在在時(shí)間DDt的概概率（表表達(dá)式（21）和（222），我們們可以更更

45、正沖突突概率表表達(dá)式，用（118）更更正（221），用（119）更更正（222）。為此，有必要要確定飛飛機(jī)進(jìn)入入時(shí)間并并盡量減減小偏移移距離，直到它它在給定定的時(shí)間間段：之中。4.2.3.22沖突在在垂直平平面。計(jì)計(jì)算沖突突概率的的垂直平平面與在水平平面相似似。表達(dá)達(dá)在垂直直平面的的沖突概概率是通通過(guò)采用用同樣的的在水平面面的方法法。讓我們假假設(shè)飛機(jī)機(jī)1飛行行氣道ii并且降降距為DD 1 / ccos1（圖圖5）。它進(jìn)入入領(lǐng)空的的時(shí)刻是是。在時(shí)時(shí)刻進(jìn)入入臨界面面且在時(shí)時(shí)刻離開(kāi)開(kāi)。關(guān)鍵鍵的時(shí)間間如下（圖圖8）：圖7關(guān)鍵鍵的部分分不重疊疊時(shí)，關(guān)鍵鍵時(shí)間對(duì)對(duì)氣道ii和j中情況況之間的的關(guān)系。在時(shí)刻，

46、飛機(jī)22進(jìn)入領(lǐng)領(lǐng)空和爬爬上了氣氣道J距距離D 2 / coos2 .飛機(jī)在在時(shí)刻進(jìn)進(jìn)入臨界界面且在在時(shí)刻離離開(kāi)，表表達(dá)式為為相對(duì)于飛飛機(jī)1，飛機(jī)22可以在在飛機(jī)11 之前前或之后后進(jìn)入臨臨界區(qū)，也包括括飛機(jī)11仍然在在臨界區(qū)區(qū)段（同同樣水平平的情況況）。兩兩架飛機(jī)機(jī)（從氣氣道i到到j(luò)）都都在相應(yīng)應(yīng)氣道臨臨界區(qū)時(shí)時(shí)，沖突突會(huì)發(fā)生生?，F(xiàn)在給出出概率占占領(lǐng)關(guān)鍵鍵部分的的公式：垂直平面面的沖突概概率表達(dá)達(dá)式如下下：同樣的推推理在可可以橫向向沖突情情況中，需要在在這里改改正表達(dá)達(dá)式（266）。4.2.3.33 總總的沖突突概率在在固定網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。總總沖突概概率的定定義為沖沖突概率率的水平平和垂直直平面的的產(chǎn)

47、物：4.2沖沖突的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)飛機(jī)飛飛行軌跡跡i處在臨臨界長(zhǎng)度度的軌跡跡j的情況況時(shí)，一一個(gè)可能能發(fā)生沖沖突的情情況將會(huì)會(huì)在氣道道j上存存在。如如果交通通流的軌軌跡更高高，這也也會(huì)更高高。如果果我們考考慮到交交通流量量的軌跡，這種情情況會(huì)惡惡化。在給定的的FL，通過(guò)稱稱為平均均最大流流量的軌軌跡和 ，我們們可以估估算給定定交匯點(diǎn)點(diǎn)平均每每小時(shí)的的交通沖沖突最大大量 ：產(chǎn)品的流流量在表表達(dá)代表表機(jī)隊(duì)（一駕飛飛機(jī)屬于于流量ii，其他他屬于流流量j）最大數(shù)數(shù)的表達(dá)達(dá)式，且且可以進(jìn)進(jìn)入一個(gè)個(gè)交叉沖沖突局勢(shì)勢(shì)。在這項(xiàng)研研究中，風(fēng)險(xiǎn)被被認(rèn)為是是一個(gè)組組合的概概率（或或出現(xiàn)頻頻率）和和規(guī)模后果（或或程度）的危險(xiǎn)

48、險(xiǎn)事件（巴爾，19997）。根據(jù)這這一定義義，它是是假定代代表沖突突的危險(xiǎn)險(xiǎn)的每小時(shí)時(shí)交叉沖沖突（）的平均數(shù)數(shù)量的。這也符符合以往往的研究究結(jié)果，例如，辛格（19885）。4.2.5模型型擴(kuò)展4.2.5.11多軌跡跡的交叉叉點(diǎn)。如如果相交交的軌跡跡數(shù)在一一個(gè)點(diǎn)的的增加，那么沖沖突局勢(shì)勢(shì)變得更更加復(fù)雜雜。飛機(jī)機(jī)之間的的沖突可可以發(fā)生生在任何何可能的的交叉點(diǎn)點(diǎn)相交氣氣道。圖8 飛機(jī)11的速度度小于等等于速度度2時(shí)，氣道ii和j垂垂直平面面關(guān)鍵時(shí)時(shí)刻間的的關(guān)系 圖9O是是三個(gè)入入站和兩兩個(gè)出站站軌跡的的交點(diǎn)。流量的的依賴的（交叉叉）。圖9給出出了解釋釋。對(duì)應(yīng)應(yīng)于一個(gè)個(gè)單一的的FL，、和代表相相應(yīng)的入

49、入站軌道道交點(diǎn)OO和之間間的夾角角出境的的軌跡之之間的角角度。代代表空域域進(jìn)入點(diǎn)點(diǎn)，代表表空域退退出點(diǎn)?？梢怨烙?jì)計(jì)對(duì)于每每一個(gè)氣氣道的沖沖突概率率。在給給定的FFL的情情況下，可以使使用下面面的表達(dá)達(dá)式估計(jì)計(jì)總交點(diǎn)點(diǎn)O的沖沖突概率率：其中是軌軌跡i和之間的的沖突概概率。沖突的總總數(shù)可近近似作如如下估計(jì)計(jì)：其中是軌軌跡的II和之間間的交點(diǎn)點(diǎn)O沖突突的平均均數(shù)。4.2.5.22依賴和和獨(dú)立的的氣道。一一般，在在一個(gè)給給定的空空域眾多多依賴氣氣道出現(xiàn)現(xiàn)，創(chuàng)建建了一個(gè)個(gè)有限數(shù)數(shù)量的交交叉點(diǎn)的的集合。因此，交叉沖沖突可以以發(fā)生在在每一個(gè)個(gè)交叉點(diǎn)點(diǎn)。每個(gè)個(gè)給定空空域的所所有交叉叉點(diǎn)的交交叉沖突突的總數(shù)數(shù)可

50、以使使用下面面的表達(dá)達(dá)式估計(jì)計(jì)：圖10獨(dú)獨(dú)立的（不相交交）流動(dòng)動(dòng)的空域域。其中，IINT是是交叉點(diǎn)點(diǎn)O包含含在給定定的空域域給定FFL的一一組集合合。圖9中給出出了圖示示。超越?jīng)_突突可能會(huì)會(huì)出現(xiàn)在在每個(gè)獨(dú)獨(dú)立的氣氣道。一一個(gè)相關(guān)關(guān)參考平平面被建建立來(lái)驗(yàn)驗(yàn)證超車(chē)車(chē)沖突（亞尼奇奇和托西西奇，119911年）。每個(gè)氣氣道的超超越?jīng)_突突總數(shù)可可用如下下式子表表示：是給定的的FL和獨(dú)獨(dú)立的氣氣道的情情況下超超越氣道道i沖突突的總數(shù)數(shù); RRP是一一組在給給定的空空域，在在給定的的FL情況況下屬于于參考平平面的點(diǎn)的集合合。圖10中中給出了了圖示且且對(duì)應(yīng)于于一個(gè)單單一的FFL。流流量代表表參考平平面的入入站

51、流量量，和代表出出站流量量。和代表空空域的入入口點(diǎn)，而和代表空域域出口點(diǎn)點(diǎn)。4.2.5.33飛行高高度層的的數(shù)目?？紤]一一個(gè)氣道道包含幾幾個(gè)航班班的水平平r的情情況，可可以使用用下面的的表達(dá)式式估計(jì)每每個(gè)給定定空域所所有可用用的飛行行高度層層總?cè)藬?shù)數(shù)的沖突突：其中F是是包含在在給定的的空域中中可用的的FLss的集合合。5插圖的的模型應(yīng)應(yīng)用為了說(shuō)明明發(fā)展的的模型，考慮以以下兩個(gè)個(gè)例子：（a）假假設(shè)的航航路部門(mén)門(mén)進(jìn)行敏敏感性分分析;并并且（b）一一個(gè)真正正的航路路扇區(qū)被被用于在在一個(gè)給給定的空空域的峰峰值小時(shí)時(shí)期間來(lái)來(lái)計(jì)算風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。5.1假假設(shè)的途途中部門(mén)門(mén)扇區(qū)（圖圖11）包含兩兩個(gè)單向向和一個(gè)個(gè)雙

52、向氣氣道以及及四個(gè)飛飛行高度度層（例例如，F(xiàn)FL3220，3330，3400，3550）。通過(guò)特特定的部部門(mén)的總總流量為為Q =28架架/ hh，其中中氣道AAWY11和AWWY2上上Q1 = QQ2 =10架架/ hh， AAWY33上Q3= 8架架/小時(shí)時(shí)，并且且其中有有一半向向東一半半向西。氣道是是相互依依存的，形成兩個(gè)個(gè)交點(diǎn)和和（圖111）。氣道AAWY11，AWWY2和和AWYY3的長(zhǎng)長(zhǎng)度分別別是：1180 NM，1955 NMM和2110 NNM。平均飛機(jī)機(jī)地面速速度對(duì)AAWY11和AWWY2是是4500 KTT的，對(duì)對(duì)AWYY3則是是4000KT。機(jī)機(jī)構(gòu)以分分析需求求變化的的影響

53、（交通流流量）和和供應(yīng)（部門(mén)幾幾何）敏敏感性分分析的基基準(zhǔn)的方方式對(duì)進(jìn)進(jìn)一步情情況進(jìn)行行界定。飛機(jī)上上在每個(gè)個(gè)氣道上上的FLL分布在在表2中中給出。5.1.1方案案1 - 需求求變化通過(guò)AWWY3上上交通流流的多樣樣化來(lái)看看需求變變化風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)值的敏敏感度。為了說(shuō)說(shuō)明，假假定流量量值Q33 =44，8和和12架架/小時(shí)時(shí)。Smmin的的值各不不相同，分別是是10，5，33海里，而HMMIN不不變（110000英尺）。給定的扇扇區(qū)按小小時(shí)（風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)）的的沖突數(shù)數(shù)量依賴賴于AWWY3的的交通流流量，圖圖示12。我們可以以從圖中中觀察到到的增加加的流量，以及SSminn的產(chǎn)生生導(dǎo)致的的每小時(shí)時(shí)增加的潛潛在

54、沖突突數(shù)。這這其實(shí)是是根據(jù)以以前的一一些文件件（達(dá)塔塔和奧利利弗，119911年舍拉拉利等人人，20000; Wiilleemaiin，220033年）的的結(jié)論。圖11 扇形形幾何圖12 給定定AWYY3的交通流流量的部部門(mén)依賴賴的每小小時(shí)沖突突數(shù)目（風(fēng)險(xiǎn)）。5.1.2 方案22供給變變化AWY33長(zhǎng)度是是用來(lái)表表示在供供應(yīng)方面面的變化化。改變變AWYY3的長(zhǎng)長(zhǎng)度，則假定空空域的形形狀也改改變了（圖133）。長(zhǎng)長(zhǎng)度D33= 2210和和D3 = 2240 （向西擴(kuò)展展AWYY3）可用用于說(shuō)明明。分離離極小值值與1相相同。依賴于氣氣道長(zhǎng)度度D3的每小時(shí)時(shí)的沖突突數(shù)目，見(jiàn)圖114。可可以看出出，增

55、加加了氣道道的長(zhǎng)度度與減少ssminn一樣，都會(huì)在在需求不不變的情情況下使使每小時(shí)時(shí)沖突減減少。這這一事實(shí)實(shí)也與以以前工作作的結(jié)論相符符（塔和和奧利弗弗，19991；sheeralli等人人20000）。圖13空空域形狀狀變化影影響AWWY3長(zhǎng)度增增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果果表明：不改變變基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施（部部門(mén)和氣氣道長(zhǎng)度度）情況況下，增增加交通通需求會(huì)會(huì)導(dǎo)致更高風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)的沖突突。不改變變交通需需求情況況下，增增加部門(mén)門(mén)和氣道道長(zhǎng)度可可以減少少?zèng)_突風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)這些些結(jié)果可可以得出出結(jié)論，平衡的的基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施的變變化與交交通需求求的變化化可能導(dǎo)導(dǎo)致減少少?zèng)_突風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)，且且同時(shí)增增加空域域容量。5.2真真正的航航路部門(mén)門(mén)

56、東北界塞塞爾維亞亞共和國(guó)國(guó)領(lǐng)空選選擇可以以用于說(shuō)說(shuō)明在給定的的領(lǐng)空給給定的時(shí)時(shí)間段時(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)的的確定。氣道結(jié)結(jié)構(gòu)、入境/出境點(diǎn)點(diǎn)以及交交通負(fù)荷荷見(jiàn)圖155。選擇擇22架架飛機(jī)每每小時(shí)的的交通負(fù)負(fù)荷來(lái)代代表20005年年高峰日日的最高高每小時(shí)時(shí)負(fù)荷。圖14特特定區(qū)域域的依賴賴長(zhǎng)度DD3的每小時(shí)時(shí)沖突數(shù)數(shù)目（風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)）圖15東東北區(qū)域域（塞爾爾維亞共共和國(guó)領(lǐng)領(lǐng)空）表3氣道和FFL的交交通分布布選定其中中一天來(lái)來(lái)分析流流量，在在不改變變飛行FFL情況況下可以以確定飛飛機(jī)的平平均速度度是4330KTT。表33中給出出的流量量分布的的上氣道和FLLs，以以及氣道道的長(zhǎng)度度。此外外，氣道道上的潛潛在沖突突和熟悉悉度的分分布結(jié)果果列于表表4。結(jié)果列于于表5中中。此表表包含每每個(gè)氣道道過(guò)境點(diǎn)點(diǎn)和沖突突風(fēng)險(xiǎn)的的機(jī)率為為Smiin的各各種值（10，5和和3 NNM）。假設(shè)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)是累積積性的，計(jì)算每每個(gè)部門(mén)門(mén)的總風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)（MMehaadheebi和和Lazzaudd，20004年年坎貝爾爾，20005年年）。顯然表55中的某某些氣道道交叉點(diǎn)點(diǎn)有沒(méi)有有發(fā)生沖沖突的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)，因因?yàn)闆](méi)有有交通。然而，流量波波動(dòng)讓我我