空域容量流量協(xié)同管理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國空中交通復(fù)雜程度的迅速增加，民航飛行需求和空中交通管制服務(wù)能力的矛盾日益突出，如何高效管理空中交通流、充分利用空域容量是當(dāng)前面臨的緊迫問題。傳統(tǒng)流量管理方法認(rèn)為空域容量和交通流是兩個(gè)相互獨(dú)立的參數(shù)，但是在飛行密度大、航路航線復(fù)雜的機(jī)場(chǎng)終端管制空域，交通流流量流向的微小變化可能顯著影響空中交通管制工作復(fù)雜性，進(jìn)而改變空域可以保障的最大航班架次。隨著交通密度的增加，終端空域容量和交通流的耦合關(guān)系越發(fā)凸顯，需要一種新的空中交通容量流量

2、協(xié)同管理方法。
　　因此本文在綜合分析國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，研究終端空域容量和交通流量的耦合機(jī)理，圍繞最大化滿足交通運(yùn)行需要的目標(biāo)，提出在空中交通管理的戰(zhàn)略階段、預(yù)戰(zhàn)術(shù)階段和戰(zhàn)術(shù)階段容量利用及流量分配的協(xié)同管理方法。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　?。?）研究了管制工作復(fù)雜性影響因素的分析方法。在研究管制員工作負(fù)荷發(fā)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外空中交通復(fù)雜性模型，建立管制工作復(fù)雜性影響因素的分析方法。首先，歸納提取現(xiàn)有空中交

3、通復(fù)雜性模型，從空中交通管制工作任務(wù)類型出發(fā)，分析導(dǎo)致管制工作負(fù)荷變化的復(fù)雜性因素；其次，采用德爾菲方法和主成分分析方法研究篩選管制工作復(fù)雜性因素；最后，基于終端空域?qū)嶋H數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證，建立管制工作復(fù)雜性指標(biāo)體系。
　?。?）研究了基于管制工作復(fù)雜性的空域容量和交通流耦合機(jī)理。在分析空中交通流特征的基礎(chǔ)上，借鑒復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和隨機(jī)過程理論，研究空域容量流量耦合機(jī)理。首先，分析空域容量和流量的相互作用，研究交通流對(duì)管制工作復(fù)雜性的影響；其次

4、，設(shè)計(jì)空中交通網(wǎng)絡(luò)模型，提出將管制工作復(fù)雜性映射為基于邊權(quán)和點(diǎn)權(quán)的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的方法；再次，研究航空器沖突次數(shù)的產(chǎn)生機(jī)理，設(shè)計(jì)基于鄰接邊交通流的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)復(fù)雜性函數(shù)，設(shè)計(jì)基于網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的交通流分析方法；最后，建立基于管制工作復(fù)雜性的空域容量流量耦合模型，依托昆明終端空域05扇區(qū)實(shí)際數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目煽啃浴?br>　?。?）研究了容流協(xié)同管理戰(zhàn)略階段基于時(shí)間窗約束的航班時(shí)刻資源配置策略?；趹?zhàn)略階段管理策略和空域容量流量耦合機(jī)理，提出基于時(shí)間窗約

5、束的航班時(shí)刻資源配置策略。首先，依據(jù)管制工作復(fù)雜性指標(biāo)，提出基于航班時(shí)刻的空域容量流量匹配模型；其次，結(jié)合航空公司運(yùn)行計(jì)劃配置、機(jī)場(chǎng)航班波編制需求，分析基于時(shí)間窗的航班調(diào)整成本，建立基于效用函數(shù)的航班時(shí)刻和航班架次調(diào)整成本模型；最后，設(shè)計(jì)基于時(shí)間窗約束的航班時(shí)刻資源優(yōu)化算法，以昆明終端05扇區(qū)為例分析驗(yàn)證策略的可行性。
　?。?）研究了容流協(xié)同管理預(yù)戰(zhàn)術(shù)階段基于條件航路動(dòng)態(tài)優(yōu)化的終端空域路由指派方法?；陬A(yù)戰(zhàn)術(shù)階段管理策略和空域容

6、量流量耦合機(jī)理，建立終端空域路由指派方法。首先，分析空域靈活使用對(duì)航路網(wǎng)的影響，基于網(wǎng)絡(luò)相似原理提出航路網(wǎng)絡(luò)相似性評(píng)判方法；其次，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演化機(jī)理，結(jié)合管制工作任務(wù)需求研究航路網(wǎng)絡(luò)的邊權(quán)和點(diǎn)權(quán)演化規(guī)則；最后，以總延誤時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)，建立基于條件航路的空域路由指派動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，以昆明終端05扇區(qū)為例分析驗(yàn)證方法的有效性。
　?。?）研究了容流協(xié)同管理戰(zhàn)術(shù)階段動(dòng)態(tài)條件下空域管制移交間隔更新方法?；趹?zhàn)術(shù)階段管理策略和空域容量流量耦

7、合機(jī)理，提出空域管制移交間隔更新方法。首先，基于終端空域交通流分布的動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，提出面向管制移交間隔策略的容流匹配模型；其次，針對(duì)戰(zhàn)術(shù)階段交通管理對(duì)策略及時(shí)性和可操作性的要求，研究空中交通管制指令特點(diǎn)，結(jié)合信息熵的概念建立刻畫管制行為的策略穩(wěn)定性模型；最后，以延誤時(shí)間、策略穩(wěn)定性為目標(biāo)，建立動(dòng)態(tài)條件下管制移交間隔多目標(biāo)優(yōu)化模型，并以昆明終端05扇區(qū)實(shí)際數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了方法的可行性。
　　論文將空域容量和流量構(gòu)建為有機(jī)整體，面向空中交