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[摘 要]随着经济的飞速发展和科技的不断进步， 我国的交通事业获得了很大程度发展， 不仅道路方面承受着非常大的压力， 空中的交通也面临着严峻的考验， 这时空中交通管制员的能力就显得非常的重要， 但是要想充分发挥管制员的工作能力， 还需要对其管制扇区进行准确的划分。通过分析区域管制扇区的划分的特点以及应坚持的原则等， 来选择适当的划分方法， 并验证这种划分方案对航空运营的影响。
[关键词]管制扇区；优化方法；航空运营；影响
中图分类号：F56 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0007-01
1.概述区域管制扇区划分
1.1 区域管制扇区划分的含义及原则分析
为了适应日益增长的空中交通量并提高运输效率，将夭空划分为若干的扇区，并派驻管制员来负责相关的区域交通。而扇区的划分要遵循一定的原则，首先，确保扇区范围内有雷达信号，否则管制员就很难开展管制工作。其次，划分扇区时要兼顾到管制员的工作能力和工作量，一方面管制员要胜任扇区的管制工作，这是保证空域交通顺畅进行的重要环节，另一方面扇区的范围应该是管制员能够兼顾到的，否则他们的管制工作就会陷入混乱。
1.2 影响区域管制扇区动态划分的因素
区域管制扇区的动态划分影响因素会更多一些，除了静态方案的影响因素如航线的数量、交叉点及位置、管制员的能力、雷达的覆盖程度等，还要考虑到工作负荷应该趋于平衡，否则过高或过低的工作负荷都会影响到管制员正常能力的发挥；充分利用管制人员，对于区域内飞行器的活动有动态的掌握，然后据此充分发挥每个管制员的积极主动性和管制能力；其他单位的配合情况，如飞行过程中出现故障的预警及事故处理单位的分布情况等因素。
2 多边形与图
2.1 定义
Voronoi图是把图论和几何求解混合起来的一种图案。其定义为：设有空间目标簇P={P1，P2，P3，…，Pn}RN，V（P1）={y|distance（y，P1）≤distance（y，Pj），公式中的distance（y，P1）为点y到P1的最小距离，V（Pi）被称为空间目标的Voronoi多边形，V（P）={V（P1），V（P2），V（P3），…，V（Pn）}则被称为Voronoi图。
2.2 生成Voronoi图：Delauney三角形生成法
根据Voronoi图的定义，可以得到生成Voronoi图的方法，但这种方法实现起来较困难，使用Delauney（狄洛尼）三角形建模则要容易一些。Voronoi图存在一个互为对偶的几何结构，即所谓的Delauney（狄洛尼）三角形。在点集P中连接所有相邻节点即可得到Delauney三角形。
用Delauney三角形构成网络的方法如下：
（1）同以上Voronoi网络定义建构模型的过程。
（2）先选定某一个原始点（图2中a点）作为参考点，再找与其邻近的两个原始点（b点和c点）组成一个Delauney三角形，再找一个原始点d与ac边组成另一个Delauney三角形，这两个三角形（称为双三角形）以ac边为公共边。依次以a点为参考点作其它Delauney三角形，有5个三角形以a点为中心。依次以b点、c点以及其它（n-1）个参考点为中心做出全部Delauney三角形。每个Delauney三角形内部不包含任何原始点。
分别作每一个Delauney三角形三条边的垂直平分线，计算出它们的中心，相邻的双三角形的两个中心点的连线就是以a点为核心的Voronoi多边形的一条边。所有三角形的中心点连线便组成一个有n个多边形的Voronoi图。相比之下，这种方法既简明又易于程序实现，计算量也小得多。若把导航台、报告点等自然航路点作为空间目标节点，就可以使用Voronoi图将空域划分成多个由Voronoi多边形构成的有限单元。
2.3 管制工作负荷的统计和计算
根据Doratask方法提出的平均工作负荷强度小于统计时间的80%，认为看得见部分应当占整个工作负荷的50%左右，即总工作负荷为看得见工作负荷的2倍左右。基于以上思想，根据我国民用航空无线电通话的标准管制用语，通过统计雷达、语音记录仪记录的历史数据或对实际管制工作进行记时和统计，确定相应通话种类的经验工作负荷指数的期望值（以时间长短衡量）。
第k种工作负荷经验负荷指数为
其中，是Tkj第k种管制行为的第j次统计的时间值；N是该种工作负荷的统计次数，在实际测量时，每种工作负荷的计次数应当大于50次。
由于总工作负荷为看得见工作过负荷的2倍，若总的工作负荷为S，在某时间段包含X种看得见工作负荷，则
2.4 扇区的优化
2.4.1扇区优化的数学模型
进行扇区优化的时候，在满足各种要求的条件下，应尽量减少扇区的数目以减少协调负荷。设计的扇区数目满足以下关系：
式中：NS为最小扇区数；WT为空域总工作负荷，用时间表示；S为管制员的工作负荷，用时间表示。
根据Doratask方法，在设计扇区的时候，应当取平均工作强度，实际扇区的工作负荷为管制员工作负荷的80%。当M的计算结果不为整数时，对计算结果进行取整加1的运算，得到NS为最小扇区数；如果M的计算结果为整数，则直接得到NS为最小扇区数。
2.4.2扇区优化目标
在满足扇区数最小化的前提下（即指定扇区数量是NS的前提下），应当建立扇区优化的数学模型，以保证使扇区之间的工作负荷较为均衡。（1）确保优化后的扇区之间方便协调移交；（2）保证随机搜索得到的扇区具有连续性。扇区的工作负荷等性能指标是尽量使得各个扇区的工作负荷的差值的总和最小。
3 对航空运营的影响
随着航空业的迅猛发展，我国民航依然面临着空中拥堵等挑战。对管制扇区进行优化是解决空中拥堵的一种行之有效的方法。优化后的管制扇区，不仅使扇区内管制工作负荷更加平均合理，而且可以避免因某一扇区管制工作负荷过重而对外发布流量控制，减少不必要的地面等待以及空中盘旋等待，从而帮助航空公司提高航班正点率、节省航空燃油，保证空中交通流量安全高效有序的进行。
在商品经济时代，不能将航空管制从民航整体中孤立出来。空中交通管制单位应该在保障安全的基础上提高服务效率，更好的服务于民航事业，促进我国民用航空事业的发展。
4 结语
随着我国交通运输业的快速发展，空中交通管理问题越来越突出.区域管制人员承受的工作压力日益加大.所以必须对空中区域管制进行准确的划分。常大的改善作用通过域管制扇区的划分.对空中交通情况能起到非常大的改善作用，也为我国空域交通管制提供了新的研究思路。
参考文献
[1] 韩松臣，张明，黄卫芳.管制扇区优化划分的方法及计算机实现技术[J].交通运输工程学报，2013，3（1）：1O1～1O4.
[关键词]管制扇区；优化方法；航空运营；影响
中图分类号：F56 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0007-01
1.概述区域管制扇区划分
1.1 区域管制扇区划分的含义及原则分析
为了适应日益增长的空中交通量并提高运输效率，将夭空划分为若干的扇区，并派驻管制员来负责相关的区域交通。而扇区的划分要遵循一定的原则，首先，确保扇区范围内有雷达信号，否则管制员就很难开展管制工作。其次，划分扇区时要兼顾到管制员的工作能力和工作量，一方面管制员要胜任扇区的管制工作，这是保证空域交通顺畅进行的重要环节，另一方面扇区的范围应该是管制员能够兼顾到的，否则他们的管制工作就会陷入混乱。
1.2 影响区域管制扇区动态划分的因素
区域管制扇区的动态划分影响因素会更多一些，除了静态方案的影响因素如航线的数量、交叉点及位置、管制员的能力、雷达的覆盖程度等，还要考虑到工作负荷应该趋于平衡，否则过高或过低的工作负荷都会影响到管制员正常能力的发挥；充分利用管制人员，对于区域内飞行器的活动有动态的掌握，然后据此充分发挥每个管制员的积极主动性和管制能力；其他单位的配合情况，如飞行过程中出现故障的预警及事故处理单位的分布情况等因素。
2 多边形与图
2.1 定义
Voronoi图是把图论和几何求解混合起来的一种图案。其定义为：设有空间目标簇P={P1，P2，P3，…，Pn}RN，V（P1）={y|distance（y，P1）≤distance（y，Pj），公式中的distance（y，P1）为点y到P1的最小距离，V（Pi）被称为空间目标的Voronoi多边形，V（P）={V（P1），V（P2），V（P3），…，V（Pn）}则被称为Voronoi图。
2.2 生成Voronoi图：Delauney三角形生成法
根据Voronoi图的定义，可以得到生成Voronoi图的方法，但这种方法实现起来较困难，使用Delauney（狄洛尼）三角形建模则要容易一些。Voronoi图存在一个互为对偶的几何结构，即所谓的Delauney（狄洛尼）三角形。在点集P中连接所有相邻节点即可得到Delauney三角形。
用Delauney三角形构成网络的方法如下：
（1）同以上Voronoi网络定义建构模型的过程。
（2）先选定某一个原始点（图2中a点）作为参考点，再找与其邻近的两个原始点（b点和c点）组成一个Delauney三角形，再找一个原始点d与ac边组成另一个Delauney三角形，这两个三角形（称为双三角形）以ac边为公共边。依次以a点为参考点作其它Delauney三角形，有5个三角形以a点为中心。依次以b点、c点以及其它（n-1）个参考点为中心做出全部Delauney三角形。每个Delauney三角形内部不包含任何原始点。
分别作每一个Delauney三角形三条边的垂直平分线，计算出它们的中心，相邻的双三角形的两个中心点的连线就是以a点为核心的Voronoi多边形的一条边。所有三角形的中心点连线便组成一个有n个多边形的Voronoi图。相比之下，这种方法既简明又易于程序实现，计算量也小得多。若把导航台、报告点等自然航路点作为空间目标节点，就可以使用Voronoi图将空域划分成多个由Voronoi多边形构成的有限单元。
2.3 管制工作负荷的统计和计算
根据Doratask方法提出的平均工作负荷强度小于统计时间的80%，认为看得见部分应当占整个工作负荷的50%左右，即总工作负荷为看得见工作负荷的2倍左右。基于以上思想，根据我国民用航空无线电通话的标准管制用语，通过统计雷达、语音记录仪记录的历史数据或对实际管制工作进行记时和统计，确定相应通话种类的经验工作负荷指数的期望值（以时间长短衡量）。
第k种工作负荷经验负荷指数为
其中，是Tkj第k种管制行为的第j次统计的时间值；N是该种工作负荷的统计次数，在实际测量时，每种工作负荷的计次数应当大于50次。
由于总工作负荷为看得见工作过负荷的2倍，若总的工作负荷为S，在某时间段包含X种看得见工作负荷，则
2.4 扇区的优化
2.4.1扇区优化的数学模型
进行扇区优化的时候，在满足各种要求的条件下，应尽量减少扇区的数目以减少协调负荷。设计的扇区数目满足以下关系：
式中：NS为最小扇区数；WT为空域总工作负荷，用时间表示；S为管制员的工作负荷，用时间表示。
根据Doratask方法，在设计扇区的时候，应当取平均工作强度，实际扇区的工作负荷为管制员工作负荷的80%。当M的计算结果不为整数时，对计算结果进行取整加1的运算，得到NS为最小扇区数；如果M的计算结果为整数，则直接得到NS为最小扇区数。
2.4.2扇区优化目标
在满足扇区数最小化的前提下（即指定扇区数量是NS的前提下），应当建立扇区优化的数学模型，以保证使扇区之间的工作负荷较为均衡。（1）确保优化后的扇区之间方便协调移交；（2）保证随机搜索得到的扇区具有连续性。扇区的工作负荷等性能指标是尽量使得各个扇区的工作负荷的差值的总和最小。
3 对航空运营的影响
随着航空业的迅猛发展，我国民航依然面临着空中拥堵等挑战。对管制扇区进行优化是解决空中拥堵的一种行之有效的方法。优化后的管制扇区，不仅使扇区内管制工作负荷更加平均合理，而且可以避免因某一扇区管制工作负荷过重而对外发布流量控制，减少不必要的地面等待以及空中盘旋等待，从而帮助航空公司提高航班正点率、节省航空燃油，保证空中交通流量安全高效有序的进行。
在商品经济时代，不能将航空管制从民航整体中孤立出来。空中交通管制单位应该在保障安全的基础上提高服务效率，更好的服务于民航事业，促进我国民用航空事业的发展。
4 结语
随着我国交通运输业的快速发展，空中交通管理问题越来越突出.区域管制人员承受的工作压力日益加大.所以必须对空中区域管制进行准确的划分。常大的改善作用通过域管制扇区的划分.对空中交通情况能起到非常大的改善作用，也为我国空域交通管制提供了新的研究思路。
参考文献
[1] 韩松臣，张明，黄卫芳.管制扇区优化划分的方法及计算机实现技术[J].交通运输工程学报，2013，3（1）：1O1～1O4.