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摘要：航空交通作为我国交通运输系统中的重要组成部分，随着近年来我国交通事业的不断发展取得了一定的发展成效。但是基于我国空中流量的大幅度提升，当前的空域流量已经无法满足人们的需求，终端区交通问题日渐加剧。对终端区空域结构的优化研究已成为研究与发展的必然趋势。扇区优化划分法的提出在一定程度上为我国终端区空域问题指明了方向。基于此，本文从扇区划分理论出发，通过模型构建，结合实践案例对终端区扇区优化划分技术进行了研究与分析，以供参考。
关键词：空域规划；管制员工作负荷；扇区优化划分
引言：空中交通流量的增加不仅加大了我国终端区空域承载力，也在一定程度上为我国终端区空域内空中交通管制员工作增加了困难，对我国飞行行业的稳定性与安全性带来不利影响。因此，为提升我国终端区空域利用率，提高飞行效率与安全性，我国针对终端区实际情况，采用了扇区划分法进行管理。在新形势下，如何保证终端区扇区划分技术的优化应用已成为相关领域研究的重点课题。
1 终端区扇区优化划分的理论基础
终端区扇区优化划分作为系统工程，并不是随意进行的，而是需要满足一定的规范条件与要求，进行具体实践，在保证扇区划分技术应用的科学性、合理性的基础上，实现各扇区管理员工作的协调与统一。
1.1终端区扇区划分影响因素
终端区是飞机进行航空飞行过程中飞行与起飞着陆之间存在的过渡区。因此，终端区可以是一个机场也可以是多个机场，其空域情况相对复杂，终端区管理工作相对繁重。据调查显示，随着近年来我国空中交通流量的不断增加，终端区空域流量已无法满足实践需求，终端管制区任务繁重，管制员管制工作频繁出现问题。而据研究分析，影响终端区扇区划分的因素主要与终端区空域结构、空中交通服务分布情况、扇区管制员工作能力、流量分布情况、管制设备、管制服务方式、管制扇区之间的互动与交流情况等存在密切的关联性[1]。
1.2终端区扇区划分原则
据实践调查与分析显示，要想实现管制扇区划分的优化，应遵循一定的原则：其一，终端扇区划分应保证雷达信号、地空通信信号覆盖的全面性，确保各管制区域信息的共享性。其二，保证扇区导航设施布设的精准性，注重对航空器性能与类型的合理选用。其三，依据空中管制要求，对于管制员工作负荷进行综合统计、分析与配置，保证雷达管制扇区划分对管制员工作的满足，确保管制员对各项工作职责的明确与有效落实，如飞行动态监控管制、行員复述指令确认、相邻管制之间的合作等。其四，依据终端区实际情况，确定管制扇区飞行高度、雷达引导高度的“最值”，避免管制区边界划分航线、航路冲突问题、空间界定模糊问题、管制移交困难等问题的产生[2]。
2 终端区扇区优化划分模型建设
2.1确定扇区数量
立足于DORATASK方法我们可以得知，每一位管制人员平均工作负荷强度不得超过80%的统计时间，这也意味着扇区管制人员的最大工作时间负荷应当为80%的普通管制人员的工作时间，在保障扇区设计负荷能够有效满足这一条件之下，在进行终端区扇区划分过程当中应当着重对扇区数目进行有效控制[3]。如果将空域总工作负荷用表示，而在某时间段内管制人员的全部工作负荷也就是统计时间，用S进行表示，则其必须满足这一关系，其中Wi代表各扇区管制人员的实际工作负荷。通过运用我们可以进一步完成求解扇区数目的公式推导，而为了方便计算，可以采用向上取整的方法从而获得最小的扇区数。
2.2确定目标函数
从本质上来说，划分终端区扇区旨在能够对空域资源进行高效运用，从而使得管制人员能够从过多的工作负荷中得到有效解脱，与此同时通过对终端区扇区进行优化划分，同样也能够在一定程度上实现地空无线电通话密度的有效控制，使得空中交通服务水平可以得到进一步提升。因此在通过对扇区数目进行计算之后获取最小的扇区数，在此基础之上可以通过设定这一目标函数平衡好各扇区管制人员的工作负荷[4]。在这一公式当中第i个扇区的工作负荷用表示，而划分的具体扇区数量则为，各扇区中负荷差值的绝对值之和则用L表示。
2.3确定约束条件
终端区扇区的优化划分中，首先应当结合具体的规则和要求拆分空域，此后再按照空中交通管制相关要求重新对其进行优化组合，使得拆分的独立单元经过重新组合之后能够形成优化后的扇区。而考虑到空域的千差万别，导致其约束条件也大相径庭，因此在划分终端区扇区的过程的当中，还需要注重对相关约束条件进行明确确定。在对管制符合单元搜索约束条件进行明确时，许多管制人员表示通过在固定之间内着重处理同一种冲突或是专门进行管制动作执行能够获得更高的效率，因此笔者认为在划分扇区的过程当中，应当从扇区的功能性入手，在充分结合管制人员工作习惯之后进行扇区划分。另外，考虑到各个扇区的负荷满足公式，在公式当中能够接受的扇区负荷差值为α，随着这一数值的不断增大，各扇区的负荷差值将越来越大，因此在划分扇区的过程当中，还需要着重考虑在各个区域当中空域的具体复杂程度[5]。
除此之外，需要保障扇区之间具有较好的连通性，用于管制人员在雷达屏幕当中直接观察扇区情况，判断其是否符合管制要求，因此在进行终端区扇区优化划分时，除了需要对管制人员的工作习惯以及各区域空域复杂程度等条件进行约束之外，还需要约束扇区的连通性，以便有效提升扇区划分的科学性、合理性。
3 终端区扇区优化划分技术的实践
以某市级行政区终端区为例，通过实际情况调查与各项数据统计，包括雷达记录数据、终端区管制通话记录等，采用分层统计法，对各航段数据进行整合，明确该终端管制员工作情况。通过利用容量评估系统，添加优化扇区划分模块，构建Voronoi剖分图（该终端区工划分五个扇区）。通过扇区划分原则，结合管制员工作负荷数据，进行扇区优化结构与功能的确立。利用计算机技术对航段、航路进行拓扑描述，并设置系统模块参数，用以完成终端区空域结构功能的复现。得出1号扇区负责东段航路离场，2号扇区主导东段航路进场，3号扇区实现对航空器的监管控制，4号、5号扇区为西侧航路监管与控制[6]。实际优化效果理想，实现了扇区优化系统的人机交互，提升了终端区管制员工作质量。
结论：总而言之，考虑到管制人员常常需要面临沉重的工作负荷，对其工作效率的提升产生了极大影响，同时也在一定程度上影响了管制人员的工作积极性。因此本文尝试通过使用先进的计算机技术对终端扇区进行优化划分，在进行相关模型建立的基础之上，通过对终端扇区优化划分技术进行仿真模拟验证和实践应用，证明本文构建的模型具有较高的实用性和正确性，确实能够在一定程度上发挥有效运用空域资源的重要作用。
参考文献：
[1]王超，许萍，王飞.基于模拟退火的空域扇区优化方法研究[J].计算机应用与软件，2014，09：244-248.
[2]张兆宁，张东满.基于Delauany三角形的分时段区域管制扇区划分[J].科学技术与工程，2014，29：100-105.
[3]胡凯.终端区空域规划若干重要问题的研究[J].科技视界，2016，16：268.
[4]王飞，王红勇，李善梅.基于图论和遗传算法的终端扇区划分方法[J].数学的实践与认识，2014，24：228-236.
[5]何光勤，张淼，范峥.基于ArcGIS的飞行程序扇区划分实现研究[J].现代计算机（专业版），2015，09：60-62+66.
[6]尹文杰，张兆宁，高峥.整数规划的终端区空域扇区划分研究[J].航空计算技术，2013，05：41-44+48.
关键词：空域规划；管制员工作负荷；扇区优化划分
引言：空中交通流量的增加不仅加大了我国终端区空域承载力，也在一定程度上为我国终端区空域内空中交通管制员工作增加了困难，对我国飞行行业的稳定性与安全性带来不利影响。因此，为提升我国终端区空域利用率，提高飞行效率与安全性，我国针对终端区实际情况，采用了扇区划分法进行管理。在新形势下，如何保证终端区扇区划分技术的优化应用已成为相关领域研究的重点课题。
1 终端区扇区优化划分的理论基础
终端区扇区优化划分作为系统工程，并不是随意进行的，而是需要满足一定的规范条件与要求，进行具体实践，在保证扇区划分技术应用的科学性、合理性的基础上，实现各扇区管理员工作的协调与统一。
1.1终端区扇区划分影响因素
终端区是飞机进行航空飞行过程中飞行与起飞着陆之间存在的过渡区。因此，终端区可以是一个机场也可以是多个机场，其空域情况相对复杂，终端区管理工作相对繁重。据调查显示，随着近年来我国空中交通流量的不断增加，终端区空域流量已无法满足实践需求，终端管制区任务繁重，管制员管制工作频繁出现问题。而据研究分析，影响终端区扇区划分的因素主要与终端区空域结构、空中交通服务分布情况、扇区管制员工作能力、流量分布情况、管制设备、管制服务方式、管制扇区之间的互动与交流情况等存在密切的关联性[1]。
1.2终端区扇区划分原则
据实践调查与分析显示，要想实现管制扇区划分的优化，应遵循一定的原则：其一，终端扇区划分应保证雷达信号、地空通信信号覆盖的全面性，确保各管制区域信息的共享性。其二，保证扇区导航设施布设的精准性，注重对航空器性能与类型的合理选用。其三，依据空中管制要求，对于管制员工作负荷进行综合统计、分析与配置，保证雷达管制扇区划分对管制员工作的满足，确保管制员对各项工作职责的明确与有效落实，如飞行动态监控管制、行員复述指令确认、相邻管制之间的合作等。其四，依据终端区实际情况，确定管制扇区飞行高度、雷达引导高度的“最值”，避免管制区边界划分航线、航路冲突问题、空间界定模糊问题、管制移交困难等问题的产生[2]。
2 终端区扇区优化划分模型建设
2.1确定扇区数量
立足于DORATASK方法我们可以得知，每一位管制人员平均工作负荷强度不得超过80%的统计时间，这也意味着扇区管制人员的最大工作时间负荷应当为80%的普通管制人员的工作时间，在保障扇区设计负荷能够有效满足这一条件之下，在进行终端区扇区划分过程当中应当着重对扇区数目进行有效控制[3]。如果将空域总工作负荷用表示，而在某时间段内管制人员的全部工作负荷也就是统计时间，用S进行表示，则其必须满足这一关系，其中Wi代表各扇区管制人员的实际工作负荷。通过运用我们可以进一步完成求解扇区数目的公式推导，而为了方便计算，可以采用向上取整的方法从而获得最小的扇区数。
2.2确定目标函数
从本质上来说，划分终端区扇区旨在能够对空域资源进行高效运用，从而使得管制人员能够从过多的工作负荷中得到有效解脱，与此同时通过对终端区扇区进行优化划分，同样也能够在一定程度上实现地空无线电通话密度的有效控制，使得空中交通服务水平可以得到进一步提升。因此在通过对扇区数目进行计算之后获取最小的扇区数，在此基础之上可以通过设定这一目标函数平衡好各扇区管制人员的工作负荷[4]。在这一公式当中第i个扇区的工作负荷用表示，而划分的具体扇区数量则为，各扇区中负荷差值的绝对值之和则用L表示。
2.3确定约束条件
终端区扇区的优化划分中，首先应当结合具体的规则和要求拆分空域，此后再按照空中交通管制相关要求重新对其进行优化组合，使得拆分的独立单元经过重新组合之后能够形成优化后的扇区。而考虑到空域的千差万别，导致其约束条件也大相径庭，因此在划分终端区扇区的过程的当中，还需要注重对相关约束条件进行明确确定。在对管制符合单元搜索约束条件进行明确时，许多管制人员表示通过在固定之间内着重处理同一种冲突或是专门进行管制动作执行能够获得更高的效率，因此笔者认为在划分扇区的过程当中，应当从扇区的功能性入手，在充分结合管制人员工作习惯之后进行扇区划分。另外，考虑到各个扇区的负荷满足公式，在公式当中能够接受的扇区负荷差值为α，随着这一数值的不断增大，各扇区的负荷差值将越来越大，因此在划分扇区的过程当中，还需要着重考虑在各个区域当中空域的具体复杂程度[5]。
除此之外，需要保障扇区之间具有较好的连通性，用于管制人员在雷达屏幕当中直接观察扇区情况，判断其是否符合管制要求，因此在进行终端区扇区优化划分时，除了需要对管制人员的工作习惯以及各区域空域复杂程度等条件进行约束之外，还需要约束扇区的连通性，以便有效提升扇区划分的科学性、合理性。
3 终端区扇区优化划分技术的实践
以某市级行政区终端区为例，通过实际情况调查与各项数据统计，包括雷达记录数据、终端区管制通话记录等，采用分层统计法，对各航段数据进行整合，明确该终端管制员工作情况。通过利用容量评估系统，添加优化扇区划分模块，构建Voronoi剖分图（该终端区工划分五个扇区）。通过扇区划分原则，结合管制员工作负荷数据，进行扇区优化结构与功能的确立。利用计算机技术对航段、航路进行拓扑描述，并设置系统模块参数，用以完成终端区空域结构功能的复现。得出1号扇区负责东段航路离场，2号扇区主导东段航路进场，3号扇区实现对航空器的监管控制，4号、5号扇区为西侧航路监管与控制[6]。实际优化效果理想，实现了扇区优化系统的人机交互，提升了终端区管制员工作质量。
结论：总而言之，考虑到管制人员常常需要面临沉重的工作负荷，对其工作效率的提升产生了极大影响，同时也在一定程度上影响了管制人员的工作积极性。因此本文尝试通过使用先进的计算机技术对终端扇区进行优化划分，在进行相关模型建立的基础之上，通过对终端扇区优化划分技术进行仿真模拟验证和实践应用，证明本文构建的模型具有较高的实用性和正确性，确实能够在一定程度上发挥有效运用空域资源的重要作用。
参考文献：
[1]王超，许萍，王飞.基于模拟退火的空域扇区优化方法研究[J].计算机应用与软件，2014，09：244-248.
[2]张兆宁，张东满.基于Delauany三角形的分时段区域管制扇区划分[J].科学技术与工程，2014，29：100-105.
[3]胡凯.终端区空域规划若干重要问题的研究[J].科技视界，2016，16：268.
[4]王飞，王红勇，李善梅.基于图论和遗传算法的终端扇区划分方法[J].数学的实践与认识，2014，24：228-236.
[5]何光勤，张淼，范峥.基于ArcGIS的飞行程序扇区划分实现研究[J].现代计算机（专业版），2015，09：60-62+66.
[6]尹文杰，张兆宁，高峥.整数规划的终端区空域扇区划分研究[J].航空计算技术，2013，05：41-44+48.