关于空中交通流量管理的一些策略

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  【摘 要】本文对于空中交通流量管理发展情况以及相关存在的运算模式,进行简单的阐述,分别在地面等待策略、终端区流量管理、在寻径能力空中流量管理三个方面进行研究分析。对于这三种模式下计算方式的优缺点进行简单论述。希望有助于以后的空中交通管理发展研究。
  【关键词】空中交通流量;地面等待策略;终端区排序;再寻径问题
  1引言
  人们生活质量的提升,对航空运输行业有了很大的推动力,这样的情况下使得航空所需有所增加,飞机流量也出现了较大的增加。在过去的几年中,航空旅客量就增加了一半以上。现阶段内每年因为空中交通拥堵所带来的经济损失就高达上百亿美金,除此之外,因为空中拥堵致使空中飞行安全有着更严重的危害。Odoni在1987年的时候提出了实时调度航班通过最小化阻塞费用研究。Terrab以及Odoni在1990年的时候就单机场地面等待策略进行充分的研究分析。在后几年内,Varanas等学者对于地面等待策略实时性研究分析,再此研究中对于空中交通流量最优时隙分配问题也进行了深入的研究分析。
  2 空中交通流量管理简介
  空中交通流量管理最早是在航空发达国家提出的,也可以将其简称为ATFM。上世纪70年代开始,因为众多因素的影响空中管理能力对于所出现的问题还是没有完全掌握的,在对于这问题研究过程中明确了空中交通流量管理相关概念。就其本质上来说,空中交通流量管理主要是为了保证空中飞行的安全性、机场能力。同时飞机运作者能够根据这些准确的信息,能够将空中交通延误有所降低。对于控制流量管理方式主要通过下面几种方式进行研究:
  长期法。这种方式一般是15年左右。此方式主要包含着机场的建造,机场中跑道数量的增加,对于机场中硬件设备环节的完善,空中交通管理技术的提升。
  中期法。这种方式一般是6个月到几年之间。此方式主要包含着空中航线的增加,对于空域结构完善等。通过此种方式能够将控制交通网络飞行在宏观上进行完善。空域能够得到更好的使用。
  短期法。此种方式主要是通过地面等待、空中等待等方式对于空中交通流量进行控制,这样才能使得空域以及机场容量达到一定的匹配,使得控制拥挤有所降低。这点也是本文对于空中交通流量研究的方式。
  3 空中流量管理模式研究分析
  对于空中交通流量管理能够将其分为地面等待策略、终端区交通流量管理、寻径能力空中流量管理。
  地面等待策略。短期空中交通拥挤是可以依靠地面等待策略进行解决的。在实施这项方式时候,需要保证的是地面延误比空中延误更具有安全性以及所产生的费用要低。地面延误主要目的是为了防止机场内等待飞机数量过多所出现的不能控制的情况出现。所以说,地面等待问题的目的就是将控制等待转发为地面等待。地面等待问题所需要解决的是航班是不是延迟或者是延迟多长时间。根据机场的数量多少,将地面等待问题大致分为:单机场地面等待问题和多机场地面等待问题。根据所求的解是不是具有动态性,地面等待问题分为:静态地面等待以及动态地面等待。Terrab以及Odoni两位学者在1991年的时候对于确定型单机场地面等待问题进行了研究分析。在研究过程中发现,天气情况所进行的确定值对于目的机场安全性有所了解。
  终端区流量管理。终端区流量管理所包含的内容主要是在一定的范围内对于空中流量进行管理。在保证安全性能的基础上飞机所具备的飞行性能得到充分的发挥,这样的情况下,飞机才不会因为相互之间的影响出现延误,飞机的正点到达率也会提升上去。现在终端区有流量管理主要采取的措施为对于一定的区域内的飞机进行的排序,这样才能保证合理性的安排飞机着陆次序。通过资料研究,国内外主要的所使用的排序方式有下面几种:
  (1)先到先服务算法。很多航空公司所使用的主要方式,也是现阶段内管制程序常用的方式,在机场不是相对繁忙的情况下这种方式很适合使用。主要是根据飞机达到时间次序来决定飞机着陆顺序的方式。当飞机进入到终端区进入点范围内,中心系统会根据飞机的性能数据、初始状态等对于飞机到达目标点的ETA进行计算。
  (2)有约束性位置偏移算法。此项计算方式主要是在动态规划的基础上实现的,会对于一组飞机的位置进行全部的给定的情况下,对其进行彻底的优化。也可能对于所有的飞机排列树进行寻优,这样能够找到一条飞机列队中每两架飞机之间时间间隔最小的方式,也就是这组飞机的最佳次序。
  (3)时间提前算法。这样的算法对于飞机队列中每一家飞机都需要实施控制,但是对于飞机原本的队列顺序是不会改变的。其中一架飞机进行加速之后,就会先于原本正常估计时间达到目标点,这样的情况下,飞机队伍中所有的飞机都能减少相应的时间延误。
  具有再寻径能力的空中流量管理。每一个起飞机场、降落机场或者是各个区域内航班容量会因为天气或者是其他原因出现改变,这写并不是确定的,而是呈现动态变化的。对于这样的空中流量管理地面等待策略以及终端区流量管理并不能很好的解决此问题。所以很多学者对于这样的问题选择使用这种方式进行解决。
  4 结论
  对于空中流量管理方面在终端区流量管理以及等待策略等多方面进行研究分析,相关学者在对于这方面的研究最终目的就是为了环境空中交通拥挤的情况。通过多年的努力,已经取得相应的成就,相信在以后会取得更好的发展空间。
  参考文献:
  [1]陈爱民.多元受限的地面等待策略问题研究[J].南京航空航天大学学报, 2010(1):42-46.
  [2]程朋,吴澄.空中交通流短期流量管理的动态网络流模型[J].清华大学学报, 2010(11):114-118.
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