陳玉松

摘 要：終端區(qū)空域作為空中交通的重要構(gòu)成部分，其具有密集性，為了提高飛行安全性，合理配置空域資源，保證空中交通服務(wù)質(zhì)量，本文重點(diǎn)探討了終端區(qū)空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論及方法，旨在指導(dǎo)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：終端區(qū)；空域結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；理論；方法

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，空中交通流量日漸增多，但不合理的空域結(jié)構(gòu)，制約著空中交通發(fā)展，造成了交通擁擠。終端區(qū)空域?qū)儆诳罩薪煌屑~，其具有飛行流量大、空域復(fù)雜等特點(diǎn)，本文以上海終端區(qū)空域?yàn)檠芯烤繉?duì)象，介紹了其分機(jī)流量分布情況，重點(diǎn)闡述了其結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論與方法，旨在提高空域容量，改進(jìn)空中交通服務(wù)，使飛行更加安全。

1終端區(qū)空域的概況

交通流量預(yù)測(cè)方法多樣、豐富，常見的有移動(dòng)平均法、回歸分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法等，其中回歸分析法主要是結(jié)合交通流量有關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建回歸模型，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)期交通流量的預(yù)測(cè)。

在實(shí)際預(yù)測(cè)過程中包括兩項(xiàng)內(nèi)容，一方面為機(jī)場(chǎng)和空域管制移交點(diǎn)飛機(jī)流量遠(yuǎn)側(cè)，另一方面為進(jìn)場(chǎng)與離場(chǎng)航路飛機(jī)流量預(yù)測(cè)。首先，建立多元線性回顧模型，其一般表達(dá)式為，其次，利用最小二乘法估計(jì)其參數(shù)，為了保證回顧模型穩(wěn)定與可靠，需要引入貢獻(xiàn)較大的變量，剔除貢獻(xiàn)較小變量，此時(shí)常使用向前、向后或逐步篩選法，此后，借助模型預(yù)測(cè)終端區(qū)用于飛機(jī)流量分布情況。以上海機(jī)場(chǎng)為研究對(duì)象，實(shí)際分析中利用增長(zhǎng)率法，具體為Fratar法模型，其對(duì)交通區(qū)之間的吸引強(qiáng)度給予了關(guān)注，進(jìn)入了相關(guān)的數(shù)量關(guān)系，預(yù)測(cè)終端區(qū)空域是否符合高峰小時(shí)的飛機(jī)流量運(yùn)行需求。在實(shí)際預(yù)測(cè)中選用的數(shù)據(jù)為上海終端區(qū)近5年的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，具體的因素有航班架次、游客吞吐量、貨郵吞吐量、運(yùn)輸飛機(jī)數(shù)等，此后建立了相應(yīng)的一元線性回顧模型，在此基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)了進(jìn)場(chǎng)與離場(chǎng)航路飛機(jī)流量分布情況，最后經(jīng)計(jì)算求解可知，虹橋及浦東機(jī)場(chǎng)高峰小時(shí)的飛機(jī)流量分別為48、80架次/小時(shí)[1]。

2終端區(qū)空域結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

終端區(qū)空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化以空域內(nèi)飛機(jī)流量預(yù)測(cè)為前提條件，將其與理論容量進(jìn)行對(duì)比，以此優(yōu)化終端區(qū)航路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合管制人員工作負(fù)荷、航路功能及走向等，進(jìn)一步規(guī)劃終端區(qū)，借助空域扇區(qū)劃分，以此減少飛機(jī)停留時(shí)間、降低了其延誤發(fā)生幾率，減輕工作人員工作壓力。

終端區(qū)航作為飛行過渡區(qū)域，涉及著航路飛行與進(jìn)離場(chǎng)飛行，因飛行密度較高，該區(qū)域均有雷達(dá)監(jiān)視，航路在4海里左右，但實(shí)踐中因機(jī)場(chǎng)跑道、航路節(jié)點(diǎn)容量限制等問題，極易出現(xiàn)交通擁堵，前者可經(jīng)跑道修建而改善，但后者難以有效改進(jìn)，因此，需要對(duì)其容量展開精準(zhǔn)評(píng)估。在構(gòu)建終端區(qū)航路理論容量模型過程中應(yīng)從兩個(gè)角度出發(fā)，一是，終端區(qū)航路交叉點(diǎn)容量模型，經(jīng)計(jì)算可知，其為，二是，終端區(qū)航路單一節(jié)點(diǎn)容量模型，經(jīng)計(jì)算可知，其為。

在對(duì)終端區(qū)各航路網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行調(diào)配過程中，為了提高各航路拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的完整性，禁止終端區(qū)各管制移交點(diǎn)間進(jìn)行流動(dòng)動(dòng)態(tài)分配，因此，結(jié)構(gòu)優(yōu)化關(guān)鍵點(diǎn)為航路調(diào)整設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定可知，終端管制區(qū)應(yīng)在一個(gè)或幾個(gè)機(jī)場(chǎng)附件的空中交通服務(wù)航路匯合處，為了保證空中交通管制系統(tǒng)的安全性與有效性，應(yīng)滿足以下原則，第一，進(jìn)場(chǎng)與流暢航線飛行復(fù)雜，全年起降架次在36000架次以上，第二，同時(shí)為2個(gè)或2個(gè)以上的機(jī)場(chǎng)提供服務(wù)，第三，終端管制區(qū)應(yīng)擁有著陸、起飛等空域；第四，終端管制區(qū)經(jīng)協(xié)調(diào)，減少對(duì)空域需求，減少對(duì)空中交通限制，并可與導(dǎo)航、通信及氣象等設(shè)施相吻合，盡可能滿足區(qū)域內(nèi)所有飛行器的管制服務(wù)需求；第五，終端管制區(qū)應(yīng)劃設(shè)管制扇區(qū)[2]。

上海終端區(qū)航路網(wǎng)絡(luò)為“四進(jìn)六出”，其進(jìn)場(chǎng)移交點(diǎn)有無錫、庵東等，離場(chǎng)移交點(diǎn)有南潯、舟山等，目前，其終端空域內(nèi)空中走廊有2條、固定航路有9條、臨時(shí)航路有4條，由于其航路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要借助先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)各節(jié)點(diǎn)的容量進(jìn)行計(jì)算，以無錫為例，其節(jié)點(diǎn)容量為46架/小時(shí)，庵東為44架/小時(shí)，南潯為45架/小時(shí)，舟山為48架/小時(shí)。上述結(jié)果均為理論容量，但實(shí)際運(yùn)行中受航路結(jié)構(gòu)、管制規(guī)則等影響，其節(jié)點(diǎn)容量也會(huì)隨之改變，因此，需要對(duì)終端區(qū)航路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化。具體的建議如下：調(diào)整臨時(shí)航路，將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ê铰?，以此有效分離進(jìn)場(chǎng)與離場(chǎng)；開辟新的進(jìn)港與離港航路，對(duì)進(jìn)離場(chǎng)的航路移交高度進(jìn)行調(diào)整，減少縱向管制間隔，當(dāng)前為20公里/小時(shí)，此后應(yīng)對(duì)終端區(qū)管制室進(jìn)行合理規(guī)劃，在保證安全基礎(chǔ)上，適當(dāng)縮小管制間隔，擴(kuò)大終端區(qū)容量，減輕航路壓力，此外，上海終端區(qū)要進(jìn)一步增加等待區(qū)域。與此同時(shí)，實(shí)際優(yōu)化過程中要結(jié)合實(shí)際情況，充分考慮管制人員的工作負(fù)荷，借助終端區(qū)voronoi有限元剖分模型及扇區(qū)優(yōu)化劃分規(guī)則，最終對(duì)終端區(qū)空域展開扇區(qū)優(yōu)化劃分，以上海終端區(qū)為研究對(duì)象，在仿真過程中結(jié)合扇區(qū)優(yōu)化劃分模型，利用計(jì)算機(jī)編程，劃分為多機(jī)場(chǎng)、多跑道的扇區(qū)結(jié)構(gòu)，當(dāng)管制人員高峰小時(shí)負(fù)荷低于2880秒時(shí)，空域內(nèi)管制成效可大幅度提高[3]。

3總結(jié)

綜上所述，終端區(qū)空域的飛機(jī)流量十分密集，一旦其空域結(jié)構(gòu)不科學(xué)，不僅會(huì)增加空中交通擁堵程度，還會(huì)加大管制人員工作壓力，隨之便會(huì)出現(xiàn)安全隱患。本文介紹了終端區(qū)空去飛機(jī)流量分布預(yù)測(cè)，探討了其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，相信，日后空域結(jié)構(gòu)將更加合理，航路將更加流暢，管制水平將明顯提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]李印鳳.復(fù)雜機(jī)場(chǎng)終端區(qū)空域資源配置關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2015.

[2]苗亞.終端區(qū)空域扇區(qū)規(guī)劃與仿真一體化系統(tǒng)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2011.

[3]王紅勇，趙嶷飛，崔衛(wèi)國(guó).基于網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的終端區(qū)空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，01：5-9.

（作者單位：民航云南空管分局）