專利名稱：一種民航多機場終端區(qū)空域功能性扇區(qū)劃分方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機場終端區(qū)空域扇區(qū)劃分方法，尤其涉及一種進/離場航路分離下的民航多機場終端區(qū)空域功能性扇區(qū)劃分方法，屬于機場終端區(qū)空域扇區(qū)劃分領域。
背景技術：
隨著空中交通流的增長和機場建設進程的加快，在我國一些地區(qū)機場密度增加， 形成復雜的民航多機場終端區(qū)。該終端區(qū)空域具有進/離場航路結構復雜、飛行流量較高、 管制工作負荷繁重等特點，因此，作為空域規(guī)劃的一個重要研究課題，如何有效實施對多個民航機場的終端區(qū)空域合理劃分扇區(qū)結構一直是民航管理部門亟待解決的難題。以往采用的終端區(qū)扇區(qū)劃分方法是基于區(qū)域地理分布的空域劃分，即根據(jù)管制經(jīng)驗、飛行流量和管制工作負荷水平將相鄰空域所轄幾何空間范圍劃分為一個扇區(qū)。對于某些飛行 流量大、進/離場航路分離、管制負荷密集的終端區(qū)，這種扇區(qū)劃分方法應用在民航多機場終端空域存在如下問題第一，造成一條進/離場航路需要穿越多個扇區(qū)，排隊的進場或離場飛機流依次通過這些扇區(qū)，相鄰扇區(qū)的管制員需要發(fā)出移交管制指令，增加了管制員工作負荷；第二，在大飛行流量情況下，這些扇區(qū)內(nèi)往往出現(xiàn)進場和離場飛機交叉運行和高度占用情況，需要同時進行管制調配，管制工作負荷種類復雜，工作負荷較重，容易造成管制指令的錯發(fā)和漏發(fā)，形成安全隱患；第三，由于管制工作種類復雜，造成管制效率低下，容易造成航班延誤和終端區(qū)扇區(qū)容量降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，提出一種進/離場航路分離下的民航多機場終端區(qū)空域功能性扇區(qū)劃分方法。該方法包括如下步驟步驟1 采集民航多機場終端區(qū)空域內(nèi)的航班活動數(shù)據(jù)和管制工作負荷數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計出相應時段內(nèi)的航班活動數(shù)據(jù)和管制工作負荷數(shù)據(jù)，建立基于管制員工作負荷統(tǒng)計的扇區(qū)數(shù)量計算模型，確定扇區(qū)數(shù)量；步驟2 獲取民航多機場終端區(qū)空域進/離場航路信息，根據(jù)進/離場航路航空器的運行特性，將航路劃分為m個單元，并確定各單元包含的管制工作負荷發(fā)生點，0<m < 99，m為自然數(shù)；步驟3 確定民航多機場終端區(qū)空域進/離場航路分離下的扇區(qū)劃分模型，采用隨機優(yōu)化算法確定各相鄰單元的合并方案，即功能性扇區(qū)初步劃分方案；步驟4:以管制工作的便利性和民航扇區(qū)劃分原則為依據(jù)，通過管制專家決策進行扇區(qū)邊界的定性調整，確定功能性扇區(qū)最終劃分方案；步驟5 對步驟4得到的最終劃分方案進行驗證，若未通過驗證，返回步驟3，若通過驗證，則方法結束。技術效果
1、本發(fā)明按照進場和離場功能進行扇區(qū)劃分，即將航空器進場和離場分別規(guī)劃為進場扇區(qū)和離場扇區(qū)，同時規(guī)劃好進/離場航路之間的垂直間隔，保證了安全性。 2、管制員指揮可以將從走廊口進場的航空器排隊，直接移交到機場五邊扇區(qū)；離場航空器通過離場管制，直接和臨近的區(qū)調進行移交。3、相對于目前的扇區(qū)規(guī)劃，該方法可以將協(xié)調工作負荷保持在最低水平，并且可以使離場航空器發(fā)揮接近于最佳的爬升性能，確保了航空器的離場安全有序。4、本發(fā)明不僅有效減少了空中交通管制員的管制移交負荷，而且由于每個進/離場扇區(qū)職能單一，大大降低了管制調配難度，提高了管制運行效率和空域容量，保證了空域運行安全，具有較好的應用前景，適用于飛行流量大、進/離場航路分離的民航多機場飛行終端區(qū)空域的管制扇區(qū)劃設。


圖1為本發(fā)明的方法流程框圖。圖2為本發(fā)明中扇區(qū)劃分模型的最小扇區(qū)穿越時間約束示意圖。圖3為本發(fā)明中扇區(qū)劃分模型的扇區(qū)邊界匯聚點(交叉點)最小距離約束示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明方法作進一步說明。本發(fā)明方法的流程如圖1所示，具體步驟內(nèi)容如下步驟1 獲取民航多機場終端區(qū)空域進/離場航路交通流數(shù)據(jù)，通過管制中心信息系統(tǒng)、雷達語音記錄儀以及秒表和管制中心現(xiàn)場錄像，采集空域內(nèi)的航班活動數(shù)據(jù)和管制工作負荷數(shù)據(jù)(包括管制通話雷達語音記錄數(shù)據(jù)以及電子進程單操作和移交操作的持續(xù)時間和發(fā)生次數(shù))作為樣本數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計出相應時段內(nèi)的航班活動數(shù)據(jù)和管制工作負荷數(shù)據(jù)，建立基于管制員工作負荷統(tǒng)計的扇區(qū)數(shù)量計算模型，確定扇區(qū)數(shù)量。該步驟具體包括如下步驟步驟1-1 通過雷達語音記錄儀采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)語音數(shù)據(jù)統(tǒng)計管制指令的種類， 并根據(jù)雷達數(shù)據(jù)確定管制指令在空域的發(fā)生點。步驟1-2 根據(jù)交通流預測數(shù)據(jù)，并根據(jù)步驟1-1中的管制工作負荷統(tǒng)計，采用回歸分析方法，確定管制工作負荷和交通流的函數(shù)關系。步驟1-3 根據(jù)國際民航組織推薦的D0RATASK方法，建立管制工作負荷的扇區(qū)數(shù)量計算模型。根據(jù)D0RATASK方法，管制員的平均工作負荷強度應小于統(tǒng)計時間的80%，并且 90%的工作負荷不得超過總工作時間的2.5%?；谝陨瞎苤茊T工作負荷原則，應當保證空域總的工作負荷最小。首先統(tǒng)計出空域中管制工作的總工作負荷Wt(用時間表示)，則可劃分的扇區(qū)數(shù)量滿足以下關系M=，\ 7 其中M= Wt
Imt(M), M = int(M)S χ 80%
式中S為總的統(tǒng)計時間，int表示取整，Ns為最小扇區(qū)數(shù)。根據(jù)D0RATASK方法，在設計扇區(qū)的時候應當取平均工作強度，實際扇區(qū)的工作負荷為管制員工作負荷的80%。當M不為整數(shù)時，對模型計算結果取整加1，得到Ns;當M為整數(shù)時，直接得到Ns。根據(jù)上述結果，在統(tǒng)計時間為一小時(3600秒)的時間段內(nèi)，管制員的實際工作負荷不應超過2880秒，如果超過該值，則必須進行扇區(qū)劃分。在估算扇區(qū)最小數(shù)量的前提下建立扇區(qū)的優(yōu)化模型，優(yōu)化的目標是使終端空域在總負荷最小的前提下，盡量使得各扇區(qū)負荷均衡。步驟1-4 確定該空域規(guī)劃的扇區(qū)數(shù)量。步驟2 獲取民航多機場終端區(qū)空域進/離場航路信息，根據(jù)進/離場航路航空器的運行特性(即步驟1中的航班活動數(shù)據(jù)和管制工作負荷數(shù)據(jù))，將航路劃分為m個單元， 并通過地理位置確定各單元包含的管制工作負荷發(fā)生點，0 < m < 99，m為自然數(shù)。該步驟具體包括如下步驟步驟2-1 獲取終端區(qū)空域進/離場航路信息，根據(jù)航路航空器運行特性，如進/ 出走廊口、等待航段、下降/上升航段、平飛航段，將民航飛行的進/離場航路劃分為m個基本單元。步驟2-2 建立各單元間的空間拓撲關系矩陣。該矩陣為
權利要求
1.一種民航多機場終端區(qū)空域功能性扇區(qū)劃分方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟1 采集民航多機場終端區(qū)空域內(nèi)的航班活動數(shù)據(jù)和管制工作負荷數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計出相應時段內(nèi)的航班活動數(shù)據(jù)和管制工作負荷數(shù)據(jù)，建立基于管制員工作負荷統(tǒng)計的扇區(qū)數(shù)量計算模型，確定扇區(qū)數(shù)量；步驟2 獲取民航多機場終端區(qū)空域進/離場航路信息，根據(jù)進/離場航路航空器的運行特性，將航路劃分為m個單元，并確定各單元包含的管制工作負荷發(fā)生點，O < m < 99，m 為自然數(shù)；步驟3 確定民航多機場終端區(qū)空域進/離場航路分離下的扇區(qū)劃分模型，采用隨機優(yōu)化算法確定各相鄰單元的合并方案，即功能性扇區(qū)初步劃分方案；步驟4:以管制工作的便利性和民航扇區(qū)劃分原則為依據(jù)，通過管制專家決策進行扇區(qū)邊界的定性調整，確定功能性扇區(qū)最終劃分方案；步驟5 對步驟4得到的最終劃分方案進行驗證，若未通過驗證，返回步驟3，若通過驗證，則方法結束。
2.根據(jù)權利要求1所述的民航多機場終端區(qū)空域功能性扇區(qū)劃分方法，其特征在于 所述步驟1中的扇區(qū)數(shù)量計算模型是根據(jù)DORATASK方法建立的。
3.根據(jù)權利要求1所述的民航多機場終端區(qū)空域功能性扇區(qū)劃分方法，其特征在于 所述步驟3中的隨機優(yōu)化算法采用蟻群算法。
4.根據(jù)權利要求1所述的民航多機場終端區(qū)空域功能性扇區(qū)劃分方法，其特征在于 所述步驟5中的驗證內(nèi)容包括(1)定性分析將最終劃分方案在雷達模擬機上進行實際操作驗證，定性分析方案的可行性；(2)定量分析建立民航多機場終端區(qū)空域空中交通仿真系統(tǒng)，根據(jù)交通流預測流量來分析仿真數(shù)據(jù)，定量分析方案的優(yōu)越性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種民航多機場終端區(qū)空域功能性扇區(qū)劃分方法，屬于機場終端區(qū)空域扇區(qū)劃分領域。該方法首先建立基于管制員工作負荷統(tǒng)計的扇區(qū)數(shù)量計算模型，確定扇區(qū)數(shù)量，然后根據(jù)終端區(qū)空域進/離場航路信息，將航路劃分為若干個單元，并確定各單元的管制負荷發(fā)生點，再建立進/離場航路分離下的扇區(qū)優(yōu)化模型，采用隨機優(yōu)化算法確定扇區(qū)劃分初步方案，最后通過管制專家決策確定扇區(qū)劃分最終方案，并對方案進行驗證。本發(fā)明實現(xiàn)了各個扇區(qū)管制員管制工作負荷均衡，減少了扇區(qū)間移交管制員工作負荷，降低了管制調配難度，保證了空域運行安全。
文檔編號G08G5/00GK102254453SQ20111017449
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權日2011年6月27日
發(fā)明者盧朝陽, 孫樊榮, 張明, 湯新民, 韓松臣 申請人:南京航空航天大學