專利名稱：一種大區(qū)域多元約束下的尾隨間隔限制的計算方法
技術領域：
本發(fā)明涉及空中交通戰(zhàn)術流量管理領域，尤其涉及一種適用于管制區(qū)域內(nèi)或管制區(qū)域之間的多元約束下的尾隨間隔限制的自動化計算方法。
背景技術：
隨著我國空中交通流量的增長，交通擁擠問題越來越突出，由于流量控制原因所導致的航班延誤日益增加。區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)交通擁擠時主要通過發(fā)布尾隨間隔限制或要求航班進行起飛申請的方式來進行流量管理，尾隨間隔限制是一種戰(zhàn)術流量管理方法，通過控制同一航線上飛往同一方向的航空器的縱向間隔，使得單位時間內(nèi)通過某一航路點、進入某一扇區(qū)或到達某一機場的飛行量減少，從而緩解目標航路點、扇區(qū)或機場已經(jīng)或預計出現(xiàn)的交通擁塞。
在實際運行中尾隨間隔控制主要依靠管理者的經(jīng)驗來作出決策，缺乏科學性和全局性，因此，迫切需要加快建設相關的決策支持系統(tǒng)，采用科學的方法來生成尾隨間隔控制策略，當前國內(nèi)外的研究者對于尾隨間隔流量控制的研究主要集中于對于單個空域單元容量約束下的限制進行計算，對于具有較強耦合性的多元約束下的尾隨間隔限制的計算方法尚不完善。大區(qū)域內(nèi)交通擁擠問題較為復雜，在空域自身的容量約束和相鄰區(qū)域?qū)Ρ緟^(qū)域的流量控制約束同時存在的情況下，可以通過計算機實現(xiàn)的多元約束下的尾隨間隔限制的計算方法能夠發(fā)揮最大的效用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對區(qū)域內(nèi)多元約束下的的尾隨間隔控制策略應用場景，提出了一種尾隨間隔限制時段和限制值的計算方法，該方法適用于空域自身的容量約束和相鄰區(qū)域?qū)Ρ緟^(qū)域的流量控制約束同時存在情況下的尾隨間隔限制時段和限制值的計算，約束的形式可以是瞬時或時段容量約束或?qū)桨嘀g的尾隨間隔限制。步驟一有N個約束單元，采用基于先到先服務的啟發(fā)式算法對多元約束進行求解，使得航班通過空域約束單元的流量滿足約束，從而求得航班調(diào)配后的過點時間。啟發(fā)式算法對各個約束單元循環(huán)迭代求解，對于某個約束單元求解時，基于預計到達該約束單元的時間，采用先到先服務的原則安排航班經(jīng)調(diào)配的進入空域約束單元的時間，后面約束單元的求解基于前一個約束單元求解后的航班調(diào)配后的時間來求解，已經(jīng)求解過的約束單元在求解的過程中可能再次出現(xiàn)約束條件不滿足的情況，則再次進行求解，直到所有的約束條件都滿足，該算法能保證收斂。步驟二 與空域約束單元相關的受控航班流共有S股，對于受控航班流i，與下游受限單元相關的時間段為[4，匕]，該時間段對應于下游空域約束單元的約束時間，判斷在該時間段內(nèi)是否存在某個時間^，使得在4到時間范圍內(nèi)，航班預計通過的架次與航班調(diào)配后通過的架次相同，若存在則該股航班流的控制時段為[4，^]，若不存在則該股航班流的控制時段為[4, 4]。步驟三航班流i在受控時段內(nèi)允許通過受限單元的航班總架次為NT(rtal，根據(jù)調(diào)配后的過點時間統(tǒng)計該時段內(nèi)允許通過的航班架次為Ni。步驟四對于受控航班流i，由于尾隨間隔值的可能取值為離散的整數(shù)值，從尾隨間隔值的取值集合中的最小值開始，從小到大進行搜索，對于所搜索的每個值，計算航班滿足間隔限制的過點時間，計算方法如下航班j的預計過點時間為ETAp滿足間隔限制下的過點時間為，對于控制時段內(nèi)的第一架航班，STAj = ETA」，對于其他航班，STAj = max(STAj^1+Vtimesepe, ETAjJ，Vtimespep為所取的時間間隔值。根據(jù)統(tǒng)計Vtimesepe間隔值下能通過的航班架次，判斷該航班架次是否小于等 于Ni,若滿足則取該值為所求得的間隔值步驟五對各股航班流按照尾隨間隔限制值從小到大進行排序，判斷條件
是否成立，若成立則依次選擇各股航班流判斷是否可以減小限制值。對于第j
/=1
股航班流，根據(jù)步驟四中所生成的間隔限制值Vi,從間隔限制值的取值集合中比Vi小的最
大的取值開始，從大到小搜索，判斷是否可減小，使得減小后仍然滿足ΣΜ <#7^/，若找到
/=1
滿足條件的值則將該值作為航班流的間隔限制值。本發(fā)明中提出的尾隨間隔值的計算方法，有效地解決了多元約束下的尾隨間隔限制時段和限制值的自動化計算，彌補了當前多元約束下尾隨間隔限制的制定依賴于經(jīng)驗，缺乏科學的決策支持方法的不足。


圖I是多元約束下基于航班時間調(diào)配的尾隨間隔計算方法適用場景示意2是尾隨間隔限制時段和限制值計算流程3是步驟一中求解多元約束下航班調(diào)配時間的啟發(fā)式算法流程4是受控航班預計過點時間及調(diào)配后過點時間圖5是限制時段內(nèi)滿足尾隨間隔3分鐘限制值時的過點時間
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合附圖及實例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明，應當理解，此處所描述的具體實例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。算例如下空域視圖見圖1，Α點的尾隨間隔限制為2分鐘，扇區(qū)D以A點為扇區(qū)出點，扇區(qū)容量為40架/30分鐘，生成在B點和C點的間隔限制。計算流程見圖2，具體步驟如下
步驟一假設與下游限制時段相應的在B點和C點的控制時段為8:00到8:30，采用圖3所示啟發(fā)式算法求得B點和C點的調(diào)配后的過點時間，見圖4 ；步驟二 確定各股航班流的限制時段，B點的航班流不需要進行限制，C點航班流的限制時段為8:13到8:30 ；步驟三統(tǒng)計允許通過的航班架次在控制時段內(nèi)C點允許通過的航班架次為6架，B點和C點合計允許通過的總架次為13架。步驟四根據(jù)預計過點時間及允許通過的航班架次，B點不需要進行限制，C點在限制時段內(nèi)的求得限制值為3分鐘，允許通過的航班架次為6架，見圖5 ; 步驟五步驟三中根據(jù)間隔限制值所允許通過的架次與步驟三中根據(jù)調(diào)配后過點時間所統(tǒng)計的合計允許通過的總架次相同，因此判斷MIT值不能再減小。最終尾隨間隔的計算結(jié)果為在C點8:13到8:30限制時段內(nèi)取3分鐘的尾隨間隔限制值。
權(quán)利要求
1.一種尾隨間隔限制的計算方法，其特征在于所述方法包括如下步驟 步驟一 有N個約束單元，采用基于先到先服務的啟發(fā)式算法對多元約束進行求解，使得航班通過空域約束單元的流量滿足約束，從而求得航班調(diào)配后的過點時間，啟發(fā)式算法對各個約束單元循環(huán)迭代求解，對于某個約束單元求解時，基于預計到達該約束單元的時間，采用先到先服務的原則安排航班經(jīng)調(diào)配的進入空域約束單元的時間，后面約束單元的求解基于前一個約束單元求解后的航班調(diào)配后的時間來求解，已經(jīng)求解過的約束單元在求解的過程中可能再次出現(xiàn)約束條件不滿足的情況，則再次進行求解，直到所有的約束條件都滿足，該算法能保證收斂； 步驟二 與空域約束單元相關的受控航班流共有S股，對于受控航班流i，與下游受限單元相關的時間段為[4，4]，該時間段對應于下游空域約束單元的約束時間，判斷在該時間段內(nèi)是否存在某個時間ζ.，使得在^到^，時間范圍內(nèi)，航班預計通過的架次與航班調(diào)配后通過的架次相同，若存在則該股航班流的控制時段為[&，4]，若不存在則該股航班流的控制時段為[4,仙 步驟三航班流i在受控時段內(nèi)允許通過受限單元的航班總架次為Nttrtal，根據(jù)調(diào)配后的過點時間統(tǒng)計該時段內(nèi)允許通過的航班架次為Ni ； 步驟四對于受控航班流i，由于尾隨間隔值的可能取值為離散的整數(shù)值，從尾隨間隔值的取值集合中的最小值開始，從小到大進行搜索，對于所搜索的每個值，計算航班滿足間隔限制的過點時間計算方法如下 航班j的預計過點時間為ETAp滿足間隔限制下的過點時間為，對于控制時段內(nèi)的第一架航班，STAj = ETA」，對于其他航班，STAj = max (STAjJVtimesepe, ETAjJ，Vtimesepe 為所取的時間間隔值，根據(jù)統(tǒng)計Vtim_p>1隔值下能通過的航班架次，判斷該航班架次是否小于等于Ni,若滿足則取該值為所求得的間隔值Vi ； 步驟五對各股航班流按照尾隨間隔限制值從小到大進行排序，判斷條件 M <Λ^ω/ I=I是否成立，若成立則依次選擇各股航班流判斷是否可以減小限制值，對于第j股航班流，根據(jù)步驟四中所生成的間隔限制值Vi,從間隔限制值的取值集合中比Vi小的最大的取值開始，從大到小搜索，判斷是否可減小，使得減小后仍然滿足，若找到滿足條件的 /=1值則將該值作為航班流的間隔限制值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種區(qū)域內(nèi)多元約束下的尾隨間隔限制時段和限制值的計算方法，其特征在于，該方法可以應用于多元約束下的尾隨間隔生成，該方法首先對各個航班滿足多元空域容量約束條件的調(diào)配過點時間進行求解，然后分別對各股航班流進行處理，根據(jù)航班流中組成航班的預計過點時間和調(diào)配后時間生成尾隨間隔限制時段，在尾隨間隔值的取值集合中進行搜索求解尾隨間隔限制值，最后根據(jù)各股航班流限制后的結(jié)果對所生成的限制值進行減小限制值的調(diào)整。
文檔編號G08G5/00GK102903261SQ20121033099
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者張穎, 胡明華, 謝華, 彭瑛, 李 杰, 許俐, 袁立罡, 葉博嘉 申請人:南京航空航天大學