民航西南空管局管制中心 四川 成都 610202
摘要
我国航空运输业里政企是分开运营的，而各大航空公司都想在这些有限的空域里得到最大化的优化飞行条件，这样在经济效益上才会有最有利的结果。但是机场在数值高峰期的时候，旅客是比较拥挤的。这样会使得机场各方面的工作效益都缓慢。从而导致机场的不可控的交通拥堵情况。所以为了使得机场能够有序的调控次序，保障航空公司的经济效益，机场能够安全的正常运行状态，我们必须要控制交通流量，并进行系统的科学的管理和运用。交通管制的重点是当机场的实际需要流量小于机场容量的时候，我们能做到最大化的合理运用所现有的流量。在跑道容量这个问题进行了解和分析，是为了使得航班延误率降低，提高跑道最大的使用率等等都是有相当大的作用和意义的。改善禁区内的跑道流量和空域流量就是时时刻刻对出境入境的飞机进行有序的管理和监控。所以对于跑道容量的分析和研究也是一个很有必要的课题。
关键词：空中交通管理;机场跑道容量;航班时刻;优化方法
引言
飞机的不断增加，所需要的空域越来越大，这些都给机场带来了严重的压力和负担。机场的跑道是飞机最先起飞也是最后降落的地方，它是空中交通的重要点也是所有安全人为事故罪容易发生的地方。不管空中飞行在哪个高度哪个航线上，但最后，有必要降落在机场的跑道上。任何航班及飞机都必须到达跑道的一端进行起飞，这个中间有一个或长或短的滑行状态。从2002年到至今，因为机场跑道所引起的延误平均值基本是保持在一定高度上的，都基本数值在八分钟到十分钟之间。跑道的流量有限正成为航班延误的重要原因之一。所以机场跑道也是飞机飞行整个过程中一个比较值得我们注意和细致的地方。在整个运行过程中，跑道容量的限制已成为瓶颈。然而，因为跑道本身的建设限制，如果我们建立新跑道建设周期是相当长的，投资方面，选择地点方面，周边设施得影响方面等等。而且建设时间是相对漫长的，不是短时间能取得成果的工程。所以在现有的跑道上增加容量把跑道的容量最大化利用是最经济也是最有效的办法了。在目前而言，在现有的跑道建立成熟的能利用容量的系统体系才是最切合实际的方法，对于机场的有序工作解决拥堵情况有着良好的辅助作用。所以我们需要做的是好好利用跑道资源，如何提高现有的条件和动力。机场跑道容量系统化管理和运用，它主要包括给航班优化排序列表，使得机场的流量达到最佳状态，给管制员专业可靠的数据和信息来做出正确判断等等。让机场以及机场附近的空域得到相对的优化状态，从而维持良好的空中交通次序。降低飞机进场出场的时间，从而提高工作效率，使得流量最大化。从而也提高了管制员在时间上更快速处理航班管制的能力。
1跑道容量评估的发展概况
国外研究现状
1948年，Bowen和Pearcelf提出了泊松分布的到达流模型。他们着重点是在机场的跑道上面，觉得机场的流量只是受跑道流量的影响。认为机场流量就是跑道流量的这一论点。1960年，才提出了最大容量这么一说，并得到了广大人民的认可，从而进行了了解分析和研究。1969年，哈里斯首次在人为因素上以及导航设备上的误差做出了分析。他也提出了一些实验总结，如果飞机在正常状态下的间隔飞行，那么就要从人为因素以及机身来进行考量对容量产生的影响。1970年，R.S.Ratner首次扩展了跑道容量的概念，首次讨论了航站楼区和航路的交通管理和容量评估。但目前还没有计算能力的方法，Newen等人分析了起飞流量与到达流量之间的关系，根据高峰时段15分钟内的进出量，总结出了凸能力曲线。Eugene P在分析和研究机场流量的问题时候，还进一步的在飞机进港和离港的时候对流量进行了数据统计，从而总结分析出二者的依赖关系。并通过一些实际的数据化分配出发，来对机场容量做出优化状态。Simpson RW、Odonia R、Salas Roehe F在以前的所有数据总结里，用了先来后到的方案，用最简单的排序方法来列队。飞机在特殊情况下会出现不同的延迟和缓慢状态。Wi11iamR.Voss和JonathanHffman对机场运营和容量进行了系统化的分析和研究。提出了机场跑道滑行时间上长度太长对于机场容量的影响。1983年，美国联邦航空局公布了评估机场空中侧容量的推荐程序，随后提出了机场陆地侧容量评估的建议.1983年Horonjeff.R.Francis X M发表了机场设计与规划。1991年，米兰Janic和Vjin Tosie对航站区容量评估进行了研究，建立了容量评估模型，给出了计算方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆他们对空域结构进行了较大程度的抽象和简化，建立了终端区域容量估计模型。1993年至1996年，日本电子导航研究所的NoriyasuTofukuji教授对日本东京机场进行了调查和分析，根据管制员在繁忙交通条件下完成的工作，判断机场容量是否达到极限。从而计算出控制扇区的实际最大容量。20世纪70年代以来，计算机技术的飞速发展为复杂系统的建模和实现提供了技术支持。能力评价逐渐从理论研究转向计算机仿真研究，不同对象的能力评价体系相继出现。计算机仿真研究考虑空域结构、控制规则、机队组成等因素，模拟飞机在空中交通系统中的运行，最后对仿真数据进行分析计算。
2航班时刻的研究现状
机场放行问题的实质是研究机场离境放行排序问题，因此，要研究机场放行问题，首先必须对航站楼区域方法和离境排序理论有一个深刻的了解。国外学者在领域排序(ASP)方面做了大量的研究。2004 年张兆宁，王莉莉对终端区航班的起降航班提出了基于流量和滑动窗的排序算法，对航班排序采用穷举法进行求解。随后，他们引入了蚁群算法来求解单跑道和多跑道的飞行调度模型。在2005年，何智与Super研究了航站区域空中交通流量管理中的飞行动态排序系统，将航站区域的飞行排序问题与旅行者问题进行了比较，并用启发式算法进行了解决。2007 年李伟、王仲生将A算法应用于终端区排序并给出13架飞机的仿真算例。孙宏、王海东分别运用了模拟退火算法和模糊 Petri 网算法实现对航班的调度。2009 年，张洪海、胡明华对着陆航班排序问题建立了包括延误损失、延误公平性、管制员负荷的多目标优化模型,并用多目标遗传算法进行了求解。2009年，曹力等人提出了基于飞机间隔的机场航站楼区域交通优化模型。此外，为了减少控制器工作量，用于管理终端区域中的流量的决策工具开始开发和利用。这些工具包括TMA交通管理顾问、DA下降顾问、快速最后进近间隔工具、DMAN和现场管理（AMAN）。然而，国内外学者对机场放行的研究主要集中在单一机场起飞航班的调度策略上。在同一航站楼区域内的多机场放行策略的研究才刚刚开始。
3优化方法
机场航班延误的数值是以数学公式所建立的。但是由于在收集信息以及时间上要有安全保密等等协议的限制，我们通常不能第一时间获得有效的，准备的信息和数据事件。这些事件会造成飞机在同一天的起飞以及降落出现短期的或者突发性的延误以及各种因素的发生。这个是我们在公式上没办法模拟的，也是在模型上反应不出来的信息和数据。
比如，在离港航班，如果目的地的天气有什么复杂的情况出现影响了降落的条件，就会导致航班延误甚至停飞状态。而机场收集的信息和数据是没办法反应这个情况，因此在实际运行和管制状态下必须对离港航班发出当时的相对应的指令。这一状况下的矛盾会导致飞机在机场的相对延误情况，虽然减低了优化也减缓了延迟，但在实际中是不能进行运用和建议的。由于现有的操作和管理以及技术层面上的技术问题有限，我们现在目前是没有办法彻底解决这个问题的。
所以为了便于模型上的总结和计算，在建立模型的时候我们一般不会考虑：
（1）人为因素；
（2）天气影响；
（3）军方活动的影响；
（4）航空器或导航设备故障；
（5）特情。
也就是说，所有航班在正常状态下适合飞行，不会出现飞机延误或者停飞的状况。返航是属于非常特殊的状况之一。也就是说，第一架飞机起飞之后与第二架飞机起飞之前进入跑道的时间，在最小的安全间隔距离和时间允许起飞的准备。
在操作当中我们一般记录下来的时间都是时间段和时间点，因此一般情况下指的不是起飞时间和降落时间。因为机场跑道的特殊性和复杂性，很多不可控因素和人为因素的不确定，飞机滑行时间也无法准确计算，所有从降落跑道到飞机停在停机位的时间是没办法准确确定的。飞机滑行到起飞跑道的时间都被认为是停车时间是等同的，所以滑行时间是不影响飞机的正常起降飞行的。
小结
了解和分析空中交通流量系统，并加以研究，是有利于流量管理的水平和空间，在空域范围能最大化的利用和运用，从而使得机场以及跑道容量能最大化的运用，从而大大减少航班的延误率。所以，我们最最大程度上优化航班，降低航班的延误状态。虽然说最优化虽然解决不了实际容量的需要，但是至少是在改善。当理论和实际相结合的时候，肯定是存在差距的。毕竟现实中所存在的问题要复杂的多。在这种不断有新问题新因素的情况下，管制员肯定不能机械的做管制的搬运工，而是要结合实际来进行合理的管制，不然注定要浪费时间。优化是基于进港航班，在实际操作中很难确定着陆时间。
参考文献
[1] 戴福清.机场跑道容量若干问题的研究.中国民航学院学报，2000，第3期
[2] 余江，蒲云. 跑道着陆容量的数学模型及其分析[J]. 西南交通大学学报， 2004，39(1):42-26.
论文作者:秦诗然
论文发表刊物:《科技新时代》2019年4期
论文发表时间:2019/6/19
标签：跑道论文; 机场论文; 容量论文; 流量论文; 飞机论文; 航班论文; 时间论文; 《科技新时代》2019年4期论文;