机场近距平行跑道进近方法研究

本文首先简要介绍了现时平行跑道的运作方式，探讨了所面临的问题，然后综述了如何提高近距平行跑道容量的主要进近方法，包括NASA Langley的AILS(空中侧向间隔信息)系统、Jonathan Hammer提出的配对进近方法等，并对其利弊进行了系统分析。指出AILS系统适应于近距平行跑道，并具有相对可靠性，但是离实际投入使用尚存在一定的距离；而配对进近方法可以使用于极近距平行跑道，它能通过减少前后机之间的纵向间隔而增加机场的进场飞机流，但这种进近方法要求的条件比较苛刻，对于风速、最后进近速度和加速度等十分敏感。     

近距平行跑道容量及延误水平计算模型

为了精确评估近距平行跑道容量及其延误,建立了符合实际运行特点的近距平行跑道运行时空图,借鉴经典单跑道混合运行模式下的容量和延误水平计算模型,对离港航班采取插缝放行,利用双排队系统理论与逻辑推理方法,分别建立了近距平行跑道容量与平均延误水平计算模型,并运用仿真方法对模型进行了验证,将模型计算结果和仿真结果进行了比较。对比结果表明:跑道容量差异率为0.58%,最大平均延误和队列差异率分别为1.7%和1.4%,因此,建立的模型客观反映了近距平行跑道系统实际运行状况,是可行的。     

近距平行跑道间隔确定方法

应用最不利环境下的尾流运动特性,研究了近距平行跑道相关平行进近模式下配对飞机斜距、进近下滑角和机型组合对跑道间隔的影响,利用最小尾流间隔标准和NASA侧风统计数据,并根据机型参数,提出了跑道中心线间距和跑道头错开间距的确定方法.分析结果表明:当配对前后机的斜向间隔标准一定时,跑道头错开间距随中心线间距和配对后机下滑角的增大而减小;当配对前后机下滑角相同时,跑道头错开间距随中心线间距和斜向间隔标准的增大而减小;当跑道中心线间距为380m,前后机下滑角均为3°,斜向间隔标准为2 780m时,长沙黄花国际机场跑道头错开间距应不小于1 483 m,符合国外已授权机场跑道参数.     

平行跑道容量评估中跑道相关性的确定

阐述平行跑道相关性的机理,归纳各种制约平行跑道运行容量的因素,对比单跑道容量评估方法,针对不同运行模式提出容量评估思路。从实际工作和民航局标准的角度对评价方法进行简化。并以首都机场为实例验证评估方法。     

平行跑道运行模式对终端区交通流特性的影响研究

为提升终端区空中交通运行效率,研究平行跑道运行模式对终端区交通流特性的影响.根据终端区空域结构特点、跑道运行规则,建立了终端区进场动态排序策略、进离场协调策略和航空器跟驰行为模型;选取国内某终端区标准进离场程序SID-STAR和双平行跑道构型,基于NetLogo仿真平台实现了终端区交通流运行仿真,对比分析了独立运行、相关运行和隔离运行典型跑道运行模式下终端区交通流特性参数的变化规律.结果表明:独立运行模式下终端区交通流运行效率较高但流量波动性较大,隔离运行模式下运行效率最低但最稳定;独立运行模式下终端区交通流的拥堵消散最快且延误最小,相关运行模式次之,隔离运行模式下终端区交通流的拥堵消散最慢且延误最大.     

一种CSPRs起飞尾流安全间隔动态缩减方法

国内近距错列平行跑道的主流运行模式是隔离平行运行,由于该模式采用了较为保守的尾流安全间隔,在航空器离场相对集中时段会出现一定程度的放行拥堵问题。对此,文章选取了双起双落相关运行模式,以近距错列平行跑道为研究对象,结合起飞尾流的演化特征,提出一种基于气象条件的航空器起飞尾流动态缩减方法,并以黄花国际机场的跑道主要参数为仿真参考条件,运用所搭建的尾流动态缩减仿真系统进行了仿真验证。仿真结果表明文章中所提出的基于滚转力矩系数的起飞尾流遭遇度量是合理的,且尾流间隔可以缩减至100 s以内。     

跑道着陆容量的数学模型及其分析

认为影响到达时间间隔的因素大部分是随机变量，因此必须采用概率论的方法建立机场跑道运行容量模型．从管制员的工作角度出发，建立了单跑道着陆概率容量分析模型．该模型以实际统计数据为依据，考虑了进近速度、位置不确定性、风速、跑道占用时间和机型组合等随机变量的影响．此外，给出了1个算例．计算结果表明，跑道占用时间和间距标准对着陆容量的影响最大，其它参数的影响则相对较小．     

跑道容量仿真模型分析

跑道容量是指在一定的运行条件下,跑道在特定时段内所能服务的起降飞机的最大架次数,对正确地估计跑道容量,减少机场延误有重要作用。在回顾以往的跑道容量计算模型的基础上,使用仿真软件建立单跑道机场的仿真模型,计算仪表飞行条件下单条跑道的容量和延误,并绘制出相应的容量一延误曲线。     

平行双跑道机场净空障碍物评定

对军用机场净空规格进行了分析,建立了单跑道和平行双跑道机场净空区障碍物限制面的数学模型.在此数学模型的基础上,使用ArcGIS系列软件建立平行双跑道机场净空限制面三角网高程模型,并进行三维显示,将数字高程模型与平行双跑道机场地形图相叠加,对军用平行双跑道机场净空障碍物进行了评定.分析结果表明:障碍物O1、O2、O3三点...     

基于阻塞流的多场景终端区容量影响机理

为研究终端区容量的影响因素及变化规律和趋势,基于终端区运行特性分析,综合考虑航线长度、飞行速度、管制间隔等因素,采用阻塞流理论和方法,建立了终端区容量网络模型.以杭州萧山机场终端区为例,构建了恶劣天气发生位置、双跑道运行模式等多运行场景,分析了不同因素对终端区容量的作用关系和影响规律.研究结果表明:终端区容量受恶劣天气影响呈不均匀阶梯状递减,下降梯度与航线的可替代性紧密相关,当影响AND方向单一进场航线时,容量下降10~20架次/h;不同的多跑道运行模式下容量相差明显,容量区间在33~108架次/h.      

航空器推出决策的优化研究

航空器推出决策一直是机场场面管理的重要研究方向和研究难点．目前,航空器推出决策一般是基于航班飞行计划和地面管制员而给出的,基于航班飞行计划是一种被动型不灵活的手段,地面管制员是根据人工估计滑行道的航空器架次和起飞跑道容量,从而发出推出许可指令,这种做法造成了跑道和滑行道利用率的降低．文中提出一种基于场面监视系统的航空器推出决策优化方法;然后建立了航空器推出决策优化模型,并使用最有可能状态（MLS）启发式算法进行求解;最后对武汉天河国际机场的航空器推出决策优化进行仿真验证,结果表明,优化的航空器推出决策与传统方法相比跑道利用率最大可提高4．8％．     

基于最早预达时刻的进近排序模型及算法

为解决空中交通流量的高速增长造成了进近冲突，合理安排飞机着陆顺序，充分利用跑道容量，对现有排序模型进行简化．讨论了相邻飞机之间安全间隔的标准．通过分析相邻飞机速度对安全间隔的影响、飞机预计到达时刻、飞机优先权，提出了基于最早预达时刻的排序模型及算法．算例表明，该算法计算量较小，排序结果优于传统排序算法．     

基于冲突回避的动态滑行路径算法

为解决机场场面航空器滑行路径分配问题,在时间依赖最短路径算法的基础上,提出了基于冲突回避的动态滑行路径分配算法.根据机场场面交通的实际情况,定义了3种不同类型的滑行冲突以及航空器的滑行优先级.给出了在不同类型冲突和不同滑行优先级情况下的滑行道时间延误函数.仿真实验表明,当跑道运行飞机达到32架次/h时,与固定路径相比,动态路径运行的航空器平均滑行时间减少了3 min/架次,航班延误减少了3.5 min/架次.     

机场跑道全波段不平整测试方法

结合车载式激光断面仪与全球导航卫星移动定位系统，提出了一种机场跑道全波段不平整测试方法；在济南遥墙国际机场进行了现场测试，采用重复试验与水准仪对该测试方法进行了可靠性验证；利用ADAMS/Aircraft软件建立了B737-800虚拟样机模型，进行了实测跑道不平整数据下的飞机滑跑仿真，探究了不同检测方法、滑跑速度、飞机位置下实测道面数据特征对飞机振动响应的影响。研究结果表明:所提出的测试方法可获得道面全波段不平整数据，弥补了激光断面仪难以捕获14 m以上波长的缺陷；当速度为80 km·h-1时，全波段不平整道面下飞机振动响应波动幅值分别为长波不平整和短波不平整下的1.25~2.39倍和1.19~1.85倍，说明仅考虑道面长波或短波不平整将低估飞机在实际不平整条件下的振动响应；随着飞机滑跑速度的增大，全波段不平整与短波不平整条件下的飞机振动加速度差别逐渐增大，而动载系数差值则呈现先增大后减小的趋势，在速度为160 km·h-1时达到最大，说明飞机在高速滑行中道面长波不平整的影响更为明显；全波段不平整相比短波不平整条件下驾驶舱加速度增幅平均比重心处大0.062 m·s-2，前起落架动载系数增幅比主起落架平均大0.039，表明长波不平整对飞机前部振动的影响比重心处大，且随着滑行速度增大，这一差值先增大后减小，加速度的差值在80~120 km·h-1时最明显，峰值约为0.078 m·s-2，而动载系数的差值在160 km·h-1达到0.062的峰值。      

飞机在双面横坡跑道上的航向稳定性

分析了飞机在双面横坡机场跑道上的受力情况 ,通过建立飞机在双面横坡上的运动方程 ,得出了飞机航向稳定性与机场双面横坡跑道坡度值的关系。结果表明横坡对航向稳定性有一定的影响 ,在现行规范取值时 ,影响非常有限。结论可用于指导机场跑道的横坡设计。     

基于时间富余度控制的滑行道调度优化模型

针对机场场面运行中部分航空器剩余滑行时间较短、准时性低的现状,研究滑行道调度优化问题。在构建基于时间富余度控制的滑行道调度优化模型中,优先考虑以剩余滑行时间为主的航空器动态优先级;以我国某大型机场的场面运行数据为基础,采用生物地理学算法进行仿真验证。结果显示：与经典的先到先服务策略相比,航空器到达滑行终点的误差由1499 s降至553 s,降低了63.1%,冲突航空器到达误差从371 s降至147 s,降低了60.3%;在冲突解脱方面,由剩余滑行时间较多的航空器承担更多的冲突等待,有效减少航空器滑行冲突次数,保障后续停机位指派与跑道调度的有效性,大大提高了滑行道的滑行效率。