基于复杂性的多扇区移交策略优化

现有多扇区移交间隔管理研究往往忽视扇区复杂性,可能出现扇区局部复杂性不均衡等问题,对空域造成一定安全隐患。本文充分考虑多个管制扇区复杂程度,提出一种新的管制移交间隔优化方法。首先,基于扇区之间复杂性的相互影响关系,建立大型区域管制中心多扇区网络模型。其次,提出航空器进入多扇区边界时刻调整,航空器进入各个扇区时刻调整以及航空器高度层重新配备等3种策略,建立以多扇区复杂性的均值、均衡程度和航空器总延误为目标的移交策略优化模型,并采用多目标遗传算法进行求解。最后,基于北京区域管制中心(ZBAAAR)的实际运行数据进行仿真分析。结果表明：3种策略可使复杂性均值分别降低2.2%,2.8%,6.0%,可使复杂性均衡程度分别提高1.76%,1.83%,1.38%,基于航空器进入时刻控制的两种策略导致航班平均延误时间分别为-295 s和-214 s,验证了模型及算法的有效性。     

基于交通特征的空域建模方法及扇区仿真分析

空中交通是一个复杂系统,其复杂性体现在空域结构、航空器、管制员和管制设备等多个方面。本文提出一种基于空中交通特征的空域凸胞模型,它可以更准确、全面地描述空中交通情况。首先,作者基于空域复杂性量化空中交通特征,之后将复杂网络的概念应用于空中交通系统中,并采用基于加权复杂网络特征的K-Means聚类算法建立空域凸胞模型,最后,将该模型应用于北京管制区,从扇区管制的安全性和管制员工作负荷的均衡性两方面提出扇区安全概率、平均飞机数等指标,分别基于交通高峰期的数据和全天的交通数据验证扇区划分方法的优点和有效性。     

管制扇区优化划分的方法及计算机实现技术

扇区划分是空中交通管理的一项重要工作, 它直接影响空域的容量和安全性。分析、确定了管制空域结构拓扑描述的数学模型、管制员的管制工作负荷统计方法、工作负荷计算的数学模型等扇区优化设计工作的理论基础, 建立扇区划分的数学方法, 并编制了基于管制员工作负荷的扇区优化应用软件, 实际算例的计算结果验证了扇区优化数学理论基础和应用软件的正确性     

基于变精度粗集的动态扇区数规划

为确定规划扇区数目,提高扇区规划方案的灵活性,提出了基于变精度粗集的动态扇区数规划方法．该方法根据空域航班飞行数据,用可变精度粗糙集理论,获取不同航班数量条件下规划扇区数目的规则,约束条件为根据管制员工作负荷确定的扇区容量和相邻时段扇区规划数量的连续性．实例分析结果表明,用该方法使空域扇区数量随不同时段交通流量的变化,实现了扇区数量动态规划．     

基于贝叶斯估计的短时空域扇区交通流量预测

为准确把握空域扇区流量分布态势及未来变化趋势,提出了一种基于贝叶斯估计的短时空域扇区交通流量预测方法.首先,通过解析空域系统内航空器原始雷达数据,提取各扇区历史运行信息,建立了多扇区聚合交通流模型;其次,采用贝叶斯估计理论对模型参数进行最优估计和动态更新,预测了空域扇区交通流量的未来演变趋势及其不确定范围;最后,选取国内5个典型繁忙扇区为例,以5 min为时间段,以未来1 h为预测范围,对所提预测方法进行了验证.研究结果表明:85%以上时段交通流量预测结果的绝对误差在3架以内,平均绝对误差均在2架次以内,预测结果的稳定性较好,可充分反映各空域扇区之间短时交通流的动态性和不确定性,符合空中交通的实际情况.      

基于指标体系的扇区复杂性评估方法

为了全面分析扇区复杂性,将其分解为结构复杂性和运行复杂性.借鉴已有的研究成果,围绕结构特征和运行特征,分别建立了多维指标体系.利用主成分分析方法提炼指标信息,评估扇区的结构复杂性和运行复杂性.最后采用k-means 聚类算法对多个扇区进行聚类分析,选取Dunn 指标评价聚类质量,实现了对扇区复杂程度的最佳等级划分,同时对复杂性指标分析结果进行了验证.实例表明,复杂性计算结果能够较好地体现多个指标的综合影响,区分不同扇区的复杂程度,聚类结果与实际情况相符.该结论可以为空域规划和管理提供参考意见.     

浅析影响空中交通管制安全的人为因素

伴着国内高速发展的航空运输业,人为因素成为影响空中交通管制安全的重要因素,对人为因素的分析有利于从认知角度找出影响空中交通管制的原因并加以改善。围绕管制员的技术能力、工作经验、心理素质等四个方面对人为因素进行简要的分析,并提出空中交通管制中的人为因素的管理对策。     

空域扇区流量与拥塞预测的概率方法

为了提高扇区流量预测准确度、减小扇区拥塞预测的虚警率,分析了影响空中交通的随机因素,建立了航空器进入扇区时刻、穿越扇区飞行时间和离开扇区时刻的概率分布模型.利用进入、离开扇区时刻的累积分布函数,计算航空器占用扇区的概率,并在此基础上,提出了基于Monte Carlo仿真的扇区拥塞预测概率方法.算例仿真结果表明:与确定型拥塞预测方法相比,采用概率预测方法可将拥塞时段比例的平均值从42%减少到33%.     

中国民航空中交通管制体制演化

为了研究中国民航空中交通管制(简称“空管”)发展演化特征, 建立了空管发展评价指标体系, 收集了航空器数量、运输飞机数量、旅客人数、旅客周转量、航线数量、通航城市、运输总周转量和飞行事故总数共8项指标1950~2018年的数据; 对指标进行了相关性检验后, 去除2项冗余指标, 对保留的6项指标进行标准化处理, 并用熵值法计算出各项指标的权重, 最终得到一组无量纲化的数据; 利用Fisher聚类算法分析了无量纲化数据, 得到断代的时间点, 将中国空管发展大致分为了6个阶段; 通过收集中国民航发展过程中的重大事件, 对定量分析得到的结果进行了调整。分析结果表明: 中国空管的发展可以分为7个阶段, 每一阶段都有其特有的发展特征; 通过7个阶段的发展和演化, 中国形成了军政共管国家空管体制, 即以中国民用航空局空中交通管理局为首的民航三级运行管理体制, 以中国民用航空局空管行业管理办公室为首的民航三级政府监管体制, 以及以ICAO标准为基础的民航空管技术体系; 民航空管的发展过程由管理体制和技术体系共同驱动, 应通过全新的管理体制和技术体系建立运行一体化的新一代空管系统, 提高系统的集约化程度, 并将避撞责任逐渐从地面管制员向航空器或飞行员转移。     

基于航空器自主运行的空中交通复杂性建模

针对航空器自主运行模式的空中交通运行态势评估问题,本文重构了基于分布式空中交通管理系统的空中交通复杂性评价方法,并仿真验证了该方法在航空器冲突探测和自主航迹规划中的应用。首先,基于自由航路空域和航空器自主运行模式定义了空中交通复杂性,在通过三维空域栅格模型量化航空器时空位置的基础上,构建复杂度计算模型以反映航空器位置、航向、航速对空域各栅格的实时复杂性影响;其次,基于实际管制扇区(ZSSSAR01)及高度层,分别模拟自由航路与固定航路运行模式,对比两者空中交通复杂度时空分布差异;并结合自由航路运行模式,在空中交通复杂性与航空器冲突指标(冲突率、冲突比例)相关性分析的基础上,研究空域复杂度阈值确定方法;最后,初步探究基于空域复杂度阈值进行航空器自主航迹调整的方法,评估其运行效果。仿真实验结果表明：自由航路运行模式相对固定航路运行模式可显著降低空域最大复杂度值(平均降幅119%);模型计算得到,空中交通复杂度与空域中航空器冲突指标有强相关性(相关系数大于0.90);基于复杂度和复杂度阈值的航迹调整策略具备一定可行性。     

基于交通环境容量的区域交通动态调控模型

近年来,随着社会经济的发展,交通运输系统已经成为一个主要的空气污染源.为了保护城市空气质量,同时尽量满足居民的出行需求,应该把控制机动车排放和改善道路通行效率结合起来考虑.针对此问题,本文引入交通环境容量和宏观交通基本图,采用多目标规划模型来描述区域机动车排放和路网通行能力之间的关系,并通过动态交通调控机制降低重点区域内的交通排放总量.本文将该调控理论应用于南京某路网的管理过程中,仿真结果显示,交通环境控制效果比较显著,同时道路通行能力也得到一定程度的保证.文中相关的理论与实践,可以为城市区域交通管理和污染控制提供重要参考.     

基于BP网络的空中交通管制运行品质评价

为改善空中交通管制运行品质综合评价方法,建立了包括空中交通流密度、运行安全性能、运行效率性能及管制员工作负荷的通用评价指标体系;基于BP(back propagation)网络模型给出了运行品质分类评价的人工智能方法.针对成都终端管制区域平行双跑道隔离运行模式,采集60个典型样本进行网络训练测试,确立了拓扑结构为12-7-5型的BP网络模型,并应用于对40个检验样本的分类评价.经与主成分分析法比对,2种综合评价方法所得出的评价结果基本一致.      

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通过常规阶段和奥运期间对出租车运行特征的监测与对比分析,研究奥运期间在交通限行背景下出租车出行规律和特征,评价出租车客运系统供给能力和运行效率,研究影响交通特征变化的有关因素,从而为今后大型活动的交通保障工作积累经验。研究结果表明,奥运期间出租车出车率达到92.26%,日均客运量较赛前增加19.2%,出租车空驶率由赛前的46.05%降低到37.06%;76.31%的受访者认为出租车运行速度较赛前有明显提高,而仅28.85%的受访者认为出租车候车时间明显变短,出租车服务水平还有待进一步提高。     

Analysis of Taxi Operation Characteristics with Traffic Control

This paper analyzes taxi operation characteristics through a taxi questionnaire survey both in the Olympic Game period and pre-Olympic Game period of Beijing. It also makes the data comparison between the two periods. The major findings indicate that the taxi operating rate reached 92.26% during the Olympic period, and the average daily passenger volume increased by 19.2% compared with the pre-Olympic period. Moreover, the vacancy rate of the taxi has decreased from 46.05% to 37.06%. There are 76.31% of the surveyed people who returned the questionnaires agreed the taxi speed has increased obviously. However, only 28.85% of the people approved the waiting time were shortened evidently, and the taxi service level should be further improved.     

基于空管指挥的飞机节油措施分析

燃油价格的不断攀升给航空公司的运营带来压力,如何节油已成为业界最为关注的问题。分析飞机的耗油特点,探讨如何发挥空管的独特作用和优势,通过采用RNAV／RNP等新技术并实施RVSM,制定相应的措施,控制飞机在运行中的燃油消耗,帮助航空公司降低成本,达到节油目的。     

空管不安全事件危险等级的量化评估方法

空管不安全事件危险等级的量化评估方法参考已有的有关空管不安全事件的评估方法，结合我国有关民航法规，用层次分析法量化评估空管不安全事件的危险等级．空管不安全事件的主要影响因素有垂直间隔、水平间隔、飞行航迹、相对汇聚率和ATC／TCAS控制．根据专家评分确定了判断矩阵和各影响因素权重，并参考已有的方法确定了各因素的最大危险分值和其不同范围对应的分值．各因素的分值之和表示空管不安全事件危险等级的总分值，并分为高、中、低3个等级．用实例验证了本方法的可行性和合理性．     

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.     

基于分子动力学的车流运行动态特性及其模型

车辆跟驰行为受前导车和道路环境等的影响,将车辆抽象成相互作用的分子,基于分子动力学构建相互作用势函数,建立基于相互作用势函数的分子跟驰模型.采集试验路段不同点位的交通流样本,从视频中获得所需数据,并对加速度波动特性进行分析.将车辆运行状态分为常态行驶,起动加速和减速停车3种,根据实测交通数据对3种车辆运行状态进行模型参数标定,同时对分子跟驰模型进行稳定性分析验证,结果表明,相对于经典GM模型,分子跟驰模型稳定性更好,对实际交通状态拟合程度更高.