Conflict-free arrival and departure trajectory planning for parallel runway with advanced point-merge system

In this paper, an efficient trajectory planning system is proposed to solve the integration of arrivals and departures on parallel runways with a novel route network system. Our first effort is made in designing an advanced Point Merge (PM) route network named Multi-Level Point Merge (ML-PM) to meet the requirements of parallel runway operations. Then, more efforts are paid on finding a complete and efficient framework capable of dynamically modelling the integration of arrival and departure trajectories on parallel runways, modelling the conflict detection and resolution in presence of curved trajectory and radius-to-fix merging process. After that, a suitable mathematical optimization formulation is built up. Receding Horizon Control (RHC) and Simulated Annealing (SA) algorithms are proposed to search the near-optimal solution for the large scale trajectories in routine dense operations. Taking Beijing Capital International Airport (BCIA) as a study case, the experimental results show that our system shows good performances on the management of arrivals and departures. It can automatically solve all the potential conflicts in presence of dense traffic flows. With its unique ML-PM route network, it can realize a shorter flying time and a near-Continuous Descent Approach (CDA) descent for arrival aircraft, an economical climbing for departure aircraft, an easier runway allocation together with trajectory control solutions. It shows a good and dynamic sequencing efficiency in Terminal Manoeuvring Area (TMA). In mixed ML-PM mode, under tested conditions, our proposed system can increase throughput at BCIA around 26%, compared with baseline. The methodology defined here could be easily applied to airports worldwide.     

跑道不停航施工组织的数学建模与求解

跑道不停航加铺工程要求在较短的施工周期内完成多项关键施工工序的实施,受到时间周期、资源利用、工序完整性等多方面的制约,因此,科学合理的施工组织方案对于确保工程质量意义重大。该文充分考虑了跑道不停航施工的各种制约因素,分析测算了各道工序的施工时间,基于最优化方法原理,通过施工组织网络图建立了不停航施工组织优化的数学模型。该模型能够灵活地根据所选决策变量定量求解出施工周期内的施工能力,根据时间和资源两方面的约束条件给出资源的合理配置,可为相似工程编制合理的施工组织方案提供参考。     

隧道下穿运营机场跑道的爆破振动安全判据研究

以我国第一座采用钻爆法下穿运营机场跑道的隧道恩施金凤大道许家坪隧道工程为依托,开展对机场跑道的爆破动力安全判据的研究。首先基于应力波传播理论及极限拉应力准则,对爆炸应力波传播至机场跑道上表面(即自由面)处发生的反射进行理论分析,建立基于混凝土跑道结构安全的爆破振动速度判据模型,并提出跑道的爆破振动速度安全阈值;同时,基于数值模拟,从统计角度建立拉应力峰值与质点振动速度峰值之间的函数关系,求解得到机场跑道的爆破振动速度安全阈值。最后,将理论分析结果、数值计算分析与《爆破安全规程》进行对比分析,最终确定机场跑道的爆破振动速度安全判据,为在隧道下穿机场跑道爆破施工提供了依据。     

大型飞机作用下跑道加铺层的结构响应

为了分析机场跑道加铺道面结构在大型飞机多轮荷载作用下的空间响应规律,明确分析模型的合理计算范围和边界条件,应用大型通用有限元软件ABAQUS,建立了沥青混凝土加铺结构三维有限元模型.通过分析B747-400ER和A380-800等大型飞机多种轮载组合方式作用下的道面结构响应规律,以应力收敛为依据,确定了两种大型飞机的最不利荷载组合和分析模型规模:B747-400ER可采用后8轮组作为飞机最不利荷载组合,A380-800可采用3轴双轮6轮组作为飞机最不利荷载组合,道面结构模型平面尺寸应不小于15m×15m.     

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为提高跑道的利用率,对飞行区布局为“目”字形状的机场改建快速出口的问题进行了系统研究. 分析了飞机在快速出口中滑行的过程,得出了跑滑间距和中间联络道之间的可用距离为限制“目”字形机场改建快速出口的影响因素. 在此基础上,建立了快速出口距离的数学模型,分析了现有机场改建快速出口时沿跑道方向的限制条件,得出了典型飞机在不同机场运行时快速出口角度为30°、45°、60°条件下,飞机滑行速度和跑滑间距及快速出口距离之间的关系曲线. 最后应用本文所得的结果对某机场使用两种飞机情况下改建快速出口的可行性及限制条件进行了分析,提出了改建方案.     

民航运输航空器着陆阶段偏出跑道事件分析模型

为了克服故障树分析方法只能描述正常和故障两种状态的缺陷,利用故障树方法的逻辑分析优势,以及贝叶斯网络描述多态事件和计算概率的功能,建立了基于故障树和贝叶斯网络相融合的航空器着陆偏出跑道事件分析模型,提出了故障树与贝叶斯网络之间的转换算法求解该模型.根据1996—2010年中国民航着陆偏出跑道事件的数据,确定了着陆航空器偏出跑道的主要原因,并按重要程度进行了排序.研究结果表明:积水、反喷或减速板故障、复杂气象条件、驾驶术欠缺、前轮转弯卡阻、夜航或受灯光不利影响、对机组资源管理失效、积冰积雪是导致着陆偏出跑道的主要风险因素,其后验概率均大于0.3;应针对主要风险因素,制定针对性预防措施.      

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。     

关于沥青混凝土道面公路飞机跑道结构设计方法的分析与研究

从公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计的理论基础、设计指标、控制标准、道面结构力学响应分析、设计流程及步骤等方面进行分析研究,提出了公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计方法。     

国内某机场跑道注浆加固的设计与实践

该文结合国内某机场跑道基础加固工程的实践,阐述了采用"充填压密注浆法"对跑道片石基础进行加固的设计方法及相应的施工技术措施,并提出了施工控制要点,可供水泥混凝土路面修补工程参考。