基于位置误差概率模型的碰撞风险研究

发布时间：2020-04-03 18:57

【摘要】：随着航空运输的迅速发展,迫切需要提高空域效率,但无论是通过运行方式的改变还是空域结构的优化来提高运行容量,前提必须是保障运行安全,所以,对碰撞风险理论研究具有极大的实用价值和经济意义。本论文主要针对首都机场缩小进近雷达间隔和航路交叉点这两个研究对象的碰撞风险评估问题进行了研究。首都机场现拥有三条平行跑道,其中36L/18R和01/19跑道之间相距3.485km,目前采用相关平行仪表进近模式。本论文从碰撞风险水平来研究,是否可以将其雷达管制下相关平行仪表进近模式下控制的飞机间最小安全间隔缩短到3.485km。论文分别对正常情况和偏航特情下首都机场缩小雷达间隔的相关平行仪表进近进行碰撞风险评估。建立了基于位置误差概率和运动学过程的碰撞风险模型;设计了管制员特情反应时长测试方案并在华北空管局进行了为期十天的测试,通过数据处理,得到管制员反应时长参数值;收集了首都机场六个月的实际雷达运行轨迹数据,通过对相关数据进行解析和数据处理,从而获得碰撞风险模型计算中需要的位置误差、速度等参数,最后通过MATLAB进行仿真计算。研究结果表明,按照ICAO公布的安全目标水平,首都机场36L/18R和01/19跑道相关平行仪表进近模式下控制的飞机间最小雷达间隔可以缩短到3.485km。论文还对航路交叉点进行了碰撞风险评估研究。在航路交叉点处建立碰撞风险区,对两架航空器在碰撞风险区内交叉飞行和汇聚飞行进行理论位置研究,并基于位置误差概率论思想,建立碰撞风险评估模型。结合算例分析了流量大小、流量分布和速度等参数对碰撞风险的影响。收集了全国区域34个航路交叉点繁忙一天的流量数据,通过MATLAB进行仿真计算,得出全天碰撞风险排名,并从碰撞风险的角度,给出关于搭建空中立交桥的建议。
【图文】：

离即安全间隔。两架飞机之间的安全间隔在三维空间上可分为纵向间隔、侧向间隔和垂向间隔，每个方向上的间隔又可分为空间间隔和时间间隔。如图2-1所示，飞机A和飞机B在相同的航路和相同的高度上，则飞机A和飞机B之间存在纵向间隔X, 而侧向间隔和垂直间隔都为0。飞机B和飞机D在同高度相邻的航路上，则飞机B和飞机D之间的侧向间隔为Y，而纵向间隔和垂直间隔都为0。飞机C和飞机B在同航路不同的高度层上，则飞机C和飞机B之间存在垂直间隔Z，而纵向间隔和侧向间隔都为0。图2-1 飞行间隔2.1.2 碰撞风险与安全目标水平碰撞风险是两架飞机同时在纵向、侧向和垂直方向上发生重叠的频率，以每飞行小时发生事故的次数来表示

航路交叉点为两条或多条航路上飞行流量交叉形成的航路点。在航路交叉点处可形成汇聚飞行和交叉飞行，，如图 2-2 所示。图2-2 航路交叉点航路交叉点目前己经成为制约整个航路通行量的瓶颈。现有航路交叉点体系普遍存在交通流量大、冲突风险大、运行效率低、管制员负荷过重等特征。为保证航路上飞行安全，降低管制员调配交叉点冲突的难度，空管部门采取了搭建空中立交桥的空域使用手段。2.2.2 空中立交桥空中立交桥是指因多个固定飞行方向的航班流汇聚于某一飞行区域或某一交叉点，在不改变航班流水平飞行航迹的情况下，将可用的垂直高度层固定分配给各个航班流向，以期各个方向的航班流能够以平飞状态安全通过该区域或该交叉点的空域使用方法[52]。从运行角度可考虑将立交桥分成固化立交桥和分时立交桥两种。固化空中立交桥一般适用于相交航路上高峰时段均匀分布的枢纽交叉点和复杂交叉点，繁忙交叉点应根据具体情况判断是否需要采用固化空中立交桥，一般交叉点不设立交桥。当枢纽交叉点与其它交叉点相连时，应优先保障对枢纽交叉点进行高度层分配。所谓分时立交桥，即根
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V355

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本文编号：2613579