西安终端区进场航空器排序模型研究

发布时间：2020-10-22 21:52

　　 随着我国经济不断繁荣,国内民航事业稳中求升,实现了各项运输指标平稳快速的增长,也导致国内部分大型机场终端区经常遭遇短时交通流量拥堵,造成一定的航班延误和经济损失。终端区排序策略能够在一定程度上改善终端区短时交通流堵塞情况,在保证航班运行安全的前提下,减少延误和成本损耗,并降低管制员的工作压力,因此研究终端区进场航空器排序具有一定的实际意义。本文以西安终端区为对象研究进场航空器排序模型。首先从定义、空域结构、航路飞行结构及影响终端区运行的因素四个方面概述了终端区运行环境,总结了终端区平行跑道运行模式和相关的运行要求,并介绍了新尾流间隔标准在进场排序中的应用和一些主流的终端区航班排序算法。然后描述了进场排序问题,研究了多跑道进场排序的两种模型,引入滚动时域控制(receding horizon control,RHC)策略,再结合位置交换约束,提出了基于滚动时域控制的多跑道进场排序动态模型。在优化排序算法设计中,改进蚁群算法,提出启发因子和期望启发因子自适应调整的机制,设计出RHC_改进蚁群算法模型。最后在两种尾流间隔标准下根据西安终端区进场航空器数据仿真验证算法的质量,并与已有的基本蚁群算法和遗传算法做对比,结果表明RHC_改进蚁群算法更胜一筹,而且在新尾流间隔标准(Re-categorization,RECAT)下的优化减少了航班延误,表明适当的缩减尾流间隔有助于加速进场排序进程。
【学位单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V355
【部分图文】：

第一章 绪论其负荷。美国方面，NASA 的 Ames 研究中心针对区域管制（ARTCC）和进近管制（TRACON）所遇到的决策难、决策慢等问题，设计和开发了雷达进近管制系统（CTAS）[29]，旨在为区域和进近管制管制员提供各种与交通流、航班、气象、机场及航路有关的有效信息、冲突预测和建议降落计划，从旁协助其管理交通流，最大限度的保证航班安全、减少延误。该系统主要包括三个部分：其一，交通管理咨询（TMA），为管制员提供各种有效的情报服务，便于管理交通流；其二，航路/下降咨询（E/DA），为管制员提供航班应飞航路，何时何地下降等有效建议；其三，最后进近间隔工具（FAST），为在最后进近阶段的航班提供有效安全的尾流间隔，各系统之间相辅相成，流程图如图 1.7所示。

C++ Builder 软件平台开发出了进场航班排序决策系统。在 2009 年至 2011 年间，南京航空航天大学与位于东北地区的大连空管站合作，共同设计出了针对大连地区的空中交通流量预测系统和流量数据统计分析系统[49]。1.3 论文内容及结构安排本文主要研究内容为西安终端区进场航空器排序模型，首先介绍本文研究背景和意义及国内外研究现状；然后对终端区运行相关因素做了系统的介绍，再者阐述了终端区多跑道进场航班排序相关模型，将滚动时域控制（receding horizon control，RHC）策略考虑其中，提出了基于滚动时域的多跑道进场动态排序模型；之后介绍了已有的蚁群算法，并对其做出改进来提高算法的性能，在此基础上结合 RHC_多跑道进场排序动态模型，设计出了基于滚动时域控制策略的改进蚁群算法排序模型。最后使用西安终端区进场航班数据进行算例分析，验证该算法模型的性能，并与两种基本算法进行对比分析。本文技术路线如图 1.9 所示：

区（terminal area，TMA）是为航班进离场而划分的相对狭小的一片离港航班从航路飞行过渡到进近阶段，或者从离场爬升阶段过渡到航区域。通常情况下，由于进离港航班的起降、空军活动的干扰、扇区叉点的影响，终端区也成为了一个交通网络极其拥堵又复杂的区域。之为终端管制区，旨在管理繁忙机场的密集交通流，为该空域内的航通服务，最大限度的保证其安全，并保障交通流能在复杂飞行环境下情况下，我国终端区是以大型机场为中心，方圆 50NM，垂直范围 6范围（不规则形状）。但实际情况也会依不同地区的空中交通设施的就以本文的研究对象西安为例，它的终端区是以咸阳机场为中心，半域范围。在新颁布的流量管理规定中，终端区的范围从原来的 50 NM M。
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本文编号：2852139