終端區空域結構優化理論與方法

陳玉松

摘 要：終端區空域作為空中交通的重要構成部分，其具有密集性，為了提高飛行安全性，合理配置空域資源，保證空中交通服務質量，本文重點探討了終端區空域結構優化理論及方法，旨在指導實踐。

關鍵詞：終端區；空域結構；優化；理論；方法

引言

隨著社會的發展，空中交通流量日漸增多，但不合理的空域結構，制約著空中交通發展，造成了交通擁擠。終端區空域屬于空中交通樞紐，其具有飛行流量大、空域復雜等特點，本文以上海終端區空域為研究究對象，介紹了其分機流量分布情況，重點闡述了其結構優化理論與方法，旨在提高空域容量，改進空中交通服務，使飛行更加安全。

1終端區空域的概況

交通流量預測方法多樣、豐富，常見的有移動平均法、回歸分析法、神經網絡預測法等，其中回歸分析法主要是結合交通流量有關數據，構建回歸模型，以此實現對長期交通流量的預測。

在實際預測過程中包括兩項內容，一方面為機場和空域管制移交點飛機流量遠側，另一方面為進場與離場航路飛機流量預測。首先，建立多元線性回顧模型，其一般表達式為，其次，利用最小二乘法估計其參數，為了保證回顧模型穩定與可靠，需要引入貢獻較大的變量，剔除貢獻較小變量，此時常使用向前、向后或逐步篩選法，此后，借助模型預測終端區用于飛機流量分布情況。以上海機場為研究對象，實際分析中利用增長率法，具體為Fratar法模型，其對交通區之間的吸引強度給予了關注，進入了相關的數量關系，預測終端區空域是否符合高峰小時的飛機流量運行需求。在實際預測中選用的數據為上海終端區近5年的經濟數據及運行數據，具體的因素有航班架次、游客吞吐量、貨郵吞吐量、運輸飛機數等，此后建立了相應的一元線性回顧模型，在此基礎上，預測了進場與離場航路飛機流量分布情況，最后經計算求解可知，虹橋及浦東機場高峰小時的飛機流量分別為48、80架次/小時[1]。

2終端區空域結構的優化

終端區空域結構優化以空域內飛機流量預測為前提條件，將其與理論容量進行對比，以此優化終端區航路網絡結構，并結合管制人員工作負荷、航路功能及走向等，進一步規劃終端區，借助空域扇區劃分，以此減少飛機停留時間、降低了其延誤發生幾率，減輕工作人員工作壓力。

終端區航作為飛行過渡區域，涉及著航路飛行與進離場飛行，因飛行密度較高，該區域均有雷達監視，航路在4海里左右，但實踐中因機場跑道、航路節點容量限制等問題，極易出現交通擁堵，前者可經跑道修建而改善，但后者難以有效改進，因此，需要對其容量展開精準評估。在構建終端區航路理論容量模型過程中應從兩個角度出發，一是，終端區航路交叉點容量模型，經計算可知，其為，二是，終端區航路單一節點容量模型，經計算可知，其為。

在對終端區各航路網絡流量進行調配過程中，為了提高各航路拓撲網絡的完整性，禁止終端區各管制移交點間進行流動動態分配，因此，結構優化關鍵點為航路調整設計，在設計時，根據有關規定可知，終端管制區應在一個或幾個機場附件的空中交通服務航路匯合處，為了保證空中交通管制系統的安全性與有效性，應滿足以下原則，第一，進場與流暢航線飛行復雜，全年起降架次在36000架次以上，第二，同時為2個或2個以上的機場提供服務，第三，終端管制區應擁有著陸、起飛等空域；第四，終端管制區經協調，減少對空域需求，減少對空中交通限制，并可與導航、通信及氣象等設施相吻合，盡可能滿足區域內所有飛行器的管制服務需求；第五，終端管制區應劃設管制扇區[2]。

上海終端區航路網絡為“四進六出”，其進場移交點有無錫、庵東等，離場移交點有南潯、舟山等，目前，其終端空域內空中走廊有2條、固定航路有9條、臨時航路有4條，由于其航路結構復雜，需要借助先進的技術，對各節點的容量進行計算，以無錫為例，其節點容量為46架/小時，庵東為44架/小時，南潯為45架/小時，舟山為48架/小時。上述結果均為理論容量，但實際運行中受航路結構、管制規則等影響，其節點容量也會隨之改變，因此，需要對終端區航路網絡結構展開優化。具體的建議如下：調整臨時航路，將其轉變為固定航路，以此有效分離進場與離場；開辟新的進港與離港航路，對進離場的航路移交高度進行調整，減少縱向管制間隔，當前為20公里/小時，此后應對終端區管制室進行合理規劃，在保證安全基礎上，適當縮小管制間隔，擴大終端區容量，減輕航路壓力，此外，上海終端區要進一步增加等待區域。與此同時，實際優化過程中要結合實際情況，充分考慮管制人員的工作負荷，借助終端區voronoi有限元剖分模型及扇區優化劃分規則，最終對終端區空域展開扇區優化劃分，以上海終端區為研究對象，在仿真過程中結合扇區優化劃分模型，利用計算機編程，劃分為多機場、多跑道的扇區結構，當管制人員高峰小時負荷低于2880秒時，空域內管制成效可大幅度提高[3]。

3總結

綜上所述，終端區空域的飛機流量十分密集，一旦其空域結構不科學，不僅會增加空中交通擁堵程度，還會加大管制人員工作壓力，隨之便會出現安全隱患。本文介紹了終端區空去飛機流量分布預測，探討了其結構優化，相信，日后空域結構將更加合理，航路將更加流暢，管制水平將明顯提升。

參考文獻：

[1]李印鳳.復雜機場終端區空域資源配置關鍵技術研究[D].南京航空航天大學，2015.

[2]苗亞.終端區空域扇區規劃與仿真一體化系統研究[D].南京航空航天大學，2011.

[3]王紅勇，趙嶷飛，崔衛國.基于網絡復雜性的終端區空域結構優化[J].中國民航大學學報，2014，01：5-9.

（作者單位：民航云南空管分局）