惡劣天氣下地面等待和改航策略的流量管理方法分析

摘 要：惡劣天氣條件造成的地面航班等待現(xiàn)象也是造成空中交通管制工作出現(xiàn)種種問題的主要原因，面對這種情況，空中交通管制中心應(yīng)該針對惡劣天氣條件下的實際地面等待情況，利用當(dāng)前航路容量的相關(guān)內(nèi)容，采取改變航班策略的方法完成對飛行計劃的重新制定，減少惡劣天氣下的航班延誤情況。具體來講，文章將采用建立動態(tài)不確定性情況下航班起飛時刻以及航路選擇模型的方法，依靠本來航班的實際情況，同時加強(qiáng)對迭代算法以及Dijkstra算法的充分應(yīng)用，最終完成對航班最佳起飛時間以及航班飛行最佳航行路線的計算工作，充分發(fā)揮航班流量管理的作用，減少航班延誤的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：惡劣天氣；地面等待；改航策略；流量管理

惡劣天氣條件很容易造成空中交通指揮管理工作出現(xiàn)航班延誤現(xiàn)象，造成空中交通指揮管理工作中出現(xiàn)極為嚴(yán)重的地面延誤現(xiàn)象，對航線正常管理造成了非常不利的影響，而改航策略則指的是在惡劣天氣條件下，通過對實際航班路線情況的摸底以及對未來航班路線情況的趨勢進(jìn)行綜合的考量，針對部分航班飛行過程中的航路進(jìn)行調(diào)整的一種策略方法，改航策略能夠有效地避免地面等待現(xiàn)象，對于解決航班延誤有著非常重要的意義。然而值得注意的是，在改航策略的施行過程中，空中交通管制指揮中心必須針對當(dāng)前航行過程中的航線流量進(jìn)行全面細(xì)致的分析，做好航線流量的管理工作，避免改航策略的施行與原本航路中的航班出現(xiàn)路線上的沖突現(xiàn)象。

1 傳統(tǒng)的改航策略流量計算方法

傳統(tǒng)的改航策略流量計算方法主要是以地面延誤程序為依據(jù)完成對改航策略實施過程中航路流量的計算與管理工作，保證惡劣天氣下仍然能夠?qū)崿F(xiàn)空域路線需求與空域路線實際航行可能性之間的平衡。但是在傳統(tǒng)的地面延誤程序的計算過程中，地面延誤程序的計算方法已經(jīng)漸漸無法滿足日漸上漲的航班空域資源分配的要求，而造成這種現(xiàn)象的原因主要是由于在地面延誤程序的計算過程中，始終將機(jī)場容納率作為其計算過程中的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，而與機(jī)場容納率這一項既定參數(shù)相比，航班飛行過程中的空與容量卻由于惡劣天氣的影響帶有較多的不確定性，這種不確定性造成的最終地面延誤程序的計算結(jié)果也必然是充滿著不確定性的，因此傳統(tǒng)的改航策略流量計算方法已經(jīng)漸漸無法滿足當(dāng)前惡劣天氣下地面等待與改航策略在實施過程中的流量管理工作的實際需要。

2 動態(tài)不確定性改航策略模型流量計算方法

采用動態(tài)不確定性改航策略模型流量計算方法完成對惡劣天氣下地面等待以及改航策略的流量計算工作，首先需要將航路上的空域空間劃分為不同的區(qū)域。具體來講，航行線路中能夠收到有效約束的空域可以稱之為流量約束區(qū)，當(dāng)流量約束區(qū)的容量變化已經(jīng)能夠?qū)Φ孛娴却暮桨嗥痫w造成相應(yīng)的影響，例如可以使地面等待的航班提前起飛或者使地面等待的航班延遲起飛等等，這個時候就可以根據(jù)動態(tài)不確定性改航策略模型的建立以及使用來有效的達(dá)到對流量約束區(qū)剩余容量的管理工作，完成對惡劣天氣下改航策略的航線流量計算工作，減少航班延誤現(xiàn)象。簡單來講，就是利用對惡劣天氣下仍然能夠使用的航線空域的最大化使用，發(fā)揮航線流量的最大化利用程度，保證地面等待現(xiàn)象得到有效的環(huán)節(jié)。具體來講，建立動態(tài)不確定性改航策略模型應(yīng)該包含以下內(nèi)容。

在動態(tài)不確定性改航策略模型的建立工作中，應(yīng)該充分地考慮到惡劣天氣的持續(xù)時間以及持續(xù)影響性，充分地考慮惡劣天氣條件下對于區(qū)域容量造成的具體影響，計算剩余仍然能夠保證航班通行的區(qū)域容量的大小。具體來講，在空域范圍中受到惡劣天氣影響的區(qū)域容量是具有不確定性以及隨機(jī)性的，這種情況下可以依據(jù)天氣預(yù)報的結(jié)果作為相關(guān)計算的依據(jù)，針對惡劣天氣條件下區(qū)域容量的可能性進(jìn)行不同概率的樣本計算，建立相應(yīng)的區(qū)域容量可能性模型，而這種模型事實上就是動態(tài)不確定性改航策略模型。

在動態(tài)不確定性改航策略模型的總體組成內(nèi)容中，應(yīng)該包含以下的參數(shù)變量：（1）假設(shè)在排定的一組航班計劃中有Na個航班，同時在當(dāng)前航班的飛行計劃中針對航班飛行的排序時間設(shè)置為Ti，i=1、2、3........Na。（2）在航班飛行的過程中，飛行過程中的路徑資源rj，j=1、2、3........Np。（3）在第i個航班次序的飛行過程中，對應(yīng)這一組可能的飛行路徑wik，k=1、2、3.........Nw，那么第i個航班次序在飛行過程中就可飛行的路徑第k條路徑的代表資源則為rikj。（4）權(quán)重w1和w2為地面延誤和航路延誤的相對代價，其具體的取值范圍應(yīng)該處在0-1之間的范圍。（5）？駐ikj（t）表示t時刻在第j個資源的等待時間，？駐ik0（t）表示t時刻地面等待時間。（6）aj為0～1之間的變量，且當(dāng)aj=1時，資源rj未被占用，即？駐ik0（t）=0；否則，資源rj被占用。（7）流量約束區(qū)的容量在t時刻取值有s種情況，包括好、一般、差三種類型，每種情況對應(yīng)的概率為ps，同時■Ps=1。（8）C（t）為流量約束區(qū)t時刻第s種樣本的容量。（9）日為規(guī)定的航班i的最長地面等待時間。

根據(jù)動態(tài)不確定性改航策略模型的相關(guān)參數(shù)，對上述問題進(jìn)行計算的公式應(yīng)該包含以下內(nèi)容：路徑wik對應(yīng)著一組資源rikj以及相應(yīng)的通過時間tikj，在這種情況下可以根據(jù)通過航行路線wik的總時

間的計算公式應(yīng)該為： 。而航班i通過流量

約束區(qū)的最短航行路線以及其對應(yīng)的飛行時間的計算公式為：

。同時在每一個航班只能選擇一條飛行路線

的情況下，使用？姿ik來表示相應(yīng)的路徑，同時設(shè)置？姿ik為一個取值在

0-1范圍之間的變量，則 。最終的目標(biāo)函數(shù)計算如下：

3 動態(tài)不確定性改航策略模型的計算方法

具體來講，動態(tài)不確定性改航策略模型的計算方法包括迭代算法以及Dijkstra算法兩種。以Dijkstra算法為例，Dijkstra算法是計算最短航線距離的算法，其主要是通過在動態(tài)不確定性改航策略模型的計算過程中加入事先設(shè)定好的節(jié)點以及資源，而具體的節(jié)點以及資源的信息可以由空中交通管制中心事先設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行驗算。Dijkstra算法能夠有效的計算出航線起始點到終點之間的最短距離，對于加強(qiáng)改航策略中地航線流量利用率，減少航線的擁擠程度，精確改航策略的起始以及終止時間有著非常重要的幫助。

4 結(jié)束語

綜上所述，文章在傳統(tǒng)的地面延誤程序改航策略的基礎(chǔ)上，提出了建立動態(tài)不確定性改航策略模型的建立以及計算方法，對于惡劣天氣下空中交通支護(hù)管制工作的質(zhì)量上升有著非常重要的意義，能夠幫助空中交通管制中心更加精確完成惡劣天氣下的空管工作，減少地面延誤現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1]田勇，宋柯，顧英豪.空中交通流量管理中的改航策略研究[J].教學(xué)的實踐與認(rèn)識，2008（10）：123-125.