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象也是造成空中交通管制工作出現種種問題的主要原因，面對這種情況，空中交通管制中心應該針對惡劣天氣條件下的實際地面等待情況，利用當前航路容量的相關內容，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，同時加強對迭代算法以及Dijkstra算法的充分應用，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，充分發揮航班流量管理的作用，減少航班延誤的現象。

關鍵詞：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航班延誤現象，造成空中交通指揮管理工作中出現極為嚴重的地面延誤現象，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行綜合的考量，針對部分航班飛行過程中的航路進行調整的一種策略方法，改航策略能夠有效地避免地面等待現象，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前航行過程中的航線流量進行全面細致的分析，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路線上的沖突現象。

1 傳統的改航策略流量計算方法

傳統的改航策略流量計算方法主要是以地面延誤程序為依據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實現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，始終將機場容納率作為其計算過程中的重要基礎內容，而與機場容納率這一項既定參數相比，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果也必然是充滿著不確定性的，因此傳統的改航策略流量計算方法已經漸漸無法滿足當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 動態不確定性改航策略模型流量計算方法

采用動態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，當流量約束區的容量變化已經能夠對地面等待的航班起飛造成相應的影響，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動態不確定性改航策略模型的建立以及使用來有效的達到對流量約束區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，發揮航線流量的最大化利用程度，保證地面等待現象得到有效的環節。具體來講，建立動態不確定性改航策略模型應該包含以下內容。

在動態不確定性改航策略模型的建立工作中，應該充分地考慮到惡劣天氣的持續時間以及持續影響性，充分地考慮惡劣天氣條件下對于區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域容量是具有不確定性以及隨機性的，這種情況下可以依據天氣預報的結果作為相關計算的依據，針對惡劣天氣條件下區域容量的可能性進行不同概率的樣本計算，建立相應的區域容量可能性模型，而這種模型事實上就是動態不確定性改航策略模型。

在動態不確定性改航策略模型的總體組成內容中，應該包含以下的參數變量：（1）假設在排定的一組航班計劃中有Na個航班，同時在當前航班的飛行計劃中針對航班飛行的排序時間設置為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，每種情況對應的概率為ps，同時■Ps=1。（8）C（t）為流量約束區t時刻第s種樣本的容量。（9）日為規定的航班i的最長地面等待時間。

根據動態不確定性改航策略模型的相關參數，對上述問題進行計算的公式應該包含以下內容：路徑wik對應著一組資源rikj以及相應的通過時間tikj，在這種情況下可以根據通過航行路線wik的總時

間的計算公式應該為： 。而航班i通過流量

約束區的最短航行路線以及其對應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來表示相應的路徑，同時設置？姿ik為一個取值在

0-1范圍之間的變量，則 。最終的目標函數計算如下：

3 動態不確定性改航策略模型的計算方法

具體來講，動態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不確定性改航策略模型的計算過程中加入事先設定好的節點以及資源，而具體的節點以及資源的信息可以由空中交通管制中心事先設置好的參數進行驗算。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 結束語

綜上所述，文章在傳統的地面延誤程序改航策略的基礎上，提出了建立動態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管制工作的質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，減少地面延誤現象。

參考文獻

[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].教學的實踐與認識，2008（10）：123-125.