基于空域靈活使用的終端空域規(guī)劃設(shè)計(jì)方法

李正宇

【摘要】 隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及民用航空技術(shù)的成熟和發(fā)展，空域資源漸漸成為一種重要的資源，對(duì)空域資源的靈活使用成為現(xiàn)代航空領(lǐng)域的迫切需求，因此對(duì)基于空域靈活使用的中斷空域規(guī)劃設(shè)計(jì)方法成為現(xiàn)代航空領(lǐng)域研究的重要問題。本文將立足于現(xiàn)代空域資源使用的實(shí)際，從靈活應(yīng)用的終端空域規(guī)劃設(shè)計(jì)方法角度出發(fā)，對(duì)這一問題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】 空域資源 靈活使用 終端空域規(guī)劃設(shè)計(jì)

在航空交通需求的刺激下，現(xiàn)代航空也發(fā)展迅猛，“空中擁堵”的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，大量班機(jī)的延誤和取消不僅影響了乘客的行程，同時(shí)也造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失，阻礙了現(xiàn)代航空業(yè)的發(fā)展。因此對(duì)基于空域靈活使用的終端空域規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的研究具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。

一、基于靈活使用空域的中斷空域規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理

1.1空域靈活使用的條件航路和臨時(shí)隔離區(qū)域

針對(duì)當(dāng)前航空領(lǐng)域出現(xiàn)的空域緊張、空中擁堵的現(xiàn)象，靈活的使用空域成為一個(gè)可操作性較強(qiáng)的解決辦法，當(dāng)前空域靈活使用的形式主要有兩種，一種條件航路一種是臨時(shí)隔離區(qū)域。從現(xiàn)代航空空域利用角度來看，條件航路是指存在一定使用限制的航路，這種航路只有在航路空域的特點(diǎn)狀態(tài)下才能允許使用。而臨時(shí)隔離區(qū)域是解決民用航空和軍用航空之間空域之爭(zhēng)的主要形式，具體而言就是軍民協(xié)商從軍用空域中劃分出一定份額為雙方共有，軍用航空或者民用航空產(chǎn)生使用需求需向上級(jí)部門申請(qǐng)，如果使用需求發(fā)生沖突由雙方協(xié)調(diào)解決，這種航路和空域的靈活使用方法極大的提升了空域的利用效率，降低了因?yàn)榄h(huán)境限制和軍民航空爭(zhēng)奪空域而造成的空域資源浪費(fèi)。

1.2終端空域規(guī)劃設(shè)計(jì)

中斷空域規(guī)劃設(shè)計(jì)是以基于一定范圍內(nèi)的民用航空空域需求和軍用航空空域需求設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)活動(dòng)主要根據(jù)過去一段時(shí)間內(nèi)的軍、民航空的空域使用規(guī)模和使用數(shù)量進(jìn)行。基于這些歷史空域使用信息的梳理和分析，設(shè)計(jì)主體通過增加臨時(shí)航路、修改現(xiàn)有航線、進(jìn)離場(chǎng)分離，以及調(diào)整航線高度層等方法進(jìn)行航路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方式，減少軍、民航飛行沖突位置。并對(duì)民用飛機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)置，增設(shè)空域優(yōu)化的系統(tǒng)切實(shí)保證終端空域靈活利用的效果。以民用機(jī)場(chǎng)終端區(qū)為圓心設(shè)置圓形的終端區(qū)范圍，并以扇形分析的方式對(duì)終端區(qū)空域的靈活應(yīng)用進(jìn)行分析，同時(shí)針對(duì)不同扇區(qū)的管制工作負(fù)荷的較大差別，扇區(qū)功能的復(fù)雜等問題，通過扇區(qū)管制負(fù)荷均衡、動(dòng)態(tài)扇區(qū)、進(jìn)離場(chǎng)分離等方法，對(duì)終端空域內(nèi)的空域資源進(jìn)行優(yōu)化利用，將飛行器進(jìn)場(chǎng)占用的空域資源合理分配到各個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)，保證優(yōu)化的扇區(qū)管制員工作負(fù)荷均衡[1]。

二、實(shí)例分析

以上上述空域靈活使用原則，對(duì)上海終端空域793945架次班機(jī)的航跡，涉及空域進(jìn)行了分析，劃定了如圖1所示A、B、C三個(gè)臨時(shí)隔離空域，并結(jié)合相應(yīng)的臨時(shí)空域使用規(guī)則，建立空域領(lǐng)域使用模型，其中條件航路和臨時(shí)隔離區(qū)設(shè)計(jì)，扇形劃分方案如圖1所示。

1、安全性評(píng)估。飛行器的安全與飛行器之間的間隔有直接聯(lián)系，為保證民用飛機(jī)的在終端空域內(nèi)的安全，上海空管局將飛機(jī)的設(shè)置飛機(jī)的安全距離為縱向12km，垂直間隔300m，但是在實(shí)際運(yùn)行中由于各進(jìn)場(chǎng)航路的繁忙飛機(jī)之間的實(shí)際間隔始終得不到保障，安全性評(píng)估結(jié)果為19.259*10-9，在應(yīng)用靈活空域使用方案后其安全性評(píng)估結(jié)果下降到3.731*10-9[2]。

2、延誤時(shí)間分析。由于上海終端區(qū)的空中交通比較繁忙，每天進(jìn)入上海機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)數(shù)量眾多，對(duì)飛機(jī)延誤時(shí)間的計(jì)算存在一定困難，所以模型分析使用了SIMMOD對(duì)模型進(jìn)行了全仿真建模研究，分析結(jié)果顯示當(dāng)前上海終端區(qū)的飛機(jī)延誤時(shí)間為平均每架次8.67min，在使用靈活使用空域方案以后上海終端區(qū)的平均每架次班機(jī)的延誤時(shí)間下降到7.84min[3]。

3、工作負(fù)荷分析。使用靈活使用空域方案以后，靈活使用方案的工作方案產(chǎn)生的工作負(fù)擔(dān)是考察期實(shí)用性的重要參數(shù)，采用DORATASK模型計(jì)算方法對(duì)當(dāng)前上海終端區(qū)的工作負(fù)荷和使用靈活使用空域方案后的工作負(fù)荷進(jìn)行了模型分析，分析結(jié)果顯示，上海終端區(qū)各扇形區(qū)的總體工作負(fù)荷為16381s，而使用靈活使用空域方案后個(gè)扇形區(qū)的工作負(fù)荷為16763s[4]。

三、結(jié)論與綜述

根據(jù)模型分析結(jié)果得出結(jié)論，靈活使用空域方案的應(yīng)用對(duì)終端空域飛行器的運(yùn)行安全、準(zhǔn)點(diǎn)率的提升具有積極作用，但是會(huì)加重終端空域空管系統(tǒng)的工作負(fù)擔(dān)，從現(xiàn)代民用航空領(lǐng)域發(fā)展的整體來看，工作負(fù)擔(dān)的微弱增加是不能掩蓋靈活使用空域方案在飛行安全和準(zhǔn)點(diǎn)率提升的優(yōu)點(diǎn)的。在未來靈活使用空域方案的發(fā)展應(yīng)該進(jìn)一步立體化，即提升立體空域的利用效率以空域終端區(qū)為中心，進(jìn)一步細(xì)化扇形區(qū)域的劃分，擺脫現(xiàn)行東西分立的限制，將高低扇面和內(nèi)外扇面綜合利用可以進(jìn)一步提升終端區(qū)域的空域的利用效率。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張明. 終端空域扇區(qū)規(guī)劃及運(yùn)行管理關(guān)鍵問題研究[D].南京航空航天大學(xué)，2010.

[2]楊光. 基于重大事件的空域結(jié)構(gòu)調(diào)整輔助決策系統(tǒng)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2008.

[3]張慧麗. 空域靈活使用策略生成系統(tǒng)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2008.

[4]俞文軍，韓松臣. 對(duì)上海終端區(qū)空域優(yōu)化方案的探討[J]. 空中交通管理，2009，12：14-21+13.