基于航班排隊仿真的終端區空域容量評估

摘 要：隨著民航事業的發展，空中交通流量大幅度增加，導致航班延誤現象不斷發生，終端區空域容量的有效評估是緩解航班延誤現象的重要手段，為了保證終端區空域容量評估的實效性，結合航班排隊的特征，在仿真模型的基礎上評估終端區空域容量，減小評估值與實際值之間的差距。對此，文章重點研究了基于航班排隊仿真的終端區空域容量評估方法。

關鍵詞：航班排隊；終端區；空域容量；評估

前言

航空公司在開展空中交通流量管制工作時，基礎性的工作就是評估終端區空域容量，目的是了解終端區所能承載的流量極限，進而有針對性的安排航班排隊，預防航班延誤事件的發生。在進行終端區空域容量評估時，單扇區終端區空域的評估比較簡單，而多扇區終端區空域容量的評估工作比較復雜，單扇區的評估方法并不適用，因此，需要在仿真模型的基礎上進行科學的評估，提升空中交通流量管理效果。

1 終端區航線復雜網絡屬性

1.1 終端區概述

所謂終端區空域，是指終端管制區所涉及的空域。終端區空域系統是空管系統中的組成部分，情況復雜性非常高，在此系統中，無論是任何一條航路上飛行的航班，均需要脫離航路，并融入到進場航線中，最后，經過不同的進近路線，降落在對應的跑道上。在同一個扇區終端區空域內，各個航班之間的間隔要符合要求，同時，避免出現航班延誤現象。在終端區空域中，包含等待區、進出走廊口、進場航線、復飛航線等部分。

1.2 復雜網絡介紹

網絡是一個系統，其中包含了數量眾多的個體，且個體之間在系統內部相互作用，將個體及個體之間的相互作用進行抽象化處理，便會形成圖。近年來，在地面交通網絡以及航空網絡中，開始廣泛的應用復雜網絡，并且進行了比較多的研究，但只局限于宏觀航線網絡中，局部地區的康路網絡研究非常少。

1.3 復雜網絡屬性

復雜網絡主要有三個方面的屬性：第一，度分布，這是復雜網絡的統計特性，也被稱之為連通度，在不同的網絡中，度的含義也有所區別，在社會網絡中，個體的影響和重要程度即可采用度表示，度越大時，說明個體的作用越大[1]；第二，平均路徑長度，這是復雜網絡的度量特性，網絡中包含眾多節點，節點對之間的平均最短距離就是平均路徑長度；第三，介數，包含兩種，一種為頂點介數，一種為邊介數，為全局變量，節點或邊的作用及影響力用介數來表示。在終端區航線網絡中，航空導航的主要方式為陸基無線電導航，導航臺具有比較高的入度和出度，航線匯聚于導航臺，減少節點連接數量，從而說明，航線網絡具有無標度的特性。

2 終端區空域容量評估的策略及方法

2.1 評估策略

在終端區系統中，包含兩個部分，一個是所轄機場機動區，包含跑道系統及滑行道系統，一個是終端區空域，進場和離場的飛機就是流量主體。進場的飛機來源于其他空域，進入終端區空域入口后，沿著進場航線飛行并降落；離場飛機自機場機動區進入，沿著離場航線飛行，達到終端區空域出口后離開。終端區空域的容量比較小，交通擁堵的發生率比較高，空中交通管制中，采用尾隨間隔管理策略，讓飛機排隊進入終端區空域。基于此，在航班排隊的基礎上，建立仿真模型，評估終端區空域容量[2]。進場飛機以及離場飛機達到終端區系統邊界之后，飛機均需要依照排隊規則依次進入，進入后，飛機依據自身的路徑飛行。終端區排隊仿真模型建立完成之后，即可展開評估工作。

2.2 評估步驟及方法

首先，在跑道構型和空域結構的基礎上，構建終端區系統仿真模型，評估終端區空域容量時，與滑行道系統之間并無直接關系，因此，在終端區系統仿真模型中，共包含兩個部份，一部分為跑道系統，另一部分為終端區空域。其次，將航班計劃導入到模型中，對飛機達到終端區系統進行仿真序列編排，我國民航在運行的過程中，航班計劃以周為周期，因此，在相同的運行模式下，只需將一周的航班執行輸入導入到模型即可，隨后，仿真每日的運行情況，通過每日航班計劃起降時間，可以大致的了解各個航班飛機達到的先后順序，航班流向不同時，運行安全及運行效率受到的影響也不相同，在此作用下，管制員接收的優先等級就會有所不同，在充分考慮這些因素的基礎上，完成每日飛機達到終端區系統的方針序列編排[3]。最后，利用計算機對模型進行仿真，仿真按照一定的流程來進行，仿真結果出來之后，將運行效能指標計算出來，最終獲得評估結果。為了保證評估結果的準確性，需要進行多次仿真，進而以具備普適性的流量高位穩態水平作為仿真結果。

2.3 實例分析

為了驗證仿真模型評估效果的準確性，以國內某機場中終端區空域為例，進行實例驗證。某機場終端區空域每日承載的進離場飛機數量達到500架次，空中交通非常繁忙，并且航空運輸需求保持在增長的趨勢中。首先先進行參數設置，接著采集和處理相關數據，選取某機場2015年3月一周的航班數據，編排仿真序列，完成后，將仿真序列輸入到仿真模型中，共進行仿真5次，通過對仿真結果的觀察分析可知，其與實際運行數據相符合，說明，仿真模型具有比較高的實用價值。

3 結束語

評估終端區空域容量時，以航班排隊特性為基礎，建立航班仿真模型，以便于科學的評估多扇區終端區空域容量。經過某機場的實例驗證可知，仿真模型的仿真結果與實際結果相符合，由此可見，仿真模型終端區空域容量評估具備比較高的準確性，可以有效地評估終端區空域容量，進而降低航班延誤發生率，提升航班的運行效率。

參考文獻

[1]溫媛媛，戴福青.基于TAAM機場終端區容量評估方法研究[J].中國民航飛行學院學報，2013，6：9-14.

[2]張明，韓松臣.基于空域靈活使用的終端空域規劃設計方法[J].交通信息與安全，2013，5：5-9.

[3]張進英，江慧娟，任利民.機場跑道容量評估方法研究綜述[J].中國工程咨詢，2011，2：27-29.