基于雷達模擬機訓練的扇區容量評估

李陽

摘 要：本文選取中國民航飛行學院雷達模擬機訓練中武漢天河機場進近管制區為研究對象，提出了一種基于雷達模擬機的扇區容量評估方法。主要通過對管制員在雷達模擬機環境下的工作負荷數據和每個時間段內的運行數據進行分析計算，最終模擬扇區的容量。該方法首先需要在模擬機平臺上構建評估環境，然后根據所評估扇區日常運行情況編排練習計劃，之后組織管制員進行模擬機管制并記錄相關數據，最后對采集的數據進行整理、分析并計算結果。

關鍵詞：雷達模擬機;扇區容量;評估

中圖分類號：V355文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）05-0121-03

Abstract： In this paper， Wuhan Tianhe Airport approach control area in radar simulator training of Civil Aviation Flight College of China was selected as the research object， and a sector capacity evaluation method based on radar simulator was proposed. This paper mainly analyzed and calculated the workload data of the controller in the radar simulator environment and the operation data in each time period， and finally calculated the capacity of the simulated sector. Firstly， the evaluation environment needs to be built on the simulator platform， and then the training plan is arranged according to the daily operation of the evaluated sector. Then， the controller is organized to control the simulator and record the relevant data. Finally， the collected data is sorted， analyzed and the results are calculated.

Keywords： radar simulator;sector capacity;evaluation

1 研究背景及目的

近年來，我國航空事業發展十分迅速。隨著民航航班的增加，管制員和培訓學生的壓力較大，合理的空中流量扇區容量評估是解決相關人員的壓力管理問題的關鍵。

2 基于雷達模擬機訓練的扇區容量評估方法

2.1 扇區概況

扇區內共有9個導航臺和1個強制報告點，其中包括4個內臺：WG、XG、SH、QU;4個外臺：ZF、KG、XS、TM，這4個臺也是本扇區邊界，是與相鄰管制區的移交點;1個本場臺：WUH;1個強制報告點：SG。進場程序有5個，分別是TM-11A、TM-12A、ZF-11A、XS-11A和KG-11A，離場程序4個，分別是TM-11D、XS-11D、KG-11D、TM-11D。扇區的最低安全高度為850 m。離場航空器移交時高度限制為：ZF和XS：C/D類4 500 m（備5 100 m），TM和KG：C/D類4 800 m（備5 400 m）。進場航空器移交時高度限制為：ZF和XS：C/D類4 200 m（備4 800 m），TM和KG：C/D類4 800 m[1]。

2.2 數據采集

在觀察模擬機訓練的過程中，根據模擬訓練的目的，實際上管制員所發出的指令和所做的工作與真實的管制工作稍有不同。因此，在記錄管制員所發指令和所做工作的種類以及對應的花費時間應有較強的針對性[2]。例如，航空器在本扇區飛行時，沒有偏置運行，航空器的運行航跡一般不嚴格按照規定的進、離場程序所規定的航線運行;航空器飛離本管制扇區時，移交協調的步驟較為簡略，離場航空器一般不嚴格要求達到移交高度限制后再進行移交等。數據采集時需要采集考慮以下工作負荷種類：①飛進扇區（協調）并雷達識別、雷達看到;②初始聯系;③下降高度，保持;④上升高度，保持;⑤保持高度;⑥由于沖突，航向改變;⑦由于沖突，調整高度;⑧由于沖突，調整速度;⑨與下一扇區的管制員協調，準備移交;⑩離開扇區，聯系XX，再見;?填寫進程單[3]。

數據是在統計管制員模擬機訓練時統計的數據，共統計了10組數據。在收集數據時，以30 min為一個時間片，記錄下每類工作負荷出現的次數和每次工作所花費的時間;另外，記錄下對應時間片內扇區內的飛行流量，所測時間精度以0.5向上取整。為了后續計算方便，將收集到的數據進行整理并集中在一個表格內，然后使用Excel軟件計算得到每類負荷所需的平均時間和觀測到的總次數。

2.3 數據處理和容量評估

在實際管制工作中，各個種類的工作負荷出現的頻率不同，因此要對各個種類的工作負荷進行加權計算，然后才能進行求和算出總的工作負荷。

2.3.1 沖突管制負荷。航空器在某一扇區飛行時，由于種種原因，航空器之間難免會出現沖突，管制員的重要職責就是預見和及時發現潛在沖突，并避免航空器沖突。通常，管制員會提前采取以下措施來解決沖突：第一，在水平面上引導航空器改變航向以保持水平間隔;第二，在垂直面上對飛行高度加以限制以保持垂直間隔;第三，要求航空器增大爬升率或者下降率以保持或增大間隔等。管制員沖突管制負荷可以描述為：

稍有不同的是，計算[W進入扇區]和[W離開扇區]這兩個權值時，因為這兩個權值所包含的工作負荷幾乎同時出現，所以計算時只需要將它所包含的工作負荷權值簡單相加即可。

數據整理好后，就可以進行各個類別的工作負荷權值的計算。需要計算的權值有[W進程單]、[W高度改變]、[Wcf]、[W進入扇區]、[W離開扇區]，將表1中列出的各個工作負荷分別對應到這5個權值中。其中，[W進程單]包括?項;[W高度改變]包括③、④、⑤項;[Wcf]包括⑥、⑦和⑧項;[W進入扇區]包括①和②項;[W離開扇區]包括⑨和⑩項。根據公式（2）和（3）分別計算各個權值。

特別的是，[W進入扇區]和[W離開扇區]兩個權值中分別所包含的工作負荷幾乎同時出現，因此，對這兩個權值的計算只對各個工作負荷的值進行相加，而并非取加權平均值[4]。

2.3.2 不同飛行流量下的工作負荷。本文收集了10組不同飛行流量下的數據，現在根據上文計算的權值，計算出每組觀測數據對應的工作負荷，結果如表3所示。

各組的工作負荷經過計算亦可得出，與對應的飛行流量整理在一起后見表4。

3 結語

本文利用雷達模擬機計算了該扇區每小時空域容量值為39架次。下一步可以考慮加入機場運行條件的限制進行容量評估，使結果更加符合實際情況。

參考文獻：

[1]韓松臣，胡明華，蔣兵，等.扇區容量與管制員工作負荷的關系研究[J].空中交通管理，2000（6）：42-45.

[2]張蕾.管制員工作負荷評估及扇區容量問題[D].南京：南京航空航天大學，2005：1-60.

[3]萬莉莉，胡明華.管制員工作負荷及扇區容量評估問題研究[J].交通運輸工程與信息學報，2006（2）：70-75.

[4]田勇，楊雙雙，萬莉莉，等.扇區動態容量評估方法研究[J].系統工程理論與實踐，2014（8）：2163-2169.