基于混合整数规划的终端区柔性进场航迹优化

作     者：赵向领 周志亮 

作者机构：中国民航大学空中交通管理学院 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(52272356) 中国民航大学研究生科研创新资助项目(2022YJS087) 

主　　题：空中交通管理 进场航班 4D航迹 进场排序 柔性空域 混合整数规划 

摘      要：随着航空运输量持续增长和空域容量日渐饱和，固定进场程序对航班调配缺乏灵活性，潜在冲突多、调配困难、等待时间长、碳排放量大等问题日趋凸显。综合考虑多航班在终端区的进场、进近、排序、汇聚等运行过程，提出和描述了基于柔性进场的4D航迹优化解决方案。基于终端区和航空器运行特征，设计终端区航班进场时空离散网络栅格。以航迹和总飞行长度最短为目标，建立柔性进场航迹的混合整数规划模型，分别考虑网络栅格规则、航空器转弯特性、飞行冲突、安全间隔、航迹连续性等限制条件。以天津机场终端区为例，基于不同的交通密度等级和终端区入口时间窗，设置多组典型实验场景，使用商业求解器Gurobi对模型进行求解验证。结果表明，柔性航迹较标准仪表进场程序，航迹长度平均缩短127.375 km，飞行总长度平均降低534.75 km，航班进场时间平均减少6.24 min；且在相同交通密度等级，入口时间窗设置合理的情况下，柔性航迹对航班量的小幅波动具有一定的鲁棒性。