基于轨迹的天津滨海国际机场航班进场效率分析与优化

作     者：乔晓莹 

作者单位：中国民航大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵嶷飞

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 

主      题：空中交通管理 进场效率评估 进场时间预测 进场优化 排队论 

摘      要：随着民航业的迅速发展,当前的空域容量难以与日益增长的航空运输需求相匹配。终端区作为航班运行的起讫点,航班数量的不断增加导致了该区域拥堵加剧,严重影响了航班的运行效率。因此,对机场终端区航班运行效率的研究是当前的一个实践需求。本文从航班实际运行数据出发,对天津滨海国际机场终端区航班进场效率展开深入研究。首先,介绍了航班进场流程、航班进场影响因素和数据处理方法。在此基础上,针对现有效率指标存在的问题,提出建立水平维度和垂直维度联合的终端区进场效率综合评价指标,对天津滨海机场终端区航班进场效率进行综合评价。评价结果表明,天津滨海机场终端区进场效率总体较低,不同进场方向航班进场效率有所差异,大量航班在下降过程中存在明显的平飞段,导致了较大的垂直偏差和较长的额外飞行时间。其次,从交通流管控角度,提出基于排队论的航班进场时间预测模型,通过抓住进场交通流的整体流动特征,实现对天津滨海机场航班进场时间的快速预测,以便尽早发现进场效率低的航班。研究结果表明,终端区内航班到达规律服从泊松分布,服务时间服从伽马分布,本文建立的一般服务时间M/G/1排队模型能较好地预测航班进场时间,以15分钟为单位的终端区航班进场时间预测的平均绝对误差在1分钟左右,预测结果可以为改善管制工作带来更直接的指导建议。最后,提出基于经典的M/G/C排队模型分析终端区航班进场控制和优化策略,以缓解终端区拥堵问题。研究结果表明,通过控制终端区航班进场率和调整终端区航班飞行时间均可在一定程度上减少航班的进场排队时间。但是,相比于调整飞行时间,控制进场率可以更大程度地降低航班进场排队时间。本文的研究结果为终端区航班进场优化提供了有效参考,可作为提高终端区航班运行效率的一种可行方案。