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城市无人机航线飞行间隔与调控频率综合研究

交通信息与安全 2024年第1期42卷 11-18页

作者：张健王守源赵嶷飞卢飞中国民航大学空中交通管理学院天津300300 民航东北空管局吉林分局长春130000

聚焦城市无人机航线飞行,为确保运行安全,需要为无人机配备合适的飞行间隔。面向同航线纵向飞行场景,研究了考虑冲突频率与碰撞概率且符合ICAO间隔制定原则的间隔调控模型。通过研究仅考虑无人机定位误差下的碰撞风险,得到无人机纵向飞... 详细信息

聚焦城市无人机航线飞行,为确保运行安全,需要为无人机配备合适的飞行间隔。面向同航线纵向飞行场景,研究了考虑冲突频率与碰撞概率且符合ICAO间隔制定原则的间隔调控模型。通过研究仅考虑无人机定位误差下的碰撞风险,得到无人机纵向飞行间隔,作为后续间隔计算的基准;通过综合考虑定位误差和速度误差引发的位置不确定性,计算伴随无人机航线飞行进程的碰撞风险。加大纵向间隔会延迟突破安全目标水平的时机,但随着飞行进程的推进,碰撞风险终将突破安全目标水平。基于此,提出了无人机位置调控机制,对2架无人机位置进行定期调控,以消除速度所产生的累积误差。针对某1个指定的安全目标水平,得到了纵向间隔与位置调控频率的关系曲线,发现二者存在博弈关系,实施高频调控,需要采取更小的航线间隔;反之,则需要加大航线间隔。同时,为兼顾城市空间与位置调控能力的双重约束,提出了选取曲率最大值位置的所需飞行间隔与调控频率作为折中方案,发现安全目标水平要求越严格,所需调控频率和飞行间隔越大。实验得到在满足安全目标水平为5×10^(-9)次/飞行小时情况下,所需调控频率为87次/h,所需纵向飞行间隔为90 m;同时在实际运行环境中,应用上述评估模型与方法可以客观选择所需间隔和调控频率。本文研究可以兼顾城市物流无人机空中运行的安全,提高城市空域利用率和派送效率。

关键词：无人机安全安全目标水平飞行间隔位置调控频率

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空管视域下民航碳排放研究现状及前景分析

民航管理 2024年第1期 25-28页

作者：王艺霖民航华东地区空管局

当前，旅客出行需求和信心快速提升，民航业整体呈现全面复苏局面。根据国际机场理事会（ACI）对于空中交通流量的最新预测，民航业将在2024年恢复至2019年同期水平，到2041年，全球机场运输航空货物将接近2亿吨，而美国和中国仍将是最...

当前，旅客出行需求和信心快速提升，民航业整体呈现全面复苏局面。根据国际机场理事会（ACI）对于空中交通流量的最新预测，民航业将在2024年恢复至2019年同期水平，到2041年，全球机场运输航空货物将接近2亿吨，而美国和中国仍将是最大的两个市场，共占全球货运总量的40%。而在客运方面，预计到2041年全球机场的飞机起降将达到1.538亿架次，美国、

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新形势下做好车辆和人员跑道侵入防范工作的思考

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民航管理 2024年第3期 58-62页

作者：赵亚东民航华东地区空管局

在民航不安全事件中，跑道上发生的事件由于时间短、处置难度高、影响恶劣而备受瞩目，民航史上最大的空难——特内里费空难，就是其中最典型的代表。随着机载设备、监视设备的不断更新和提高，空中发生事故的几率在不断降低，防范地面...

在民航不安全事件中，跑道上发生的事件由于时间短、处置难度高、影响恶劣而备受瞩目，民航史上最大的空难——特内里费空难，就是其中最典型的代表。随着机载设备、监视设备的不断更新和提高，空中发生事故的几率在不断降低，防范地面事故逐渐成为业内研究的重点。随着后疫情时代的来临，全球航班量不断攀升，跑道侵入事件发生次数不断增多。据统计，仅2023年1月至3月，美国已经发生了8起跑道侵入事件，按照国际民航组织（ICAO）对跑道侵入的分类，这几起事件全部在C级以上，

关键词：

基于遗传算法的元胞自动机复杂楼宇人员疏散模型

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实验技术与管理 2024年第8期41卷 236-243页

作者：白鹏刘楠董卓龙丘东林周勍琪王旋中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民用航空华东地区空中交通管理局江西分局江西南昌330100 天津航大数据有限公司天津300300

为探究复杂楼宇人员疏散的效果,该文基于元胞自动机理论,建立了复杂楼宇人员疏散模型。选取某高校实验中心为应用场景,综合考虑了疏散路径、出口安排、人群密度和人员行为等多种因素,分析引导选择出口、引导使用连廊和基于遗传算法的适... 详细信息

为探究复杂楼宇人员疏散的效果,该文基于元胞自动机理论,建立了复杂楼宇人员疏散模型。选取某高校实验中心为应用场景,综合考虑了疏散路径、出口安排、人群密度和人员行为等多种因素,分析引导选择出口、引导使用连廊和基于遗传算法的适应度函数三种优化方式对疏散效果的影响,并将此模型计算结果与模拟软件Pathfinder计算结果进行对比验证。结果表明,随着优化程度的提高,疏散总时间和极度拥堵面积减少,有效地降低了高人群密度区域,提高了出口使用均衡性,疏散效果得到了显著提升。

关键词：复杂楼宇人员疏散人员特征元胞自动机 Pathfinder

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考虑空域时空特性的动态多跑道使用策略优化方法

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交通信息与安全 2024年第1期42卷 94-104页

作者：朱承元白锴迪赵志刚中国民航大学空中交通管理学院天津300300

多跑道机场飞行区运行效率低下会导致空域-跑道系统容流供需失衡,进而造成终端区空域交通拥堵、航班延误现象频发。为提升多跑道机场终端区运行效率,借助全空域与机场模型软件(total airspace and airport modeler,TAAM)建立空域仿真模... 详细信息

多跑道机场飞行区运行效率低下会导致空域-跑道系统容流供需失衡,进而造成终端区空域交通拥堵、航班延误现象频发。为提升多跑道机场终端区运行效率,借助全空域与机场模型软件(total airspace and airport modeler,TAAM)建立空域仿真模型,针对不同运行模式动态转换下对终端区交通流走向、扇区开合等空域时空特性的影响进行分析,提出1种考虑不同运行时段内终端区机场走廊口流量配比和进离港流量分布的动态多跑道使用策略优化方法。首先,使用TAAM综合考虑不同跑道运行模式下各扇区内航班流量、高度变更、移交协调及冲突解脱对管制负荷的影响,拟合得出不同跑道运行模式下基于当量航空器架次的各扇区管制负荷函数。以终端区内航班平均飞行时间、平均延误时间及管制员工作负荷为优化目标,建立了跑道使用策略优化模型。设计了1种基于航空器基本性能数据库(the base aircraft data,BADA)的多目标非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),并结合机场实际运行条件在无运行限制、运行方向限制、运行模式限制等5种场景下进行仿真计算。对各场景Pareto最优解集进行评价得出不同场景下最优跑道使用策略,并使用TAAM进行仿真对比验证。结果表明:无运行限制和运行方向限制相较于单一跑道运行模式的航班服务效率提升10.15%,5.01%;管制员工作负荷减少3.91%,3.4%;延误时间减少28.86%,19.46%。

关键词：航空运输空中交通管制跑道使用策略 NSGA-II TAAM

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考虑管制员负荷的空中交通流量动态短期预测

飞行力学 2024年第2期42卷 82-88,94页

作者：朱承元田睿中国民航大学空中交通管理学院天津300300

常用的空中交通流量预测方法忽视了因管制员工作负荷对航班流量实施控制引起的流量变化等动态因素,导致流量预测不够合理,为此,提出了考虑管制员负荷的空中交通流量动态短期预测方法。考虑到管制员负荷难以量化,引入与管制员负荷正相关... 详细信息

常用的空中交通流量预测方法忽视了因管制员工作负荷对航班流量实施控制引起的流量变化等动态因素,导致流量预测不够合理,为此,提出了考虑管制员负荷的空中交通流量动态短期预测方法。考虑到管制员负荷难以量化,引入与管制员负荷正相关的管制通信时间变量,以历史统计数据为依据,建立管制通信时间与航班流量的拟合模型;建立了航班流量和管制通信时间的向量自回归模型;建立了航班流量与管制通信时间的向量误差修正模型(VECM)并进行了2 h的短期流量预测,并与采用单变量ARIMA的预测结果进行比较与分析。结果表明VECM比ARIMA的预测结果准确度提升了6.88%,证明了所提出的预测方法合理可行,为空中交通流量动态短期预测提供了新的方法和思路。

关键词：动态短期流量预测管制员工作负荷向量自回归模型向量误差修正模型

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基于改进Event模型的多旋翼型eVTOL垂直间隔安全评估方法

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交通信息与安全 2024年第1期42卷 19-27页

作者：王兴隆王友杰中国民航大学空中交通管理学院天津300300

电动垂直起降飞行器(eVTOL)是1种新兴的交通工具,也是近年来研究的热点。受限于垂直定位精度低、穿越飞行风险隐患多等问题,eVTOL运行间隔标准难以确定,尚不具备实际应用条件。为探索该飞行器垂直间隔标准,针对多旋翼型eVTOL的底部较宽... 详细信息

电动垂直起降飞行器(eVTOL)是1种新兴的交通工具,也是近年来研究的热点。受限于垂直定位精度低、穿越飞行风险隐患多等问题,eVTOL运行间隔标准难以确定,尚不具备实际应用条件。为探索该飞行器垂直间隔标准,针对多旋翼型eVTOL的底部较宽、顶部逐渐变细的外形特性,改进了经典Event垂直碰撞模型,并提出了基于改进Event模型的多旋翼型eVTOL垂直间隔安全评估方法。该模型考虑了多旋翼型eVTOL的外形特征、导航精度、运行特点、定位误差、飞行速度特性及速度误差等因素,引入相对速度、侧向重叠概率、垂直重叠概率等计算模型参数,并将原长方体碰撞盒修正为圆台体碰撞盒,有效降低了计算冗余,提高了碰撞模型的精确性。以亿航216-S型多旋翼型eVTOL为例,计算了其在不同安全目标水平和不同导航精度下的最小垂直间隔,计算结果表明:①安全目标水平与导航精度的降低,都会导致最小垂直间隔的减少;②当安全目标水平为1×10^(-6)次/飞行小时且导航精度为RNP10时,最小垂直间隔可缩小至11 m;③当导航精度为RNP10且垂直间隔为11 m时,基于改进Event模型计算的碰撞风险比原模型降低了24.78%。研究结果表明,在计算多旋翼型eVTOL的碰撞风险中,引入圆台体碰撞盒的垂直间隔安全评估方法更加精确合理,能够为多旋翼型eVTOL垂直间隔标准制定提供理论支持。

关键词：飞行器运行安全多旋翼型eVTOL 垂直间隔碰撞风险模型安全目标水平

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大规模飞机排班问题研究综述

交通信息与安全 2024年第1期42卷 1-10,27页

作者：张宝成冉博文中国民航大学空中交通管理学院天津300300

飞机排班是航班计划的关键环节,直接影响民航运输的安全和经济效益。随着中国机队规模的稳步扩张,大规模飞机排班问题的研究愈发迫切;然而,早期基于连接网络或时空网络的机型指派模型及侧重运营收益、维修需求或鲁棒性的飞机排班问题模... 详细信息

飞机排班是航班计划的关键环节,直接影响民航运输的安全和经济效益。随着中国机队规模的稳步扩张,大规模飞机排班问题的研究愈发迫切;然而,早期基于连接网络或时空网络的机型指派模型及侧重运营收益、维修需求或鲁棒性的飞机排班问题模型,在问题规模、约束条件数量等方面往往受限,不能满足大规模飞机排班需求。本文在分析各类排班问题关联性和局限性的基础上,归纳了大规模一体化飞机排班问题的模型及其求解算法,分析了各算法的适用范围、优势和不足,并发现:分阶段排班模型无法保证全局最优解,一体化飞机排班模型更具有实际意义;精确算法理论上可保证求得最优解,但运算复杂、耗时长、模型分解难度大;启发式算法计算速度快,步骤简单,但无法保证求解的质量和算法的稳定性。在此基础上,进一步提出了未来大规模一体化飞机排班问题的研究方向:①问题建模方面,可在优化航线网络结构的同时,综合考虑航线需求、时间均衡调度和个性化机组指派等因素,建立一体化飞机排班集成模型,以解决现有模型的局限性;②问题求解方面,可以将Benders分解和列生成算法相结合,将整个问题分解为相对简单的主问题和子问题的组合,减少求解难度;也可将精确算法和启发式算法相结合,在保证求解精度的前提下尽量减少运算耗时,提高求解效率。

关键词：航空运输飞机排班整数规划机型指派 Benders分解列生成算法

台风“黑格比”和“利奇马”造成温州机场强降水特征差异及其成因分析

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气象与环境学报 2024年第1期40卷 9-16页

作者：陈龚梅厉瑞孝黄海玲罗厚炙中国民用航空温州空中交通管理站浙江温州325024 民航华东空管局气象中心上海200335

利用常规气象观测资料、热带气旋数据集资料、NCEP的1°×1°逐6 h再分析资料及FY-2G黑体亮度温度(TBB)资料,对比“黑格比”和“利奇马”影响温州机场的降水特征,分析造成降水差异的环流形势及物理量场特征。结果表明:“黑格比”与“利... 详细信息

利用常规气象观测资料、热带气旋数据集资料、NCEP的1°×1°逐6 h再分析资料及FY-2G黑体亮度温度(TBB)资料,对比“黑格比”和“利奇马”影响温州机场的降水特征,分析造成降水差异的环流形势及物理量场特征。结果表明:“黑格比”与“利奇马”对温州机场造成大暴雨的影响时段不同,“黑格比”降水集中在台风登陆前后,由台风本体降水导致,“利奇马”降水集中在台风登陆前,主要为台风外围螺旋雨带携带降水造成;低空急流及浅层水汽输送通道为台风提供水汽和能量,925 hPa水汽通量散度的变化与台风暴雨影响时段有较好的对应关系,长时间的强水汽通量辐合可导致暴雨的持续增强,“黑格比”登陆时浅层长时间的强水汽通量辐合是导致“黑格比”较“利奇马”维持长时间强降水的主要原因;高层辐散低层辐合的动力机制配合浅层垂直上升运动,有利于台风暴雨的增强,“黑格比”较“利奇马”更为强盛而稳定的动力机制,是造成两台风对温州机场降水强度差异的重要原因;“黑格比”影响期间,TBB云图结构上整体云团结构对称紧实,降水主要受其本体云系覆盖影响;而“利奇马”降水则主要受其外围螺旋云带影响。机场暴雨时段与TBB≤-70℃云团覆盖的时长有关,“黑格比”影响期间TBB≤-70℃云团的长时间覆盖是导致其降水较“利奇马”强的直接原因。

关键词：强降水差异水汽输送动力机制云顶亮温