西南地区某机场跑道中段道面沉陷区的检测与评价

对西南某机场跑道部分区域沉陷变形的情况进行专项调查,找到沉陷区域并评价其严重程度,帮助机场运营管理单位掌握飞行区道面状况。首先将跑道检测区按照沉陷程度分为十个闭合水准线路,分区测量点位高程;再将高程数据与设计数据对比分析,运用Surfer、Matlab软件制图呈现和计算跑道沉陷程度;结合道面纵、横坡坡度的改变判断跑道的适用性。评价结论为跑道沉陷部分体积约2700 m~3,约20%测量区域的横坡坡度不符合要求,为避免沉陷情况加剧,应在道面维护工作上做出相应应对措施。

变暖背景下砾石换填对多年冻土区机场跑道下地温场的影响

受气候变暖影响,东北北部地区冻融灾害频发,对寒区工程设施造成了重要影响。地基温度场的研究是分析与解决工程基础冻融灾害的重要手段。文中我们以漠河机场跑道为对象,通过有限单元法研究了洁净砾石换填对机场道基温度场的影响,并对运行30年内道基温度场进行预测。结果表明,换填使季节最大冻结深度(MSF)增加,且换填对道基下MSF的水平影响范围在道面中心线两侧30 m左右。之后,通过比较不同换填深度(1.5(顶)~3.5(底)、1.5~4.5、1.5~5.5和1.5~6.5 m)的道基温度场变化,发现:换填底部深度达到4.5 m时,MSF变化的速率开始减小。最后,根据IPCC第六次评估报告(AR6)未来100年间不同气候变暖速率模型模拟研究了无换填与不同换填深度下的MSF可能变化。结果发现,到2100年,在SSP2-4.5情景下,未换填及不同换填深度的道基下MSF分别为1.63、1.86、1.84、1.84和1.84 m。因此,利用换填法来减少跑道冻融灾害时换填深度应至少达到4.5 m。同时,应加强漠河机场道基地表水与该跑道区地下水的防排水设施建设与维运。研究结果有助于进一步认识换填对多年冻土和活动层水热状态的影响,可为解决道基冻胀和融沉问题提供重要科学依据。

基于时频分析的机场跑道平整度评价方法

机场跑道平整度是道面评价的重要内容,目前常用的平整度评价方法无法确定不平整在跑道上的分布情况,也无法针对不同机型飞机的滑跑安全性进行分类评价。基于此,提出了一种基于时频分析的跑道平整度评价方法。基于飞机三自由度动力模型,采用参数化分析方法对飞机以不同速度在具有不同振幅、不同波长的不平整跑道上滑跑时飞机重心处竖向加速度均方根分布特征进行统计分析;反算飞机重心处竖向加速度均方根为0.25g和0.4g时对应的跑道不平整信号的振幅、波长与滑跑速度,建立基于跑道不平整信号频域信息与飞机滑跑速度的飞机滑跑安全振动判断曲面;采用S变换方法对机场跑道高程进行时频分析,得到跑道不同位置处不平整信号的波长与振幅分布曲面;分析飞机在跑道上不同位置的滑跑速度,以坐标位置代替滑跑速度,形成基于跑道不平整信号频域信息与跑道位置的飞机滑跑安全振动判断曲面;与S变换获得的曲面叠加,得到基于时频分析的跑道平整度评价曲面。与现有评价方法相比,所提方法可以对跑道具体位置的平整度情况进行评价,并能够根据不同的机型对跑道平整度分级评价。

基于YOLOv7的机场跑道异物检测算法

机场跑道异物对航班安全起降构成极大威胁,准确及时地检测并清除机场跑道异物是机场安全工作的重点。针对机场跑道异物检测任务中的小目标检测精确度与实时性,提出一种基于YOLOv7的机场跑道异物检测算法。首先在主干网络引入CBAM模块,从空间注意力与和通道注意力两方面专注小目标特征信息提取;其次在加强特征提取网络结合AFPN思想提出SA-PANet结构,将相邻有效特征层进行渐进式特征融合,缓解有效特征层之间的语义差距;然后在加强特征提取网络的PANet结构下采样支路中引入BiFormer模块,聚焦小目标特征信息的进一步融合提取;最后在边界框定位损失函数计算过程中引入MPDIoU Loss,加速模型收敛并提升机场跑道异物检测准确率与定位精度。在机场跑道异物图像数据集上实验表明,改进后算法mAP 50为98.76%,较改进前算法提升9.09个百分点。与其他针对机场跑道异物检测的算法相比,改进后算法具有更高的检测精度同时将模型参数量与模型计算量增幅控制在可接受范围内,达到机场跑道异物检测任务的准确、快速需求。

耦合降雨过程-排水系统的机场跑道积水演化

机场跑道排水是保障飞机运行安全和飞机品质的关键因素之一,良好的排水系统能够有效排除雨水,减少积水和滞留水的影响。为了探讨现有机场跑道排水系统排水能力,以及降雨与排水系统的演化过程,以中国南方某机场跑道为研究对象,将丹麦水利研究所开发的集成的水文水质量模型(Danish Hydraulic Institute model integrated computing,DHI MIKE)模型应用于机场跑道,构建耦合雨洪模型。根据研究区域的降雨特性以及现有排水系统,设计4种不同重现期的降雨情景,从管道充满度、地表淹没结果、跑道积水演化过程3个方面进行模拟分析。结果表明:管道满管数量与降雨强度呈正比关系,不同重现期下研究区域水深的空间分布大体呈一致状态,集中在集水浅沟周围。重现期越大,积水深度越高;出现积水时间和跑道关闭时间提前。跑道排水能力基本能够满足5年一遇的降雨标准。

基于机场跑道饱和度的空中交通阻抗建模

通过对空中交通阻抗基本要素的解析,参考道路交通BPR(Bureau of Public Road)阻抗函数,提出一种综合考虑起飞机场和降落机场跑道饱和度的空中交通阻抗函数模型以研究空中交通阻抗问题,为空中交通阻抗分析提供新的研究思路。采用南京禄口机场-北京首都机场的航班数据进行拟合分析,对模型参数进行标定。根据有无流量控制分别给出了仅考虑降落机场跑道饱和度模型的拟合结果并进行了参数检验,同时进一步与综合考虑起降机场跑道饱和度模型的拟合优度指标进行对比分析。结果显示:综合模型在无流控情况下精度提升了11.9%,有流控情况下精度提升了16.7%,可以为空中交通管理提供参考。

基于数字孪生的机场跑道三维可视化监测系统

为响应2020年民航局发布的《推进四型机场建设行动纲要》中的推动机场转型升级的要求,并且为了解决传统人工机场跑道监测效率低下且无法做到对机场跑道的全方位实时监测和监测数据的实时互通等问题,结合数字孪生技术对机场跑道监测架构进行设计,通过运用三维可视化技术对机场跑道传感器和监控器汇总到平台的数据进行处理并在虚拟模型中实现映射,运用数字模型对机场三维模型进行还原,对机场三维模型的轻量化进行研究,同时通过光纤传感对飞机的轨迹进行实时定位和映射,生成虚拟孪生体,把机场跑道的实时状态映射到虚拟空间上,实现数字孪生的虚实相映。从而做到对机场跑道的多维度观测、全量数据分析和可视化要求,直观动态的展示机场跑道的实时状态。

软土地区双线盾构下穿机场跑道沉降规律研究

研究目的:本文依托天津地铁Z2线下穿滨海机场工程,在考虑机场不停航的情况下,对软土地区双线盾构隧道下穿机场飞行区引起的跑道沉降进行分析,探究盾构埋深及深孔注浆圈厚度对跑道沉降的影响,以得到合适的盾构埋深及深孔注浆圈厚度,并深入分析其对跑道沉降影响的规律特性。研究结论:(1)增大盾构隧道覆土厚度和管片周围深孔注浆圈厚度能有效地减小跑道沉降及差异沉降率,但对沉降的减小效果并非随注浆圈厚度增加而愈加有效;(2)双线隧道开挖完成后,道面横向沉降曲线呈现“V”形沉降槽,由于前后线施工叠加效果,最大沉降位置偏向后施工隧道一侧;(3)同一埋深下,后线施工对跑道最大沉降的影响小于前线隧道对跑道沉降的影响,且随着注浆圈厚度的增加,后线施工对跑道沉降的影响越来越小;(4)随着双线隧道先后掘进,机场道面的差异沉降率呈现先增大、再减小的趋势,后趋于稳定;(5)本研究结论可为软土地区双线盾构下穿机场跑道类似工程中的盾构埋深及深孔注浆设计提供参考依据、施工指导。

多尺度特征融合的机场跑道异物检测与识别算法

机场跑道异物对飞机起飞降落存在着致命威胁,而人工巡检异物的方式成本高,效率低,因此将深度学习检测算法用于机场跑道异物检测是必要的。针对异物尺寸大小不一、特征提取难度大而导致的漏检与定位不准问题,提出一种基于多尺度特征融合的机场跑道异物检测与识别算法。以多尺度特征提取与融合为切入点,提出多分支空间注意力,加强对异物的特征提取,同时能够关注不同尺寸大小的异物。采用BiFPN网络进行特征融合,能够高效融合不同尺度的特征信息。实验结果表明,改进后算法平均精度达到94.7%,相比于YOLOv5提高5.9个百分点,也超越了YOLOv6、YOLOv7以及Faster R-CNN,从而验证了该算法在机场跑道异物检测领域有较好的应用价值。

机场跑道道面沥青混凝土不停航施工技术

混凝土的性能会对机场跑道道面施工质量产生决定性影响。首先对机场跑道沥青盖被施工工程的基本情况进行介绍,详细分析了SBS改性剂沥青混合料的试验方法、过程以及试验结果。通过对施工现场的沥青混凝土性能进行抽检,发现各项性能指标都能够满足设计要求。最后对混凝土不停航施工技术中的关键过程进行分析,旨在积累相关施工技术经验,为类似工程项目提供有效借鉴。

基于检索任务和改进ResNet的机场跑道异物目标识别方法

针对机场跑道异物(FOD)普遍存在目标尺度差异大、小目标占比大且同种材质目标形态不统一等特性,提出一种基于检索任务和改进ResNet的FOD目标识别方法。首先,在网络训练阶段通过训练得到特征提取网络,将训练集中的样本数据输入特征提取网络,得到样本特征库;其次,在测试阶段,将测试样本输入特征提取网络,获取测试样本特征向量,计算测试样本特征向量与样本特征库中特征向量的距离;最后,将距离最近的样本类型赋予该测试样本。所提方法采用的检索任务思想在出现新类型目标时,无需重新训练网络模型,大幅地节约了人力和物力成本。另外,所提方法将ResNet50作为特征提取网络,并在此基础上增加多尺度特征提取模块(MSM)、通道注意力模块(CAM)和特征融合模块。实验结果表明,与Faster-RCNN和YOLO-V5-n方法相比,所提方法的平均识别率分别提高了2.44和0.18个百分点,能在实际应用中实现更精确的FOD识别。

基于最小封控时间的机场跑道毁伤评估方法

以打击后的机场跑道为背景,解决对敌方机场毁伤评估问题,建立最小封控时间窗口搜索模型以及基于封控时间构建跑道毁伤评估标准,利用改进的免疫遗传算法求解模型。考虑到遗传算法盲目性和只能求解近似解的特点,引入免疫过程并增加记忆单元,解决过早收敛和近似最优解问题。通过仿真对比,所提出的算法能够有效搜索跑道的最小封控时间窗口,支撑评估机场毁伤程度,通过改进免疫遗传算法,有效提升搜索效率的同时避免陷入局部解,并求解真正的最优解。

基于图像处理技术的机场跑道胶痕检测系统

针对目前机场跑道胶痕检测方法效率低下和精度不足等问题,设计一套基于图像处理技术的机场跑道胶痕自动检测系统。首先,利用自适应阈值和滑动窗口,采用一种基于噪声判断规则的胶痕图像滤波算法,提高去噪能力;然后,引入小孔成像和Metropolis准则提高麻雀搜索算法的搜索能力和收敛速度,并利用改进的麻雀搜索算法优化K-Means进行胶痕分割,提高分割精度;最后,搭建实物平台,验证系统的可行性和有效性。实验结果表明,在处理多维函数时,改进麻雀搜索算法收敛精度和速度分别提高0.6和5量级;去噪胶痕图像的SSIM可达到0.7;改进图像分割算法可精准识别跑道胶痕。该系统具有良好的适应性和抗干扰性。

基于机场跑道异物智能探测与清扫系统研究

科技的发展,对机场跑道异物的探测与清扫提出了新的需求。为了减少机务工作强度和提高飞航安全,探索研究以机场FOD巡检机器人、远程监控平台为主要载体,通过研究多源信息融合的自主导航、高精度定位及路径规划、信息融合体系结构等关键技术,设计机场跑道异物智能探测与清扫系统。系统依靠视觉传感器来识别跑道异物,定位导航单元判别跑道上异物的方位,进一步告知控制执行系统,形成新的导航决策方案,做到了巡检机器人通过自动导航控制抵达异物附近时,启动清扫装置,完成异物清扫工作,减少跑道异物对飞航安全的威胁。

FBG技术监测分析机场跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程

反射裂缝是导致机场跑道加铺层失效的主要病害之一。为分析机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程,本文基于光纤布拉格光栅(FBG,fiber Bragg grating)传感技术,提出了可用于实时监测机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程的柔性FBG传感器封装方法,并对研发的FBG传感器进行了标定。基于室内组合梁试验,分析了机场水泥跑道沥青加铺层复合结构反射裂缝扩展过程,包括微裂纹萌生与积累、反射裂缝扩展、反射裂缝贯通3个阶段。在反射裂缝扩展初期,FBG传感器中心波长增长速率相对较小;随着反射裂缝逐渐扩展,FBG传感器中心波长迅速增大。结果表明,柔性FBG传感器全部存活且性能完整,验证了其在实时监测机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程中的可行性。

强夯法在机场跑道地基处理中的应用

在我国现代化社会经济的快速发展中,人们对于出行安全、出行效率有了越来越高的要求,机场工程的建设迎来了新的机遇与挑战,在机场工程的地基施工环节,面临着较为复杂的地基条件,要加强对机场跑道地基的规范化处理,利用强夯法,提高机场跑道地基处理的水平,确保地基土体的均匀性和较强的强度,消除不均匀沉降等安全风险。介绍了机场跑道地基处理中使用强夯法的优势,分析在机场跑道地基处理中应用强夯法的技术要点,并提出强夯法应用过程中的注意事项。

机场跑道高填方工后不均匀沉降分析

机场跑道建设时难免会涉及土方填筑工序,高填方施工后都会出现不同程度的不均匀性沉降问题。以某机场新建跑道为研究对象,在分析工程基本情况以及地质条件的基础上,明确了不均匀沉降的主要监测内容,包括原地面沉降监测和完成面沉降监测。结果发现原地面的不均匀沉降更显著,且沉降量较大,完成面的沉降相对较小且比较稳定。最后结合实践经验提出了强夯处理法和压注灌浆法,以提升机场跑道高填方工后的沉降问题,能够达到显著的效果。

某机场跑道修复施工方案与质量控制

为解决机场跑道修复施工质量问题,以西北某机场扩建工程项目飞行区道面工程为例,对机场跑道修复施工进行研究,提出做好施工准备、合理开展跑道基层施工、科学实施跑道面层施工等要点,并采用强化工程管控、落实不停航施工要求、控制施工材料等措施,提升机场跑道修复施工整体质量,以期为相关工程提供参考。

基于轮式机器人与微小目标识别技术的机场跑道异物检测系统研究

文章针对航空器起降间隙较大的支线机场跑道的异物自动识别与定位问题展开研究,提出了一种基于具备自主导航功能的轮式机器人结合工业相机与激光雷达系统的跑道异物自动识别定位系统。该研究主要采用图像分块处理与深度学习框架相结合的计算机视觉算法,对跑道微小异物目标进行自动识别与定位,具备跑道自主巡航检测的能力。该研究实现了系统样机的集成与跑道环境现场测试的一系列工作,获得了对5 mm直径微小异物80%的综合检出率,有利于该类型机场跑道异物检测的进一步研究并取得了积极的效果。

隧道下穿机场跑道安全性分析

近年来,随着综合交通的快速发展,新建隧道项目有时会下穿机场既有跑道,增加了设计和施工的难度。因机场跑道使用要求的特殊性,隧道下穿机场跑道工程需要特别考虑隧道施工对飞机起降安全性的影响,通过确定跑道的沉降值、隧道支护结构的受力值来确定隧道的最优埋深,从而指导设计和施工方案。文章结合河北某工程案例,对隧道下穿机场跑道区域的安全性进行综合分析,以期为类似工程提供一定参考。