基于不同构型的航路网络节点通行能力研究

为提高航路网络的运行安全和效率,确定空中交通瓶颈,提出了航路网络节点通行能力的概念.结合空中交通管制运行安全条件,研究了多条航段和不同交通流走向相结合所形成的发散、汇聚、转弯和交叉四种节点构型的通行能力.以中国大陆空域为例,根据航线走向,基于飞行计划,计算了全空域1 556个节点的通行能力和交通量,确定了93个瓶颈节点的位置以及拥堵程度,给出了拥堵最严重的3个节点和4个飞行情报区域,提出了提高节点通行能力的方法.

航路网络规划技术研究综述

航路网络的科学规划是缓解空中交通运输量持续增加导致航班大面积延误以及安全运行压力增大的有效手段。将当前航路网络规划研究技术分为3大类:采用最优化问题求解思想的局部航路网络优化技术、改变现行管制方式的全局航路网络优化技术,以及新型的高速航路规划技术。文中阐述了每类航路网络规划技术的实施原理、存在的优缺点及不同环境下的适用性,总结现存航路网络规划技术的3个薄弱方面:节点交通流特征的深入认识;管理层和航空器用户飞行路径选择的交互作用;交通规划理论及路面交通研究成果的更多借鉴,并指出未来航路网络规划技术发展方向将是局部规划和高速航路规划技术并存。

“三区”规避的航路网络优化

航路网络规划是解决现行航路网络运行效率低、灵活性差等的有效手段。在空域限制条件下,建立以最短路径为目标,迂回率、航线成本、区域限制为约束的航路网络优化模型;通过栅格法规划空间建模,结合元胞自动机理论求解优化模型;以北京飞行情报区内5条航线为例,在现行飞行流量下,实现空域限制条件下"三区"规避的航路网络优化。结果以增加0.578%航线成本为代价,可达性提高0.578%,动态非直线系数降低0.333%,航路网络通行能力提高0.4%。

航路网络生成及优化

空中交通流运行的安全性和成本取决于航路网络结构。基于节点度实现航路网络枢纽节点和干线节点分层,利用全局耦合生成主干网络,运用距离连接概率实现干线节点社区化,采用连接概率生成社区网络;采用DBSCAN聚类算法,基于角度和距离实现航路网络优化;以中国大陆空域为例,实现了主干航路网络和局部干线航路网络的生成及优化,验证了方法的可行性。在与相关研究对比,基于节点度的枢纽节点选取更加客观合理,所构建的分层航路网络结构符合机场点的分布特性,采用DBSCAN聚类算法优化效率明显提高。