基于元胞自动机的航空器起降间隔研究

为研究机场跑道、滑行道结构、机型比例对航空器起降间隔的影响,在分析跑道、滑行道运行方式基础上,细化航空器起飞、着陆占用跑道滑跑、滑行过程,定义航空器元胞尺寸和速度位置演化规则,构造航空器滑行元胞自动机模型。计算机数值模拟得到滑行道位置、机型比例、机型组合改变时,起降间隔、间隔标准差的变化趋势。仿真结果表明:滑行道距离跑道头越近,起飞间隔越小;滑行道接近着陆航空器减速滑跑结束位置时,着陆间隔最小;滑行道距跑道头450~800 m时,平均间隔最小为135 s,800~900 m时,间隔标准差最小为20.9;与全中型机相比,全小型机时平均间隔减少17.8%,间隔标准差减少42.3%。该模型能量化机型、滑行道位置等关键因素对起降间隔的影响,能为提高机场吞吐量提供技术支持。

机场Ⅱ类运行下航空器起降间隔研究

为了预估低能见度时航空器起降间隔变化,提高跑道使用效率,减少航班延误,提出机场Ⅱ类运行下航空器起降间隔模型。首先,分析Ⅱ类运行下航空器起降运行程序,细化航空器起飞、降落、进入跑道、脱离跑道过程。其次,基于Ⅱ类运行规定建立航空器起飞、降落模型。然后,定义元胞结构,引入避让减速规则和脱离跑道条件,定义航空器滑行元胞自动机模型。最后,将管制规则抽象为约束条件并量化航空器起降间隔。以乌鲁木齐机场为例进行仿真验证,计算机模拟得到机型比例、起降比例、临界区长度、脱离时间等参数对起降间隔、间隔标准差等值的影响。数值分析表明,Ⅱ类运行时起降间隔较大,峰值为228.6 s,降落、起飞容量仅为正常运行情况下的60%、90%,间隔标准差峰值为74 s,是正常运行情况下的1.64倍。脱离道位置对前机脱离时间影响较大,是连续降落间隔增加的主要因素。仿真结果表明,该模型能量化关键因素对起降间隔的影响,仿真结果与实际运行相符,能为提高机场Ⅱ类运行效率提供理论依据。

机场航空器起降间隔优化设计仿真

优化起降间隔是衡量增加机场跑道吞吐量的有效途径。为研究机场跑滑结构、机型比例、起降比例对航空器起降间隔的影响,基于元胞自动机定义航空器滑行规则,细化航空器起飞、降落占用跑道滑跑、滑行过程,并基于实际管制规定,将尾流间隔、起降比例、起降顺序等因素进行抽象,构造航空器起降间隔优化模型。采用Visual C++及Mathlab混合编程仿真,得到机型比例、机型组合改变时,起降间隔、间隔标准差、跑道空闲时间的变化趋势。结果表明,起飞航空器滑行、滑跑时间较短,连续降落间隔大于连续起飞间隔,当重型机与中型机比例接近时,平均间隔、间隔标准差、跑道空闲时间均达到峰值。增加起飞航空器比例或减少机型混合比例可有效优化间隔,增加跑道吞吐量。

双跑道在隔离运行模式下的航空器起降间隔研究

为研究双跑道在隔离运行模式下尾流间隔、脱离道位置、跑道穿越和机型比例等因素对起降间隔的影响,基于实际的管制规定,抽象起飞降落、跑道穿越、滑行等过程,构造航空器起降间隔研究模型。采用AnyLogic及MATLAB混合编程仿真,得到航空器起降间隔在跑道穿越避让优先原则下随起降机型比例改变的变化趋势。结果表明,在起飞飞机避让降落飞机这一原则基础上,起飞航空器的起飞间隔随降落机型比例的变化而变化,而降落飞机仅受自身尾流间隔和脱离道位置影响,同时起降间隔的整体变化趋势是随降落重型机比例改变的,受起飞重型机比例影响较小,当降落重型机比例为1,起飞重型机比例为0时,航空器起降平均间隔达到最小值210.189 s。