【摘 要】目前我國的空域容量已經(jīng)不能很好地滿足民航運(yùn)輸發(fā)展的需要，空域的實(shí)際容量主要受限于管制員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和承受能力。為了提高空域的實(shí)際容量，一種方法就是扇區(qū)重新劃設(shè)，另一種方法就是給管制員提供決策輔助工具，從而降低管制員的工作負(fù)荷。提供科學(xué)合理的扇區(qū)劃設(shè)方案，實(shí)現(xiàn)管制員工作任務(wù)的合理分配，從而增加空域容量，提高空域利用率，已經(jīng)成為空管部門面臨的緊迫問題。目前的扇區(qū)劃設(shè)方案主要有靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的兩種，靜態(tài)的方案不能隨流量變化適時(shí)劃設(shè)，動(dòng)態(tài)的可以隨著流量的變化實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)管制員工作負(fù)荷并作為依據(jù)進(jìn)行扇區(qū)劃設(shè)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。迄今為止對(duì)于靜態(tài)劃設(shè)方案的研究比較多，動(dòng)態(tài)劃設(shè)方案研究起步較晚。與傳統(tǒng)的靜態(tài)扇區(qū)劃分相比，動(dòng)態(tài)的區(qū)域管制扇區(qū)劃分是根據(jù)流量的變化來反映統(tǒng)計(jì)管制員的工作量，更加準(zhǔn)確且有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。通過動(dòng)態(tài)的管制區(qū)域劃分，能夠給管制員安排適當(dāng)?shù)墓苤品秶?，從而保證了在空域容量不變的情況下，提高空域運(yùn)輸?shù)膶?shí)際能力，而區(qū)域管制扇區(qū)的動(dòng)態(tài)劃分方法比較復(fù)雜，我國把研究的重點(diǎn)放在了靜態(tài)扇區(qū)的劃分方面，所以加強(qiáng)動(dòng)態(tài)扇區(qū)的管制劃分具有非常重大的現(xiàn)實(shí)和理論意義。

【關(guān)鍵詞】區(qū)域管制；扇區(qū)動(dòng)態(tài)劃分；方法研究；用途分析

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，我國的交通事業(yè)獲得了很大程度發(fā)展，不僅道路方面承受著非常大的壓力，空中的交通也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，這時(shí)空中交通管制員的能力就顯得非常的重要，但是要想充分發(fā)揮管制員的工作能力，還需要對(duì)其管制區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的劃分。傳統(tǒng)的靜態(tài)劃分方案不能隨著空中交通量的變化而改變，所以必須采用動(dòng)態(tài)的區(qū)域管制劃分方案，來保證空中交通的順暢。通過分析區(qū)域管制扇區(qū)的動(dòng)態(tài)劃分的特點(diǎn)以及應(yīng)堅(jiān)持的原則等，來選擇適當(dāng)?shù)膭澐址椒?，并?yàn)證這種劃分方案的實(shí)際作用。

1.動(dòng)態(tài)區(qū)域管制扇區(qū)劃分概述

1.1區(qū)域管制扇區(qū)劃分的含義及原則分析

為了適應(yīng)日益增長的空中交通量并提高運(yùn)輸效率，將天空劃分為若干的扇區(qū)，并派駐管制員來負(fù)責(zé)相關(guān)的區(qū)域交通。而扇區(qū)的劃分要遵循一定的原則，首先，確保扇區(qū)范圍內(nèi)有雷達(dá)信號(hào)，否則管制員就很難開展管制工作。其次，劃分扇區(qū)時(shí)要兼顧到管制員的工作能力和工作量，一方面管制員要?jiǎng)偃紊葏^(qū)的管制工作，這是保證空域交通順暢進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)，另一方面扇區(qū)的范圍應(yīng)該是管制員能夠兼顧到的，否則他們的管制工作就會(huì)陷入混亂。再次，劃分空中管制區(qū)域要結(jié)合飛行器的性能和飛行類型，如果出入的是飛行速度快的飛行器，那么扇區(qū)的范圍可以大一些，反之則可以小一些，他們的轉(zhuǎn)彎問題就能得到較好的解決。

1.2影響區(qū)域管制扇區(qū)動(dòng)態(tài)劃分的因素

區(qū)域管制扇區(qū)的動(dòng)態(tài)劃分影響因素會(huì)更多一些，除了靜態(tài)方案的影響因素如航線的數(shù)量、交叉點(diǎn)及位置、管制員的能力、雷達(dá)的覆蓋程度等，還要考慮到工作負(fù)荷應(yīng)該趨于平衡，否則過高或過低的工作負(fù)荷都會(huì)影響到管制員正常能力的發(fā)揮；充分利用管制人員，對(duì)于區(qū)域內(nèi)飛行器的活動(dòng)有動(dòng)態(tài)的掌握，然后據(jù)此充分發(fā)揮每個(gè)管制員的積極主動(dòng)性和管制能力；其他單位的配合情況，如飛行過程中出現(xiàn)故障的預(yù)警及事故處理單位的分布情況等因素。

2.區(qū)域管制扇區(qū)動(dòng)態(tài)劃分的方法分析

2.1空域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立

空域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立是解決區(qū)域管制扇區(qū)劃分所必須經(jīng)歷的過程，因?yàn)楣苤频目沼驅(qū)嶋H上是由導(dǎo)航臺(tái)以及飛行位置報(bào)告點(diǎn)等組成的航路點(diǎn)構(gòu)件的，而航路點(diǎn)與航線代碼和經(jīng)緯度信息又可以被空域結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫所捕獲并建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫。利用G=（V，E）來代表空域結(jié)構(gòu)，而V-P代表著導(dǎo)航點(diǎn)的集合數(shù)，n-p代表的是導(dǎo)航點(diǎn)的數(shù)量，n-s代表的是區(qū)域邊界點(diǎn)數(shù)量，E代表的是相鄰航路點(diǎn)連線的集合，n-e代表的是航路段的數(shù)量等，最后可以得出：

V=

v

，v······

，v

V=

v

，v······

，v

E=

e

，e，······

，e

而空域結(jié)構(gòu)G又可以表達(dá)成n-v×n-e階段的導(dǎo)航點(diǎn)和航路階段相關(guān)聯(lián)的矩陣，則：

G=

g=

g

g ···

g

g

g ···

g

··· ··· ··· ···

g

g ···

g（i=1，2...n_P；i=1，2...n_e）

在這個(gè)公式中就可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)航路點(diǎn)vi和航段ej有關(guān)時(shí)，則表示航路點(diǎn)vi是航路段ej的端點(diǎn)之一，那么gij的值是1，要么就是0，它代表這個(gè)航路點(diǎn)vi跟航段ej沒有什么關(guān)系，由此就通過矩陣建立了航路段和航路點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系。此外還能根據(jù)飛行的計(jì)劃 來確定各條航線上的航段的情況。

2.2區(qū)域管制扇區(qū)的動(dòng)態(tài)劃分參數(shù)分析

要對(duì)規(guī)定的區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)劃分，必須對(duì)扇區(qū)的動(dòng)態(tài)劃分參數(shù)進(jìn)行分析。其中每個(gè)管制員的工作量是不斷變化的，隨意進(jìn)行扇區(qū)邊界的改變，會(huì)因?yàn)楣苤茊T交接工作過程中產(chǎn)生的誤差或者管制員對(duì)新扇區(qū)的了解不足等問題，給實(shí)際的區(qū)域管制工作造成很大的困擾，因此要對(duì)扇區(qū)內(nèi)的一些參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的劃分和管理，在對(duì)扇區(qū)進(jìn)行優(yōu)化處理時(shí)，首先，通過定義優(yōu)化的時(shí)間即T-P為參數(shù)。這樣就可以根據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間來檢查各個(gè)扇區(qū)的工作量的變化情況，把管制員工作負(fù)荷最大的時(shí)間作為扇區(qū)重點(diǎn)優(yōu)化的時(shí)間。其次，扇區(qū)內(nèi)部可能出現(xiàn)的最大工作量也要進(jìn)行數(shù)值的設(shè)計(jì)。用W-MIN代表扇區(qū)內(nèi)工作負(fù)荷最小的值，并把統(tǒng)計(jì)它的時(shí)間設(shè)計(jì)成只占總統(tǒng)計(jì)時(shí)間的10%左右，把W-MAX作為扇區(qū)內(nèi)最大的工作負(fù)荷值，一旦扇區(qū)管制人員的工作負(fù)荷超過了這個(gè)值，就要把工作量或者扇區(qū)進(jìn)行劃分，對(duì)它的統(tǒng)計(jì)時(shí)間約占到總統(tǒng)計(jì)時(shí)間的80%左右。再次，扇區(qū)的數(shù)量N-S是必須要參考的標(biāo)準(zhǔn)，而且最佳的扇區(qū)數(shù)量也可以根據(jù)扇區(qū)數(shù)目的固定值來計(jì)算出來，而且扇區(qū)內(nèi)每個(gè)管制人員的工作量一定要在統(tǒng)計(jì)時(shí)間中任務(wù)量的80%以內(nèi)，否則管制人員的能力就不能正常的發(fā)揮出來。

2.3建立扇區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型

根據(jù)前面分析的，管制員的工作時(shí)間應(yīng)該不超過總工作時(shí)間80%，否則工作效率就會(huì)慢慢的下降，一旦他們的工作量超過標(biāo)準(zhǔn)的工作量，就需要對(duì)他們的工作區(qū)域進(jìn)行劃分，這樣才能滿足空域飛行安全性以及通暢性的要求，由此得出管制空域最小的扇區(qū)數(shù)NS的公式：

Ns=misn

其中T代表的是研究的時(shí)間，WT代表區(qū)域管制的總工作負(fù)荷。此外還要通過均衡工作負(fù)荷以及滿足扇區(qū)設(shè)計(jì)原則的情況下結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)思想進(jìn)行扇區(qū)的劃分，其計(jì)算模型則是，目標(biāo)函數(shù)如下：

J=min

在這個(gè)公式中約束的條件要達(dá)到Zi≤80T%，而且公式中Zi（i=1，2，...Ns）代表的是扇區(qū)內(nèi)的工作負(fù)荷總量。

3.結(jié)束語

隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，空中交通管理問題越來越突出，區(qū)域管制人員承受的工作壓力日益加大，所以必須對(duì)空中區(qū)域管制進(jìn)行準(zhǔn)確的劃分。通過動(dòng)態(tài)區(qū)域管制扇區(qū)的劃分，對(duì)空中交通情況能起到非常大的改善作用，也為我國空域交通管制提供了新的研究思路。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]許琴琴.區(qū)域管制扇區(qū)動(dòng)態(tài)劃設(shè)方法研究及其應(yīng)用[D].2012.

[2]趙嶷飛，陳凱.管制扇區(qū)工作負(fù)荷評(píng)估模型的建立及應(yīng)用[J].航空計(jì)算技術(shù)，2010（1）.

[3]孔德福，胡明華，趙征.動(dòng)態(tài)扇區(qū)規(guī)劃方法研究[A].中國民航科學(xué)技術(shù)研究院、中國航空學(xué)會(huì)民用飛行器適航分會(huì)、北京航空航天學(xué)會(huì).2010年航空器適航與空中交通管理學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國民航科學(xué)技術(shù)研究院、中國航空學(xué)會(huì)民用飛行器適航分會(huì)、北京航空航天學(xué)會(huì)，2010.

[4]李錚.終端區(qū)扇區(qū)劃設(shè)方法研究[D].中國民航大學(xué)，2009.