摘 要 隨著我國航空產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，其中所包含的信息流動也愈發(fā)頻繁，這對容量評估技術(shù)也提出了更高的要求?；诖?，本文提出了多扇區(qū)動態(tài)容量評估方法，對扇區(qū)容量影響因素加以分析并建立了管制員工作負荷模型，最后對惡劣天氣對飛行的影響、航路阻塞模型以及多扇區(qū)動態(tài)容量評估模型進行介紹與評估。

關(guān)鍵詞 惡劣天氣;多扇區(qū);動態(tài)容量評估

引言

近年來，我國航空運輸事業(yè)飛速發(fā)展，同時也帶動了經(jīng)濟節(jié)奏與交易頻率。面對人員、物資、信息的加速流動，建立合理的容量動態(tài)評估機制十分具有必要性。提升容量動態(tài)評估機制精準度可以有效優(yōu)化容量和流量的匹配與空域的規(guī)劃工作，從而提升空域的利用效率，促進我國航空運輸事業(yè)的進一步發(fā)展。

1影響扇區(qū)容量的因素

影響扇區(qū)容量評估的因素主要包含兩個方面，一方面是扇區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，受到空域因素和航路航線因素的影響;而另一方面是交通流復(fù)雜性，該方面具備動態(tài)性與不確定性。除了以上兩種因素，天氣因素會造成扇區(qū)容量變化，如果在實際情況下不對惡劣天氣因素加以考慮，評估中也就不能反映動態(tài)性規(guī)律與空中的實際運行情況。因此，可以用雷達回波圖劃分惡劣天氣的等級，考慮不同強度惡劣天氣對扇區(qū)容量的影響，并通過雷達回波強度以及顏色獲取更為直觀的區(qū)域氣象信息情況，進一步減少航班累積延誤[1]。

2管制員工作負荷模型

管制員工作負荷模型是扇區(qū)容量評估的基礎(chǔ)，對管制員完成任務(wù)的時間加以分析可以有效確立容量的大小。通過對實際飛行情況加以分析，可以將管制員的工作負荷分成管制無沖突航空器的常規(guī)負荷以及有沖突過程的非常規(guī)負荷兩類。其中，常規(guī)負荷包含航空器路徑與執(zhí)行任務(wù)，例如雷達接收識別、管制移交、設(shè)備操作等;而非常規(guī)負荷主要包括思考時長、解決沖突以及管制協(xié)調(diào)等。在現(xiàn)階段的空域管理中，各個扇區(qū)并不是獨立的，受到扇區(qū)結(jié)構(gòu)和交通流兩大因素的影響，進而可以分為靜態(tài)耦合度和動態(tài)耦合度[2]。

3多扇區(qū)動態(tài)容量的評估方法

通過分析多扇區(qū)耦合下管制員工作負荷與流量之間的關(guān)系進而可以得出二者的函數(shù)關(guān)系。航路容量是扇區(qū)容量評估的基礎(chǔ)，因此第一步需要完成航路阻塞模型的建立。針對空域建立初始拓撲結(jié)構(gòu)，其中，節(jié)點就是航路點，邊就是航段。各類節(jié)點包括機場、航路以及交叉點形成一個點集V，并通過自然點vi生成voronoi多邊形形成一個基本空域單元。每一個扇區(qū)內(nèi)部都包含著多個空域單元，并且相鄰的扇區(qū)之間存在著耦合關(guān)系。當產(chǎn)生惡劣天氣時，航路受到影響，進而空域系統(tǒng)中的voronoi塊也會形成堵塞，進一步對航路造成不同程度的影響。

通過對應(yīng)區(qū)域的雷達回波強度可以表達出單個voronoi塊的阻塞值bi的關(guān)系式：

在以上的關(guān)系式中，bimax和bimin分別對惡劣天氣情況下該voronoi塊的最大阻塞值以及最小阻塞值進行相應(yīng)地表示。

根據(jù)調(diào)查顯示，單個voronoi塊對航路產(chǎn)生的影響與相關(guān)頂點到航路的距離成正比，也就是說，自然點到航路的距離越小，航路的阻塞情況也就越嚴重。因此，通過以下關(guān)系式可以表示由扇區(qū)Sk內(nèi)自然點vi所生成的voronoi塊對航路Lr產(chǎn)生的影響權(quán)重：

通過對以上兩個關(guān)系式的結(jié)果進行分析，也就是惡劣天氣下voronoi塊的阻塞賦值以及voronoi塊對航路產(chǎn)生的影響權(quán)重，進而可以得出航路Lr對扇區(qū)Sk的阻塞模型表達式：

進而通過最大流最小割理論，在一個網(wǎng)絡(luò)流中，該網(wǎng)絡(luò)流的最小割的容量決定了中點到匯點的最大流量，也就是說，研究空域中阻塞最嚴重的扇區(qū)是經(jīng)由航線容量決定的。因此將以上的研究內(nèi)容相結(jié)合，多扇區(qū)空域系統(tǒng)中航路Lr的阻塞模型可以用以下關(guān)系式表示：

3.1 多扇區(qū)動態(tài)容量評估模型

扇區(qū)動態(tài)容量表示的是指將扇區(qū)內(nèi)堵塞的區(qū)域進行排除后剩余的可用容量，同時可以用航路Lr的可用率進行表示。根據(jù)以上內(nèi)容對航路阻塞模型的建立與分析，航路Lr在多扇區(qū)空域系統(tǒng)可用率的關(guān)系式表示如下：

通常情況下，多扇區(qū)的正常容量是采用天氣狀況良好時各航路運行容量相加的總和進行表示，而當遇到惡劣天氣條件時，每條航路的可用率也會受到不同程度阻塞的影響而出現(xiàn)變化，在這樣的情況下，惡劣天氣下的多扇區(qū)動態(tài)容量模型可用以下關(guān)系式表達：

在以上的表達式中，wr表示天氣狀況良好時航路Lr的交通流量與整個多扇區(qū)空域系統(tǒng)中包含的交通流量的比例，并通過計算典型繁忙日內(nèi)的運行狀況確認。

4結(jié)束語

綜上所述，在航空領(lǐng)域引入多扇區(qū)動態(tài)容量的評估方法可以有效促進容量測算與評估系統(tǒng)的優(yōu)化?？沼蚪煌ü芾頉Q策的有效前提就是管制扇區(qū)容量評估，同時，為了提升扇區(qū)動態(tài)劃分的便捷程度，可以在其中加入耦合性，并完成惡劣天氣對航路影響的考量，進而為相關(guān)工作提供有利信息，提升容量評估的精確性。

參考文獻

[1] 王興隆，趙密，黃寶軍.惡劣天氣下基于MIT的扇區(qū)流量動態(tài)控制模型[J].武漢理工大學學報，2018，40（2）：50-57，89.

[2] 張文倩，王瑛，嚴偉，等.惡劣天氣下的多扇區(qū)動態(tài)容量評估方法[J].火力與指揮控制，2019，44（3）：126-130，140.

作者簡介

劉一凡（1994-），男，山東省日照市人;專業(yè)：交通運輸，學歷：大學本科，職稱：助理工程師，現(xiàn)就職單位：中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局 進近管制一室，研究方向：交通運輸。