發(fā)布時間：2020-03-25 12:31

【摘要】：隨著民航運輸行業(yè)保持平穩(wěn)較快發(fā)展,交通運輸量持續(xù)增長,空中交通系統(tǒng)的繁忙程度也隨著運輸周轉(zhuǎn)量的增長而日益加劇,這導(dǎo)致空中交通管制服務(wù)的需求與供給開始出現(xiàn)不平衡的情況,最終造成嚴重的擁擠和延誤。如何對空域繁忙程度進行量化、準確地評價、以及實現(xiàn)空域繁忙程度等級劃分成為最近民航業(yè)界關(guān)注的焦點。本論文基于復(fù)雜度相關(guān)理論、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、灰色系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與挖掘等相關(guān)技術(shù),圍繞復(fù)雜度計算模型以及基于復(fù)雜度實現(xiàn)空域繁忙程度識別的核心問題,開展了相關(guān)理論方法以及實際應(yīng)用的研究。主要研究內(nèi)容如下:首先,綜合空域中航路航線網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)影響和交通流運行產(chǎn)生的動態(tài)影響,建立空域單元空域復(fù)雜度計算模型,并以此模型為基礎(chǔ)計算出能夠反映扇區(qū)空域單元復(fù)雜程度的模型。其次,構(gòu)建繁忙程度影響指標和復(fù)雜度的時間序列,運用核密度估計的理論思想,選用高斯內(nèi)核估計指標的概率密度,進一步對函數(shù)概率密度曲線的積分面積進行劃分,得到對應(yīng)繁忙程度的指標閾值。最后,結(jié)合灰色系統(tǒng)的概念,根據(jù)選取的指標及其閾值進行灰色聚類分析,通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析得到繁忙程度等級劃分的復(fù)雜度閾值取值范圍。本文以精細化空中交通管理為目標,構(gòu)建空域復(fù)雜度綜合指標模型對空域單元繁忙程度進行量化,建立基于復(fù)雜度的繁忙程度分級方法,并結(jié)合實際歷史數(shù)據(jù)將研究成果應(yīng)用于典型交叉航路點以及扇區(qū)運行場景中。研究結(jié)果表明該模型方法能夠?qū)崿F(xiàn)以空域復(fù)雜度為基礎(chǔ)的空域單元繁忙程度等級劃分,繁忙程度劃分結(jié)果和交通流實際運行的情景相吻合,可以作為空管人員實際工作的參考。
【圖文】：

研究背景及意義2017 年，全球經(jīng)濟呈現(xiàn)逐漸回暖的趨勢，我國各行業(yè)也隨著經(jīng)濟復(fù)蘇呈現(xiàn)穩(wěn)定上行發(fā)展，業(yè)內(nèi)各大運輸指標呈現(xiàn)持續(xù)平穩(wěn)增長。全行業(yè)運輸總周轉(zhuǎn)量穩(wěn)步增長，2017 年已經(jīng)達到3.08 億噸公里，較上年增長了 12.6%。在民航客運方面，旅客運輸周轉(zhuǎn)量達到 9513.04 億人，對比上年增長 13.5%，其中，完成國內(nèi)航線旅客周轉(zhuǎn)量 7036.53 億人公里，比上年增長2%。2017 年，全國各大航空公司執(zhí)行旅客客運航班總量達到 403.9 萬班次，其中航班正常 289.5 萬班次，航班正常率為 71.67%[1]。隨著我國民航業(yè)迅猛發(fā)展，空中交通流量穩(wěn)定增長，現(xiàn)有空域服務(wù)資源供給不足和運行需長之間的矛盾變得逐漸尖銳，在經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的大環(huán)境下，空域擁堵問題將愈發(fā)嚴重，造成的管制員工作負荷增加、航班延誤頻繁等并發(fā)問題日益加劇，這不僅會導(dǎo)致空中交通系統(tǒng)變得效率低下，而且還會造成嚴重的航空安全隱患，為了緩解這些矛盾和問題，需要空域單元的繁忙程度進行分級分類管理。為此，科學(xué)客觀劃分空域單元繁忙程度，并建立的分級標準，是空域和飛行流量管理的重要基礎(chǔ)。

圖 1.2 2013-2017 年民用航空旅客周轉(zhuǎn)量前所使用的扇區(qū)繁忙程度等級劃分標準一方面基于飛行流量這一指標，忽略了空域單的空域結(jié)構(gòu)對航空器運行所產(chǎn)生的影響；另一方面基于工作負荷，但不同空管人員個體難得到一致可接受的工作負荷衡量標準。不論是基于航空器運行中的交通流量還是基于管制策略所產(chǎn)生的工作負荷，這兩個衡量指標都存在部分缺陷，導(dǎo)致應(yīng)用于實際的交通景時存在不同程度的不適用性，為了避免飛行流量和工作負荷指標的缺陷，需要建立能反映空域結(jié)構(gòu)和飛行流量的通用指標模型。復(fù)雜度模型綜合空域單元靜態(tài)結(jié)構(gòu)、飛行流面因素評估空域單元內(nèi)航班的運行態(tài)勢，避免了使用飛行流量指標或工作負荷指標對空忙碌水平進行分級的不足，相對更加客觀科學(xué)。空域結(jié)構(gòu)對空中交通流產(chǎn)生的影響主要方向性影響和規(guī)則性影響[2]，，方向性方面表現(xiàn)為航路結(jié)構(gòu)對航班運行方向的限制，規(guī)則表現(xiàn)為航空器必須遵守規(guī)定按照既定航線飛行，滿足航路航線的運行標準。基于空域復(fù)空域單元進行繁忙程度等級劃分所進行研究，有助于精細化控制管制員工作負荷，增加通流量管理（ATFM）的運行效率，提高空中交通系統(tǒng)運行過程中的安全性。于不同空域單元之間空域結(jié)構(gòu)具有的差異性，以及交通流在空域上分布的不均衡性，通繁忙程度存在一定程度上的不同。例如同一扇區(qū)之內(nèi)因為主干航路和支線航路的區(qū)別
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V355.1

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本文編號：2599905