下载文档原格式
基于航段交叉点的终端区进离场容量评估王剑辉【摘要】容量评估是实现空域精细化管理的基础环节,只有正确评估跑道、终端区及航路容量,才能合理调度航班,减少航班延误和流量限制,提高空域利用率.该文依据航空器在终端区航段交叉点的飞行特征,对进场汇聚、商场分散两种飞行状态分别建立容量分析模型,并选取武汉天河、广州白云机场的终靖区为特定对象测评其终靖区容量,结合其机场细则和航班时刻表所颁布数据,验证了该评估方案的有效性.【期刊名称】《湘潭大学自然科学学报》【年(卷),期】2015(037)001【总页数】6页(P121-126)【关键词】空域容量;航段交叉点;容量评估;进场容量;离场容量【作者】王剑辉【作者单位】中国民航飞行学院空中交通管理学院,四川广汉618307【正文语种】中文【中图分类】V355.1容量评估是空域管理的基础环节,只有正确评估跑道、终端区及航路容量，才能合理安排航班，优化航路结构和终端区扇区划分，减少航班延误和流控，提高空域利用率和空中交通管制效率.终端区是衔接航路和机场的过渡区域，其进、离场飞行冲突频繁且相对集中，只有较为准确地对终端区的容量进行评估及验证，才能实现对空域精细化程度较高的有效管理.在这一领域，国内外学术界先后提出了基于数学计算模型的评估方法[1],基于计算机仿真模型的评估方法[2]，以及基于管制员工作负荷法的雷达模拟机评估方法等成熟方案进行评估[4，5]，在此基础之上,Milan Janie提出通过分析跑道容量和走廊口容量的相互影响来分配交通流量[9].2012年, Kim J, Zou J和Mitchell JSB等人研究了对流天气预报误差导致空域容量预测结果变化的灵敏度[10]，使空域容量评估的手段迈入精细化方向.但以上研究主要以区域及其航路为研究对象，极少涉及以终端区为研究对象及范围的有效方案.鉴于此，本文提出一种新的基于数学计算模型的终端区容量评估方法，依据终端区航路交叉点的结构特点和飞行特征，分别建立航空器汇聚飞行和分散飞行的容量评估数学模型，并结合空管间隔要求、仪表飞行程序和航班时刻表等规定对终端区进、离场容量进行评估.最后选取武汉天河机场和广州白云机场的终端区，针对其进、离场容量进行数据带入测算，并对结果进行检验.根据终端区航路结构和航空器飞行特点，建立航空器进场汇聚飞行状态下数学模型，如图1所示.假定前后两机F1、F2分别从航路AO、BO向交叉点O飞行，飞机F1的速度为v1，飞机F2的速度为v2.假设在t=0时刻，飞机F1在点O处，飞机F2在点D 处，航段OC与航段OB之间的夹角为α，航段OA与航段OB之间的夹角为β.设两架飞机之间的水平间隔是x，经过时间t前机飞行距离为v1t，后机飞行距离为v2t，根据余弦定理可得x的表达式：此为关于时间t的二次多项式，对其求导.因二阶导数大于0，令一阶导数等于0，可得函数最小值：由式(2)可知t的正负是由v2+v1cosα决定，下面就分v2+v1cosα≥0和v2+v1cosα<0两种情况分别进行讨论.当将t代入式(1)得到：式(3)表示两架飞机的间隔为最小值，该间隔最小值意为空管规定要求的两机最小安全间隔L，因此：求解得:得到两机间隔：那么,该汇聚飞行状态下的最小间隔时间Tmin可表达为：该汇聚飞行状态最小安全间隔下的最大容量Cmax可表示为：另一种情形下，当v2+v1cosα<0，也即是由图1可知，此时F1与F2前后两机的水平间隔x可由函数关系表示为：此种情形下两机最小间隔：终端区离场航空器起飞之后，会在终端区内某一个分离点呈分散飞行状态，建立航空器离场分散飞行状态下数学模型，如图2所示.假定前后两机F1、F2分别沿AOC和AOD分散飞行，AO航段和OC航段夹角为α，OC航段和OD航段夹角为β.F1的速度为v1，F2的速度为v2，设F2到达O 点的时间为t=0，此时飞机F1在B点；经过时间t后，F1到达C点，其飞行距离为v1t；F2到达D点，其飞行距离为v2t.设F1和F2的水平间隔为x，根据余弦定理，可得：与式(2)同理，对该关于t的二次多项式求导，令一阶导数等于零，可得这个多项式的极值，极小值点为：由式(12)可知，t的正负由v1-v2cosβ决定.当v1-v2cosβ≤0时将t代入式(11)，可得两架飞机之间的最小间隔，最小间隔也即空管规定的最小安全间隔L：求解得出两机最小安全间隔为：则该离散飞行状态下的最小间隔时间Tmin可表达为：该离散飞行状态最小安全间隔下的最大容量Cmax可表示为：在另一种情形下，当v1-v2cosβ>0时,也即是由图2可知，此时F1与F2前后两机的水平间隔x可由函数关系表示为：.此种情形下两机最小间隔：以对外颁布的机场细则中终端区标准仪表进、离场程序(STAR及SID)及航班计划表为来源数据，利用上述两种结构模型，分别评估武汉天河机场在着陆优先情况下终端区的进场容量，以及广州白云机场在全起飞状态下的终端区的离场容量.3.1 武汉天河机场终端区进场容量评估如图3所示，武汉天河机场20号单跑道共有四条标准仪表进场程序：北京方向进场的河口标准仪表进场程序、上海方向进场的浠水标准仪表进场程序、广州方向进场的龙口标准仪表进场程序和成都方向进场的天门标准仪表进场程序.该四条标准进场程序在航图结构上共形成两个进近交叉点，分别位于HG导航台和荷包湖DA. 按民航飞行管制间隔规定，航空器在空中的最小间隔按雷达管制终端区L=6 km 的间隔实施.查阅天河机场航班计划表可知天河机场进、离港飞机均以民航公共运输类C、D类飞机为主，占比均达97%以上.为简化计算，仅考虑C、D类较大型飞机.经统计拟定进场航空器C类飞机约占70%，D类飞机所占比例约为30%.根据飞行数据记录仪(FDR)采集的数据，C类机型进近速度平均值为240 km/h，D 类机型进近速度平均为270 km/h.先选定武汉本场河口标准仪表进场程序和浠水标准仪表进场程序的交叉点为HG导航台(N30 55.4，E114 21.1)，此为北京方向进场航班和上海方向进场的飞行汇聚冲突点.令前后进近的航空器上述不同进场程序的航段夹角为(α,β)，此为机场细则给定.若航班的前后机都是由不同的C、D类机型组成，因此共有四种不同进场情况.考虑最常见的情况是，在实际管制工作中通常将不同机型调定为避免追赶或拉开的相似进场速度来处理，为简化计算，先假定此时v1=v2=240 km/h.(或v1=v2=270km/h，均为类同理).当t>0，v2+v1cosα≥0，此时飞行间隔AF据式(6)可得：得α1=136°，AF1=6.472 8；α2=112°，AF2=7.239 7.综合t≥0和t<0两种情况，对AF向上取整并在两种情况中取较大值，得到飞行间隔矩阵(CC表示前机和后机都为C类飞机，1表示在航路交叉点(N30 55.4，E114 21.1)，i,j=1,2.i,j表示前后进近的航空器所飞行的进场程序，1表示河口进场程序，2表示浠水进场程序)：最小间隔时间矩阵为(单位min)：根据天河机场航班计划表，可知在航路交叉点HG处(N30 55.4，E114 21.1) 前机后机从不同进场程序进近的概率分布为：将矩阵结果带入计算，则该汇聚情形下前后机的平均时间间隔为：考虑其他不同机型进近情况，分别将v1和v2的不同典型平均进近速度带入计算，同理可知：其次，选定武汉本场的荷包湖台交叉点(如图2DA导航台位置点)，其为广州方向进场和成都方向进场的汇聚交叉点.据机场细则，将前后进近的航空器遵循不同进场程序的航段夹角定为(α,β).由前述HG交叉点处理方法同理可求出最小间隔时间矩阵，同时将得到的最小间隔时间矩阵中的与做比较，最终最小间隔时间矩阵：同理得到其他不同机型组合情况：的最小间隔时间矩阵为：由天河机场20号跑道航班计划表可知后机跟随前机进场的概率为pCC=0.48，pCD=0.21，pDC=0.20，pDD=0.11.可以计算出经由不同标准仪表进场程序的前后进场飞机的平均时间间隔为：即航班平均进场时间为：天河机场20号跑道在着陆优先的状况下其终端区最大进场容量为：即着落优先状态下天河机场20号跑道终端区进场每小时可以容纳的航班架次为25架次.3.2 广州白云机场终端区离场航路容量评估广州机场02R跑道标准仪表离场程序中，共有四条标准仪表离场航线，如图4所示：分别为源潭标准仪表离场程序航空器过航路点GG054后转航向329o；英德标准仪表离场程序航空器过航路点GG054后转航向005o；龙门标准仪表离场程序航空器过航路点GG054后转航向082o和石龙标准仪表离场程序航空器过航路点GG054后转航向106o.由于规定02R号跑道放行间隔按照终端区航路最小间隔放行，雷达管制终端区间隔不得小于6 km，这里就采用L=6 km.为了简化计算，这里同样只考虑两种机型即C、D类飞机，根据飞行数据记录仪(FDR)采集的数据，C、D类起飞后到达转弯点GG054的平均速度分别为260 km/h和290 km/h，同样设前机为C类飞机，后机分别为C、D类飞机和前机为D类飞机后机分别为C、D类飞机四种情况讨论.据机场细则统计列表，前、后机飞经不同离场程序时航段夹角的(α,β)值，如表3. 先假定前机都为C类，此时v1=v2=260 km/h.根据式(14)，当t≥0，此时v1-v2cosβ>0，放行间隔为AF=L.当t<0，此时v1+v2cosα>0，前后机离场的水平间隔为：由表3，分别带入α1=118o，α2=154o，α3=129o,α4=105o,求得AF1=6.999 9，AF2=6.157 9，AF3=6.647 7，AF4=7.563 0.将所得AF向上取整，综合t≥0和t<0两种情况，放行间隔取两者中的较大值，得到前机和后机都为C类飞机时放行间隔见矩阵其中CC表示前后离场的航空器均为C类飞机，i,j表示前后离场航空器所采用的标准离场程序(i,j=1,2,3,4；分别对应源潭，英德，龙门，石龙标准离场程序)，其他机型不同组合同理可得，如下：由式(15)，计算最小放行时间矩阵(单位min)：由广州白云机场02R号跑道航班计划表可知，后机跟随前机离场的概率为pCC=0.38，pCD=0.25，pDC=0.23，pDD=0.14.据此可得出经由不同标准仪表离场程序的前后离场飞机的平均时间间隔为：航班平均放行时间为：则广州白云机场02R号跑道在起飞优先的状况下，其终端区最大离场容量为：也即是每小时白云机场02R号跑道在全起飞状况下，其终端区每小时能够容纳航班架次为36架次.本文根据终端区进、离场航路结构和航空器飞行特征建立终端区进、离场容量模型，并分别以武汉天河机场和广州白云机场终端区的标准仪表进、离场程序以及两机场的航班计划表，结合空管管制间隔规定及飞行实际采集数据，分别评估出武汉天河机场在着陆优先情况下终端区的进场容量和广州白云机场在全起飞状态下的终端区的起飞容量，其结果与两场现行对应的实际终端区容量吻合，证明了这种算法的可行性和正确性.【相关文献】[1] 蒋兵.空域评估模型与方法研究[D].南京：南京航空航天大学，2002.[2] 蔡东闽.空域安全评估和仿真研究[D].南京：南京航空航天大学， 2002.[3] 张志龙.终端区空中交通容量估计系统研究[D].南京：南京航空航天大学，2005.[4] 北京航空航天大学.全国飞行流量监控中心建设项目预可行性研究论证报告[R].北京：北京航空航天大学，2007.[5] 马正平，崔德光，谢玉兰.机场终端区流量分配及优化调度[J].清华大学学报(自然科学版),2007,43(7): 876-879.[6] 中国民用航局.CCAR-93TM-R4,中国民用航空空中交通管理规则[S] .北京：中国民航局，2008.[7] DAVID A L, CAROLINE N, GERALD S. The aviation system analysis capability airport capacity and delay models [R]. Virginia: NASR/CR,1998.[8] MOGFORD R H,GUTTMAN J A,MORROW S L,et al. The complexity construct in airtraffic control: A review and synthesis of the literature (DOT/FAA/-CT TN95/22) [Z]. Atlantic City: FAA Technical Center, 2006.[9] MILAN J. Air Transport System Analysis and Modeling [M]. US: Gordon and Breaeh Seienee Publishers，2012：201-220.[10] KIM J, ZOU J, MITCHELL J ,et al.Sensitivity of capacity estimation results subject to convective weather forecast errors [C]//Proceedings of AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference. Chicago: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2012: 1-15。
成都双流机场的容量评估研究中国民用航空西南地区空中交通管理局四川成都 610202摘要:本文研究的是基于成都双流机场，研究在各种运行策略下机场交通流的运转情况。
首先简要介绍了机场容量于延误的含义，最后对成都双流国际机场平行跑道相关运行的机场容量评估和分析。
关键词：机场容量；容量评估模型；双流机场容量评估。
引言随着我国国民经济稳定快速发展，今后几年我国的空中交通量仍将保持快速增涨，然而近年来，航空需求量的增长也给各机场带来了发展困难，比如在高峰机场拥挤，延误增加、导致服务质量严重下降等等。
机场地面容量的有限性和航空市场需求的无限增长性是导致以上问题出现的罪魁祸首，机场容量上不去不能满足航空公司增加航线或者目前航线需求。
因此北京首都机场、上海浦东机场和广州机场，成都双流机场等都已经进行独立运行或者平行跑道相关运行，以提高机场的容量和运行效率，本文主要针对我国多跑道机场的特点，主要研究平行跑道机场的容量。
一?机场容量与延误?空中交通能力是指由空中交通管制单位（跑道、航站区、扇区等)提供或提供的最大飞机服务架次，空中交通指挥方案必须根据管制规则和安全等级制定，同时考虑到可变因素（飞机流量配置，人为因素，气象因素等）的影响。
?民航的发展主要受到空中交通流量的限制，机场作为空中交通网络的重要组成部分，流量问题主要集中在机场方面。
为了优化使用机场的容量有限，必须协调和飞行时间机场和机场容量的分配情况将是对飞行时间分布的基本依据。
根据国际民航组织的定义，机场容量由两部分组成，分别是：最大容量和运行容量。
最大容量指的是在单位时间内的最大起落架次。
持续的服务请求指的是在该空管单元时间内，航空器在等待或者进入或等待离开。
运行容量的含义是在指定的单位时间内，在允许的延误范围内容纳的最大飞行架次。
区别最大容量和运行容量的不同之处在于航空器的延误是否得到优先考虑。
以上最大容量的概念并不能体现出机场拥塞状态和飞机的延误率，但最大容量可以体现出机场的服务能力极限。
1.成都双流机场运行现状分析1.1双流机场双跑道运行成都双流国际机场标高512.4m，现有2条平行跑道，分为东西两条跑道，间距为1525M东西两跑道头间距为1040M。
两跑道用联络道连接。
如图1所示：图1 双流机场双跑道示意图其双跑道运行模式分为4种：1.独立平行仪表进近：在相邻平行跑道仪表着陆系上进近的航空器之间不需要配备规定的雷达间隔时，在平行跑道上同时进行的仪表着陆系统进近的运行模式。
2.相关平行仪表进近：在相邻的平行跑道仪表着陆系统上进近的航空器之间需要配备规定的雷达间隔时，在平行跑道上同时进行的仪表着陆系统进近的运行模式。
3.独立平行离场：离场航空器在平行跑道上沿相同方向同时起飞的运行模式。
4.隔离平行运行：在平行跑道上同时进行的运行，其中一条跑道只用于离场，另一条跑道只用于进近。
其也可进行组合运行模式：1.半混合运行模式：1）一条跑道只用于进近，另一条跑道按照独立平行仪表进近模式或者相关平行仪表进近模式用于进近，或者按照隔离平行运行模式用于离场；2）一条跑道只用于离场，另一条跑道按照隔离平行运行模式用于进近，或者按照独立平行离场模式用于离场。
2.混合运行模式：混合运行是指两条平行跑道可以同时用于进近和离场。
由于新建的跑道仪表着陆系统尚未完善，塔台仅有一个对空指挥席位等原因，双流机场双跑道运行采用相关平行仪表进近模式，且新跑道仅用于向北起飞，老跑道用于起飞和进近，同一时刻只允许一架飞机使用一条跑道。
即采用20R 起飞、20L着陆，或者20L起飞、20L着陆、或者02R起飞、02R着陆。
由于双流塔台现在只有一个塔台席位，按照CCAR93规定，同一时间内，只能指挥一条跑道的飞机起降。
因此，如图2所示，必须保证02R跑道起飞的飞机起飞联系进近后，02L跑道着陆的飞机在跑道入口4KM前，塔台管制员向20L跑道着陆飞机发布着陆许可。
也必须保证02R跑道着陆的飞机与02L起飞的飞机之间有满足规定的雷达尾流间隔。
一、概念1、空中交通流量管理：是当某区域空中交通流量超出或即将超出该区域空中交通管制系统的可用能力时，预先采取适当措施，保证空中交通流量最佳地流入或通过相应的区域。
2、空管系统的容量及表达式：就是空管系统能够处理的交通量，C=[N(T)/T]。
3、FMP 理想网络模型：FMP可以描述为一个ATC系统的理想网络模型。
该网络由4种元素构成：机场：网络中“流”的源头和汇聚点；航路：运输流所走的弧形路线；航路点：网络的节点，航路在此相交、合并或者分离；扇区：一系列航路点和连续航路段的集合。
4、空中交通服务的概念：空中交通服务是飞行情报服务、告警服务、空中交通咨询服务、空中交通管制服务（区域管制服务、进近管制服务或机场管制服务）等不同含义名词的通称。
二、填空1、空中交通流量管理分为（战略）流量管理、（预战术）流量管理、（战术）流量管理。
2、针对空中交通拥塞问题，传统的解决方法可分（硬件设施建设）、（空中交通管制）和（空中交通服务）3大类，现代的解决方法可分为空中（交通流量管理）、（空域管理）、（空中交通服务）。
3、空中交通服务是（飞行情报服务）、（告警服务）、（空中交通咨询服务）、（空中交通管制服务）等不同含义名词的通称。
主要目的是防止（航空器之间）、(航空器与障碍物之间)发生碰撞，使空中交通活动保持（有序和高效）进行。
4、流量管理的核心任务是（保证流量与容量的平衡），防止出现（饱和）。
5、航空管制体制模式大体可分为（）、（）、（）三种模式。
6、空中交通服务安全管理大体可分为（安全水平监控）、（安全审查）、（安全评估）、（加强安全的措施）几方面的工作。
7、空中交通服务系统容量管理可分为（容量评估）、（空中交通管制容量和交通量的调节）、（空中交通管制容量的增强）、（灵活使用空域）几方面的工作。
8、在（飞行前一天以上）时间完成的规划均称战略规划。
在（飞行前一天）所完成的规划称为前期策略规划，在（飞行当天）所采取的措施称为策略运行。
民用机场终端区容量评估摘要：确定和提高终端区容量,对减少航班延误和保障飞行安全有着重要的意义。
容量评估是机场运行管理中的一项重要内容，它能够为管理者们正确把握机场系统运行规律和特性提供帮助。
本文从分析机场终端区各个组成单元的运行特点开始，提出了基于Monte Carlo的终端区容量评估模型，为民用机场优化空域结构、提升终端区容量提供理论依据和技术支持。
关键词：终端区；仿真模型；容量评估引言我国民用航空运输总周转量已越入世界前列，从民用机场的飞机起降架次看，飞行流量也大幅度增加。
随着民航的不断发展以及航班量的不断增加，空中交通网络负荷的加大，以至造成空中交通网络的拥挤不堪。
它所带来的不仅仅是管制员繁重的工作负荷和高概率的事故隐患，还有航班延误所造成的经济损失和社会影响。
因此，对机场的终端区容量进行科学的评估显得特别重要。
而且，容量评估是流量管理中的一项重要内容，也是机场建设和规划中的首要步骤，它能够为机场工作人员们正确把握机场的运行规律和特性提供有效的帮助。
1 机场终端区容量的影响因素机场终端区容量的影响因素主要包括以下几部分：（1）飞行所需要达到的安全目标等级；（2）有关的最小间隔规定：落地飞机之间、起飞飞机之间、落地/起飞飞机之间；（3）机场空域结构,包括机场的净空条件、进近/离场程序的结构等；（4）使用的机队结构，指在该机场起降的航空器的尾流分类，通常用重型、中型、轻型来划分；（5）起降飞机的比例；（6）跑道的使用策略，对于单跑道没有使用策略的选择，必须是混合起降的，但在某一时段可能是仅用于起飞或者降落；对于多跑道必须选择起飞、降落、起飞/降落跑道的最优组合以适应不同的交通服务请求；（7）使用的进近方式，指使用的是目视还是仪表进近，是非精密进近还是精密进近；（8）气象条件，指影响机场最低运行标准的气象条件。
2 基于Monte Carlo终端区容量仿真模型2.1 Monte Carlo算法思想蒙特卡洛（Monte Carlo）算法的基本思想是：首先通过建立与描述与该问题有相似性的概率模型，接着对得到的概率模型进行随机模拟或者统计抽样，最后对得出的结果进行数学处理，求出相应所需的特征量的统计值如期望、方差等，将其作为原问题的近似解，并对解的精度做出某些估计。
第21卷第4期2023年12月交通运输工程与信息学报Journal of Transportation Engineering and InformationVol.21No.4Dec.2023文章编号：1672-4747（2023）04-0138-11考虑航段复杂度的机场终端区进场程序设计与评估汤荣亮1，2，王子明1，王艳军*1（1.南京航空航天大学，民航学院，南京211106；2.中国民用航空华东地区空中交通管理局江苏分局，南京210000）摘要：机场附近的进近空域通常是限制机场航班量增长的瓶颈。
随着进近空域内日益增长的空中交通，管制员与飞行员的通信和工作负荷持续增加，航班延误频发。
为了进一步提升机场进近空域容量，先进的技术和方法不断被应用于空中交通管理中。
近年来，在世界各主要繁忙机场逐步推广点融合系统（Point Merge System），旨在通过新的进场程序实现进场航班高效排序和连续下降运行，解决进场交通流汇聚问题并优化排序间隔管理。
然而，目前很少关于如何结合机场附近空域结构设计点融合系统的研究。
本文以南京禄口国际机场为例，提出了航段复杂度评估方法，评估了当前空域的航段复杂度，识别空域运行瓶颈，选取融合点位于HFE和OF方向进场轨迹的交汇点，交通流开始汇聚整合的定位点作为程序融合点，并以此为基础设计了点融合系统。
通过计算机仿真和雷达模拟机仿真，并对其不同运行方式下的航班延误和机场流量进行对比，验证了点融合系统的有效性和先进性。
本文的研究为其他机场设计并实施点融合系统可提供参考。
关键词：航空运输；空域设计；点融合系统；航段复杂度；空中交通管理；空域管理中图分类号：V355.1文献标志码：A DOI：10.19961/ki.1672-4747.2023.07.020Design and evaluation of airport terminal area approach procedureconsidering route leg complexityTANG Rong-liang1,2,WANG Zi-ming1,WANG Yan-jun*1（1.College of Civil Aviation,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing211106,China;2.Air Traffic Management Bureau of East China,Jiangsu Branch,Nanjing210000,China)Abstract：Approach airspace in the vicinity of airports is usually a bottleneck limiting the number of flights at airports.Busy flight approach airspace increases the amount of air-ground communication, adds to the workload of air traffic controllers,and is not conducive to enhancing the situational awareness of pilots.To enhance the capacity of the airport approach airspace,advanced technologies and methods have been continuously applied to air traffic management.In recent years,the point merge system(PMS)has been gradually promoted at major busy airports around the world.The aim is to achieve efficient approach sequencing and continuous descent operations,to solve the problem of approach traffic convergence,and to optimize the management of sequencing intervals.However, there are few studies on how to design the PMS in conjunction with the airspace structure near the airport.In this paper,we take Nanjing Lukou International Airport as a case study,evaluate the leg收稿日期：2023-07-31录用日期：2023-09-12网络首发：2023-09-15审稿日期：2023-07-31~2023-08-04；2023-08-05~2023-08-17；2023-09-03~2023-09-12基金项目：国家自然科学基金民航联合基金重点项目（U2033203）作者简介：汤荣亮（1982—），男，工程师，研究方向为空域规划与管理，E-mail：**************通信作者：王艳军（1982—），男，副教授，研究方向为空中交通管理，E-mail：**************.cn引文格式：汤荣亮，王子明，王艳军.考虑航段复杂度的机场终端区进场程序设计与评估[J].交通运输工程与信息学报，2023，21(4)：138-148.TANG Rong-liang,WANG Zi-ming,WANG Yan-jun.Design and evaluation of airport terminal area approach procedure considering route leg complexity[J].Journal of Transportation Engineering and Information，2023，21(4)：138-148.complexity of the current airspace,identify the bottlenecks in airspace operation,and design a PMS accordingly.The merge point is located at the intersection of the approach trajectories in the HFE and OF directions,and the positioning point where the traffic flows begin to converge and integrate is selected as the programmed merge point,using runway06/07.The effectiveness and advancement of the PMS are verified via computer simulation and radar simulation and by comparing the flight de-lays and the airport traffic flow under different operation modes.This paper provides a reference for other airports to design and implement the PMS.Key words：air transportation;airspace design；point merge system；route leg complexity；air traffic management；airspace management0引言交通运输业是我国的重要战略产业，高质量的交通运输系统能够在预期的时间内将人或货物运送到目的地，对促进国民经济发展等具有十分重要的意义。
探讨机场终端区容量影响因素摘要:空中交通流量管理的目的就是为了使得交通的需求和供求得到相互平衡，并且能够让交通的供求能满足需求，最终使得空中交通能够安全运行。
伴随着我国航空运输的不断进步和发展，交通需求和供求两者之间的矛盾越来越尖锐，从而使得空中交通出现了严重的拥堵现象，使得空中交通形势越来越严峻。
航班延误率也在大幅度的上升和增加，对于机场的容量也受到了严重限制。
关键词：终端区；空中交通流量管理；容量利用引言机场容量的限制使得航空方面的交通流量更加拥堵，航班方面的延误率也是在不断的增加，交通流量形势越来越严峻。
机场的容量怎么样得到改善，机场如何优化发展，这一系列的问题成了空中交通安全管制的一个难点。
在航班延误上不但会给我们的航空公司带来巨大的经济损失，也会使得航空公司在声誉和地位上受到严重的影响。
所以我们在机场流量分配上合理化，在企业利用的容量上进行优化，从而得到相应的协调和匹配。
这样对于我们在地面上的延误和空中的等待都会有所减缓。
在我国航空公司上的信誉和地位也会得到相应的提高，这不但具有市场经济文化的价值还具有很深的长远规划和重大意义的。
一研究背景与意义伴随着整个航空运输的不断进步和往前发展的趋势，交通需求和供求两者之间的矛盾越来越尖锐。
航班延误率也在大幅度的上升和增加，使得空中交通形势也越来越严峻化的在往前发展。
交通拥堵已经成为越来越严重的航空运输系统在世界上大多数发达国家。
在我们整个空中交通拥堵的问题上主要是表现在空管扇区和机场跑道在某个高峰期或者某个时间段达到过于饱和的状态，从而在很大程度上使得航班出现延误现象。
航班延误和密切相关的交通高峰期的每天航班高峰期，而且影响恶劣的天气条件下，机场路或服务区的效率。
对于机场终端区来说，跑道容量的限制也是空中交通发展遇到的一个非常重要的瓶颈之一。
在没有对跑道进行扩建和空管设备更新的状况下，在空中交通进行管理和优化是降低延误减少损失和成本的最佳方法。
成都双流终端区容量及其评估方法摘要本文是基于成都双流终端区双跑道运行的现状进行分析研究。
通过对双流机场的双跑道运行条件和对其终端区的具体情况分析，结合文献中的内容提出了终端区容量的基本定义，对终端区容量的基本情况进行了说明，介绍了典型终端区空域与一般管制过程的特点，分析了影响双流机场终端区容量的常见因素并对于可以进行改善的因素提出了相关建议，介绍了对终端区容量建模过程进行合理简化的基本假设和思路，并在此基础上利用概率与数理统计的算法，建立了终端区的基本容量的模型。
关键词：成都双流机场；终端区容量；终端区空域；管制过程；容量评估模型Chengdu shuangliu terminal capacity and its assessmentmethodStudent:HanChao Instructs teacher:KongJianguoAbstractThis article is based on the current situation of Chengdu Shuangliu terminal area of two runways running operation analysis. Proposed the basic definition of the capacity of the terminal area through the analysis of the double dual runway airport operating conditions and terminal area in and around the specific circumstances, combined with the contents of textbooks, described the capacity of the terminal area, a typical Terminal Area airspace and control characteristics of the process, the common factors that affect the capacity of double the airport terminal area and put forward relevant proposals for the factors that can improve the terminal area capacity modeling process reasonable simplification of the basic assumptions and ideas, and on this basis, the use of probability and mathematical statistics, algorithms, and model of the basic capacity of the terminal area.Key words: Chengdu Shuangliu airport; Terminal capacity;Airspace terminal; Control process; Capacity evaluation model目录引言 (1)1.成都双流机场运行现状分析 (2)1.1双流机场双跑道运行 (2)1.2成都现行的进离场程序及存在问题 (4)1.2.1成都空中走廊图（如图3） (4)1.2.2成都双流机场现行进离场航线存在的冲突及问题 (6)1.3双流机场周围机场对本场活动的影响 (7)1.3.1双流机场周边情况 (7)1.3.2周边机场对双流终端区的影响 (7)2.关于终端区容量介绍 (9)99 (10)2.1.3实际容量（Practical Capacity）和最大容量（Maximum Capacity） (10)2.2终端区空域的一般特点 (11)2.3终端区空域的一般管制过程 (13)2.3.1终端区高度层划分与间隔规则[2][11] (13)2.3.2终端区飞行阶段 (13)2.4影响终端区容量的各种因素 (13)2.5现阶段可优化的影响终端区容量限制因素 (14)2.5.1增大终端区空域自由度 (14)2.5.2优化空管保障系统改善管制方式 (15)2.5.3提高管制员素质减小其工作负荷 (16)3.终端区容量的相关数学模型 (18)3.1对终端区容量建模过程进行合理简化的基本假设和思路 (18)3.2终端区的基本容量评估模型的构建 (19)3.3双流02L的容量评估算例 (20)4.总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)引言随着我国经济快速发展，民航业也发生着翻天覆地的变化，航空运输量的大幅度增长在带来巨大经济效益的同时也使得国内某些地区交通负荷越来越重，在空域容量没有相应增长的情况下，将导致空中交通网络的拥挤和航班的延误，造成飞行冲突，旅客不便和航空公司成本增加，并对飞行安全产生不利影响，而其中容量限制情况最严重的部分往往是各大机场终端区。
因此有必要对于终端区的容量限制情况进行分析和研究。
本文是针对成都双流终端区容量情况的研究。
影响终端区容量的因素大致可分为两类：一类是终端区的运行环境，如进离场程序、空域限制、扇区划分、航路航线布局、天气情况、通讯系统类型及分布、管制规则、管制员人力资源情况等；一类是交通流的影响，如机队的机型组合、进离场比例、走廊口流量分布和进离航班排序等。
对终端区容量大小的评价主要通过在该区域内保证安全和一定延误水平情况下航班架次的数目进行判断。
目前，主要以单一的小时保障架次作为运行单位保障能力的容量指标，但实际上单个小时产生的延误会顺延影响到下一个小时的飞行架次，因此，改用日保障架次作为容量评估辅助指标更为合理。
受辖内机场和终端区的影响和制约，终端区容量定义为：在可接受的延误条件下，一天内终端区所能保障的最大运行架次。
若终端区运行架次达到或接近饱和容量时，可视为终端区已经饱和运行。
各部门在实际操作时不能超过这个界限，否则造成航班延误陡增，并可能会产生安全隐患等负面影响。
对于成都双流终端区而言，尽管成都双流机场已经在进行机场扩建和设备更新，拥有先进的跑道、脱离到和停机坪系统。
进近空域已事实雷达管制并划分扇区，管制技术也相对提高很多，但是却还是无法跟上成都迅猛的发展速度，成都双流机场作为西南地区面向世界的重要空中门户，需求量猛增，日高峰可达545架次，小时最高峰达35架次，已经超过了民航总局的规定。
还有一个问题就是成都周边军用机场过多，民航飞机受空军活动影响极大。
所以仅仅通过空中交通管制硬件设施的改善已经不能作为提高空中交通管制容量的主要增长点。
而应从空中交通管制的具体方式和工作流程入手，建立终端区的飞行流模型，并结合局方的相关间隔规定、事迹采用的管制技术手段、管制员具体工作负荷等特点，有针对性地对于终端区流量进行系统评估，最终据此结果对管制程序进行细节上的改进。
1.成都双流机场运行现状分析1.1双流机场双跑道运行成都双流国际机场标高512.4m，现有2条平行跑道，分为东西两条跑道，间距为1525M东西两跑道头间距为1040M。
两跑道用联络道连接。
如图1所示：图1 双流机场双跑道示意图其双跑道运行模式分为4种：1.独立平行仪表进近：在相邻平行跑道仪表着陆系上进近的航空器之间不需要配备规定的雷达间隔时，在平行跑道上同时进行的仪表着陆系统进近的运行模式。
2.相关平行仪表进近：在相邻的平行跑道仪表着陆系统上进近的航空器之间需要配备规定的雷达间隔时，在平行跑道上同时进行的仪表着陆系统进近的运行模式。
3.独立平行离场：离场航空器在平行跑道上沿相同方向同时起飞的运行模式。
4.隔离平行运行：在平行跑道上同时进行的运行，其中一条跑道只用于离场，另一条跑道只用于进近。
其也可进行组合运行模式：1.半混合运行模式：1）一条跑道只用于进近，另一条跑道按照独立平行仪表进近模式或者相关平行仪表进近模式用于进近，或者按照隔离平行运行模式用于离场；2）一条跑道只用于离场，另一条跑道按照隔离平行运行模式用于进近，或者按照独立平行离场模式用于离场。
2.混合运行模式：混合运行是指两条平行跑道可以同时用于进近和离场。
由于新建的跑道仪表着陆系统尚未完善，塔台仅有一个对空指挥席位等原因，双流机场双跑道运行采用相关平行仪表进近模式，且新跑道仅用于向北起飞，老跑道用于起飞和进近，同一时刻只允许一架飞机使用一条跑道。
即采用20R 起飞、20L着陆，或者20L起飞、20L着陆、或者02R起飞、02R着陆。
由于双流塔台现在只有一个塔台席位，按照CCAR93规定，同一时间内，只能指挥一条跑道的飞机起降。
因此，如图2所示，必须保证02R跑道起飞的飞机起飞联系进近后，02L跑道着陆的飞机在跑道入口4KM前，塔台管制员向20L跑道着陆飞机发布着陆许可。
也必须保证02R跑道着陆的飞机与02L起飞的飞机之间有满足规定的雷达尾流间隔。
同时，考虑02L跑道着陆飞机复飞，与02R前方起飞的飞机要有相应的规定间隔，在这种情况下，02L跑道着陆飞机的雷达管制尾流间隔至少为16KM、02R跑道起飞飞机间隔至少为3MIN，才能保证起降飞机之间的间隔和管制员对飞机的管制负荷局方相关规定，尾流间隔按照民航局规定的塔台管制间隔为准。
图2 双跑道飞机间隔示意图1.2成都现行的进离场程序及存在问题1.2.1成都空中走廊图（如图3）图3成都空中走廊图一号走廊：双流VOR——塔子山——金堂VOR凡成都地区各机场（含成都双流、成都太平寺、凤凰山、温江、邛崃、彭山、新津、广汉机场，下同）飞往兰州、西安、南充方向的飞机，由此走廊飞出二号走廊：五风溪VOR——柏鹤寺VOR——双流西南远台凡兰州、西安、南充方向飞往成都地区各机场的飞机，由此走廊飞进三号走廊：柏鹤寺VOR——资阳VOR凡成都地区各机场飞往泸州、贵阳、宜宾、昆明、西昌方向的飞机，由此走廊飞出。
四号走廊：富家场VOR——双流西南远台凡泸州、贵阳、宜宾、昆明、西昌方向飞往成都地区各机场的飞机，由此走廊飞进五号走廊：双流西南远台——崇州VOR凡成都地区有关机场往返昌都方向的飞机。
走廊进出走廊宽度均为8公里。
●现行的离场航线：兰州方向出港的飞机，飞双流北远台——TZS——JTG——DOREX；西安、南充方向出港的飞机，飞双流北远台——TZS——JTG——VENON；贵阳、昆明方向出港的飞机，飞双流西南远台——HXS——ZYG；拉萨放向出港的飞机，飞双流西南远台——CZH●现行的进场航线：兰州方向进港的飞机，飞DOREX——JTG——WFX——BHS——IAF；西安、南充方向进港的飞机，飞TEBUN——JTG——WFX——BHS——IAF；贵阳、昆明方向进港的飞机，飞ZYG——BHS——IAF；拉萨方向进港的飞机，飞CZH——IAF1.2.2成都双流机场现行进离场航线存在的冲突及问题图4成都双流终端区空域航线图1)机场终端区空域图中进离场航路出现了多个交叉点（如图4）我们在进离场图中可以看到多个交叉点。
