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1、基于冲突风险评估的空域规划和设计的框架第1部分分：空域域战略规规划的冲冲突风险险评估模模型Fedjja NNetjjasoov机场和空空中交通通安全，交通运运输和交交通工程程学院，贝尔格格莱德大大学，VVojvvodee Sttepee E3305，110000贝贝尔格莱莱德，塞塞尔维亚亚部文章信息息文章历史史：20100年9月月2日20122年3月月修订后后的表格格1120122年3月月14日日关键词：风险评估估航空安全全航空管制制空中交通通管理本文提出出了一种种基于空空域规划划和设计计，开发发目的是是防止飞飞机冲突突和碰撞撞冲突的的风险评评估框架架。拟议议框架的的第一步步，本文文还介绍绍了
2、冲突突的风险险评估模模型，空空域战略略规划。该模型型是为了了便于比比较和感感性分析析不同的的流量级级别下的的空域设设计和组组织情况况。风险险评估有有两个变变量：冲冲突的概概率与观观察到的的给定情情况下的的空域冲冲突数目目。模型型是基于于概念的的关键部部分设计计的，关关键部分分是指在在水平飞飞行时所所经过的的飞机，或在爬爬升或下下降通过过这些部部分。对对于一组组给定飞飞机发生生冲突的的概率取取决于一一架飞机机自己的的轨迹，和另一一架飞机机恰巧也也在关键键部分的的条件概概率。冲冲突的数数目被定定义为冲冲突的概概率和为为给定的的气道的的估计流流量的乘乘积。冲冲突的最最终值数数字确定定需要考考虑到所所
3、有可用用的在给给定空域域的飞行行高度层层和气道道组合。该模型型提供了了一个分分析的分分离减少少冲突风风险的影影响，可可用于在在航路和和终端机机动空域域。该模模型提供供了一个个分析的的分离减减少冲突突风险的的影响，可用于于在航路路和终端端机动空空域。1.介绍绍尽管有全全球经济济危机加加剧等制制约因素素，航空空运输预预计平均均每年增增长约44-5（SEESARR，20006，EC，20111）。欧洲航航空交通通量的增加，到20050年年预计欧欧洲委员员会（EEC）文文件“航线220500”（ECC，20011）几乎增增加了相相当于220111年三倍倍（在220500年的225万个个商业航航班相对对
4、于9440万，预计在在20111年）。与此此同时，安全级级别的提提高既需需要通过过减少高高达800%的特特殊操作作事故率率，也需需要一定定程度上上减少人人为错误误（ECC，20011）。类似的的目标也也被定义义在美国国（JPPDO，20004年）。以前前的文件件中提到到的事实实被反对对，并且就就增加的的流量应应该不会会导致减减少安全全向科研研界提出出了重大大的挑战战。根据据“20220年远远景规划划”（OOOPECC，20001年年），新新的作战战概念的的航空交交通系统统的发展展以及发发是展的安安全防范范措施和和系统安安全性能能指标都都在预期期中。命名法则则在水平平平面内的的两个轨轨迹之间间的
5、一个个交叉角角飞机上升升或下降降角度在水平平平面内的的临界段段长度在垂直平平面内的的临界段段长度气道i在在给定空空域的长长度可用FLL包含在在给定的的空域的的设定最小垂直直间隔气道在给定的的FL组组包含在在给定空空域的交交叉点OO在给定FFL的情情况下, 对于于某些交交点每小小时跨越越冲突的的平均数数目，可用于所所有每个个给定空空域的飞飞行高度度层冲突突的总数数在给定FFL的情情况下，每小时时指定交交点的冲冲突的平平均最大大数目冲突轨迹迹的I和和Q之间间的交点点O的平平均数量量每个给定定空域的的所有交交叉点的的交叉冲冲突的总总数每个给定定区域超超越冲突突的总数数在交点OO冲突的的总数每气道的的
6、超越冲冲突和给给定单独独气道情情况下的的FL的的总数在水平面面上的冲冲突概率率军用飞机机1（事事件A）在水平平面内的的关键部部分的概概率飞机1在在关键部部分，且且飞机2已经在在水平平平面内（事件BB）的可可能性在垂直平平面上的的冲突概概率军用飞机机1关键键部分（事件AA）在垂垂直平面面内的概概率飞机2是是在关键键的部分分，且飞机1已经在在垂直平平面内（事件BB）的可可能性总的冲突突概率飞机进入入领空的的一段时时间内，保证与与其它飞飞机发生生冲突的的概率在交点OO的冲突突概率轨迹I和和Q之间间的冲突突概率每一个FFL气道道i的平均均最大流流量飞行高度度在给定的的FL的的情况下下，属于于参考平平面
7、且在在给定空空域的点Ri的的组 最低水平平分离在给定的的气道ii的飞机机的平均到到达时间间之间飞机在气气道i上进入入领空的的时间飞机在气气道i上进入入关键部部分的时时间飞机在气气道i上上离开领领空的时时间输入的时时间不重重叠时，飞机22进入领空空的情况况关键部分分不重叠叠时，飞飞机2空空域进入入时移情情况的时时间段XX1关键部分分不重叠叠时，飞飞机2空空域进入入时移情情况的时时间段DDt在水平平平面内的的临界时时间军用飞机机1在气道i关关键部分分在水平平平面内内的临界界时间军用飞机机2在气道道i关键键部分在在水平平平面内的的临界时时间在垂直平平面内的的临界时时间军用飞机机1在气道i关关键部分分
8、在垂直直平面内内的临界界时间军用飞机机2在气道道i关键键部分在在垂直平平面内的的临界时时间飞机在水水平平面面内的速速度飞机在垂垂直平面面内的速速度关键的时时间段之之间的时时间差距距生产的关关键部分分重叠且且转移空空域输入入的时间间，理论上和和运营上上来说，航空运运输系统统是一个个相当复复杂的系系统的主主要组成成部分 - 航航空公司司，机场场和空中中交通管管制服务务 - 所有和和不同层层次的相相互作用用，构成成了一个个非常复复杂的、高度分分散的网网络的人人的运营营商、程序和和技术/技术系系统。尤尤其关键键的是，在这样样一个复复杂的系系统相关关的安全全事故和和风险之之间的相相互作用用的各种种影响组
9、组件和的的元素（Nettjassov和和亚尼奇奇，20008aa，b）。这意味味着，提提供令人人满意的的水平的的安全性性（即在空空域中低低风险的的事故），以上这些些只是保保证每个个组件和和元素安安全功能能，还远远远不够够（Bllom等等人，119988年）。由于这这种固有有的复杂杂性和事事故的严严重后果果，风险险和安全全性一直直被认为为是作为为当代航航空运输输系统的的最重要要的问题题（亚尼尼奇，220000年）。因此，这些特特性一直直是从不不同的角角度和观观点不断断研究的的问题，范围从从单纯的的技术/工艺到到严格的的机构。在一般情情况下，前者已已处理的的飞机安安全与其其他系统统的设施施和设备备
10、的设计计的关系系。后者已经隐隐含了系系统的设设计和的的操作来来建立适适当的法法规（NNetjjasoov和亚亚尼奇，20008A，B）。该系统统基础设设施 - 机场场和空中中交通控控制/管管理（AATC / AATM）系统，虽然在在许多情情况下作作为“瓶颈”，仍可以以安全，高效，有效地地支持这这样的增增长。此此研究主主要集中中在ATCC / ATMM系统，即在空空域规划划。最终，由由于飞机机会通过过的最大大数目为为任何给给定的几几何在给给定的时时间内空空域（马马宗达等等人，220055），不不受约束束的空域域容量取取决于交交通流的的某些或或全部的的航空公公司，如如应用于于飞机的的最小间间隔。增
11、加空空域容量量的可能能性之一一是减少少分离最最低值（莫斯克克拉贝尼尼特斯等等人，220099）。这这种方法法已通过过事实被被驱动，即合适适的通信信，导航航和监测测（COOM / NAAV / SUUR）技技术（BBlomm等人，19998）。最低间间隔减少少，一方方面能增增加流量量的吞吐吐量，但但另一方方面会影影响飞机机的安全全，且很很有可能能是减少。这就是是建立一一个模型型的原因因，这将将有助于于这种变变化中的的安全性性进行评评估，并并找到了了增加能能力及不不想安全全减少之之间的平平衡。在本文中中所描述述的研究究的目的的是制定定一个框框架，空空域规划划和设计计的基础础上冲突突风险评评估的目目
12、的是防防止飞机机冲突和和碰撞。另一个个目的是是发展的的风险评评估模型型，考虑虑空域设设计和组组织的战战略规划划，即空空域和航航线网络络发展，空域规规划的目目的是实实施拟议议的框架架的第一一步。在在战略层层面的交交通需求求的一个个指标是是用来预预测或估估计的交交通流数数据。从从供给方方面看，关于空空域的航航路和相相应的网网络数据据会被应应用。作为代表表潜在冲冲突局势势和冲突突的可能能性的平平均数量量，飞行曝曝光的冲冲突局势势是规划风风险和安安全水平平的一个个指标。本文的结结构如下下。第2部分分是碰撞撞风险建建模方法法的概述述。第33部分是是空域规规划和设设计的基基础上冲冲突的风风险评估估的建议议
13、框架的的描述。接下来来，第44部分解释释冲突的的风险评评估模型型的空域域战略规规划的发发展。第第5部分给给出了应应用开发发的模型型的情况况下，一一个假设设的和实实际的连连接路由由的例子子。第66节得出出结论，提出了了进一步步的研究究方向。2风险建建模方法法2.1风风险建模模方法概概述民用航空空的日常常运作中中主要关关注的问问题之一一是防止止航空器器之间的的冲突乃乃至碰撞撞，无论论是在空空中或地地面上。虽然飞飞机的碰碰撞实际际上已经经非常罕罕见的事事件且造成的的总死亡亡人数的的一个非非常小的的比例，但他们一一直比较较强造成成的影响响主要是是由于每每单一事事件死亡亡人数比比较多并并且偶尔尔所涉及及
14、的飞机机会彻底销销毁（NNetjjasoov和亚亚尼奇，20008A，B）。在20世世纪600年代开开发风险险的方法法/模型型的主要要驱动力力是通过过降低飞飞机的最最小间隔隔，增加加空域容容量在大大西洋上上空的需需要。在在一般情情况下，分离该该机采用用空间和和时间上上的分离离标准（最低标标准）来来防止冲冲突和碰碰撞。然然而，由由于这种种分离的的减少，为了增增加空域域容量从从而应对对日益增增长的航航空运输输需求，在这种种情况下下的冲突突和碰撞撞的风险险评估已已经采用用几个重重要的方方法/模模型。方方法/模模型显示示，如果果减少的的分离和和飞行轨轨道之间间的间距距足够的的安全，即确定定适当的的间距
15、，则可以以在轨道道之间保保证一个个给定的的安全水水平。使使用下面面的方法法/型号号分别为为（Neetjaasovv和亚尼尼奇，220088A，BB）：Reicch的标标志是在在20世世纪600年代初初，英国国皇家飞飞机建立立（Reeichh，19966年年）。它它是一种种基于假假设有随随机偏差差的飞机机的位置置和速度度的预期期。该模模型是估估计的碰碰撞风险险北大西西洋上空空的航班班，因此此才指定适适当的分分离规则则飞行轨轨迹（SShorrtlee等，20004）。该模模型计算算飞机接接近的概概率与碰撞的的条件概概率的给给定的接接近（MMachhol，19995; FAAA / EURROCOONTRROL，19998年）。MachholRReicch模型型开发后后，国际际民航组组织已建建立的NNAT SPGG（北大大西洋系系统规划划组）于于19666年Reiich的的标志模模型作为为一个可可行的工工具，以以及开发发的想法法来提高高空域的的能力。因此，国际民民航组织织NATT SPPG通过过分离两两架飞机机（Maachool，119755年，119955年）的的损失的的碰撞风风险阈值值来计划划。
