国际机场容量评估报告课件

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1、 第一章第一章 综综 述述1.1 1.1 成都机场概述成都机场概述n成都双流机场是我国西南地区面向世界的重要空中门户,民航发展迅猛。n机场拥有先进的跑道、脱离道和停机坪系统。n进近空域已实施雷达管制并划分扇区，管制技术高。n周边军用机场多，民航飞行受空军活动影响极大。n需求旺盛，日高峰达545架次，小时最高峰达35架次，已经超过了民航总局规定。u容量的限制，已经严重影响到了成都民航的发展。1.2 1.2 成都空域概述成都空域概述n成都进近管制区实行雷达管制，目前划分有两个扇区。 本项目研究的意义本项目研究的意义对目前成都机场的现有容量进行科学的评估，将是在保证民用航空安全的前提下使得现有民航资

2、源和设施的效益能否充分发挥关键。p为现阶段充分利用容量提供参考。p为发现容量瓶颈、采取合理措施提供依据，并且为未来的机场建设的政策分析、战略发展和成本效益的评估奠定基础。 1.3 容量的定义容量的定义1 空中交通容量的定义空中交通容量的定义p交通容量：指某一交通单元(跑道、扇区、终端区等)，在一定的系统结构(空域结构、飞行程序等)、管制规则和安全等级下，考虑可变因素(飞机流配置、人为因素、军事活动因素、气象因素等)的影响，该交通单元在单位时间内能提供的航空器服务架次能提供的航空器服务架次。 p最大容量最大容量/理论容量理论容量：在某种约束条件下，指定时间内，在持续服务请求下该交通单元的最大飞机

3、服务架次。p实际容量：实际容量：在某种约束条件下，指定时间内，在某种强度的服务请求下该交通单元的最大飞机服务架次。p航班计划容量：航班计划容量：在某种约束条件下，指定时间内，在某种强度的服务请求下该交通单元的实际容量等于服务请求的最大值。p这是当所有飞机都按计划时刻申请时，机场连续运行18个小时而不发生受容量原因导致延误的最大值。1.4 容量评估的基本方法容量评估的基本方法p1、理论分析方法 （回归分析法）p2、仿真评估方法（微观空中交通仿真模型）本次研究将结合一系列数学分析模型，使用计算机技术，建立可以逼真模拟机场空中交通运行情况的仿真评估软件，使用这种仿真方法可以获得详尽的运行数据，从而得

4、到更加实时准确的结果。p机场空域容量的理论评估p机场地面容量的理论评估p空域及机场地面的联合仿真评估第二章第二章 机场、空域容量理论评估模型及数据机场、空域容量理论评估模型及数据2.1 机场地面容量评估模型机场地面容量评估模型 参照FAA提出、ICAO推荐的机场容量广义随机模型。机场容量分为跑道容量、滑行道容量、停机坪/登机门容量。根据跑道采取的策略的不同，跑道容量又分为飞机连续到达时跑道容量，飞机连续起飞时跑道容量和飞机到达/起飞混合使用时跑道容量。2.1.1 2.1.1 到达到达/ /起飞跑道容量数学模型起飞跑道容量数学模型 到达/起飞混合使用类型中根据到达飞机跑道使用情况分多种情况。 跑

5、道容量为跑道容量为： （2-1） ：为跑道混合使用时的容量； CA(DA) ：为跑道混合使用时到达飞机的架次； ：为跑道混合使用时起飞飞机的架次； ：为连续到达飞机对（i,j）中加入的最大起飞飞机数 G：为起飞流与到达流的比例，当到达飞机绝对优先时G 取0，当一架到达飞机中插入1架起飞飞机与到达飞机 比例为1：1时G为1，G=0，1，2，3，。 W：为到达流与起飞流的比例，当在一架到达飞机中插入一 架起飞飞机时时W取1，当在两架到达飞机中插入一架起 飞飞机时W为2，W=1，2，3，。 ：两架连续到达的飞机，前机为i，后机为j的比例。通 常i，j按飞机的尾流间隔分为重型机，中型机，轻型 机三种。

6、到达飞机时间间隔的计算如下：到达飞机时间间隔的计算如下：先构造S阵 （2-2） 是在到达i，j飞机对中插入最多起飞飞机k架时的跑道 空闲时间阵。 跑道空闲时间阵定义如下：跑道空闲时间阵定义如下： （2-3）其中， 到达飞机间隔时间矩阵 （2-4） （2-5） :为前机跑道占用时间和前后机经过跑道入口的 时间间隔的大者； :两架连续到达的飞机，前机为i，后机为j的比 例。通常i、j按飞机的尾流间隔分为重型机、中 型机、轻型机三种。 AROR(i)为前机跑道占用时间为前机跑道占用时间 (2-6) ARi 各类到达飞机的跑道占用时间； 各类到达飞机的平均跑道占用时间； 各类到达飞机跑道占用时间的方差

7、； 到达飞机i，j飞机对时间间隔的方差； qv 到达飞机时间间隔不违反空管管制规则规定两机最 小间隔的概率。 公式（2-4）中，AASR(ij)(Arrival-Arrival Separation Requirement)：到达飞机时间间隔规定到达飞机时间间隔规定 该间隔规定为两架连续进近的飞机提供足够的间隔，以保证前机i和后机j的空中间隔不违反空管最小间隔规定。 （2-7） 两架进近飞机的尾流间隔； qv 到达飞机时间间隔不违反空管管制规则规定两机最 小间隔的概率； 插入缓冲时间要考虑到的随机误差的方差； Vi 前机的最后进近速度； Vj 后机的最后进近速度； 最后进近路线的长度。定义公式

8、定义公式(2-3)中中间计算矩阵：中中间计算矩阵： （2-8） ， 表示在i，j飞机对之间插入k架飞机时 跑道的空闲时间。DDSR(ij)（Departure-Departure Separation Requirement）起飞飞机的时间间隔规定。该间隔规定为先起飞和随后起飞飞机提供足够的间隔，以保证相继起飞飞机的空中间隔不会违反空管最小间隔规定。 （2-9） 空管规则规定的两架起飞飞机间的最小放飞间隔时 间（按尾流规定）； qv 到达飞机时间间隔不违反空管管制规则规定两机最 小间隔的概率； 插入缓冲时间要考虑到的随机误差的方差。 公式(2-8)中，EDDSR为 ，DASR(j)中的j 指起

9、飞飞机。 DASR(i)（Departure-Arrival Separation Reqiurement ）起飞/到达飞机的时间间隔规定。该间隔规定为即将到达的飞机与将要放飞飞机提供足够的间隔，以保证他们间的空中间隔不会违反空管最小间隔规定。 （2-10） 空管规则规定的允许起飞飞机进入跑道时，随后进 近的飞机距跑道入口的最小距离； 插入缓冲时间要考虑到的随机误差的方差； qv 到达飞机时间间隔不违反空管管制规则规定的两 机最小间隔的概率。 当 时，表示在该i，j到达飞机对之间插入k架起飞飞机后跑道仍然有空闲时间，增加k值再进行计算直到跑道空闲时间 变为负数，这时表示该i，j到达飞机对之间最

10、多只能插入k架飞机，即 。对于矩阵 ，依次增大k值（k=1，2，）直到如果再增大k 值 的所有元素都小于0，这时对应的即为最大插入飞机数阵。 引入引入G并构造并构造S阵：阵： 是在到达i，j飞机对中插入最多起飞飞机k架时的跑 道空闲时间阵。得到达飞机间隔时间阵为: 再引入W得到达飞机间隔时间阵为:n将上述过程依次求出各中间矩阵，最终带入公式(2-1)可以得到跑道容量2.1.2 滑行道容量数学模型滑行道容量数学模型 成都滑行道为单行滑行道这里用加权平均速度与加权平均机头距的比值来表示单行滑行道的容量。 其中：C为滑行道容量。1） :前机i与后机j的机头距；2） :机型为i的飞机的滑行速度；3）

11、:为在滑行道上连续滑行的两架飞机，前机为i，后机为j的概率。2.1.3 停机坪停机坪/ /登机门容量数学模型登机门容量数学模型其中：C为停机坪/登机门容量 1）G:总的停机位/登机门数量；2）G1:第1类停机位/登机门的数量；3）g 1:第1类停机位/登机门个数占所有停机位/登机门个数的 比例；4）G2:第2类停机位/登机门的数量；5）G3，G4：第3，4类停机位/登机门数量；6）g 2，g 3，g 4:第2，3，4类停机位/登机门个数占所有停机 位/登机门个数的比例；7）t(i):第i类飞机所需的停机位/登机门时间占总停机位/登机 门需求时间的比例；8） :具有个停机位/登机门的系统的容量（

12、停机位/登机 门能为所有类型的飞机服务的情况下的容量）；9） :停机坪/登机门系统容量；10） :停机坪/登机门系统容量限制系数；11） :第i类飞机的停机位/登机门占用时间。12） ，停机坪/登机门利用率 ， ；13） :相邻两次飞机占用停机位/登机门的时间间隔；14） :停机位/登机门服务时间。2.1.4 成都机场容量评估运行数据成都机场容量评估运行数据 主程序界面主程序界面 参量输入界面参量输入界面评估数据采集方法评估数据采集方法成都机场的数据采集工作是按照严格的时间进度表来安排的，针对不同的调查对象，精心设计了多份调查问卷，并采用精确的均值、方差、置信区间计算方法，对收集到的20份独立

13、问卷进行了统计分析。均值为：方差为： 表2.1 机场容量模型主要输入参数表最后进近定位点（FAF）距跑道入口距离 02号跑道为12.3千米20号跑道为8.5千米飞机违反空管最小间隔规定的概率1.8%进近飞机时间间隔均方差0.18起飞飞机时间间隔均方差0.03到达飞机跑道占用时间均方差0.08起飞飞机跑道占用时间均方差0.002到达/起飞时间间隔均方差0.08重型机的最后进近速度334千米/小时中型机的最后进近速度314千米/小时重型机的起飞离地速度315千米/小时中型机的起飞离地速度309千米/小时起飞飞机进入跑道时，进近飞机距跑道入口的最小距离7千米续表2.102号跑道重中型到达飞机从H口脱

14、离的跑道占用时间0.71分，0.71分中型到达飞机从G口脱离的跑道占用时间0.79分重中型到达飞机从J口脱离的跑道占用时间0.81分，0.79分重中型到达飞机从A口脱离的跑道占用时间1.42分，1.36分到达的重型机从H、G、J、A脱离道脱离的比例70%，0%，28%，2%到达的中型机从H、G、J、A脱离道脱离的比例77%，8%，13%，2%20号跑道重中型到达飞机从E口脱离的跑道占用时间0.81分，0.81分重中型到达飞机从D口脱离的跑道占用时间0.90分，0.88分重中型到达飞机从A口脱离的跑道占用时间1.25分，1.24分到达的重型机从E、D、A脱离道脱离的比例68%，28%，4%到达的

15、中型机从E、D、A脱离道脱离的比例70%，28%，2%重中型起飞飞机的跑道占用时间0.92分，0.75分重中型飞机的统计比例12%，88%重中型飞机在滑行道上的平均速度28千米/小时E、D、C、B类飞机的停机位/登机门占用时间75分，60.3分，47.8分，35分E、D、C、B类飞机的停机位/登机门个数19个，33个，38个，0个停机坪/登机门利用率90%2.2 成都空域容量评估模型成都空域容量评估模型 2.2.1 回归分析模型回归分析模型 （一） 多元线性回归（二） 回归统计量 为了检验每一个回归系数的统计显著性，需要获得方差的无偏估计以及回归参数估计的分布等信息。 2.2.2 成都空域容量

16、评估方法成都空域容量评估方法p面对空域容量评估问题，ICAO推荐了英国民航系统使用的 “DORATASK” 方法。p该方法首先统计出所有的管制工作行动所需的时间，这种“管制工作行动”不仅有发指令的和听复诵的时间，也包括有发指令前的思考时间和之后的恢复时间。然后通过对管制员的神经反射能力等生理条件的测定，分析这项时间与全部可用时间的关系，得出以下重要结论：具有容量时的平均工作负荷必须小于总工作负荷的80，并且90的工作负荷不超过总工作时间的2.5。依据对成都管制部门的实际调研，可得：p1，采集数据方法指挥席管制员的工作负荷种类及统计方法：发指令的负荷保存的历史雷达语音数据听复述的负荷保存的历史雷

17、达语音数据思考的负荷及恢复3s调整雷达屏幕实地拍摄进近管制员工作填写进程单 实地拍摄进近管制员工作p2，建立回归模型将管制员工作负荷进行量化处理，根据相关数据建立工作负荷的多元线性回归模型模型，当管制员工作负荷达极限（工作负荷等于总工作负荷的80）时，利用所建立的回归模型，运用“DORATASK” 方法则可以得到空域的最大容量。 图图2.1 多元线性回归分析流程图多元线性回归分析流程图 由于目前成都空域目前划分了两个扇区，因此我们需要对两个跑道方向的两个扇区，共四种情况分别评估。南扇评估：南扇评估： 通过对成都空管部门航班信息分析获得的相关数据和雷达与语音数据记录，进行处理，可以获得进行空域容

18、量评（回归分析）所需要的数据，进一步统计可以获得64个样本数据。 多元回归模型也有自己的样本量要求，虽然在这方面还没有精确的计算公式可供选择，但根据人们的经验，样本数（或记录数）应当在希望分析的自变量数的20倍以上为宜。如果记录数太少的话，可能会出现检验效能不足的问题。此时得到的结论并非不可信，但在解释时需要加倍小心，因为这样获得的系数可能不稳定。 出于对样本数目的限制、成都南扇进近空域的自然特性和实际飞行流量情况的考虑，我们认为选择三个自变量是比较合适的。 使用南扇具体的多元线性回归模型可以表示如下： 其中下标i表示第i个案例 。 是因变量，这里指1个小时内的管制员的航空器语音通信工作负荷；

19、 是自变量，这里指的是工作负荷解释变量，其中 代表了1小时内出港航空器的总数量； 代表了1小时内经过移交点MEBNA的进港航空器数量； 代表了1小时内经过移交点DALNU、LXI、ELASU和P73的进港航空器数量； 是一个误差项（随机扰动项）。 是回归系数， 是随机误差， ， 。 采用最小二乘法来使得残差平方和达到最小来获取参数的估计值。同时计算出了“复判定系数”（R2）的诊断统计。该统计表示，通过航空器语音通信工作负荷与工作负荷解释变量之间的关系可以统计出工作负荷解释变量可以成为变量。R2的取值范围为从0到1。R2为1时表示航空器语音通信工作负荷与工作负荷解释变量有最高度的相关性，为0则表

20、示无相关性。 回归分析的结果还包括其他诊断统计结果，如t统计量，共线性诊断值和工作负荷解释变量的参数预测。根据以下指导原则，对模型的共线性和t统计量进行了检查并从模型中删除或合并自变量值。 检查共线性诊断值以证实其是否有多重共线性。当工作负荷解释变量间具有较高的相互依存关系，并且能够很容易地从其他自变量值中预测到某个独立自变量值时，数据就被认为表现出多重共线性。如果变量之间存在显著共线性（任何值大于或等于0.7500），那么就必须决定应当将哪个变量从模型中剔除掉。对诊断统计再次检查，删除具有最小t统计量的线性变量。小的t统计量表明，概率高时，特殊变量的参数预测将为零（例如，不应将该变量保留在模

21、型中）。然后，继续重复回归分析。 对所有参数预测而言，t统计量的显著水平必须等于或小于0.05。小的显著水平值表明概率很低，特殊变量的参数预测值为零。回归分析每重复一次，就会有几个不符合这个t统计量标准的变量被从模型中剔除掉。当所有变量都符合t统计量的显著概率标准时，模型化的过程就结束了，其结果可以用来分析和预测。 南扇的回归分析的过程及数据详见附录。 形成02号跑道的最终回归模型（指挥席总管制工作负荷与航空器活动之间的关系）： 形成20号跑道的最终回归模型（指挥席总管制工作负荷与航空器活动之间的关系）： 北北扇评估扇评估 应用与南扇相同的理论，类似南扇，我们根据实际管制工作情况，在进近管制区

22、内没有进港和出港的航空器时，管制员不进行任何的航空器语音通信（或航空无线电通话），即此时没有航空器语音通信工作负荷，所以多元线性回归模型中没有常数项。 回归分析的过程及数据详见附录。 形成最终的02号跑道的回归模型（指挥席总管制工作负荷与航空器活动之间的关系）： 形成最终的20号跑道的回归模型（指挥席总管制工作负荷与航空器活动之间的关系）： 第三章第三章 机场地面及空域仿真模型及程序机场地面及空域仿真模型及程序 3.1 机场场面及空域联合仿真机场场面及空域联合仿真 机场场面及空域联合仿真的数据流程图如下所示:机场场面及空域联合仿真的程序框图如下所示: 3.2 随机飞机流模型随机飞机流模型 3.

23、2.1 3.2.1 随机飞机流仿真模型建立随机飞机流仿真模型建立 随机飞机流的产生包括时间，进离场，走廊口，机型，走廊口的速度，航班号。这些初始的信息都需要随机产生，但不能是完全随机的，需要加以控制和检验。n1、 随机飞机流的依据 随机流的产生是依据从成都采集的相关数据进行建模的。1）各个走廊口进场以及离场时间分布的产生是根据2007年10月份的航班时刻统计特性进行模拟的。 2）各个走廊口的飞机流量比率是根据成都空管塔台管制室2007年流量分析表产生的。 3）进离港和机型的比率是通过统计2007年10月份的成都实际飞行计划得出的，特别是针对机型方面，将那些所占比例较少的机型并入到与其相似的机型

24、中。4）各个走廊口的速度是通过观察和统计2007年10份成都进近的雷达语音记录数据得出的。 n2、 随机飞机流的实现 随机飞机流的六个属性：时间、走廊口、进离场、机型、航班号和飞机在走廊口的速度，它们都是通过随机数产生的。随机流各个属性的产生都采用了随机函数进行产生，这些随机数是相互独立的，互不影响，但在产生过程中也加以控制，也符合了伪随机数的要求。 其中对于时间分布问题是本研究采用以下方法处理：就得到的各个走廊口的进场时间。经验证相邻两架飞机的时间间隔大致服从负指数分布。因此随机飞机流时间的产生根据实际航班时刻的统计特性，使得每个走廊口以及离场飞机的时间间隔按负指数分布产生，在程序实现过程中

25、首先产生初始的时间值，然后产生服从负指数分布的时间间隔，并利用递推关系产生以后的时间序列。 3.2.2 3.2.2 随机飞机流仿真流程随机飞机流仿真流程随机飞机流仿真流程如下图所示：离场随机飞机流生成流程图： 各走廊口进场随机飞机流生成流程图：3.3 机场场面仿真模型机场场面仿真模型3.3.1 机场场面仿真模型建立机场场面仿真模型建立一、机场场面结构模型一、机场场面结构模型 机场场面结构模型采用实际机场的场面点数据及实际机场图，通过软件编程得出，用以场面运行仿真计算和运行状况显示。二、停机位布局模型二、停机位布局模型成都机场停机位现在共90个停机位，其中26个靠桥机位，编号分别为K1-K26位

26、，远机位64个，编号分别为K27-K35，K83-K97，K301-K340。停机位布局模型中用数学模型和直角坐标系来表述机位和滑行路线，并把坐标数据存入数据库。三、滑行道使用规定三、滑行道使用规定四、停机位使用的相关规定和机型分类四、停机位使用的相关规定和机型分类五、停机位分配基本模型五、停机位分配基本模型 1）最大限度地利用机位和廊桥的有限资源，对空机位进行最长未使 用原则进行分配。 2）机位分配由停机位分配模块统一分配 六、机场场面的飞机滑行模型六、机场场面的飞机滑行模型 飞机在直道上都要考虑保证进离场飞机的向后距离按照两进场航班的间隔设置为：离重型机要300米，离中型机200米，离轻型

27、机100米。并内考虑飞机机身长度。飞机重型机机身长57米，中型机37米，轻型机13米。 在直线滑行道上飞机按照每小时28千米/小时，每四秒刷新一次，就是每两秒进行28千米/小时*4秒=31.1米的距离。七、机场场面冲突解脱模型七、机场场面冲突解脱模型对于起飞点A进行冲突探测，按照进场飞机优先原则。由于进场和离场的飞机存在着公共路径或者由于空域中的飞机架次限制等原因会造成进离场飞机在同一时刻到达一个相同的位置从而引起冲突。即离场飞机在A口与空域中7公里进近的飞机之间的冲突。对于此类冲突。在A口设立等待点，离场飞机的放行条件为距离跑道入口7公里的空域范围内无进近飞机。不放行时仍允许其他离场飞机从停

28、机位滑出，在到达A口前排队等待，当排队等待的飞机数量达到四架时，将不允许离场飞机从停机位滑出，直至放行，放行时，在A口前等待的飞机可以依次起飞，每起飞一架飞机，可允许一架飞机从停机位滑出。另外，排队等待的飞机在起飞时，要保证前后两架飞机起飞时间间隔不小于3分钟。八、飞机着陆和起飞条件及指令八、飞机着陆和起飞条件及指令对于进场飞机来说当它飞到距离跑道口为某个特定的距离时管制员认为该进场飞机为此特定距离范围内的进近，管制员将不再允许离场飞机使用跑道，从各个走廊口进来的飞机在到达五边的汇聚点之前已经按次序排队进近，它们之间必须满足纵向距离间隔。对于离场飞机来说按照相关的管制规定离场飞机可以起飞的条件

29、有三个，一是保证离场飞机起飞清空跑道后，随后的进近飞机距离跑道入口至少七公里，二是之前进场飞机脱离跑道、跑道清空，三是与之前起飞的飞机之间保持规定的尾流间隔。3.3.2 机场场面仿真流程机场场面仿真流程3.4 3.4 空域仿真模型空域仿真模型 管制区内不同航向和不同高度层的航路构成了一个复杂的立体网络，网络的每条弧(航路段) 是容量限制单元, 飞行流量在网络中从源点向汇点有序流动。 3.4.1 3.4.1 空域仿真模型的建立空域仿真模型的建立一、空域及航路的划分模型一、空域及航路的划分模型成都进近航路说明：根据成都空域的实际情况，预设五条进港航线，即DOREX、OGOMO、TEBUN、FJC、

30、MIKOS；四条离港航线，即DOREX、VENON、ZYG、MIKOS。从DOREX进港的飞机先在北扇直飞JTG（金堂），而后过了南北扇交接点（交接高度4200米）直飞WFX（五凤溪），再转弯飞BHS（柏鹤寺），后直飞FAF点，加入五边，最后进近；从OGOMO、TEBUN进港的飞机在南扇飞行，过WFX（五凤溪）后，转弯飞BHS（柏鹤寺），而后直飞FAF点，加入五边，最后进近；FJC进港的飞机在南扇飞行，过ONIKI后转弯直飞IF（起始进近定位）点，加入五边，最后进近；MIKOS进港的飞机在北扇飞行，直飞CZH（崇州）后，转弯飞IF（起始进近定位）点，加入五边，最后进近。离港的飞机先直飞p0点（

31、起飞的C、D类飞机达到高度1200米），再进行转弯。DOREX、VENON离港的飞机在北扇飞行，过JTG点后，直飞相应的航路；ZYG（资阳）离港的飞机先在北扇飞行，过BHS点后，进入南扇，直飞相应的走廊口；MIKOS离港的飞机在北扇飞行，转弯飞ZW点后，直飞CZH（崇州），而后直飞相应的航路。航路组特点，只有进场或离场，因此高度限制只是在交接点、走廊口点和过FAF点。移交高度：DOREX：5400出，5700入。VENON：5100出。OGOMO: 4800入。TEBUN: 4800入。ZYG：5700出。FJC：4200入。MIKOS：7200出，6600入。通过软件编程实现飞机在昆明真实空

32、域沿正确航路飞行的真实轨迹，用以空域运行仿真计算和运行状况显示。二、二、 进近空域及塔台雷达管制工作描述进近空域及塔台雷达管制工作描述三、三、 飞行轨迹推算模型飞行轨迹推算模型 飞行轨迹推算模型依据方程、初始位置和经过时间算出具体轨迹中坐标，并给出实时速度，高度等。 飞机在空中的运动姿态主要有爬升，平飞，下降，转弯这四种，其中与这些运动状态有关的变量主要是飞机的速度，速度变化性能（加速度，减速度），高度变化性能（爬升率，下降率），转弯率等，故在本程序中，飞机的状态描述量（速度，高度）主要用飞机的速度变化性能，高度变化性能来进行处理，进而得到飞机的运行轨迹数据。四、管制调配模型四、管制调配模型

33、管制调配模型的作用是下达指令调整飞行轨迹，使得所有时刻飞机和飞机之间、飞机和地面障碍物之间保持足够的间隔。管制调配模型接收飞行运动方程给出的具体轨迹，包括坐标、实时速度、高度等信息，并判断飞机的当前位置和预测未来的飞行轨迹；在此基础上发出调配指令来修改飞机运动参数，修改飞行运动方程。 1）飞机运动轨迹 2）飞机位置判断 3）高度指令 4）改航和空中等待指令 5）允许起飞指令 6）允许落地指令 7）对头问题五、负荷统计模型五、负荷统计模型通常的指令有调高度、改航、等待、最后进近、落地、离场移交、进场初始联系、离场初始联系、军事活动通报指令。其他指令：关于飞机指挥的指令，与运动方程无关，以坐标触发

34、： 1）在走廊口的飞机触发“进场方式指令”； 2）进场飞机到FAF触发“联系塔台”指令； 3）两机在WFX区块、BHS区块以及DOREXJTG连线，两机间隔小于10公里时触发“注意冲突”指令； 4）起飞飞机在一起飞到1200米高时触发“联系进近”指令； 5）离场飞机到走廊口触发“联系区调”指令。负荷由实时统计管制员发布的指令获得。负荷分为南扇负荷和北扇负荷。南北扇负荷分别统计。3.4.2 空域仿真流程空域仿真流程空域仿真流程如右图所示：3.5 仿真分析的指标、结果确认方法及产生的数据仿真分析的指标、结果确认方法及产生的数据一一、仿真分析的指标、仿真分析的指标 仿真分析的指标为机场的小时容量，即

35、1小时内的跑道起降飞机数量；小时进离场平均延误时间，即1小时内进离场飞机的总延误时间与进离场飞机数的比值；小时管制工作负荷，即1小时内管制员指挥空域的工作负荷。 1仿真中机场的小时容量仿真中机场的小时容量 机场的小时容量是指在仿真的120分钟内从进离场流开始稳定的第2000秒到第5600秒这一小时内在不同的仿真进离场流下实际起降跑道的飞机架次。 2仿真中小时进离场平均延误时间仿真中小时进离场平均延误时间 进场飞机的延误分为进场飞机在空域的延误及降落后在滑行道上的等待延误： 其中空域的延误时间：记录没有发生延误的进场飞机在整个空域的飞行时间为标准时间。计算仿真数据中每个进场航班进走廊口到着落机场

36、的时间间隔，作为进场航班的实际飞行时间。实际飞行时间和标准飞行时间的间隔就为进场飞机在空域的延误时间。 仿真不同数量进离场飞机延误情况的分析内容： 1）1小时内离场飞机停机位上发生等待总时间。 2）1小时内离场飞机停机位上发生等待的平均时间。 3）1小时内离场飞机跑道头上发生等待总时间。 4）1小时内离场飞机跑道头上发生等待的平均时间。5）1小时内离场飞机在机场及空域联合仿真过程中的延误总 时间。6）1小时内离场飞机在机场及空域联合仿真过程中的平均延 误时间。7）1小时内进场飞机空域发生延误总时间。8）1小时内进场飞机空域发生延误平均时间。9）1小时内进场飞机滑行道上发生等待总时间。10）1小

37、时内进场飞机滑行道上发生等待的平均时间。11）1小时内进场飞机在空域及机场联合仿真过程中的延误 总时间。12）1小时内进场飞机在空域及机场联合仿真过程中的平均 延误时间。 3仿真中南扇和北扇空域的管制工作负荷仿真中南扇和北扇空域的管制工作负荷 管制工作负荷来源于对仿真过程中每次管制员发布指令数据的统计。 仿真不同数量进离场飞机空域管制工作负荷情况的分析内容是管制员在1小时内的发生的各种指令的次数以及各种指令的耗费时间。二、空域仿真数据结果确认方法二、空域仿真数据结果确认方法 对仿真分析得到的实际容量数据的确认方法：进行Kolmogorov-Smirnov检验。该检验为拟合优度型检验，可以检验样

38、本数据是否服从指定的理论分布 三、成都空地联合仿真中得到的数据表三、成都空地联合仿真中得到的数据表 提取仿真过程中存储的飞行轨迹、时刻、飞机机型、性能信息，及管制员发布指令等数据，利用数据库处理软件对这些数据进行分类、统计，计算得到对成都机场及空域容量仿真评估的结果，分析一定情况下的变化趋势。1. plan表表:2. tracedata表表:3. airport表表:第四章第四章 评估结果描述评估结果描述4.1 成都机场及空域容量理论评估结果成都机场及空域容量理论评估结果机场容量分跑道容量、滑行道容量、停机坪登机门容量。空域容量分为内扇容量和外扇容量。以下是对各种容量的理论评估结果。4.1.1

39、 成都机场容量理论评估结果成都机场容量理论评估结果一、跑道容量结果按照成都管制部门的规定，到达飞机对最小间隔必须满足尾流要求。现依据对成都塔台管制员的实际统计，确定到达飞机实际的间隔时间裕度满足正态分布，到达飞机时间间隔均值为114.26s、方差为761.43。取到达飞机时间间隔不违反空管要求的概率为98.2%，计算得出最小到达时间间隔矩阵为：n 20 20号跑道到达号跑道到达/ /起飞跑道最大容量结果起飞跑道最大容量结果容量类型比例1：0比例1：1比例1：2比例1：3比例2：1比例3：1容量（架）其中起飞：其中到达：33.4942.1339.6538.4838.5637.090.3733.1

40、121.1121.0226.4713.1728.889.5912.9525.619.3427.75结果表明当起飞飞机进入跑道时，最后进近飞机距跑道入口的距离为7千米的条件下，在到达飞机满足尾流间隔，考虑管制间隔裕度，比例1：1时，得到最大总容量42.13架。 n0202号跑道到达号跑道到达/ /起飞跑道最大容量结果起飞跑道最大容量结果结果表明当起飞飞机进入跑道时，最后进近飞机距跑道入口的距离为7千米的条件下，在到达飞机满足尾流间隔，考虑管制间隔裕度，比例1：1时，得到最大总容量43.61架。 容量类型比例1：0比例1：1比例1：2比例1：3比例2：1比例3：1容量（架）其中起飞：其中到达：34

41、.1243.6140.5439.1139.3737.541.2232.8921.7921.8227.1913.3429.429.6913.4325.939.6327.90n滑行道容量结果 滑行道容量为123架/小时。这是根据成都机场目前流量和全线贯通的B滑即将投入使用的条件下，依据平均滑行速度28千米/小时计算出的容量。平均速度km/h2224262830323436容量（架）96.7105.5114.3123.1131.9140.7149.5158.3n停机坪/登机门容量结果 D类00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0C类10.90.80.70.60.50.40.30

42、.20.10容量101.799.196.694.392.089.977.666.558.251.746.6根据目前成都机场进场飞机类型和比例计算出停机坪/登机门容量。随着D类飞机的比例变化时，停机坪/登机门容量为101.7架到46.6架次。 4.1.2 成都空域容量理论评估结果成都空域容量理论评估结果依据实际统计的管制员工作负荷情况，可以建立成都进近管制区02和20跑道各自南扇和北扇分别的回归分析模型。在不同流量比例的情况下管制员工作负荷是不同的，因此导致空域容量的不同，即对应着各变量取不同值时都可以到达极限。对空域理论容量的分析来源于从实际流量比例情况中归纳的连续服务请求。这种连续服务请求就

43、是将各种常见的流量比例代入回归分析模型，分析在各种情况下的极限容量，从中确定的满足各种常见流量比例时的极限容量即为此空域的理论最大容量。 使用02号跑道时的南扇容量利用回归分析方法可得：n=47.626x1+208.396x2+60.946x3 x1 :代表了1小时内经移交点WFX进港航空器的数量；x2 :代表了1小时内经移交点FJC进港航空器的数量；x3 :代表了1小时内经过移交点ZYG的离港航空器数量； 当南扇进出港数为南北扇进出港总和60时，经WFX进港占整个南扇进出港数的60时，极限容量为37架次/小时。 使用02号跑道时的北扇容量利用回归分析方法可得：n=97.504x1+128.2

44、47x2 x1代表了1小时内经移交点JTG离港航空器的数量；x2代表了1小时内经移交点DOX进港航空器、ZYG离港航空器、CZH进离港航空器的总数量； 当北扇进出港数为南北扇进出港总和的60时，经JTG出港占整个北扇进出港数的40时极限容量为41架次/小时 使用20号跑道时的南扇容量利用回归分析方法可得：n=159.256x1+61.495x2+21.336x3 x1 :代表了1小时内经移交点WFX进港航空器的数量；x2 :代表了1小时内经移交点FJC进港航空器的数量；x3 :代表了1小时内经过移交点ZYG的离港航空器数量；当南扇进出港数为南北扇进出港总和的60时极限容量为40架次/小时 使用

45、20号跑道时的北扇容量利用回归分析方法可得：n=75.460x1+32.652x2+60.340x3 x1 :代表了1小时内经移交点JTG离港航空器的数量；x2 :代表了1小时内经移交点DOX进港航空器、ZYG离港航空器、CZH进离港航空器的总数量；x3 :代表了1小时内经过移交点WFX、FJC的进港航空器数量； 当北扇进出港数为南北扇进出港总和的40时极限容量为38架次/小时。 4.2 成都机场及空域容量仿真评估结果分析成都机场及空域容量仿真评估结果分析n仿真分析基于以下条件： 进离场比例为50%，到达飞机对最小间隔必须满足尾流要求，并依据对成都塔台管制员的实际统计，确定飞机实际的间隔时间裕

46、度，放行离场飞机的条件是离场飞机脱离跑道后进场飞机离跑道入口有7千米以上：n依据项目组研究，仿真以下情况：1.成都双流在运行，周围七个机场均无飞行活动；2.成都双流在运行，邛崃机场有Y7的转场飞行，其它六个机场无飞行活动；3.成都双流在运行，邛崃机场有Y7的转场飞行，其它六个机场都有飞行活动。4.2.1无军事活动时的容量、延误、管制负荷分析 设定当成都双流机场在运行且周围其余七个机场均无飞行活动时，进离场流量从每小时29架增加到每小时35架，每组仿真计算30次，得到成都机场的容量、延误、管制负荷仿真结果。归纳这些仿真数据得表4.5。仿真数量（架/小时）实际容量(架/小时)进离场总延误（秒）南扇

47、负荷平均值（秒）南扇负荷最大值（秒）北扇负荷平均值（秒）北扇负荷最大值（秒）2929.566713716632103161220613030.633314617362081167821833131.633318017432143170923283232.433321419022267177222793333.233322519292325183123403433.533323819472364190525103534.26672631997233319342481通过对大量仿真数据结果的统计，可以确定仿真数据是符合方差确定的正态分布。假设仿真数据服从以进离场流量为均值，指定方差的正态分布。通过

48、Kolmogorov-Smirnov检验方法验证进离场流量为29到35的容量仿真结果均符合假设，而34经验证不符合假设。这说明当进离场流量小于等于33时，跑道的起降容量能够满足进离场流量的需求，可以作为机场的航班计划安排容量。 由图4.7可见，南扇工作负荷随进离场流量的增加而增长，流量为33架/小时的平均负荷为1929秒，为单位工作时间的54；又由图4.8可见，北扇工作负荷随进离场流量增加而增长，流量为33架/小时的平均负荷为1831秒，为单位工作时间的51，因为在30次仿真中没有任何一次出现工作负荷超过单位工作时间90，所以流量为33架/小时的南北扇的管制工作负荷均满足Doratask方法的

49、限制。综合以上分析可以认为： 33架/小时可以作为成都机场在无军事活动时的航班计划容量。4.2.2邛崃机场有活动时的容量、延误、管制负荷分析 设定当成都双流机场运行时，邛崃机场恰有运7的转场飞行，且彭山、温江等其它六个机场无飞行活动时，进离场流量从每小时29架增加到每小时34架，每组仿真计算30次，得到邛崃机场有活动时的成都机场的容量、延误、管制负荷仿真结果。 仿真数量（架/小时）实际容量(架/小时)总延误（秒）南扇总负荷（秒）南扇负荷最大值（秒）北扇总负荷（秒）北扇负荷最大值（秒）2929.213117982392167721503030.515818782403184622943131.4

50、17819742432191424173232.420620822578192223903332.821921322614199824293433.72382202267521192621通过对大量仿真数据结果的统计，可以确定仿真数据是符合方差确定的正态分布。假设仿真数据服从以进离场流量为均值，指定方差的正态分布。通过Kolmogorov-Smirnov检验方法验证进离场流量为29到34的容量仿真结果均符合假设，而33经验证不符合假设。这说明当进离场流量小于等于32时，跑道的起降容量能够满足进离场流量的需求，是机场此时的实际容量。 由图4.11可见，南扇工作负荷随进离场流量的增加而增长，流量为

51、32架/小时的平均负荷为2082秒，为单位工作时间的58，而最大负荷为2578秒，为单位工作时间的72；又由图4.12可见，北扇工作负荷随进离场流量增加而增长，流量为32架/小时的平均负荷为1922秒，为单位工作时间的52，而最大负荷为2390秒，为单位工作时间的66。因为在30次仿真中没有任何一次出现工作负荷超过单位工作时间90，所以流量为32架/小时的南北扇的管制工作负荷均满足Doratask方法的限制。综合以上分析可以认为： 32架/小时可以作为成都机场在邛崃活动时的实际容量。由于邛崃的转场飞行活动并非航班计划安排中的稳定事件，所以32架/小时为此时的实际容量。 4.2.3有军事活动时的

52、容量、延误、管制负荷分析 设定成都双流机场运行时，当邛崃机场有Y7的转场飞行，其它六个机场都有飞行活动，其中温江和彭山的空域禁止飞入，太平寺、凤凰山、广汉和新津的活动空域可以保持高度飞越。得到成都机场的容量、延误、管制负荷仿真结果。仿真数量（架/小时）实际容量(架/小时)进离场总延误（秒）南扇负荷平均值（秒）南扇负荷最大值（秒）北扇负荷平均值（秒）北扇负荷最大值（秒）2929.433333024233011177921113030.633336325293109185821593131.6333338025413078192723743232.1666744526993258195622083

53、332.2333347227203481209124443432.766674982738345521302595通过对大量仿真数据结果的统计，可以确定仿真数据是符合方差确定的正态分布。假设仿真数据服从以进离场流量为均值，指定方差的正态分布。通过Kolmogorov-Smirnov检验方法验证进离场流量为29到34的容量仿真结果均符合假设，而33经验证不符合假设。这说明当进离场流量小于等于32时，跑道的起降容量能够满足进离场流量的需求，可以作为机场的航班计划安排容量。 因为流量为32架/小时的30次仿真中出现了南扇工作负荷最大值3258秒，超过单位工作时间的90即3240秒，所以流量为32架/

54、小时的管制工作负荷不满足Doratask方法的限制。 由图4.11可见，南扇工作负荷随进离场流量的增加而增长，流量为31架/小时的平均负荷为2541秒，为单位工作时间的70，又由图4.12可见，北扇工作负荷随进离场流量增加而增长，流量为31架/小时的平均负荷为1927秒，为单位工作时间的54，因为在30次仿真中没有任何一次出现工作负荷超过单位工作时间90，所以流量为31架/小时的南北扇的管制工作负荷均满足Doratask方法的限制。综合以上分析可以认为：31架/小时可以作为成都机场在有军事活动时的航班计划容量。 4.2.4有军事活动时不同进离场比例下的实际容量分析有军事活动时不同进离场比例下的

55、实际容量分析 随着进场比例增加航班计划安排容量明显下降。因此建议在编制航班计划上可以考虑当每日早间的离场高峰时可以多安排航班，但到黄昏或夜间的进场高峰时则应当适度控制航班流量以减少延误。 进离场比例（%）仿真数量（架/小时）实际容量(架/小时)503232.16667603030.5702828.4802525.24.2.5 气象因素对容量的影响气象因素对容量的影响 无论是起飞站或是降落站，延误飞行将会给航空部门带来很大的经济损失，也给旅客造成诸多不便。但是，为了确保飞行安全，在天气因素低于飞行气象标准的情况下，如颠簸、风切变、雷雨、积冰、低云低能见度等危险天气，对飞行安全均构成极大威胁，机场

56、必须暂时关闭运行。由此将对机场及空域容量产生一定的影响。按照民航有关规定，机场的每日航班计划时间可以为18小时。参照4.2.3所得的有军事活动条件下航班计划容量31架/小时，设定成都机场的日计划航班数为550架。仿真分析有4.2.3所述军事活动条件下，机场暂停运行1小时至3小时的实际容量和管制负荷如下：通过对大量仿真数据结果的统计，可以确定仿真数据是符合方差确定的正态分布。假设仿真数据服从以进离场流量为均值，指定方差的正态分布。通过Kolmogorov-Smirnov检验方法验证机场关闭运行时间为2小时的仿真结果符合假设，而时间为3小时经验证不符合假设。 机场暂停运行时间（小时）计划航班数运行

57、总时间（小时）实际运行数量南扇管制负荷（秒）北扇管制负荷（秒）05501855025291858155017547.6726102091255016544.332853223835501553531552415可见南扇平均小时工作负荷随机场关闭时间的增加而增长，关闭运行2小时的平均负荷为2853秒，为单位工作时间的78；北扇工作负荷随机场关闭时间的增加而增长，关闭运行2小时的平均负荷为2238秒，为单位工作时间的54，而最大负荷为2374秒，为单位工作时间的62。因为在仿真中没有任何一次出现工作负荷超过单位工作时间90，所以关闭运行2小时的南北扇的管制工作负荷均满足Doratask方法的限制。

58、综合以上分析可以认为： 在有如4.2.3所述军事活动条件下，当成都机场的日计划航班数量为550架时，若机场关闭运行2小时，仍然可以在满足管制工作负荷的条件下按时完成对航班运行的保障，但是管制工作负荷已接近极限。 4.4 成都机场及空域容量评估结果小结成都机场及空域容量评估结果小结总结上述各种因素，根据前述对延误和负荷的分析，得出一小时内在一定允许延误范围和不超过管制员负荷的条件下，机场及空域联合仿真的飞机容量。研究对象无军事活动仅邛崃有活动有军事活动空域或跑道空域跑道空域跑道空域跑道理论最大容量（架/小时）3742仿真容量（架/小时）333231建议使用容量（架/小时）333231无军事活动时

59、 ：建议使用容量33架/小时（1）限制容量的主要因素 （2）改善建议 现有的航路航线结构中对头和交叉较多，加之仅划分两个管制扇区，导致管制员工作难度大。在大工作负荷条件下为保证安全，管制员需要较大的管制间隔裕度，因此导致容量受限。因此建议成都空中交通管制部门考虑调整优化航路航线结构，改善管制员工作条件，在保证安全的前提下酌情考虑是否能够缩小雷达管制最小间隔。仅邛崃有活动时 ：建议使用容量32架/小时（1）限制容量的主要因素 （2）改善建议 由于Y7飞机速度慢，导致WFX至BHS航路中出现更多的管制调配难度，导致此时的实际容量略有下降。虽然邛崃的转场飞行活动并非航班计划安排中的稳定事件并且总延误基本不变，但是由于会增加单位小时中的管制工作负荷，因此建议加强军民航的沟通协调，能否调整军航Y7飞机的飞行时间至管制员工作负荷较小的时段。 有军事活动条件下 ：建议使用容量31架/小时（1）限制容量的主要因素 （2）改善建议 在温江、彭山等军事活动的影响下，按照现有的航路航线结构中出现更多的对头和交叉，加之仅划分两个管制扇区，管制工作负荷逼近极限，因此导致空域容量受限。随着成都机场第二跑道的建设，未来的机场地面容量将会进一步增长，空域容量将成为制约航班量发展的主要瓶颈。因此建议成都空中交通管制部门酌情考虑是否开设新的扇区，并调整优化航路航线结构，降低管制员工作负荷。