空中交通流量管理中地面等待策略问题研究

空中交通流量管理中地面等待策略问题研究摘要：解决空中交通拥堵的最佳方式就是实施地面等待，不但安全性好，同时大大压缩了经济成本。文章对空中交通流量地面等待所涉及的问题进行了集中的研究。地面等待策略根据不同类型的标准进行划分可以归类为静态和动态、确定性和随机性、单机场地面等待和多机场地面等待、时间驱动和事件驱动。作者经过多年的亚牛研究总结对单机场静态地面等待分析、多机场地面等待分析、基于事件驱动的地面等待策略及其模型的优缺点提出了自己的看法。关键词:空中交通流量管理；地面等待；模型设计引言自从改革开放以来我国的航空运输事业逐渐步入科学的发展轨道，航空运输量成倍增长。航空运输商业化的发展进一步加剧了空中交通流量问题。当前我国的空域结构以及空中交通流量管理存在一系列的问题，空中交通管拥堵问题严重制约了我国航空运输事业。空中交通流量管理问题导致航班延误现象时有发生，使人们的出行收到了影响，同时增加了诸多不安全隐患，大大增加了机场和飞行领域的不确定因素。因此必须将地面等待策略进一步予以研究分析，对空中管理进行优化。1地面等待策略地面等待指的就是通过地面等待的方式对空中交通流量进行控制管理，通过地面等待来实现航空流量、空域容量与地域容量之间的协调统一，有效的提高了对航空资源的利用，最大限度的减少甚至避免航班延误情况的发生，确保航空的安全性。地面等待策略的目的就在于通过地面等待的方式将空中取代予以取代，提高飞行的安全性能，节约飞行成本。按照不同的分类标准进行划分可分为以下几种类型：（1）按照决策时间实施分类：可将地面等待划分为静态和动态这两类。静态在对模型进行求解之前已经将所有的决策制定出来，例如事先对当前某一段内计划航班数、起飞以及降落时间予以确定；动态则与之对应，在还未求解模型前并没有对固定决策加以固定，根据实际情况对决策不断进行调整。（2）根据机场的容量确定性进行定性进行研究主要可分为确定性和随机性两类。地面等待的核心闹矛盾问题就在于空中交通操作请求和机场容量之间协调管理。可以对操作请求进行提前的预测和确定；但是机场容量的影响因素比较多，例如天气原因或者其他一些不确定因素的影响，因此机场容量处于一个变化的状态，同时无法进行有效的预测。（3）按照对象机场分类可以将地面等待归类为单机场地面等待和多机场地面等待两类。单机场地面等待的本质就在于目标机场单一。地面等待的初期的重点研究方向就是单机场地面等待；单机场地面等待过程中衍生出来了多机场地面等待。（4）根据系统驱动模式进行分类可以划分为时间驱动和事件驱动两类。时间驱动首先划分时间区间然后再对地面等待模式进行研究；事件驱动将航班起飞以及着陆做为事件，并将与之对象时间点记录为系统服务时间。2地面等待分析2.1单机场静态地面等待分析通过对随机性地地面等待策略研究分析不难发现，随机性的核心问题就在于目标机场容量的不确定性，在此方面国家知名研究学者Richetta和Odoni展开了研究工作，他们针对机场静态随机地面等待进行了地面等待模型设计-RICHETTA模型。该模型的最大特色就在于将目标机场到场容量的随机性进行充分的的论证，同时该模型能够对到场飞机航班进行整组处理，将单个航班所造成的复杂约束条件进行忽略。需要指出的是，该模型也存在明显的缺点，例如存在较多的决策变量数量、模型的规模比较大导致求解难度的增加，同时通过线性规划方法对该模型的求解的科学性有待考证。2.2多机场地面等待分析多机场地面等待的难点就在于需要对各个机场之间的相互联系和彼此之间的影响所产生的网络效应进行全面综合考虑。当前的多面机场等待模型主要包含有BS、VBO等。BS模型是由国际著名研究者Bertsimas和Stock针对多面机场等待所提出的，为了达到简化操作的目的，主要针对目标机场到场容量的限制因素所导致的拥挤进行分析考虑。多机场地面等待同单机场地面等待相比，该模型对多个机场之间相互联系对地面等待的影响进行综合分析考虑，该模型在很大程度上同空管系统实际运行情况更契合。相比起VBO以及其他多机场地面等待模型BS模型的优势在于其形式间接、具有较快的求解速度、能够针对松弛问题将最优解求解出来。但是BS也有自身的缺陷，BS模型设计者未能对模型自身的情况同松弛问题的相互关系进行明确的解析，也没有从理论上对两者之间的关系进行研究证明，所以BS模型的求解过程比较繁琐复杂，计算工程量较大。2.3基于事件驱动的地面等待策略基于事件驱动的地面等待策略的本质就在于对航班起降事件产生的样本路径加以研究分析，通过有限扰动分析技术的运用，对变动所对应的系统性能和等待的延迟费用产生的影响进行预测估计。国际知名研究者Panayiotou和Cassandras通过对某机场的情形的实验研究从而相应的设计出基于事件驱动的地面等待策略。该模型具有独特的使用效果，本质属于分布式地面等待计算模型范畴，其计算模型简单实用，消耗的内存较小，执行起来非常方便，可以对一些未知飞行物（军用飞机）进行处理；该模型计算处理方便并不需要实施优化离散处理。当然，该模型也具有自身的缺陷，其并未对机场间的网络效应进行考虑，一些情况并不能在多机场环境下进行应用。结语21世纪我国的航空事业迈进了全新的发展阶段，这对于机场容量需求提出了更高的要求。为了保障日益增长的容量需求，就必须实现地面等待策略的构建，优化航空交通管理制度，加强对空中、地面的利用率，为航空提供一个良好的工作环境。参考文献[1]林文.空中交通流量管理中的多机场地面等待问题的研究[J].科技创新导报,2014(20):177.[2]杨光.空中交通流量管理中地面等待策略问题的探讨[J].科技资讯,2013(12):209.[3]郭伟.浅谈空中交通流量管理中的多元受限地面等待策略[J].科技创新导报,2013(19):194.[4]王来军,胡大伟,高扬,等.机场流量管理中地面等待问题优化模型[J].交通运输工程学报,2014(3).