空中交通管理中的地面等待策略解析

李俊宣

我國空中交通事業(yè)不斷飛速發(fā)展，對(duì)于空中交通合理管理提出了各種新要求，全面研究空中交通管理，可以解決空中交通管理存在的問題，更好的掌控空中交通流量情況，更好的優(yōu)化控制交通流量管理。

1 飛機(jī)在地面等待的原因和影響

當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展，旅游業(yè)也開始蒸蒸日上，開始由越來越人選擇乘坐飛機(jī)出門旅行，但是在這個(gè)過程中很容易就會(huì)遇到航班延誤等問題。例如云南昆明長水機(jī)場因?yàn)槭艿綈毫犹鞖獾挠绊懀∠?50架次航班，滯留了7600名旅客。飛機(jī)航班延時(shí)會(huì)影響到乘客出行，帶來各種不便，同時(shí)也極大的影響到航空公司的經(jīng)濟(jì)效益，甚至還會(huì)損害航空公司的聲譽(yù)，同時(shí)航班延誤會(huì)地帶來各種安全隱患，這是因?yàn)闄C(jī)場和飛行領(lǐng)域具有很多不確定因素。通過控制交通流量管理可以保障民航管理和航空公司的管理。通過控制交通管理，可以有效的降低延誤損失。當(dāng)前主要利用地面等待策略減少控制交通堵塞等問題，在機(jī)場營運(yùn)高峰時(shí)期，讓部分乘客在機(jī)場等待，這樣一來可以避免空中堵塞，這是因?yàn)橐呀?jīng)知道航班會(huì)出現(xiàn)延遲，那么就選擇在地面上延遲，這樣更加安全，也更加經(jīng)濟(jì)。

但是這需要考慮到整個(gè)機(jī)場網(wǎng)絡(luò)，掌握機(jī)場各節(jié)點(diǎn)承載量，在起飛之前對(duì)于航班在機(jī)場的起降進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，這樣可以緩解堵塞問題的發(fā)生，在最大限度上優(yōu)化航班的調(diào)度。

2 概述地面等待策略

地面等待指的就是通過讓飛機(jī)在地面等待，對(duì)于控制流量給予控制和觀里，通過地面等待可以匹配航空流量和空域容量等，這樣可以使航空資源的利用效率得到提高，避免發(fā)生航班延誤等問題，還保障航空的飛行安全性。地面等待策略主要就是由地面等待代替空中等待，提高航空飛行的安全性，這種方法也具備經(jīng)濟(jì)性和可行性。以下是幾種不同的類型：

以決策制定時(shí)間為基礎(chǔ)，實(shí)施有效的分類，地面等待可以分成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種類型。靜態(tài)指的就是在求解模型之前做好所有決策，例如已經(jīng)事先確定好當(dāng)前某時(shí)段內(nèi)的計(jì)劃航班數(shù)和起飛以及降落時(shí)間。動(dòng)態(tài)指的額就是在求解模型之前沒有確定固定的決策，需要根據(jù)實(shí)際情況不斷更新決具體的決策。

結(jié)合機(jī)場容量進(jìn)行確定，地面等待可以分成確定性和隨機(jī)性兩種類型，地面等待問題的核心就是控制交通操作請(qǐng)求和機(jī)場容量的矛盾，但是只有發(fā)出操作請(qǐng)求才可以實(shí)施預(yù)測，因?yàn)樘鞖獾炔淮_定因素會(huì)影響到機(jī)場容量，機(jī)場容量不斷發(fā)生變化，處于不可預(yù)測的狀態(tài)。

結(jié)合對(duì)象機(jī)場進(jìn)行分類，地面等待可以分為單機(jī)場地面等待和多機(jī)場地面等待兩種類型。單機(jī)場地面等待指的就是目標(biāo)機(jī)場比較單一，這也是研究初期重點(diǎn)研究的方向。以單機(jī)場等待問題為基礎(chǔ)，產(chǎn)生多機(jī)場等待。

以系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，地面等待主要包塊時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)兩種類型，時(shí)間渠道以時(shí)間區(qū)間為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，事件驅(qū)動(dòng)的輸入事件為航班起飛和到場著陸等，系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間就是相應(yīng)的時(shí)刻。

3 分析空中交通管理中的地面等待策略

3.1 分析單機(jī)場靜態(tài)地面等待

隨機(jī)的目標(biāo)機(jī)場容量是不確定的，國外研究學(xué)者對(duì)于單機(jī)場靜態(tài)隨機(jī)地面等待提出RICHETTA模型。這個(gè)模型全面的考慮了目標(biāo)機(jī)場的場容量的隨機(jī)性特征，這個(gè)模型可以對(duì)于到場飛機(jī)航班實(shí)施整組處理，由單個(gè)航班造成的復(fù)雜約束條件給予忽略，但是這種模型也存在較多的缺點(diǎn)，例如決策變量數(shù)量比較多，模型規(guī)模也非常大，使求解難度由此增加。

3.2 分析多機(jī)場地面等待

多機(jī)場地面等待需要考慮到各個(gè)機(jī)場的相互聯(lián)系和相互影響。多機(jī)場地面等待模型包括BS、VBO等。BS模型可以使操作不斷簡化，只是考慮目標(biāo)機(jī)場容量限制機(jī)場的情況，對(duì)比單機(jī)場地面等待模型，計(jì)算模型需要聯(lián)系多個(gè)機(jī)場的相互聯(lián)系，考慮對(duì)于地面等待的影響，因此多機(jī)場地面等待模型更加貼近空管系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況。此外BS模型的優(yōu)勢也有很多，例如求解速度非常快，可以針對(duì)松弛問題獲得最優(yōu)解等。但是設(shè)計(jì)者沒有明確BS模型和松弛問題的相互關(guān)系，也沒有將二者的關(guān)系在理論上給予證明，因此正在求解比較復(fù)雜的模型上利用BS模型。

3.3 事件驅(qū)動(dòng)的地面等待策略

事件驅(qū)動(dòng)地面等待策略利用事件驅(qū)動(dòng)模型代替時(shí)間驅(qū)動(dòng)模型，對(duì)于地面等待策略影響下的離散事件的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析。這種方法主要研究因?yàn)楹桨嗥鸾诞a(chǎn)生的樣本路徑，利用有限擾動(dòng)分析技術(shù)產(chǎn)生的延遲費(fèi)用的影響。國外研究人員結(jié)合某個(gè)機(jī)場，設(shè)計(jì)出事件驅(qū)動(dòng)地面等待策略，這種模型具有明顯的優(yōu)勢，屬于分布式地面等待計(jì)算模型，具有較強(qiáng)所占性，模型計(jì)算起來非常簡單，計(jì)算機(jī)內(nèi)存消耗比較小，執(zhí)行起來也非常簡單。但是這種模型需要實(shí)施優(yōu)化離散處理，使計(jì)算處理變得更加方便。但是利用這種模型如果沒有在考慮范圍當(dāng)中納入機(jī)場之間的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，那么在多機(jī)場環(huán)境下，部分情況是不成立的。

總之利用地面等待策略可以縮減空中交通擁塞等問題，需要考慮到問題的理論性和實(shí)用性兩個(gè)方面，深入的分析：模型建立要具備針對(duì)性，不同機(jī)場和不同航線建立的模型目標(biāo)函數(shù)和約束條件等方面都具有巨大的差別，首先需要以研究對(duì)象為基礎(chǔ)，建設(shè)對(duì)應(yīng)的模型，建設(shè)的模型需要全面的考慮到現(xiàn)實(shí)條件，要具備一定的側(cè)重點(diǎn)，有的時(shí)候也可以結(jié)合一定情況變化，改進(jìn)原有模型，保障工作量不能過大。求解算法的高效性：因?yàn)榈孛娴却呗詫儆谝环N大規(guī)模的優(yōu)化問題，因此利用簡單高效的求解方法可以使策略實(shí)施的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性得到提高，同時(shí)也可以節(jié)約各方面資源。軟件編制的專業(yè)性：當(dāng)前針對(duì)單機(jī)場地面等待問題，一些求解軟件的魯棒性和兼容性等方面都要實(shí)施改進(jìn)，對(duì)于多機(jī)場地面等待問題甚至還沒有設(shè)計(jì)出相關(guān)的求解軟件。系統(tǒng)運(yùn)行的魯棒性：問題研究對(duì)象是飛機(jī)，直接關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此建立的實(shí)際系統(tǒng)需要具備成熟性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)當(dāng)中需要包含各種誤差，例如因?yàn)樘鞖庾兓人囆g(shù)導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)發(fā)生變化，通過積累過程處理的誤差，全面的考慮到管制人員的個(gè)人能力和不確定性等方面。

4 結(jié)束語

通過以上綜合的論述，我國航空事業(yè)不斷高速發(fā)展，也相應(yīng)的增加了機(jī)場容量需求，為了滿足不斷增長的容量需求，需要建立高效的地面等待策略，科學(xué)合理的優(yōu)化我國航空交通管理制度，提高對(duì)于我國天空容量和地面容量的實(shí)際利用量，使我國航空交通環(huán)境不斷改善。加強(qiáng)研究我國空中交通管理現(xiàn)狀和未來發(fā)展，有利于這項(xiàng)工作獲得更好的效果，因此在今后實(shí)踐當(dāng)中需要更加重視交通流量管理，保證實(shí)施措施的可行性和科學(xué)性。