空中交通流量管理中地面等待策略问题的研究

赵文

【摘 要】随着我国空中交通要求的不断提高，研究空中流量管理的现状与发展凸显出重要意义。地面等待是解决空中交通拥堵的主要方式，具有安全性和经济性高的优点，本文首先对相关内容做了概述，分析了空中交通流量管理的地面等待策略，并以此为基础，研究了空中交通流量管理中的地面等待分析，阐述了个人看法。

【关键词】空中交通 流量管理 现状 发展

1 前言

空中交通事业的不断进步发展，对空中交通流量的合理管理提出了新的要求。该项课题的研究，将会更好地提升空中交通流量管理现状与发展的掌控力度，从而有效优化空中交通流量管理的最终效果。

2 概述

在空中交通运输领域，航空延误是比较常见的空中交通运输问题，往往会因为航空延误问题造成极大的经济损失。目前，随着社会经济的飞速发展，各国间的经济贸易往来日益频繁，空中交通运输流量不断增加，致使部分航路出现流量过大，出现拥挤问题，加剧了空中交通流量同空域容量间的矛盾冲突，进而出现航空延误现象；为了能够给空中交通运输提供良好的空域环境，提高交通运输的实效性，加强对控制交通流量管理技术分析具有十分重要的现实意义。

3 空中交通流量管理的地面等待策略

地面等待是指让飞机在地面等待的方式控制和管理空中交通流量的一种策略，通过地面等待达到航空流量与空域容量、地域容量相匹配的目的，从而实现提高航空资源的利用效率，尽可能减少航班空中等待，保证航空飞行安全[1]。地面等待策略的本质在于用地面等待替代空中等待，及提高安全性，也更加经济可行。根据不同的分类标准，地面等待有以下多种类型：

（1）以决策制定时间进行分类，地面等待可分为静态和动态两类。静态是指在求解模型前已做好所有决策，例如当前某时段内计划航班数、起飞及降落时间都已事前确定；动态是指求解模型前未确定固定决策，而是根据情况不断更新决策。（2）以机场容量是否确定进行分析，地面等待可分为确定性和随机性两类。空中交通操作请求和机场容量之间的矛盾是地面等待问题的核心，但是只有操作请求才可以预测和确定，而机场容量受天气以及其它不确定因素的影响，机场容量处于不断变化和不可预测状态。（3）以对象机场多少进行分类，地面等待可分为单机场地面等待和多机场地面等待两类。单机场地面等待是指目标机场单一，它是地面等待问题研究初期重点研究方向；多机场等待是基于单机场地面等待中的问题产生的。（4）以系统驱动模式进行分析，地面等待可分为时间驱动和事件驱动两类。时间驱动是根据时间区间进行研究的地面等待模式，事件驱动是指把航班起飞、到场着陆视为输入事件，相应的时刻作为系统的服务时间。

4 空中交通流量管理中的地面等待分析

4.1 单机场静态地面等待分析

随机性的最大特点为目标机场容量的不确定性，国外研究学者Richetta和Odoni针对对单机场静态随机地面等待提出一个地面等待模型，即RICHETTA模型。该模型最大的优点在于考虑目标机场到场容量的随机性，而且该模型可以整组处理到场飞机航班，忽略单个航班引起的复杂的约束条件。但是，该模型存在的缺点也较多，例如决策变量数量多、模型规模大，增加求解难度，而且是否可用线形规划方法求解该模型仍有待证明[2]。

4.2 多机场地面等待分析

多机场地面等待最为明显的特点在于它需要考虑各个机场之间的相互联系和相互影响引起的网络效应。多机场地面等待模型有BS、VBO等，以Bertsimas和Stock针对对机场地面等待提出BS模型为例[3]。BS模型为了简化操作，只考虑拥挤由目标机场到场容量限制造成的情形。和单机场地面等待模型相比，该计算模型考虑了多个机场之间相互联系对地面等待的影响，因而多机场地面等待模型较单机场地面等待模型更贴近空管系统实际运行情况。另外，BS模型相比于VBO以及其它多机场地面等待模型，BS模型还有更多的优点，例如形式间接、求解速度快、可利用对应松弛问题求得最优解等等。但是BS模型设计作者并未明确指出BS模型与对应松弛问题之间的相互关系，更没有从理论上证明两者之间的关系，因而BS模型仍属于求解过程较为繁琐和费事的模型。

4.3 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主要研究对象是有航班起降事件产生的样本路径，具体操作为利用有限扰动分析技术预测估计变动对系统性能和等待产生的延迟费用产生的影响。国外研究人员Panayiotou和Cassandras借助某机场的情形设计出基于事件驱动的地面等待策略。该模型具的优点较为明显。它属于分布式地面等待计算模型，可所占性强；模型计算简单，计算机内存消耗小，易执行；可用于处理如同军用飞机等未知飞行物；同时该模型还无需进行优化离散处理，方便了计算处理。但是，该模型也具有一些缺点，如没将机场间的网络效应纳入考虑范围，部分情况在多机场环境下不成立。

5 结语

综上所述，加强对我国空中交通流量管理现状与发展的研究分析，对于该项工作良好效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对空中交通流量管理的重视程度，并注重具体实施措施的可行性与科学性。

参考文献：

[1] 吴云锋.空中交通流量管理服务的重要作用与管理方法[J].科技传播，2012（20）：59-60.

[2] 孙帅，王兴隆.基于改航策略的空中交通流量管理方法研究[J].黑龙江科技信息，2011（12）：80-82.

[3] 沈敏.中南地区协同流量管理系统设计研究[J].中国民航飞行学院学报.2012（12）：88-89.