浅谈兰州进近管制区雷达管制排序方法

杨海云

【摘 要】本文构建一种基于“先来先服务”的进场航空器最优排序模型，使到达飞机快速有序地进入机场着陆。在终端管制区，为进场航空器排序的基本原则是“先来先服务”。但由于进场航空器之间的尾流影响、机型的差异，为了达到效率的最大化，基于先来先服务的进场航空器最优排序模型，以“插入法”为理论依据，对进场航空器进行两次排序，先按照每架航空器的预计到达时间先后顺序给出初始排序，再将航空器之间可能存在的排列顺序全部罗列出来，寻求一个最短的路径，从而达到缩短队长的目的。本文提出的排序方法，经与实际排序进行对比后，取得了良好的效果。

【关键词】进场航空器；排序；雷达管制

0 引言

20世纪90年代以来，中国的空中交通流量持续增长，现有的空中交通管理系统已经难以满足日益增长的空中交通流量的需要。解决这一问题的最简单的方法是改进硬件设施，如修建机场、跑道，改进通讯导航监视设施性能等，但改进硬件设施周期长、投资大。通过各种优化算法，使得容量资源和流量需求得到最佳的匹配是当今民航业研究的一个热点。在实际运行中，管制员需要快速、简易的算法。针对这一情况，本文讨论基于“先来先服务”的进场航空器最优排序模型，使到达飞机快速有序地进入机场着陆，提高空域的利用率。

1 兰州进近管制区管制方法和管制间隔

兰州进近管制区在2009年9月23日实施了雷达管制[1]。由于设备、人员、流量等方面的原因，甘肃空管分局所辖区域一直使用程序管制。随着近几年飞行流量的迅猛增长，加上固有的空域内航路航线结构复杂、军民航飞行矛盾集中、报告点多等原因，这种相对落后的管制方式与持续增加的飞行流量之间的矛盾越来越突出，所以兰州进近管制区由程序管制转化为了雷达管制。管制方式的改进对于提高管制安全裕度、应对不断增加的飞行流量、增强管制服务的主动及确保飞行安全都具有更加重要的现实意义。

1.1 兰州进近管制区雷达管制下航空器排序方法

1.1.1 雷达管制中两种最基本的航空器排序方法

1）追随法

追随法[2]就是指挥后面航空器去追随前面的航空器。对于飞行性能大体一致的航空器，如果前后航空器间隔刚好满足要求，只需要让两架航空器保持同速，指挥后面的航空器朝向前面的航空器飞行，但在减速的过程中，应先指挥后面航空器减速再让前面航空器减速，增速则相反；如果两架航空器间隔不够，使用对后面航空器减速的方法一般只适于保持间隔的情况，这种方法在很大程度上依赖于飞机性能和机组操作。

2）插入法

插入法[2]就是在航路上两架航空器中间插入另一架航空器。实施这种方法必须满足两个条件：航路上的前、后航空器之间有符合需求的间隔（雷达管制最小间隔[3]的两倍以上）；准备插入在航路上前、后航空器之间的航空器能够紧追上前面的航空器。

1.1.2 兰州进近管制区雷达管制下航空器排序方法

由于兰州进近管制区在现阶段航空器流量密度不大，所以采用追随法。基于先来先服务的原则，根据每架到场航空器的ETA来排序。但随着航空器流量的增长，越来越多的需要采用“插入法”来减少队长、提高空域的利用率。

2 排序模型的介绍

在不考虑航空器之间的飞行冲突与终端管制区的飞行容量的前提下，以“插入法”为理论依据，进近排序最优模型[4]对进近的航空器进行两次排序，第一次根据每架航空器的ETA的先后顺序得到初始排序结果；第二次根据航空器机型的差异，最后进近速度的不同，以及尾流等因素对航空器之间的进近顺序进行再次调整。

3 结合实例分析

从12：00开始在兰州终端区有两架航空器：①机型B737，ETA1221，实际进近时间1221；②机型B737，ETA1236，实际进近时间1236。

在第一架航空器与第二架航空器进近时间之间，有15分钟的间隔，假设在此间隔中，插入最大流量的航空器架次，再基于最优排序模型进行排序，从而起到空域利用率最大的效果。可以假设插入5架航空器：A机型A320，ETA1223；B机型YUN-7，ETA1224；C机型B737，ETA1226；D机型TB-20，ETA1228；E机型A320，ETA1231。

在某时刻，只有这五架航空器全部在终端区域。根据上述的分析，一是，初始排序，根据航空器到场时间的先后顺序，得到初始的序列：A、B、C、D、E。二是，微调，它需要对各航空器进行实时的监控和计算。图1中相关时间值只是为了说明问题假设的。

4 使用模型后的排序

使用此优化模型排序后，1221至1236之间由原来的两架航空器增至七架。为了确保上述七架航空器之间的间隔符合雷达管制的最小间隔，还需把此七架航空器之间的时间间隔转化为距离间隔。（假设A类航空器进近速度为4km/分钟；B类航空器进近速度为6km/分钟；C、D类航空器进近速度为10km/分钟。假设A、B类航空器脱离跑道至少需要1分钟；C类航空器脱离跑道需要40-50s。）

使用此模型插入的最后一架航空器与后航空器之间满足符合需求的间隔，则插入完成，并且插入的这5架航空器就是可插入的最大流量的航空器架次

使用模型后的排序①ACBED②，调整后的ETA 为1223，1226， 1227，1231，1232。①与A之间的距离为20km，A与C之间的距离为30km，C与B之间的距离为10km，B与E之间的距离为24km，E与D之间的距离为10km，D与②之间的距离为16km。上述七架航空器之间的距离间隔中C与B之间的距离间隔10km、E与D之间的距离间隔10km满足终端区雷达管制下的最小间隔，但都小于了现阶段兰州进近管制区的落地间隔15km。

由于兰州进近管制区在10NM处建立盲降，所以在C经过跑道头时，C与B之间的距离间隔约为12km，C脱离跑道后B距离跑道头还有7-8km，符合至少在距离跑道头4km向航空器发布落地许可的规定。E与D同理。

综上所述，经过此模型排序后的进港航空器之间的雷达间隔可以由兰州进近管制区现行的15km缩短至10km。此最优排序模型与实际结合后，缩短了雷达管制下的进近间隔，取得了良好的效果。

5 结论

本文应用“插入法”基本理论和国内外的研究成果，初步地研究了在雷达管制下进港航空器的排序问题。

建立基于“先来先服务”的最优排序模型是本文的重点。在不考虑航空器之间的飞行冲突与终端区的飞行容量下，采用数学算法，根据各种机型的尾流间隔、雷达间隔和安全裕度的经验值，建立基于“先来先服务”的最优排序模型模，对插入的航空器进行排序，模拟结果令人满意。

【参考文献】

[1]王小元，李元，刘玉琴.兰州进近管制区正式实施雷达管制[J].空中交通管理，2009（11）.

[2]李知波.雷达管制中两种最基本的航空器排序方法[J].Aviation Safety，2005，（01）.

[3]飞行间隔规定 FLIGHT SEPARATION REGULATIONS[Z].

[4]罗军，唐卫贞.进场航空器最优排序模型[J].科学技术与工程，Science Technology and Engineering， 2006（04）.

[责任编辑：杨玉洁]