基于雷达模拟机训练的扇区容量评估

李阳

摘 要：本文选取中国民航飞行学院雷达模拟机训练中武汉天河机场进近管制区为研究对象，提出了一种基于雷达模拟机的扇区容量评估方法。主要通过对管制员在雷达模拟机环境下的工作负荷数据和每个时间段内的运行数据进行分析计算，最终模拟扇区的容量。该方法首先需要在模拟机平台上构建评估环境，然后根据所评估扇区日常运行情况编排练习计划，之后组织管制员进行模拟机管制并记录相关数据，最后对采集的数据进行整理、分析并计算结果。

关键词：雷达模拟机;扇区容量;评估

中图分类号：V355文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）05-0121-03

Abstract： In this paper， Wuhan Tianhe Airport approach control area in radar simulator training of Civil Aviation Flight College of China was selected as the research object， and a sector capacity evaluation method based on radar simulator was proposed. This paper mainly analyzed and calculated the workload data of the controller in the radar simulator environment and the operation data in each time period， and finally calculated the capacity of the simulated sector. Firstly， the evaluation environment needs to be built on the simulator platform， and then the training plan is arranged according to the daily operation of the evaluated sector. Then， the controller is organized to control the simulator and record the relevant data. Finally， the collected data is sorted， analyzed and the results are calculated.

Keywords： radar simulator;sector capacity;evaluation

1 研究背景及目的

近年来，我国航空事业发展十分迅速。随着民航航班的增加，管制员和培训学生的压力较大，合理的空中流量扇区容量评估是解决相关人员的压力管理问题的关键。

2 基于雷达模拟机训练的扇区容量评估方法

2.1 扇区概况

扇区内共有9个导航台和1个强制报告点，其中包括4个内台：WG、XG、SH、QU;4个外台：ZF、KG、XS、TM，这4个台也是本扇区边界，是与相邻管制区的移交点;1个本场台：WUH;1个强制报告点：SG。进场程序有5个，分别是TM-11A、TM-12A、ZF-11A、XS-11A和KG-11A，离场程序4个，分别是TM-11D、XS-11D、KG-11D、TM-11D。扇区的最低安全高度为850 m。离场航空器移交时高度限制为：ZF和XS：C/D类4 500 m（备5 100 m），TM和KG：C/D类4 800 m（备5 400 m）。进场航空器移交时高度限制为：ZF和XS：C/D类4 200 m（备4 800 m），TM和KG：C/D类4 800 m[1]。

2.2 数据采集

在观察模拟机训练的過程中，根据模拟训练的目的，实际上管制员所发出的指令和所做的工作与真实的管制工作稍有不同。因此，在记录管制员所发指令和所做工作的种类以及对应的花费时间应有较强的针对性[2]。例如，航空器在本扇区飞行时，没有偏置运行，航空器的运行航迹一般不严格按照规定的进、离场程序所规定的航线运行;航空器飞离本管制扇区时，移交协调的步骤较为简略，离场航空器一般不严格要求达到移交高度限制后再进行移交等。数据采集时需要采集考虑以下工作负荷种类：①飞进扇区（协调）并雷达识别、雷达看到;②初始联系;③下降高度，保持;④上升高度，保持;⑤保持高度;⑥由于冲突，航向改变;⑦由于冲突，调整高度;⑧由于冲突，调整速度;⑨与下一扇区的管制员协调，准备移交;⑩离开扇区，联系XX，再见;?填写进程单[3]。

数据是在统计管制员模拟机训练时统计的数据，共统计了10组数据。在收集数据时，以30 min为一个时间片，记录下每类工作负荷出现的次数和每次工作所花费的时间;另外，记录下对应时间片内扇区内的飞行流量，所测时间精度以0.5向上取整。为了后续计算方便，将收集到的数据进行整理并集中在一个表格内，然后使用Excel软件计算得到每类负荷所需的平均时间和观测到的总次数。

2.3 数据处理和容量评估

在实际管制工作中，各个种类的工作负荷出现的频率不同，因此要对各个种类的工作负荷进行加权计算，然后才能进行求和算出总的工作负荷。

2.3.1 冲突管制负荷。航空器在某一扇区飞行时，由于种种原因，航空器之间难免会出现冲突，管制员的重要职责就是预见和及时发现潜在冲突，并避免航空器冲突。通常，管制员会提前采取以下措施来解决冲突：第一，在水平面上引导航空器改变航向以保持水平间隔;第二，在垂直面上对飞行高度加以限制以保持垂直间隔;第三，要求航空器增大爬升率或者下降率以保持或增大间隔等。管制员冲突管制负荷可以描述为：

稍有不同的是，计算[W进入扇区]和[W离开扇区]这两个权值时，因为这两个权值所包含的工作负荷几乎同时出现，所以计算时只需要将它所包含的工作负荷权值简单相加即可。

数据整理好后，就可以进行各个类别的工作负荷权值的计算。需要计算的权值有[W进程单]、[W高度改变]、[Wcf]、[W进入扇区]、[W离开扇区]，将表1中列出的各个工作负荷分别对应到这5个权值中。其中，[W进程单]包括?项;[W高度改变]包括③、④、⑤项;[Wcf]包括⑥、⑦和⑧项;[W进入扇区]包括①和②项;[W离开扇区]包括⑨和⑩项。根据公式（2）和（3）分别计算各个权值。

特别的是，[W进入扇区]和[W离开扇区]两个权值中分别所包含的工作负荷几乎同时出现，因此，对这两个权值的计算只对各个工作负荷的值进行相加，而并非取加权平均值[4]。

2.3.2 不同飞行流量下的工作负荷。本文收集了10组不同飞行流量下的数据，现在根据上文计算的权值，计算出每组观测数据对应的工作负荷，结果如表3所示。

各组的工作负荷经过计算亦可得出，与对应的飞行流量整理在一起后见表4。

3 结语

本文利用雷达模拟机计算了该扇区每小时空域容量值为39架次。下一步可以考虑加入机场运行条件的限制进行容量评估，使结果更加符合实际情况。

参考文献：

[1]韩松臣，胡明华，蒋兵，等.扇区容量与管制员工作负荷的关系研究[J].空中交通管理，2000（6）：42-45.

[2]张蕾.管制员工作负荷评估及扇区容量问题[D].南京：南京航空航天大学，2005：1-60.

[3]万莉莉，胡明华.管制员工作负荷及扇区容量评估问题研究[J].交通运输工程与信息学报，2006（2）：70-75.

[4]田勇，杨双双，万莉莉，等.扇区动态容量评估方法研究[J].系统工程理论与实践，2014（8）：2163-2169.