基于元胞自动机的航空器起降间隔研究

作者： 杨凯   康瑞   来源： 四川大学学报(工程科学版) 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理　　元胞自动机　　起降间隔　　场面运行  

描述： 为研究机场跑道、滑行道结构、机型比例对航空器起降间隔的影响,在分析跑道、滑行道运行方式基础上,细化航空器起飞、着陆占用跑道滑跑、滑行过程,定义航空器元胞尺寸和速度位置演化规则,构造航空器滑行元胞自动机模型。计算机数值模拟得到滑行道位置、机型比例、机型组合改变时,起降间隔、间隔标准差的变化趋势。仿真结果表明:滑行道距离跑道头越近,起飞间隔越小;滑行道接近着陆航空器减速滑跑结束位置时,着陆间隔最小;滑行道距跑道头450~800 m时,平均间隔最小为135 s,800~900 m时,间隔标准差最小为20.9;与全中型机相比,全小型机时平均间隔减少17.8%,间隔标准差减少42.3%。该模型能量化机型、滑行道位置等关键因素对起降间隔的影响,能为提高机场吞吐量提供技术支持。

考虑等待位置的航空器交叉滑行冲突概率模型

作者： 康瑞   杨凯   来源： 中国安全生产科学技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   等待位置   交叉滑行   冲突概率   航空安全  

描述： 为解决交叉道口冲突范围定义不完整等问题,提出了航空器交叉滑行冲突概率模型。该模型针对交叉滑行道结构特点,以T型交叉口为例,综合等待位置、机身长度、喷流范围等要素,扩展冲突区域,基于实时速度、位置变化构造冲突概率模型,并利用速度分布密度函数对模型求解。仿真验证表明:模型能计算不同运动状态的中型机在T型交叉口处的冲突概率,T型道口等待位置对冲突概率影响较大,等待位置较近将造成冲突判断延迟,等待位置较远会产生虚警误判,致使滑行中断。利用实际滑行轨迹验证,结果表明:模型能够再现T型道口上2架中型机滑行冲突产生、发展及解脱过程,计算结果与实际运行情况一致,能为管制员、飞行员提前判断冲突,及时采取措施提供依据。

基于动态期望的航空器滑行路径更新模型仿真

作者： 康瑞   杨凯   来源： 计算机仿真 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   滑行路径变更   管制意图   计算机数值模拟  

描述： 滑行路径优化是提升机场场面运行效率与安全水平的有效途径。为研究管制意图、监控范围对航空器滑行路径优化的影响,基于实际管制规定,同时考虑冲突和拥堵影响,定义优先级反映滑行道通行能力,定义动态期望值量化管制员意图,设计航空器滑行路径变更机制及实施步骤,构造基于动态期望的航空器滑行路径变更模型。采用Visual C++及Mathlab混合编程仿真,得到航空器分布密度、监控范围等参数改变时,不同模型的仿真结果对比及关键统计分析值的变化趋势。结果表明,上述模型能对低密度下的滑行道变更进行抑制,能提高中密度下的滑行道变更比例,并减少滑行速度变化幅度。扩大监控范围能有效增加航空器滑行路径变更比例,减少滑行速度标准差,提高机场场面运行保障能力。

机场航空器起降间隔优化设计仿真

作者： 康瑞   杨凯   来源： 计算机仿真 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 计算机数值仿真   起降间隔   空中交通管理   元胞自动机  

描述： 优化起降间隔是衡量增加机场跑道吞吐量的有效途径。为研究机场跑滑结构、机型比例、起降比例对航空器起降间隔的影响,基于元胞自动机定义航空器滑行规则,细化航空器起飞、降落占用跑道滑跑、滑行过程,并基于实际管制规定,将尾流间隔、起降比例、起降顺序等因素进行抽象,构造航空器起降间隔优化模型。采用Visual C++及Mathlab混合编程仿真,得到机型比例、机型组合改变时,起降间隔、间隔标准差、跑道空闲时间的变化趋势。结果表明,起飞航空器滑行、滑跑时间较短,连续降落间隔大于连续起飞间隔,当重型机与中型机比例接近时,平均间隔、间隔标准差、跑道空闲时间均达到峰值。增加起飞航空器比例或减少机型混合比例可有效优化间隔,增加跑道吞吐量。

机场Ⅱ类运行下航空器起降间隔研究

作者： 杨凯   康瑞   来源： 工程科学与技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 起降间隔   空中交通管理   元胞自动机   计算机数值模拟  

描述： 为了预估低能见度时航空器起降间隔变化,提高跑道使用效率,减少航班延误,提出机场Ⅱ类运行下航空器起降间隔模型。首先,分析Ⅱ类运行下航空器起降运行程序,细化航空器起飞、降落、进入跑道、脱离跑道过程。其次,基于Ⅱ类运行规定建立航空器起飞、降落模型。然后,定义元胞结构,引入避让减速规则和脱离跑道条件,定义航空器滑行元胞自动机模型。最后,将管制规则抽象为约束条件并量化航空器起降间隔。以乌鲁木齐机场为例进行仿真验证,计算机模拟得到机型比例、起降比例、临界区长度、脱离时间等参数对起降间隔、间隔标准差等值的影响。数值分析表明,Ⅱ类运行时起降间隔较大,峰值为228.6 s,降落、起飞容量仅为正常运行情况下的60%、90%,间隔标准差峰值为74 s,是正常运行情况下的1.64倍。脱离道位置对前机脱离时间影响较大,是连续降落间隔增加的主要因素。仿真结果表明,该模型能量化关键因素对起降间隔的影响,仿真结果与实际运行相符,能为提高机场Ⅱ类运行效率提供理论依据。

考虑驾驶方式的车辆与航空器交叉冲突评估

作者： 康瑞   杨凯   来源： 中国安全生产科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   驾驶方式   交叉运行   风险评估   航空安全  

描述： 为量化不同驾驶方式下车辆与航空器行驶风险，提出车辆与航空器交叉运行冲突评估模型，该模型将特种车辆驾驶方式分为激进、稳定、保守3类，综合驾驶特性和管制规则定义车辆速度演化规律，结合运行场景、间隔配备等要素确定冲突条件，并基于航空器与车辆实时速度、位置变化构造冲突评估模型。研究结果表明：冲突评估模型能够计算车辆与航空器在十型交叉口的冲突概率；激进方式下车辆先于航空器通过交叉口，风险概率均值相对最大，为0.679;保守方式下航空器先于车辆通过交叉口，最大间隔是安全间隔的4.7倍；稳定驾驶方式可兼顾安全和效率。本文模型能再现十型道口车辆与航空器交叉运行冲突产生、发展及解脱过程，计算结果可用于场面实时冲突识别和预警，能够为机场危险源识别和风险管控提供依据。