终端区空域结构优化理论与方法

陈玉松

摘 要：终端区空域作为空中交通的重要构成部分，其具有密集性，为了提高飞行安全性，合理配置空域资源，保证空中交通服务质量，本文重点探讨了终端区空域结构优化理论及方法，旨在指导实践。

关键词：终端区；空域结构；优化；理论；方法

引言

随着社会的发展，空中交通流量日渐增多，但不合理的空域结构，制约着空中交通发展，造成了交通拥挤。终端区空域属于空中交通枢纽，其具有飞行流量大、空域复杂等特点，本文以上海终端区空域为研究究对象，介绍了其分机流量分布情况，重点阐述了其结构优化理论与方法，旨在提高空域容量，改进空中交通服务，使飞行更加安全。

1终端区空域的概况

交通流量预测方法多样、丰富，常见的有移动平均法、回归分析法、神经网络预测法等，其中回归分析法主要是结合交通流量有关数据，构建回归模型，以此实现对长期交通流量的预测。

在实际预测过程中包括两项内容，一方面为机场和空域管制移交点飞机流量远侧，另一方面为进场与离场航路飞机流量预测。首先，建立多元线性回顾模型，其一般表达式为，其次，利用最小二乘法估计其参数，为了保证回顾模型稳定与可靠，需要引入贡献较大的变量，剔除贡献较小变量，此时常使用向前、向后或逐步筛选法，此后，借助模型预测终端区用于飞机流量分布情况。以上海机场为研究对象，实际分析中利用增长率法，具体为Fratar法模型，其对交通区之间的吸引强度给予了关注，进入了相关的数量关系，预测终端区空域是否符合高峰小时的飞机流量运行需求。在实际预测中选用的数据为上海终端区近5年的经济数据及运行数据，具体的因素有航班架次、游客吞吐量、货邮吞吐量、运输飞机数等，此后建立了相应的一元线性回顾模型，在此基础上，预测了进场与离场航路飞机流量分布情况，最后经计算求解可知，虹桥及浦东机场高峰小时的飞机流量分别为48、80架次/小时[1]。

2终端区空域结构的优化

终端区空域结构优化以空域内飞机流量预测为前提条件，将其与理论容量进行对比，以此优化终端区航路网络结构，并结合管制人员工作负荷、航路功能及走向等，进一步规划终端区，借助空域扇区划分，以此减少飞机停留时间、降低了其延誤发生几率，减轻工作人员工作压力。

终端区航作为飞行过渡区域，涉及着航路飞行与进离场飞行，因飞行密度较高，该区域均有雷达监视，航路在4海里左右，但实践中因机场跑道、航路节点容量限制等问题，极易出现交通拥堵，前者可经跑道修建而改善，但后者难以有效改进，因此，需要对其容量展开精准评估。在构建终端区航路理论容量模型过程中应从两个角度出发，一是，终端区航路交叉点容量模型，经计算可知，其为，二是，终端区航路单一节点容量模型，经计算可知，其为。

在对终端区各航路网络流量进行调配过程中，为了提高各航路拓扑网络的完整性，禁止终端区各管制移交点间进行流动动态分配，因此，结构优化关键点为航路调整设计，在设计时，根据有关规定可知，终端管制区应在一个或几个机场附件的空中交通服务航路汇合处，为了保证空中交通管制系统的安全性与有效性，应满足以下原则，第一，进场与流畅航线飞行复杂，全年起降架次在36000架次以上，第二，同时为2个或2个以上的机场提供服务，第三，终端管制区应拥有着陆、起飞等空域；第四，终端管制区经协调，减少对空域需求，减少对空中交通限制，并可与导航、通信及气象等设施相吻合，尽可能满足区域内所有飞行器的管制服务需求；第五，终端管制区应划设管制扇区[2]。

上海终端区航路网络为“四进六出”，其进场移交点有无锡、庵东等，离场移交点有南浔、舟山等，目前，其终端空域内空中走廊有2条、固定航路有9条、临时航路有4条，由于其航路结构复杂，需要借助先进的技术，对各节点的容量进行计算，以无锡为例，其节点容量为46架/小时，庵东为44架/小时，南浔为45架/小时，舟山为48架/小时。上述结果均为理论容量，但实际运行中受航路结构、管制规则等影响，其节点容量也会随之改变，因此，需要对终端区航路网络结构展开优化。具体的建议如下：调整临时航路，将其转变为固定航路，以此有效分离进场与离场；开辟新的进港与离港航路，对进离场的航路移交高度进行调整，减少纵向管制间隔，当前为20公里/小时，此后应对终端区管制室进行合理规划，在保证安全基础上，适当缩小管制间隔，扩大终端区容量，减轻航路压力，此外，上海终端区要进一步增加等待区域。与此同时，实际优化过程中要结合实际情况，充分考虑管制人员的工作负荷，借助终端区voronoi有限元剖分模型及扇区优化划分规则，最终对终端区空域展开扇区优化划分，以上海终端区为研究对象，在仿真过程中结合扇区优化划分模型，利用计算机编程，划分为多机场、多跑道的扇区结构，当管制人员高峰小时负荷低于2880秒时，空域内管制成效可大幅度提高[3]。

3总结

综上所述，终端区空域的飞机流量十分密集，一旦其空域结构不科学，不仅会增加空中交通拥堵程度，还会加大管制人员工作压力，随之便会出现安全隐患。本文介绍了终端区空去飞机流量分布预测，探讨了其结构优化，相信，日后空域结构将更加合理，航路将更加流畅，管制水平将明显提升。

参考文献：

[1]李印凤.复杂机场终端区空域资源配置关键技术研究[D].南京航空航天大学，2015.

[2]苗亚.终端区空域扇区规划与仿真一体化系统研究[D].南京航空航天大学，2011.

[3]王紅勇，赵嶷飞，崔卫国.基于网络复杂性的终端区空域结构优化[J].中国民航大学学报，2014，01：5-9.

（作者单位：民航云南空管分局）