复杂机场终端区空域资源配置关键技术研究

李俊

摘 要：为了提升复杂终端区空域资源利用效率，保证空中交通运行效率，本文研究了复杂终端区空域资源配置关键技术问题，提出了具体的空域资源配置规划和管理方法，算例分析表明，本文提出的方法可靠性和有效性優良，经济性、安全性符合标准，值得进一步推广和应用。

关键词：复杂机场终端区；空域资源配置；关键技术；规划管理

前言：机场终端区指的是飞行区与航路之间的过渡衔接区域，终端区有着交通汇聚和发散快速的特点，且航空器飞行和运行环境的机动性、和时变性较强，这必然会影响空中交通运行效率。尤其对于复杂机场终端区来说，机场间运行相互影响、空中交通密集，且航线结构较为复杂，很容易导致空域拥堵和航班延误等问题，这就需要合理配置空域资源，提升空域资源利用率，以此来保证复杂机场终端区的运行效率。基于以上，本文结合算例，简要研究了复杂机场终端区空域资源配置关键技术，旨在为机场终端区空域资源配置规划管理的相关研究和实践提供参考。

1复杂终端区空域资源配置关键技术方案

1.1条件航路和临时隔离区域

当前空域划分难以实现灵活的空域管理，空域资源配置不合理，需要以现有空域为基础建立临时隔离空域，供军民联合使用，民航或军航可递交申请，一旦出现冲突，进行空域资源协调配置，保证空域资源配置和使用的充分性和灵活性，在增加空域流量和容量等资源的基础上，能够有效提升空域资源利用效率[1]。临时空域可以是临时隔离空域，也可以是条件航路，其中条件航路在特定条件下才可以规划和使用，而临时隔离空域则供特定用户专用。

1.2复杂终端区空域资源配置技术方法及步骤

首先，预测复杂终端区对空域资源的需求，以现有机场布局和扩建需求为基础，对“四阶段”模型法进行改建，采集历史流量数据，预测空域资源需求。

第二，以空域资源需求为基础，对当前复杂终端区存在问题进行分析，开发仿真软件，采用仿真与专家座谈结合的方式对当前空域资源配置和使用现状进行分析，指出未来机场布局、空域使用及协调机制等方面问题和影响因素。

第三，以现状问题分析为基础，确定复杂终端区空域资源配置规划方案，制定科学的空域资源配置技术方法，形成合理的规划方案[2]。

第四，进行仿真验证，采用形成的空域资源配置规划方案及设计方法进行方案比选，以仿真实验方式对各个方案的空域性能进行评估，主要评估指标包括空域容量、经济性、环保性及安全性等，最终确定可行的空域资源配置规划方案。

2算例分析

2.1空域资源规划配置

某机场终端区2017年交通流量预测为793958架次，以航路网络优化为基础，建立条件航路和临时隔离区域，航路方案包括三个临时隔离空域和三条条件航路，根据每日空域资源需求确定二级分配，第三级实时对民用或军用空域用户开放。具体来说，在无空军活动的基础上，释放三个临时隔离区域，开放对应的三条条件航路；在有空军活动基础上，释放三个临时隔离区域，但三条条件航路不激活。

不对原有导航和管制系统进行改变，以2015年高峰时段交通流为基础确定管制符合，进行扇区划分，该机场终端空域被划分为七个扇区。

2.2仿真分析

建立该机场终端三维微观仿真模型，以实际运行数据和预测数据作为模型数据，进行飞机进离过程的三维仿真，对管制员指令进行模拟。仿真得到飞行轨迹表，用VB+MAPX软件显示非请状况，模拟空域运行状态，主要现实的信息包括高度、航班号及飞行轨迹等。

2.2.1安全性

飞机间的间隔是影响飞机飞行安全的主要因素，该机场终端区进场飞机间隔为：垂直间隔300m，纵向间隔12km，符合相关规定，但该机场终端区属于复杂机场终端区，交通密集、航线结构复杂、交叉点较多，这些也会影响飞行安全[3]。而改进航路结构则有利于提升安全性，经过安全评估，提出的空域资源配置技术方案安全性优良，仅为3.73×10-9次/h，小于现状空域的19.26×10-9次/h。

2.2.2延误时间

该机场终端区交通流量大，有着延误问题，采用SIMMOD进行仿真建模，仿真结果表明，本文提出的空域资源配置技术方案各扇形区域延误时间均在15min以下，有效解决了延误问题。

2.2.3工作负荷

原方案管制员工作负荷较大，利用DORATASK验证扇区划分的合理性，对飞机进离场全过程进行仿真，动态模拟管制员指令，对管制员工作负荷进行统计。统计结果表明，管制员负荷均在2880s以下，满足相关要求。

2.2.4经济性分析

利用数学模型进行经济性评价，使用本文提出的空域资源配置技术方案总飞行成本为134.87亿元，相较于原方案来说，能够节约11亿元之多，经济性优良。

2.2.5环保性分析

民用飞机每燃烧100t燃油平均会释放氮氧化物2.112t、二氧化硫98kg、一氧化碳56kg，二氧化碳318.7t，结合三维仿真数据得出该机场终端区飞机进离场耗油量，最终得到温室气体年排放量为369.58万t，小于原方案的405.2万t，环保性优良。

结论：综上所述，本文结合实际算例，提出了一种复杂机场终端区空域资源配置技术方案，仿真结果表明，此方案安全性、经济性、环保性优良，工作负荷较小，能够解决延误问题，提升了空域资源利用率，值得进一步推广和应用。

参考文献

[1]马园园，胡明华，张洪海，尹嘉男，吴凡. 多机场终端区进场航班协同排序方法[J]. 航空学报，2015，07：2279-2290.

[2]胡明华，马园园，田文，尹嘉男. 复杂终端区进场交通流优化排序方法研究[J]. 南京航空航天大学学报，2015，04：459-466.

[3]张洪海，廖志华，张启钱，张翔宇. 终端区空域结构调整对进场交通流的影响[J]. 交通运输工程学报，2016，02：100-108.