首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 航空航天工程论文 > 国内航路运行容量评估方法探究

国内航路运行容量评估方法探究

2020-12-02 71 上传者：管理员

摘要：本文结合国内外现有的空域航路容量评估方法的模型，针对我国特定的航路运行实际，提出MultiAgent模型的航路容量评估方法，并对所提出的方法进行验证，得出MultiAgent模型的航路容量评估方法具有适应性强等优点。

关键词：
MultiAgent模型
民航运输
空域航路容量
航路容量评估
航路运行
加入收藏

近年来，我国民航运输业迅猛发展，同时空中交通运输量也不断地增加。截至2018年从近五年数据可以得到，每年民航运输总周转量增长约10%，完成周转量3500晚亿吨公里；每年运输旅客增长量约11%，实现全年20亿人次；每年实现货物增长约2.4%，完成货运总量2900万吨。相比五年以前，现有飞机机队数量实现翻倍增长，机场数量也不断增多。预计截至2020年，预计我国将达到1450万亿吨公里的运输总周转量，7亿人次运输旅客年总量；1000万吨的年货运输量。

随着全球民航大发展时代的到来，我国提出了民航强国的发展战略。但是，由于受到我国在发展过程中基础设施薄弱、空域开发缓慢、人均素质发展不均衡的影响，再加之我国民航业管理水平较西方成熟发达国家落后，使得空域航路容量与空中交通流量的需求的矛盾日益突出，时常出现航路拥堵的现象。

因此，为了更好地解决空域航路容量与空中交通流量的矛盾，增加空域的利用率，实现航路利用的最大化，提高我国民民航航运营体系和运营能力，研究如何快速有效地对航路容量进行专业合理的评估变得很有必要。

一、容量评估

航路容量评估不仅是优化和制定相关航空时刻表的重要参考标准按，而且还是时刻管理的重要内容之一。航班时刻能否准确有效地保障，其主要看航路容量评估是否快速、合理、有效，一个合理、有效、快速的航路容量评估能很好地缩短航班的保障时间，提高机场和飞行器的利用率，甚至于能更好地提升该空路区域航班的容量，能充分的利用相关空域，缓解因航班延误导致的航路紧张，疏导航路交通压力，为航班准点率提供有效的支持。最大化管制效率和航路利用率，更能有序、合理地保障航路运行安全。

二、MultiAgent的理论基础

随着信息时代的到来，互联网技术的飞速发展，计算机解决问的能力越来越强，导致需要利用计算机技术更好解决的关键性问题越来越多、越来越复杂。为了能更好地适应和解决实际工作学习中的复杂性问题，发展出了计算机分布处理模式和并行计算模式，进而能解决传统集中式模式系统所不能处理的复杂问题。研究分布处理模式的方法很多，这些方法随着科学技术的发展提高了人工智能的应用，其中比较成熟的就是多智能体（MultiAgent）研究法，它是人工智能的一种，采用分布式模式处理方法。

Agent有自主性、交互性、反应性、智能性、友好性、移动性、社会性、主动性、协作性、适应性、可信性、协调性、不可预测性、健壮性、持续性、代理性等基本特性。

而在基于单Agent的基础上，使两个或两个以上的Agent结合，按照一定的联系方式和排列结构，综合单Agent的不同特性，形成了多智能体系统（MultiAgentSystem，简称MAS）。在现在的实际运用中，MAS被普遍采用。而单一的Agent由于其局限性，被采用的频率逐渐减少。MAS系统通过各个Agent各自处理完成分配的任务目标，完成后各Agent之间会进行相互沟通和配合，综合优化协调。

在研究MAS系统时，首先要对Agent进行研究，Agent单元有其独有的特征，而比较形象和准确的描述为BDI模型，其模型的思想主要是把Agent概括为愿望（desire）、意图（intention）、信念（Belief）三个方面的属性，这这些属性被广泛的研究和应用。

综合各方面的研究，可大致将单个Agent的BDI模型表示为意图2.1所示。

图2.1BDI模型

三、航路容量评估的模型及算法研究

航路容量定义是在某个单位时间范围内，在某条航路上最多能够接纳的航空飞行器的飞行架次数量。按照航路容量的实际情况上，航路容量又被分为理论容量、运行时容量和实际运行容量。

理论容量：在某个单位时间范围内，在航路完全能满足各航空器的服务请求的前提下，运行航路在理论基础上能同时服务的最多的航空器架次的理论容限。

运行时容量：在正常可接受的航空器延误情况下，某个单位时间范围内，运行航路能同时保障航空器服务要求的最大数量的航空器运行架次。该指标是最能体现该航路正常一天服务能力的重要指标。

实际运行容量：基于理论容量基础上，综合天气因素、工作人员（如空管、飞行、机务人员）因素、设备设施等实际运行中可能出现的因素，在某个单位时间范围内，运行航路能同时保障航空器服务要求的最大数量的航空器运行架次。

但是在实践中情况中，在整个空域中航路的组成结构很繁杂。例如，像京昆两地这样的空中航路通道，其主要作用是连接华南和华北地区，同时连接东北、与华北等北方地区，同时还串联起西北和西南地区。整个京昆空中航路通道跨越我国多个管制区，连接多个重要区域，是名副其实的空中重要交通枢纽。

本文对特定航路A599进行研究，该航路为管制区特定的某一航路，对该航路进行航路容量模型的评估，通过航路容量评估对航路进行合理的优化性建议。

在对航路进行研究时，查阅资料，找到影响该航路容量的相关因素，主要因素有天气、人员、设备等，具体的因素参见表3.1。从表中可以看出，影响因素较多。本文忽略天气、人员等较固定的因素，选取了航路A599的本身和航路结构作为研究影响因素。

表3.1影响航路容量的主要因素

明确航路模量并建立航路模型

由于航路模量评估模型的建立是数学计算问题，因此，尽可能简化或者优化建模量和建模环境，能更好地得到贴近于运行航路流量的模型。由于建立的模型与实际运行时的具体情况存在一定的差异，评估的准确性会有所下降。本文在对航路A599进行坏境建模时，加入了比较的模块，在建立模型的过程中加入了管制人员对航空器进行不同方式组合的运行情况，使得建立的模型对航空器航路进行容量评估时更接近于实际，这样使得通过建立的模型进行最后的航路容量评估时达到最大效率，满足最大效率进行评估的理论。

图3.1航路A599上部分航段和航域扇区结构示意图

四、建立模型的实际运用

本文选取航路A599作为研究对象，改线路为昆明至来宾的线路，通过容量评估对航路进行计算分析。将A599航路绘制成航路结构简化后的航段图，如图3.1所示。从图中可以看出该航路途跨越三个扇区空域，分别为南宁01扇区、南宁02扇区和昆明03扇区，航路中会经过SGM、LXI、P128、ADBAG、MEPAN、BSE、OVLOG、LBN这8各导航点，各导航点分布可参见图3.1。从简化图中可以看出，该航路为导航点SGM点到LBN点线路，被8各导航点分为7个航段，各航段根据实际其长度分别为SGM到LXI航段，距离137km;LXI到P128航段，距离107km;P128与ADBAG航段，距离47km;ADBAG与MEPAN航段，距离51km;MEPAN与BSE航段，距离99km;BSE与OVLOG航段，距离132km;OVLOG与LBN航段，距离122km。该航路总长695km，通过表格对个航段信息进行汇总，得到表3.1。

表3.1航路A599上各航段的信息汇总表

模型计算的结果与总结分析

根据建立的模型，依据雷达管制程序，监控两架航空器以相同速度和没有高度层穿越的情况下，对该航路7个航段进行容量评估，得到：SGM至LXI容量值为20架次/小时、LXI至P128容量值为17架次/小时、P128至ADBAG容量值为8架次/小时、ADBAG至MEPAN容量值为8架次/小时、MEPAN至BSE容量值为16架次/小时、BSE至OVLOG容量值为20架次/小时、OVLOG至LBN容量值为18架次/小时。通过评估，与实际航路量相近，对于优化航路具有重要指导作用。

田秋实.国内航路容量评估研究[J].中国科技信息,2020(Z1):24-25.