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1、依据管制员工作负荷的扇区优化研究南京航空航天大学硕士学位论文依据管制员工作负荷的扇区优化研究姓名:张明申请学位级别:硕士专业:交通运输规划与管理指导教师:韩松臣20030101依据管制员工作负荷的扇区优化研究摘要对空域扇区优化问题的研究是空管领域的一项重要的研究课题。该项研究对于保障空域容量和飞行安全均具有重要作用。本文在统计管制员工作负荷和建立空域拓扑结构数学模型的基础上,采用模拟退火算法实现了空域扇区优化设计。在对厦门管制区的优化结果进行分析的基础上,提出了基于有限元的优化方法。通过实际空域设计的算例计算,验证了扇区优化数学理论正
2、确性,比较两种算法的优化结果,证明了改进的优化算法更具合理性。关键词:管制工作负荷,空域拓扑结构,有限元,模拟退火算法,扇区划分塑塞堕窒堕鲞查主堡主兰焦堡苎一一’’打伍..’.....:,Ⅳ南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论.前言我国实行的改革开放政策为民航的发展提供了前所未有的机遇。国民经济持续快速增长,旅游外贸加速发展,人民生活水平不断提高,促进了航空运输需求的快速增长,我国民航事业得到长足的发展。最近年,我国航空运输量以每年平均.的速度增长。在生产规模方面,运输总周转量、旅客周转量、货邮周转量快速增长,不包括港、澳、台地区,
3、年全行业完成航空运输总周转量.”吨公里,旅客运输量.×人,货邮运输量.×吨。中国民航在世界民航业中的排位稳步提高,年运输总周转量排第位。年中国民航定期航线总数达到条,国内通航个城市,国际通航个国家个城市。年末全国民用运输机场个。其中,年首都机场旅客吞吐量突破人次,成为亚洲最繁忙空港并跻身世界特别繁忙机场Ⅲ。航空运输量的快速增长客观上要求我国民用航空的建设和管理与之相适应。而我国目前航空运输流量分布很不均衡。目前,民航旅客吞吐量的%集中在个主要机场,其中个为全国省会、自治区首府和直辖市机场;个为深圳、厦门、大连、汕头、珠海、温州、宁波、
4、桂林、青岛、重庆等经济特区、开放城市和旅游城市机场。随着旅客吞吐量和飞行运行总架次的益增长,使我国空中交通系统面临着越来越严重的航线拥挤;此外,恶劣天气、导航设备故障也必然导致空域容量资源严重不足。因此,尽管我国的空中交通流量与发达国家相差甚远,但空中交通的拥挤状况却严重得多,并因此引起大量的航班延误,造成巨大的经济损失,而且埋下了事故的隐患【】。由于上述空中交通现状存在,管制员在其管辖空域内的飞机数量越来越多,使得管制员工作负荷在不断增加。在我国的某些空域的空域管制工作的工作量之大,时常超出管制员所能承受的程度,对飞行安全带来不利影
5、响。为了保证飞行安全,提高飞行效率和空域利用率,空管部门将空域划分为若干扇区,每个扇区设立一个管制席位,进行空中交通的指挥和协调工作。如何确保扇区划分的均衡、有效和合理,成为世界民航空中交通管制领域不少学者研究关注的一个重要课题。这方面研究对于增加空域容量,保证飞行安全,具有重要意义。.国内外相关工作研究的现状在管制工作负荷和扇区优化方面,近些年来,国内外学者进行了一些理论研依话管制员工作负荷的扇区优化研究究和系统开发,取得了一些成果。从所掌握文献来看,研究情况如下。..管制员工作负荷方面的研究情况年,.。】提出了用排队论方法分析管制
6、员工作负荷,讨论了管制员对例行事件的处理时间以及扇区的交通流量与航班延误之间的关系;年,.等人在美国航空管理局从文档中对管制员工作负荷模型教授对日本东有效性给出论证;日本电子导航研究所的京机场进行了调查和统计分析,他根据在交通繁忙的情况下,管制员工作的完成情况来判断容量极限是否达到,从而推算出终端区管制扇区的实际最大容量。年,,..等提出建立模型和评估工具预测管制员分析模型,预测管制员工作负荷。整套模型包括管制员行为模型、扇区环境模型和工作负荷模型等。年,在国际空管第届技术和展览年会上,澳大利亚】小组推出测量工作负荷的工具,该软件工具
7、可以设计扇区大小的和确定扇区容量,实现空域和扇区的优化。国内在管制员的工作负荷及空域规划方面的研究开展相对较晚。工作负荷方面的研究,主要是在人为因素方面的研究涉及对于管制员工作负荷,进行有关探讨。韩松臣】等针对广州管制区,对于管制员工作负荷进行定量统计,采用国际上较为成熟的主观容量评估方法方法,进行扇区容量评估实验,为本文进行的工作负荷量化研究提供借鉴。..国内外空域规划方面的研究情况本文重点探讨的扇区优化问题是空域规划设计的一个重要方面,对于增加空域容量,保证飞行安全,具有重要意义。国际民航组织的文件对该方面的研究进行了阐述:~/根
8、据空域安全间隔专家组的研究成果.制定了一/、空域规划的方法和原则。此外,/和国际民航公约附件也包含部分空域规划设计方面的内容。最近的空域规划文件是年公布一/总结了国际民航界在空域规划设计和空域安全性评估方面更广泛的量化研
