航班着陆调度的实时优化方法-研究

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1、中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：么耷彗盘鱼签字日期：渔!里挈s生兰皇旦中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入

2、有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。日呸开口保密(——年)作者签名：么立垒蝈签字日期：兰l!复皇坦兰!身导师签名：签字日期：俘伏夕第1章引言1．1研究背景随着世界经济的发展，对航空运输的需求也不断增长，这导致飞机数量和飞行流量急剧增加，空中交通拥堵已成为亟待解决的一个难题。每年因空中交通拥挤造成的经济损失已经达到了上百亿美元，更重要的是空中交通拥挤严重影响了空中飞行的安全。空中交通流量管理的研究也受到了国

3、内外广大学者的广泛注意。在我国，随着国民经济的高速增长，我国民航事业的发展得到了良好的外部环境。从1994年至今，我国民航的实际航班飞行量年均增长16％据国际民航组织统计，2005年我国航空公司定期航班完成的总周转量达到257．765亿吨公里，相比2004年增长了12％世界排名也由第三上升到仅次于美国、而成为超过航空强国德国的第二大航空运输大国。随着空中交通运输量的增加，我国原来的空中交通流量管理方法已经不能满足于日益增长的交通量的需求。空中交通流量管理源于航空发达国家，其英文为AirTra伍cFlowManagement，

4、简称ATFM。早在20世纪70年代，由于多种因素致使某一空域中的空中管制能力无法应付管制局面，在探讨其解决方法的过程中提出了“空中交通流量控制”(AirTrafficFlowControl，ATC)的概念。本质上说，ATFM的目的是为了安全而有效地使用现有的空域、ATC的服务和机场能力，并且提供飞机运作者及时、精确的信息以规划和实施一种经济的空中运输，以尽可能准确地预报飞行情况而减少延误。从20世纪60、70年代开始，美国、欧洲、日本等国根据当地特点都建立了覆盖整个区域的空中交通流量管理系统。与之相比，我国目前的空中交通流量

5、管理还是初步的，粗放的，自动化程度很低；我国的空中交通流量管理体系还没有完全建立，相关研究工作正处在逐步展开的阶段。空中交通流量管理可以分为先期流量管理、终端区交通流量管理以及具有寻径能力的空中流量管理。先期流量管理是在宏观上对交通流量进行管理和调度，主要研究地面等待策略问题；终端区交通流量管理主要是指在本终端区的范围内进行飞行前流量控制和实时交通管理，主要研究终端区飞机的着陆排序问题；具有寻径能力的空中流量管理主要根据各个机场、区域以及航线容量的实时情况和信息及时动态调整各个航班的起飞时间、航路变化和着陆的时间。本文研究的

6、航班着陆调度方法属于终端区交通流量管理范畴。终端区交通流量管理旨在：在确保安全前提下，使到场飞机充分发挥各自的飞行性能，尽量减少飞机之间的相互影响和飞行延误，提高飞机的正点到达率。目前，处理终端区第1章引言域流量管理的主要措施是对该区域内的飞机进行排序，这样可以高效地为到达的飞机合理安排着陆顺序。机场终端区是航班从航线飞行到着陆的过渡区，因为涉及机场容量、空域结构等复杂特性，它成为影响整个空管系统运行效率的一个瓶颈。因此，作为机场终端区流量管理的核心环节，航班着陆调度优化方法的研究具有重大意义，能产生很大的应用价值。在美国、

7、欧洲以及澳大利亚，不少繁忙机场和终端区都使用了航班进港排序辅助决策系统来配合空管员进行航班着陆调度。以澳大利亚为例，2000年悉尼奥运会前，悉尼终端管制中心建设了进港排序辅助决策系统(MAESTRO)，该系统与其使用的空管自动化系统(Euro．eat)相结合，有效地降低了区域和进近雷达管制员的工作压力，达到了加速进入终端区并降低延误的目的。排序辅助决策系统不仅使机场附近区域及终端区的空中交通更加有序，提高了管制安全水平，而且减少了燃油消耗，为航空公司节约了大量的运行成本。然而，我国在机场终端区航班着陆调度方面基本上还处于人工

8、管制阶段，依靠管制员的个人经验来对待着陆的航班队列进行适当的调整；相比国外的航班进港排序辅助决策系统，人工管制不仅效率很低，而且没有充分利用空域和地面的资源。因此，研究航班着陆调度方法，设计高效的优化调度算法，建立航班进港排序的计算机辅助决策系统对于我国民航事业的发展是非常必要的(马正平等