依据管制员工作负荷的扇区优化研究

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1、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(SA)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确性，比较两种算法的优化结果，证明

2、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m塑塞堕窒堕鲞查主堡主兰焦堡苎一一AbstractTheairspace’ssectorpartitionisallimportantofresearchproblematthedomainoftheair打a伍cmanagement．Ithastheveryimportanteffectonensuringairspace’Scapabilityandthesecurity．Tllispaperputtousesimulatedannealingal

3、gorithm(SA)toachievethedesignaboutsectoroptimizationbasedonthestaffsticmethodofthecontroller’sworkloadandthemathematicalmodeldescribingtheairspacestructureofthetopology．WeanalyzetheoptimumresuRofXiamencontrolairspaceandputforwardoptimalalgorithmbasedontheFiniteElementmethod(

4、FEM)．Bycomputingtheexample．itvalidatedtheCOlTectnessofthetlleorcticaboutsectoroptimumandcomparedtwoldndofoptimalresult．Theimprovedalgorithmisprovedmorerational．Keyword：ControlWorkload，AirspaceStructureoftheTopology,theFiniteElement,SimulatedAnnealingAlgorithm,SectorPartition

5、Ⅳ南京航空航天大学硕士学位论文1．1前言第一章绪论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20年，我国航空运输量以每年平均207．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，2000年全行业完成航空运输总周转量1．225X10”吨公里，旅客运输量6．722×107人，货邮运输量1．967×106吨。中国民航在世界民航业中的排位稳步提高，2000年运输总周转

6、量排第9位。2000年中国民航定期航线总数达到1165条，国内通航126个城市，国际通航33个国家60个城市。2000年末全国民用运输机场129个。其中，2000年首都机场旅客吞吐量突破2XlO7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95％集中在40个主要机场，其中30个为全国省会、自治区首府和直辖市机场；10个为深圳、厦门、大连、汕头、珠海、温州、宁波、桂林、青岛、重庆等经济特区、开放城市和旅游城市机场。随着

7、旅客吞吐量和飞行运行总架次的El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【2】。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

8、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