多机场终端区航班进离场协同运行模式与方法

The multi-airport terminal area characterized by intensive airport groups, complex airspace structure and heavy air traffic flow, is the bottleneck area of airspace congestion, flight delays and aviation accidents, and thus it severely restricts the efficiency of air traffic operation. Hence, the key link to break through bottlenecks of the operation in multi-airport terminal area is working out some scientific and high effective modes and methods for arrival and departure flights. This project will revolve around the research hot spots and difficult problems of domestic and international air traffic management, and explore the fundamental scientific issues on collaborative flights operation in multi-airport terminal area. First of all, this project is to build the collaborative operation patterns and frame of arrival and departure flights in multi-airport terminal area, then explore the effect rule and evolution law of aircraft group behavior. After that, this project is to establish flight sequencing model using the multi-server parallel queuing theory, integrating improved genetic algorithm with sliding time window algorithm to solve the collaborative scheduling problem of arrival and departure flights in multi-airport terminal area. At the same time, based the theory of time-varying network, this project will solve multi-airport flight coordinated operation control problem. Finally, this project will develop the simulation verification system of collaborative operation. By building the collaborative operation evaluation index system, it will simulate and validate the research findings with scientific evaluation methods. This project will improve and perfect the theory of air traffic management, and to provide technical support for collaborative operation of arrivals and departures.

多机场终端区呈现机场群密集、空域结构复杂、交通流量大等显著特点，是空域拥堵、航班延误和飞行事故等频发区域，严重制约空中交通运行效率，研究科学高效的进离场航班协同运行模式与方法成为突破多机场终端区运行瓶颈的关键所在。本项目围绕国内外空管研究热点与难点问题，探索多机场终端区航班协同运行的基本科学问题。首先，建立多机场终端区航班协同运行模式与框架，探索航空器群体行为作用关系及演化规律。然后，采用多服务台并联排队理论建立航班排序模型，综合运用改进遗传算法与滑动时间窗算法，解决多机场终端区进离场航班协同排序问题；采用基于时变网络的航班协同运行冲突探测和解脱算法，解决多机场终端区航班进离场协同运行控制问题。最后，研发多机场终端区航班协同运行仿真验证系统，构建航班协同运行评价指标体系，并采用科学的评估方法对研究成果进行仿真验证。本项目将健全完善空中交通管理理论，并为航班协同运行提供技术支撑

基于多机场终端区呈现机场群密集、空域结构复杂、交通流量大等显著特点，是空域拥堵、航班延误和飞行事故等频发区域，严重制约空中交通运行效率。研究科学高效的进离场航班协同运行模式与方法成为突破多机场终端区运行瓶颈的关键所在。项目围绕国内外空管研究热点与难点问题，探索多机场终端区航班协同运行的基本科学问题。本项目研究致力于健全完善空中交通管理理论，并为航班协同运行提供技术支撑。. 项目从以下几方面进行了研究并取得了重要成果：. 1、研究了多机场终端区现行管制运行模式，分析其特点及存在的问题，从多机场终端区空域配置的角度分析了终端区多机场之间和进离场之间的作用关系，研究了多机场终端区进离场航班协同运行的相互影响规律；分析了多机场终端区运行模式，研究了多机场终端区空域资源建模与空域运行模式；建立了多机场终端区空间资源模型、时间资源模型以及空域模型下运行模式；. 2、根据多机场进离场航班协同运行作用关系和多约束多航空器协同运行模型，研究了多机场终端区进离场航班动态协同排序方法和评价指标，以终端区资源利用率和管制效率最大化为目标，建立终端区多机场航班协同进场动态排序优化模型、协同离场动态排序优化模型和协同进离场动态排序优化模型；提出进离场协同运行排序算法；. 3、研究了多机场终端区进离场航班协同运行性能评价指标体系，提出了具有普适性和完备性的管制运行品质定量指标体系，提出了基于主成分分析法的空中交通管制运行品质综合评价方法，提出了基于前馈反向传播网络的空中交通管制运行品质综合评价方法；. 4、搭建了快速仿真实验平台，以珠三角多机场终端区为实例，对珠三角地区空域运行进行了快速仿真评价验证，结果表明，课题取得的理论成果对终端区运行效率、容量的提升和运行品质的改善有明显效果；. 5、研制了多机场终端区航班协同运行原型系统，能够引接飞行计划、综合航迹等现场运行数据，对多机场终端区航班进行协同排序，初步实现了理论研究的实际应用；. 6、发表学术论文22篇，其中SCI收录3篇，EI收录11篇；申请专利30项，软件著作权4项；培养11名博士研究生，22名硕士研究生；参加国内外学术会议6次，国内外学术报告、授课10次。