一种机场绕行滑行道启用阈值评估方法

本发明属于机场交通管理领域，尤其涉及一种机场绕行滑行道启用阈值评估方法。

背景技术：

1、传统近距平行跑道的运行大都采用“内侧出发、外侧到达”模式，因此到港航空器为了到达停机位需要穿越内侧跑道，跑道侵入的风险增大，并由此导致了一些安全事故及征候，比如“虹桥1011事件”。为减少航空器进行跑道穿越，减少跑道占用时间，提高跑道运行效率，上海虹桥机场南北端绕滑已于2021年底顺利启用。绕滑启用后，有效降低跑道侵入风险，提升机场安全运行保障能力。但虹桥机场绕滑启用后，由于大量进港航空器使用绕滑，也造成了虹桥机场的进港滑行时间超过10分钟，远高于同样是近距跑道的德国杜塞尔多夫(5分钟)、法国里昂(5.3分钟)、法国尼斯(4.5分钟)等机场，造成时间成本与燃油成本的损失。因此，综合考虑机场运行的安全和效率，根据机场场面运行情况，通过对绕行滑行道启用策略的研究，决定绕行滑行道的启用时机，探索场面运行安全和运行效率的最优结合，具有重要的现实意义。

2、国内机场绕滑建设启用后进场航空器以绕行滑行为主，造成低小时流量下运行效率较低，因而关于绕行滑行道启用策略的研究还存在一定缺失。并且，对绕行滑行道使用策略的研究大都局限于跑道系统，都集中在优化滑行时间或者减少燃油消耗，鲜有研究关注绕行滑行道的启用时机及其与场面运行策略和效率的关联，无法为管制员提供具有实际意义的运行模式参考。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种机场绕行滑行道启用阈值评估方法。建造绕行滑行道的主要目标是为航空器提供一条不穿越跑道的滑行路线。因此，绕行滑行道的设置对运行安全的提升尤为显著，但是绕行滑行道会使航空器的滑行距离相较跑道穿越大大增加，相对跑道穿越的等待，使用绕行滑行道可能会造成航空器的滑行时间更长，造成时间成本与燃油成本的损失，因此需根据场面运行情况，通过对绕行滑行道启用策略的研究，决定绕行滑行道的启用时机，探索场面运行安全和运行效率的最优结合。

2、本发明包括以下步骤：

3、步骤1，建立绕行滑行道启用的绩效评估指标体系，用于评估不同运行模式下进场航空器的运行效率，辅助决策具体运行模式的启用时机；针对进场航空器滑行过程，建立理论模型；

4、步骤2，构建所评估机场的计算机仿真模型，并建立运行模式与运行效率绩效的关联模型，得到基于离场小时架次的绕滑启用阈值；

5、根据所选用的机场运行效率评价指标，研究穿越模式、绕滑模式下额外滑行时间(启用决策指标)与离场小时架次的关联；

6、步骤3，依据启用阈值决定绕行滑行道的启用时机：当离场小时架次超过启用阈值时，绕行滑行道启用，进场航空器直接绕滑。

7、步骤1中，所述绕行滑行道启用的绩效评估指标体系包括：进场航空器额外滑行时间，以及滑行时间、滑行距离和场面延误时间三项指标进行绕行滑行道启用前后的运行效率对比。

8、步骤1中，所述不同运行模式包括穿越模式、绕滑模式。

9、步骤1中，所述进场航空器额外滑行时间计算公式为：

10、a＝b-c，

11、其中，a表示进场航空器额外滑行时间，b表示航空器滑行时间，c表示航空器无障碍滑行时间。

12、步骤1还包括：针对进场航空器滑行过程，建立如下理论模型：

13、

14、

15、ti＝t0-tif+m(tiw+tif)+(1-m)tieat (3)

16、

17、t0＝tie+tic+tif+tis (5)

18、tiw＝ti'w+δt (6)

19、其中，表示进场航空器平均额外滑行时间，t0表示进场航空器所对应的无障碍滑行时间；ti表示第i个进场航空器从接地至预指派停机位的合计时间；t表示进场航空器总滑行时间；tie表示第i个进场航空器从接地至完成跑道脱离所用时间；tic表示第i个进场航空器从完成跑道脱离至起飞跑道穿越点所用时间；tiw表示第i个进场航空器的等待穿越时间，航空器可以直接穿越时等待穿越时间为0；tif表示第i个进场航空器穿越跑道所用时间；tieat表示第i个进场航空器在绕行滑行道的滑行时间；tis表示第i个进场航空器进入滑行道系统后滑至停机位所用时间；t'iw表示第i个进场航空器等待起飞跑道解除占用时间；δt表示启停损耗时间。

20、步骤2包括：

21、步骤2-1，根据所评估机场的机场布局、进离场航空器滑行程序、跑道运行模式和间隔、速度运行参数，构建所评估机场的计算机仿真模型；同时将机坪划分为不同区域，以进行后续的无障碍滑行时间统计和额外滑行时间计算；

22、步骤2-2，基于评估机场的实际航班计划和场面运行效率评价指标设置模型的输入、输出数据；

23、对穿越模式和绕滑模式仿真输出得到航班运行情况，得到不同机位和跑道组合的各项指标，用于计算不同机位和跑道组合的无障碍滑行时间；取各区域内滑行时间与场面延误最小差值作为相应区域的无障碍滑行时间。

24、步骤2-3，基于统计的无障碍滑行时间与输出结果，计算进场航空器的额外滑行时间，并统计小时进离场航班量，进一步分析所选场面运行效率评价指标与交通流关联与相关关系，得到额外滑行时间随离场小时架次变化的分布情况，比较进场航空器在穿越模式与绕滑模式两种情形下离场流量对绕滑启用决策关键指标的影响，基于穿越与绕滑两种模式下的平均额外滑行时间曲线的交点或者穿越策略下曲线突增的拐点，得到绕行滑行道的启用阈值，由此确定基于离场小时架次的绕行滑行道启用策略。

25、步骤2-1中，所述将机坪划分为不同区域，划分的原则是基于所评估机场的进场航空器的滑行路线和机位的分布情况判断，进场航空器到达相邻机位所需滑行时间相似，此外，滑行路线相似、滑行距离相近的机位和跑道组合，其无障碍滑行时间也相近，如，进场航空器通过相同主滑进入机坪后在同一个节点分离到达周围的机位，其进场路线和滑行距离相近。

26、步骤2-2中，所述场面运行效率评价指标包括滑行时间、滑行距离和场面延误时间；所述输入数据包括：滑行时间、滑行距离和场面延误时间，以及仿真实际航班运行时导入的航班计划，所述航班计划包括航空器呼号、计划进离场时间、航空器注册号、航空器机型、出发和到达机场、进离场程序；所述输出数据包括：每个航班的仿真到达时间、起飞时间、分配机位号、使用跑道、场面延误、滑行时间、滑行距离。

27、步骤2-2中，所述各项指标包括滑行时间、场面延误、使用跑道和机位。

28、步骤2-3中，所述绕滑启用决策关键指标指航空器的额外滑行时间。

29、本发明还提供了一种存储介质，存储有计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被运行时，实现所述一种机场绕行滑行道启用阈值评估方法。

30、有益效果：

31、本发明提出一种机场绕行滑行道启用阈值评估方法，可以为建设有绕行滑行道的机场提供启用绕滑时机的判断依据。绕行滑行道的设置对运行安全的提升尤为显著，其次通过对绕行滑行道使用策略的研究，更加合理地利用机场资源，也可实现机场运行效率的提升。基于所得到的绕滑启用阈值，既避免了非繁忙时段进场航空器绕滑造成时间和燃油成本的额外损失，又直接缓解了离场高峰时段跑道资源紧张、跑道穿越等待点拥堵的情况，从而间接减轻了管制压力、提高了航班正常率。