CN104299454B - 一种恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法，用于空中交通流量管理系统中的战术流量管理阶段，在恶劣天气下，通过把恶劣天气因素转化为约束条件，根据这些约束条件进行航班排序放行排序过程中，给参与放行的各管制单位、机场、航空公司提供统一的放行序列，以实现空域资源的最大利用，提高空管在恶劣天气下的运行保障效率，确保空中交通安全。

Description

一种恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法

技术领域

本发明涉及飞行器空管领域，尤其是一种多机场协同放行的方法。

背景技术

近几年来，随着民航运输业的飞速发展，空中交通流量的迅速增长迅速，现有的空域结构、网络布局、通信导航设备等难以适应空中交通流量增长的节奏，因而在机场、终端区及航路交叉点等出现了较为频繁的飞行冲突，形成了空中交通网络的“瓶颈”。这不仅给航班时刻的编排带来极大的困难，而且还因时刻编排的随意性和盲目性，增加了管制工作负荷，也增大了产生飞行冲突可能性。为了解决空中交通拥挤问题，近几年来有关部门对航路走向、管制方法等作了调整，但每次又由于飞行流量的快速增长而使得区域内总流量很快达到饱和甚至超负荷。在这种超负荷的运作下，任何一个不正常因素的出现都可能危及到飞行安全。为了确保飞行安全，只能通过适时采取流量控制和管理措施。

目前，北京、上海、广州等区域管制中心先后建立了地区级多机场协同放行系统，通过建立这种统一的信息平台，达到了信息共享的目的，通过系统给出了合理的放行序列，从一定程度上降低了管制员的工作压力，机场放行效率得到了一定提高，旅客在飞机上长时间等待的现象明显减少，空域资源得到了充分的利用。

但是在恶劣天气下，系统无法根据实际的天气状况，给出合理、高效、有序的航班队列，如果按照原有的模式进行放行，将导致航班大面积延误。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种能够统一执行标准的，在恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法，有利于提高恶劣天气条件下多机场协同放行的效率。

为实现上述发明目的，本发明恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法可采用如下技术方案：

首先设置各个处理流程定义，包括，

(1)、设置所有走廊口总量时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T1，T2)，其中T1为开始时间，T2为结束时间，所有走廊口的放行量值，记为M1；每一个航班预计过走廊口的时间为T，比对该时间T是否在设置的参数时间(T1，T2)范围内，如果在该参数时间范围内，则记为该时段内一个航班数量N1，当在该时段内安排的航班数量N1>M1时，表明该时间段已经无法安排航班，需要重新给航班安排过走廊口的时间，如果该航班是第一个超过最大承载量M1的航班，则以结束时间T2作为该航班最早可以经过走廊口的时间进行排序；

(2)、设置单个走廊口分量时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T3，T4)，其中T3为开始时间，T4为结束时间，单个走廊口的放行量值，记为M2；计算一个航班预计过走廊口的时间T时，比对该时间T是否在设置的参数时间(T3，T4)范围内，如果在该参数时间范围内，则记为过该走廊口的一个航班数量N2，当在该时段内过该走廊口的航班数量N2>M2时，表明该航班无法按照该时间过该走廊口，需要重新安排该航班过该走廊口的时间，如果该航班是第一个超过该走廊口承载量的航班，则以该走廊口的结束时间T4作为该航班最早可以经过该走廊口的时间进行排序；

(3)、设置走廊口替换时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T5，T6)，设置走廊口V1替换为走廊口V2。将经过走廊口V1，同时过点时间在(T5，T6)范围的航班中的航路全部替换为过走廊口V2，并且按照走廊口V2的约束条件进行航班排序；

(4)、设置走廊口关闭时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T7，T8)，设置走廊口V1关闭；将航班过点时间在(T7，T8)范围内，同时又是经过走廊口V1的航班重新安排过点时间全部安排在(T7，T8)范围外，并且按照走廊口V1的约束条件进行航班排序；

基于上述各个处理流程定义，排序步骤包括，

第一步：考虑走廊口处的约束条件：

如果走廊口处设置的分量值信息或者走廊口的总量值信息时，根据航班过走廊口处的时间，如果考虑走廊口的总量值信息，首先判定是否在设置的参数时间范围(T1，T2)内，如果在该参数时间范围内，直接插入到该走廊口队列中，所有走廊口的总量值N1<M1；如果考虑走廊口的分量值信息，首先判定是否在设置的参数时间范围(T3，T4)内，如果在该参数时间范围内，直接插入到该走廊口队列中，但同时必须满足走廊口处的分量值N2<M2；

如果走廊口替换，根据航班过走廊口处的时间，首先判定是否在设置的时间范围(T5，T6)内，如果在该参数时间范围内，将原走廊口替换为新的走廊口。不在该参数时间范围(T5，T6)内的航班，保持走廊口不变；

如果走廊口关闭，根据航班过走廊口处的时间，首先判定是否在设置的参数时间范围(T7，T8)内，如果在该参数时间范围(T7，T8)内，则航班不能以该时间过该走廊口；

第二步：不满足走廊口约束条件的航班，重新计算过走廊口时间：

如果过该走廊口的航班个数已经满足走廊口的分量值或者所有走廊口的总量值，则下一个航班以前一个设置的参数时间范围的结束时间作为最早可以过走廊口的时间，但同时应检验是否满足走廊口处的其他约束条件；

如果在(T7，T8)时间范围内，该走廊口关闭，第一个落在(T7，T8)范围内的航班，以T8作为最早可以过该走廊口的时间，同时检验是否满足走廊口处的其他约束条件。

所述恶劣天气的确定以气象台发布的气象信息为标准，包括雷雨天气、大雾天气、沙尘暴天气的不适宜飞行天气。

与背景技术相比，本发明提供了一种创建了恶劣天气下的多机场协同放行方法；把恶劣天气因素转化为约束条件，根据这些约束条件进行航班排序放行排序过程中，检验约束条件，最终给出合理的放行序列；适用于恶劣天气下的多机场协同放行效率的提高，减少在机场中待飞的飞行器待机时间。解决了背景技术中在恶劣条件下，常规多机场协同放行方式无法使用时，没有统一的恶劣条件多机场协同放行方法的标准及规范的问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

术语解释：

ATFMS：空中交通流量管理系统；

CDM：协同决策；

TTOT(最早到跑道头时间)：安排航班最早能到跑道头起飞的时间；

EOBT(预计撤轮档时间)：由航空公司或航空代理机构给出，预计撤轮档的时刻；

空中走廊：是在两点连线的两侧各有5公里宽度的空中飞行通道，供航空器在走廊内实施点与点之间的飞行最小不得小于4公里。设置空中走廊的目的，是使航空器严格按照走廊进行飞行，避免航空器进入走廊之外的限制区域。国内的北京、上海、广州、成都、西安、沈阳，武汉等大城市都设有空中走廊。飞机去这些大城市的机场，都不可随意飞越城市上空直接去机场，必须先飞向指定的地点(即走廊口)，然后沿着空中走廊，再飞向机场降落。

在恶劣条件下，需要考虑的因素包括：

1、所有走廊口总量值设置

当整个雷雨区覆盖整个管制区上空时，为了保证飞行安全，必须减少航班的放行量，管制员根据目前的天气状况以及工作经验，可以预计未来一段时间内出本区域的航班数量，也就是过各个走廊口的航班量，把这个量值输入到系统中，系统在排序的时候就会考虑该量值，在该段时间内，最多可以安排这么多飞机，过了该时间段，正常放行。

2、各个走廊口分量值设置

当雷雨云区只聚集在某几个走廊口，管制员可以只单独对这几个走廊口进行限制，限制放行的航班数量，别的走廊口不受影响，可以正常放行。系统根据输入的走廊口分量值，进行各走廊口的排序。

3、走廊口替换设置

当走廊口附近的天气条件极差，已经无法保证安全飞行了，这时候，可以考虑

到将过该走廊口的航班改为过别的走廊口，即设置走廊口替换参数。系统根据输入参数，将过该走廊口的航班航路信息改为过别的走廊口，按照替换后的走廊口进行排队放行。

4、走廊口关闭

当天气条件已经不允许航班飞行，机场将会处于一段时间关闭状态，这时候，管制员通过系统输入走廊口关闭的信息，系统获知走廊口关闭信息后，不再安排该走廊口上的航班队列，航空公司可以通过CDM系统查看到航班信息，避免提前安排旅客登机，减少了旅客在飞机上长时间等待情况。

基于上述需要考虑的问题，本发明提供一种恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法，首先设置各个处理流程定义，包括，

(1)、设置所有走廊口总量时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T1，T2)，其中T1为开始时间，T2为结束时间，所有走廊口的放行量值，记为M1；每一个航班预计过走廊口的时间为T，比对该时间T是否在设置的参数时间(T1，T2)范围内，如果在该参数时间范围内，则记为该时段内一个航班数量N1，当在该时段内安排的航班数量N1>M1时，表明该时间段已经无法安排航班，需要重新给航班安排过走廊口的时间，如果该航班是第一个超过最大承载量M1的航班，则以结束时间T2作为该航班最早可以经过走廊口的时间进行排序；

(2)、设置单个走廊口分量时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T3，T4)，其中T3为开始时间，T4为结束时间，单个走廊口的放行量值，记为M2；计算一个航班预计过走廊口的时间T时，比对该时间T是否在设置的参数时间(T3，T4)范围内，如果在该参数时间范围内，则记为过该走廊口的一个航班数量N2，当在该时段内过该走廊口的航班数量N2>M2时，表明该航班无法按照该时间过该走廊口，需要重新安排该航班过该走廊口的时间，如果该航班是第一个超过该走廊口承载量的航班，则以该走廊口的结束时间T4作为该航班最早可以经过该走廊口的时间进行排序；

(3)、设置走廊口替换时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T5，T6)，设置走廊口V1替换为走廊口V2。将经过走廊口V1，同时过点时间在(T5，T6)范围的航班中的航路全部替换为过走廊口V2，并且按照走廊口V2的约束条件进行航班排序；

(4)、设置走廊口关闭时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T7，T8)，设置走廊口V1关闭；将航班过点时间在(T7，T8)范围内，同时又是经过走廊口V1的航班重新安排过点时间全部安排在(T7，T8)范围外，并且按照走廊口V1的约束条件进行航班排序；

基于上述各个处理流程定义，排序步骤包括，

第一步：考虑走廊口处的约束条件：

如果走廊口处设置的分量值信息或者走廊口的总量值信息时，根据航班过走廊口处的时间，如果考虑走廊口的总量值信息，首先判定是否在设置的参数时间范围(T1，T2)内，如果在该参数时间范围内，直接插入到该走廊口队列中，所有走廊口的总量值N1<M1；如果考虑走廊口的分量值信息，首先判定是否在设置的参数时间范围(T3，T4)内，如果在该参数时间范围内，直接插入到该走廊口队列中，但同时必须满足走廊口处的分量值N2<M2；

如果走廊口替换，根据航班过走廊口处的时间，首先判定是否在设置的时间范围(T5，T6)内，如果在该参数时间范围内，将原走廊口替换为新的走廊口。不在该参数时间范围(T5，T6)内的航班，保持走廊口不变；

如果走廊口关闭，根据航班过走廊口处的时间，首先判定是否在设置的参数时间范围(T7，T8)内，如果在该参数时间范围(T7，T8)内，则航班不能以该时间过该走廊口；

第二步：不满足走廊口约束条件的航班，重新计算过走廊口时间：

如果过该走廊口的航班个数已经满足走廊口的分量值或者所有走廊口的总量值，则下一个航班以前一个设置的参数时间范围的结束时间作为最早可以过走廊口的时间，但同时应检验是否满足走廊口处的其他约束条件；

如果在(T7，T8)时间范围内，该走廊口关闭，第一个落在(T7，T8)范围内的航班，以T8作为最早可以过该走廊口的时间，同时检验是否满足走廊口处的其他约束条件。

其中所述恶劣天气的确定以气象台发布的气象信息为标准，包括雷雨天气、大雾天气、沙尘暴天气的不适宜飞行天气。

同时，当进一步在恶劣天气中包括冰雪天气时，在航班起飞之前，还包括以下步骤：

第一步：计算航班在地面可变滑行时长

从起飞机场获取该航班的停机位信息，根据所停的机位、航路信息中的入航路点信息等要素进行航班起飞跑道的预分配；接收塔台电子进程中的航班除冰标识，需要除冰的航班，可变滑行时长T’＝推出时间+滑行时间+除冰时长，最早到跑道头时间TTOT＝EOBT+T’，其中，EOBT为预计撤轮档时间；

第二步：计算各移交点处的延误时间

根据航班预测的飞行轨迹信息，得出航班过各个移交点处的时间，用该时间加上T’检验是否满足各个移交点处的约束条件，如果内区移交点处产生延误值T1’，外区移交点处产生延误值T2’，则航班总共的延误时间为T1’+T2’；

第三步：计算航班建议起飞时间

根据航班在空中移交点处的延误时间以及地面可变滑行时间，于是，航班的建议起飞时间为TTOT+T1’+T2’；

第四步：计算航班建议推出时间

首先设置一个滑行冗余量，建议推出时间为建议起飞时间-T’-滑行冗余量值。

Claims (3)

1.一种恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法，其特征在于，首先设置各个处理流程定义，包括，

(1)、设置所有走廊口总量时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T1，T2)，其中T1为开始时间，T2为结束时间，所有走廊口的放行量值，记为M1；每一个航班预计过走廊口的时间为T，比对该时间T是否在设置的参数时间(T1，T2)范围内，如果在该参数时间范围内，则记为该参数时间范围内一个航班数量N1，当在该参数时间范围内安排的航班数量N1>M1时，表明该参数时间范围已经无法安排航班，需要重新给航班安排过走廊口的时间，如果该航班是第一个超过最大承载量M1的航班，则以结束时间T2作为该航班最早可以经过走廊口的时间进行排序；

(2)、设置单个走廊口分量时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T3，T4)，其中T3为开始时间，T4为结束时间，单个走廊口的放行量值，记为M2；计算一个航班预计过走廊口的时间为T，比对该时间T是否在设置的参数时间(T3，T4)范围内，如果在该参数时间范围内，则记为过该走廊口的一个航班数量N2，当在该参数时间范围内过该走廊口的航班数量N2>M2时，表明该航班无法按照该时间过该走廊口，需要重新安排该航班过该走廊口的时间，如果该航班是第一个超过该走廊口承载量的航班，则以该走廊口的结束时间T4作为该航班最早可以经过该走廊口的时间进行排序；

(3)、设置走廊口替换时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T5，T6)，设置走廊口V1替换为走廊口V2；将经过走廊口V1，同时过点时间在(T5，T6)范围的航班中的航路全部替换为过走廊口V2，并且按照走廊口V2的约束条件进行航班排序；

(4)、设置走廊口关闭时放行处理流程：

输入未来一段参数时间，记为(T7，T8)，设置走廊口V1关闭；将航班过点时间在(T7，T8)范围内，同时又是经过走廊口V1的航班重新安排过点时间，过点时间全部安排在(T7，T8)范围外，并且按照走廊口V1的约束条件进行航班排序；

基于上述各个处理流程定义，排序步骤包括，

第一步：考虑走廊口处的约束条件：

如果走廊口处设置有分量值信息或者总量值信息，根据航班过走廊口处的时间，如果考虑走廊口的总量值信息，首先判定是否在设置的参数时间范围(T1，T2)内，如果在该参数时间范围内，直接插入到该走廊口队列中，所有走廊口的总量值N1<M1；如果考虑走廊口的分量值信息，首先判定是否在设置的参数时间范围(T3，T4)内，如果在该参数时间范围内，直接插入到该走廊口队列中，但同时必须满足走廊口处的分量值N2<M2；

如果走廊口替换，根据航班过走廊口处的时间，首先判定是否在设置的时间范围(T5，T6)内，如果在该参数时间范围内，将原走廊口替换为新的走廊口；不在该参数时间范围(T5，T6)内的航班，保持走廊口不变；

如果走廊口关闭，根据航班过走廊口处的时间，首先判定是否在设置的参数时间范围(T7，T8)内，如果在该参数时间范围(T7，T8)内，则航班不能以该时间过该走廊口；

第二步：不满足走廊口约束条件的航班，重新计算过走廊口时间：

如果过该走廊口的航班个数已经满足走廊口的分量值或者所有走廊口的总量值，则下一个航班以前一个设置的参数时间范围的结束时间作为最早可以过走廊口的时间，但同时应检验是否满足走廊口处的其他约束条件；

如果在(T7，T8)时间范围内，该走廊口关闭，第一个落在(T7，T8)范围内的航班，以T8作为最早可以过该走廊口的时间，同时检验是否满足走廊口处的其他约束条件。

2.根据权利要求1所述的恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法，其特征在于：所述恶劣天气的确定以气象台发布的气象信息为标准，包括雷雨天气、大雾天气、沙尘暴天气的不适宜飞行天气。

3.根据权利要求1所述的恶劣天气下多机场协同放行系统航班排序方法，其特征在于包括如下步骤：当进一步在恶劣天气中包括冰雪天气时，在航班起飞之前，还包括以下步骤：

a：计算航班在地面可变滑行时长

从起飞机场获取该航班的停机位信息，根据所停的机位、航路信息中的入航路点信息要素进行航班起飞跑道的预分配；接收塔台电子进程中的航班除冰标识，需要除冰的航班，可变滑行时长T’＝推出时间+滑行时间+除冰时长，最早到跑道头时间TTOT＝EOBT+T’，其中，EOBT为预计撤轮档时间；

b：计算各移交点处的延误时间

根据航班预测的飞行轨迹信息，得出航班过各个移交点处的时间，用该时间加上T’检验是否满足各个移交点处的约束条件，如果内区移交点处产生延误值T1’，外区移交点处产生延误值T2’，则航班总共的延误时间为T1’+T2’；

c：计算航班建议起飞时间

根据航班在空中移交点处的延误时间以及地面可变滑行时间，于是，航班的建议起飞时间为TTOT+T1’+T2’；

d：计算航班建议推出时间

首先设置一个滑行冗余量，建议推出时间为建议起飞时间-T’-滑行冗余量值。