CN108229057B - 空中立交桥架构设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种空中立交桥架构设计方法。其包括需要使用高度层数;更新流量数据;计算空中交叉点的复杂度和碰撞风险值及分级指标值;判断哪条航路上需要搭建新的空中立交桥;计算空中立交桥作用距离;计算相邻空中交叉点桥区半径判断该空中交叉点与相邻空中交叉点之间的航路距离S2是否小于L'1+Lp+L1等步骤。本发明效果:能解决在进入或离开该空中交叉点的哪一条航路上搭建立交桥及搭建几个高度层。针对“进入”空中交叉点方向的飞机,扇区或区域边界距空中交叉点的距离是否可够飞机改变一次高度,也可以推广到相邻两空中交叉点间的航路距离是否能满足最小改变一次高度的距离。因此能使高度层的协调分配原则有据可寻,为管制单位签订相关协议提供参考。
Description
技术领域
本发明属于民用航空技术领域,特别是涉及一种空中立交桥架构设计方法。
背景技术
空中交叉点是航路网重要的组成部分,空中立交桥是我国管制员在调配繁忙空中交叉点冲突时的一种管制策略,用于减少不同方向过空中交叉点时同高度汇聚的概率,起到提高安全性,减轻管制员负荷的重要作用。然而,由于目前空中立交桥越搭越多,且在某些地方演变成“空中高架桥”,不考虑流量与空域结构,高度限制“一限到边界”且不断扩散,“活立交”变成“死立交”,且不能根据实际高度层占用情况,灵活进行高度层调配,从而严重地影响了空管系统的效率。
由于空中立交桥是我国空管指挥处理空中交叉点的一种方式,是我国的独有叫法。空中立交桥研究的文献只有2013年民航局空管局杨超发表的“单向循环航路改造对空中立交桥的影响”一篇文章;国外没有直接对应处理相同问题的借鉴。
目前空中立交桥架构设计主要依靠管制单位中管制员的经验,尚无明确的方法。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种空中立交桥架构设计方法。
为了达到上述目的,本发明提供的空中立交桥架构设计方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)首先将经过初步判断准备搭建空中立交桥的空中交叉点处的各进入航路交通量按大小进行降序排列,然后从中选取交通量最大的那条航路r,r=1,2,…,s,并按照小时流量统计中最大的飞机架次数来确定需要使用的高度层数m;
2)根据上述步骤1)获得的需要使用的高度层数m,按照该条航路r上的飞机架次每小时流量-(m-1)·8来更新流量数据,若更新后的流量数值小于零,按零计算;
3)采用上述更新后的流量数据计算该空中交叉点的复杂度和碰撞风险值,并根据空中交叉点的复杂度和碰撞风险值计算出空中交叉点的分级指标值I;
4)判断上述步骤3)计算出的空中交叉点的分级指标值I是否小于200,若判断结果是大于等于200,说明该航路r上需要搭建新的空中立交桥,然后选择第二大交通量的进入航路,并重复上述步骤1)至步骤3),并按本步骤方法判断第二大交通量的航路是否需要搭建新的空中立交桥,如此往复,直到空中交叉点的分级指标值I小于200;由此确定出该空中交叉点处哪些航路上需要搭建空中立交桥以及搭建的高度层数;
5)计算该空中交叉点处空中立交桥的作用距离L,该作用距离L由桥区半径L1和飞机改变一次高度所需距离LP确定;
6)计算相邻空中交叉点的桥区半径L'1
7)判断该空中交叉点与相邻空中交叉点之间的航路距离S2是否小于L'1+Lp+L1,如果判断结果为是,建议在两个空中交叉点之间搭建高架桥,否则管制员根据空中态势和需要正常调配高度。
在步骤1)中,所述的需要使用的高度层数m的计算公式为:
其中,n为小时流量统计中最大的飞机架次数。
在步骤3)中,所述的采用更新后的流量数据计算该空中交叉点的复杂度和碰撞风险值,并根据空中交叉点的复杂度和碰撞风险值计算出空中交叉点的分级指标值I的方法为;
3.1)设定空中交叉点的分级指标值及其计算模型;
空中交叉点的分级指标值由空中交叉点的复杂度和碰撞风险值确定,如下式所示:
I=k1·Comp+k2·CR(1)
其中,I为空中交叉点的分级指标值;Comp和CR分别表示空中交叉点的复杂度和碰撞风险值;k1和k2分别为复杂度和碰撞风险值的权重,其中k1=0.2;k2=0.8;
3.2)根据空中交叉点物理结构和运行流量分布建立空中交叉点的复杂度计算模型,并计算出空中交叉点的总体复杂度;
空中交叉点的复杂度计算模型如下:
Compq,t=Compe,q,t+Compw,q,t (4)
其中,fei,q,t,l,fej,q,t,l分别表示在单位时间t,空中交叉点q的第i条航路在高度层l向东方向的流量和在单位时间t,空中交叉点q的第j条航路在高度层l向东方向的流量(i,j=1,...,n);
fwi,q,t,l,fwj,q,t,l分别表示在单位时间t,空中交叉点q的第i条航路在高度层l向西方向的流量和在单位时间t,空中交叉点q的第j条航路在高度层l向西方向的流量(i,j=1,...,m);
Compe,q,t表示t时间内,向东方向汇聚在空中交叉点q处的复杂度;
Compw,q,t表示t时间内,向西方向汇聚在空中交叉点q处的复杂度;
Compq,t表示t时间内,空中交叉点q整体的复杂度;
kt表示t时间内,根据流量情况所赋予的复杂性权重;
Compq表示空中交叉点q的总体复杂度;
3.3)建立空中交叉点的碰撞风险值计算模型,并计算出空中交叉点总的碰撞风险值;
空中交叉点总的碰撞风险值的计算公式为,单位:次数/小时:
其中,Ni为单个高度层上交叉或汇聚飞行形成的飞机对数,PiMAX为单个高度层上两架飞机碰撞风险概率的最大值;
3.4)将上述步骤3.2)确定的空中交叉点的总体复杂度和步骤3.3)确定的空中交叉点总的碰撞风险值代入步骤3.1)中的分级指标值计算模型,计算出空中交叉点的分级指标值I。
在步骤5)中,所述的空中立交桥的作用距离L的计算公式为:
L=LP+2L1+ΔL (16)
其中,LP为飞机改变一次高度所需距离;L1为空中立交桥的桥区半径;ΔL为余度,本发明中取余度ΔL=0km;
其中空中立交桥的桥区半径L1的计算公式如下:
其中:
η为空中立交桥级别的桥区半径经验系数;
Sy为航路间的横向距离,等于横向间隔最小距离;
αij为第i条航路与第j条航路航迹间的夹角;
飞机改变一次高度所需距离为:
LP=LR+LC (18)
其中,LR=tR×V (19)
tR为从管制员发指令、飞行员复诵指令、操作飞机直到飞机开始改变高度那一刻的时间,称为反应时间;V为飞行速度;
其中:Rc/d为上升率或下降率;k为高度层高度差的倍数;V为飞行速度。
在步骤6)中,所述的相邻空中交叉点的桥区半径L'1的计算公式如下:
其中:
η为空中立交桥级别的桥区半径经验系数;
Sy为航路间的横向距离,等于横向间隔最小距离;
αij为第i条航路与第j条航路航迹间的夹角。
本发明提供的空中立交桥架构设计方法具有如下有益效果:
1.能够解决在进入或离开该空中交叉点的哪一条航路上搭建立交桥,以及搭建几个高度层的问题。
2.针对“进入”空中交叉点方向的飞机,扇区或区域边界距空中交叉点的距离是否可够飞机改变一次高度,也可以推广到相邻两空中交叉点间的航路距离是否能满足最小改变一次高度的距离。因此能够使高度层的协调分配原则有据可寻,为管制单位签订相关协议提供参考,进而提高航路网的运行效率。
附图说明
图1为空中交叉点飞机向东运行示意图。
图2为空中交叉点飞机向西运行示意图。
图3为航路空中交叉点示意图。
图4为交叉飞行碰撞风险区示意图。
图5为汇聚飞行碰撞风险区示意图。
图6为单种交叉飞行示意图。
图7为单个高度层运行情况示意图。
图8为多个高度层航路空中交叉点示意图。
图9为本发明提供的空中立交桥架构设计方法流程图。
图10为空中立交桥的作用距离示意图。
图11为圆形桥区示意图。
图12为高度改变所需距离示意图。
图13为两空中交叉点间距离满足“改变一次高度”的最小距离示意图。
图14为两空中交叉点间距离小于“改变一次高度”的最小距离示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的空中立交桥架构设计方法进行详细说明。
如图9所示,本发明提供的空中立交桥架构设计方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)首先将经过初步判断准备搭建空中立交桥的空中交叉点处的各进入航路交通量按大小进行降序排列,然后从中选取交通量最大的那条航路r(r=1,2,…,s),并按照小时流量统计中最大的飞机架次数来确定需要使用的高度层数m;需要使用的高度层数m的计算公式为:
其中,n为小时流量统计中最大的飞机架次数;
2)根据上述步骤1)获得的需要使用的高度层数m,按照该条航路r上的飞机架次每小时流量-(m-1)·8来更新流量数据,若更新后的流量数值小于零,按零计算;
3)采用上述更新后的流量数据计算该空中交叉点的复杂度和碰撞风险值,并根据空中交叉点的复杂度和碰撞风险值计算出空中交叉点的分级指标值I;
3.1)设定空中交叉点的分级指标值及其计算模型;
为了对空中交叉点进行分级,首先设定空中交叉点的分级指标值。该分级指标值由空中交叉点的复杂度和碰撞风险值确定,如下式所示:
I=k1·Comp+k2·CR (1)
其中,I为空中交叉点的分级指标值;Comp和CR分别表示空中交叉点的复杂度和碰撞风险值;k1和k2分别为复杂度和碰撞风险值的权重(k1=0.2;k2=0.8)。
3.2)根据空中交叉点物理结构和运行流量分布建立空中交叉点的复杂度计算模型,并计算出空中交叉点的总体复杂度;
在影响空中交叉点复杂度的因素中,对管制员指挥影响最大的是组成空中交叉点的每条航路的每小时流量。因此,空中交叉点的复杂度主要通过空中交叉点处每条航路的小时流量来体现。由于飞机在空中运行时遵行“东单西双”的高度层运行规则,所以对同一个空中交叉点,根据飞机运行方向,分别对东向复杂度与西向复杂度进行建模。如图1所示,n条航路向东汇聚于空中交叉点q;如图2所示,m条航路向西汇聚于空中交叉点q。
建立空中交叉点的复杂度计算模型如下:
Compq,t=Compe,q,t+Compw,q,t (4)
其中,fei,q,t,l,fej,q,t,l分别表示在单位时间t,空中交叉点q的第i条航路在高度层l向东方向的流量和在单位时间t,空中交叉点q的第j条航路在高度层l向东方向的流量(i,j=1,...,n)。
fwi,q,t,l,fwj,q,t,l分别表示在单位时间t,空中交叉点q的第i条航路在高度层l向西方向的流量和在单位时间t,空中交叉点q的第j条航路在高度层l向西方向的流量(i,j=1,...,m)。
Compe,q,t表示t时间内,向东方向汇聚在空中交叉点q处的复杂度。
Compw,q,t表示t时间内,向西方向汇聚在空中交叉点q处的复杂度。
Compq,t表示t时间内,空中交叉点q整体的复杂度。
kt表示t时间内,根据流量情况所赋予的复杂性权重。
Compq表示空中交叉点q的总体复杂度。
原则说明:
i,j的确定准则:当两条航路间交角小于30°时,算作同一条航路(流量计算到一条);
l即取值范围为1~9,即向西可用高度层为9层(7200米含以上),向东可用高度层为9层(7500米含以上);
t的选取:最繁忙一天中从世界协调时00:00到23:00的单位小时。
3.3)建立空中交叉点的碰撞风险值计算模型,并计算出空中交叉点总的碰撞风险值;
3.3.1定义碰撞风险区
两架飞机在同一高度层过空中交叉点时,有两种可能,一种是交叉飞行,一种是汇聚飞行,如图3所示。
两架飞机在同一高度层交叉飞行时,在空中交叉点周围定义一个碰撞风险区,如图4所示,称四边形ABCD为该空中交叉点的碰撞风险区。S为航路上规定的最小侧向间隔,碰撞风险区的大小由最小侧向间隔S确定。坐标轴的方向是相对方向,不代表磁航向。
在图4中,因为∠AOB<90°,所以因为∠BOC≥90°,所以,OB2=OC1=S,同理得OC2=OD1=S,OA=max{OA1,OA2},OB=max{OB1,OB2}OC=max{OC1,OC2}OD=max{OD1,OD2}。
两架飞机在同一高度层汇聚飞行时,在汇聚点周围定义一个碰撞风险区,如图5所示,称三角形ABC为该空中交叉点的碰撞风险区。S为航路上规定的最小侧向间隔,碰撞风险区的大小由最小侧向间隔S确定。
3.3.2确定两架飞机之间碰撞风险概率
两架飞机在飞行过程中,飞机会受到CNS性能、人为因素、天气因素、防撞设备精度等因素的影响,使得飞行状态呈现不确定性,而这种不确定性波动强度较大时则会使得飞机实际位置与理论位置产生一定的位置误差,从而导致出现碰撞风险。
对于纵向碰撞风险,纵向位置误差服从:
飞机i在t时刻纵向位置误差为i=1,2。i=1表示第1架飞机,i=2表示第2架飞机,x表示纵向。其中εix为飞机i的纵向位置误差,μix是飞机i纵向位置误差的平均距离,是飞机i纵向位置误差的方差。在t时刻,dix(t)为飞机i距离某一参考点的纵向距离,则在t时刻,飞机i在纵向的实际位置Xi(t)=dix(t)+εix(t),则这两架飞机的实际纵向间隔为:
X1(t)-X2(t)=(d1x(t)+ε1x(t))-(d2x(t))+ε2x(t)) (7)
则两架飞机t时刻纵向碰撞风险概率为:
同理可得,在t时刻,两架飞机的侧向碰撞风险概率为:
如果两架飞机存在碰撞风险,那么它们一定是在侧向、纵向和垂直方向同时发生重叠,所以,两架飞机在进近时碰撞风险的大小是由侧向、纵向和垂直方向的碰撞风险决定,侧向、纵向和垂直方向的碰撞风险相互独立。在空中交叉点时,假设同一高度层上的飞机垂直方向碰撞风险为1,在不同高度层上的飞机垂直方向碰撞风险为0,则在t时刻两架飞机的碰撞风险概率为:
P(t)=PX(t)×PY(t) (11)
取两架飞机碰撞风险概率的最大值PMAX=max{P(t)};
3.3.3根据上述两架飞机碰撞风险概率的最大值确定单种交叉或汇聚飞行的碰撞风险值
单种交叉或汇聚飞行形成的飞机对数表示为:
N=NKNL (12)
其中:NK为碰撞风险区内航路K上每小时的流量;
NL为碰撞风险区内航路L上每小时的流量。
则单种交叉或汇聚飞行的碰撞风险值可表示为(单位:次数/小时):
P1=2NPMAX (13)
3.3.4根据上述两架飞机碰撞风险概率的最大值确定单个高度层的碰撞风险值
如图7所示,空中交叉点同一高度层上可形成多种形式的交叉或汇聚(假设有m种)。
根据概率论原理,P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(AB),若两个事件发生的概率很小,即P(AB)的数量级远小于P(A)或P(B),则可得出:
P(A∪B)=P(A)+P(B)
即单个高度层的碰撞风险值可由该高度层上多种不同形式的汇聚或交叉飞行的碰撞风险值求和得到。
则单个高度层的碰撞风险值可表示为(单位:次数/小时):
其中,Ni为单个高度层上交叉或汇聚飞行形成的飞机对数,PiMAX为单个高度层上两架飞机碰撞风险概率的最大值;
3.3.5根据上述单个高度层的碰撞风险值确定空中交叉点总的碰撞风险值
如图8所示,空中交叉点可能占用多个高度层(假设有q个)。根据概率论原理,空中交叉点总的碰撞风险可由各个高度层碰撞风险值求和得到。
则空中交叉点总的碰撞风险值的计算公式为(单位:次数/小时):
3.4)将上述步骤3.2)确定的空中交叉点的总体复杂度和步骤3.3)确定的空中交叉点总的碰撞风险值代入步骤3.1)中的分级指标值计算模型,计算出空中交叉点的分级指标值;
4)判断上述步骤3)计算出的空中交叉点的分级指标值I是否小于200,若判断结果是大于等于200,说明该航路r上需要搭建新的空中立交桥,然后选择第二大交通量的进入航路,并重复上述步骤1)至步骤3),并按本步骤方法判断第二大交通量的航路是否需要搭建新的空中立交桥,如此往复,直到空中交叉点的分级指标值I小于200;由此确定出该空中交叉点处哪些航路上需要搭建空中立交桥以及搭建的高度层数;
5)计算该空中交叉点处空中立交桥的作用距离L,该作用距离L由桥区半径L1和飞机改变一次高度所需距离LP确定;
5.1)空中立交桥的作用距离定义
如图10所示,空中立交桥的作用距离L为以下两部分之和:
(1)桥区距离:在空中立交桥的运行方式下,考虑安全、相关规定与运行情况给出的以空中交叉点为中心的飞机高度保持范围,就某条航路而言,桥区距离就是该空中立交桥与这条航路的两个交点之间的距离,等于2倍的桥区半径L1。
(2)飞机改变一次高度所需距离LP:针对“进入”空中交叉点方向的飞机,如果在经过空中交叉点之前的航路需要改变高度,飞机改变一次高度所需距离就是最晚发布改变高度时机的检查点到最近的空中立交桥桥区边界与航路交点之间的距离。
空中立交桥的作用距离L为考虑安全、相关规定和运行情况下,针对“进入”空中交叉点方向的飞机,从最晚发布改变高度时机的检查点到过空中交叉点之后空中立交桥桥区边界的最小距离。
如图10所示,空中立交桥的作用距离L的计算公式为:
L=LP+2L1+ΔL (16)
其中ΔL为余度,本发明中取余度ΔL=0km。
5.2)空中立交桥的作用距离计算
5.2.1桥区距离2L1的计算
参考ICAO DOC.4444《空中交通管理》与DOC.9689《关于确定最低间隔的空域规划方法手册》,其中DOC.4444第5.4.1.2.1.5.1中定义了横(侧)向间隔点和冲突区,据此确定的圆形桥区示意图如图11所示。
如果为多路空中交叉点,则按照运行模式航路两两交叉计算横向间隔点距空中交叉点的距离,取距离最大值作为圆形桥区的半径,并且结合空中立交桥级别的桥区半径经验系数,得出空中立交桥的桥区半径L1,计算公式如下:
其中:
η为空中立交桥级别的桥区半径经验系数;
Sy为航路间的横向距离,等于横向间隔最小距离;
αij为第i条航路与第j条航路航迹间的夹角。
那么桥区距离等于2倍的桥区半径L1。
根据管制一线运行专家的建议,对于不同空中立交桥级别,给出的桥区半径经验系数η如表1所示:
表1不同空中立交桥级别的桥区半径经验系数(η)
立交桥级别 | 桥区半径经验系数 |
枢纽 | 1.2 |
复杂 | 1.0 |
繁忙 | 0 |
一般 | 0 |
在实际运行时,管制单位可针对某个空中立交桥,根据式(17)具体计算桥区半径L1,除此之外管制单位还可以根据空中立交桥周围空域是否有限制和交通运行特点等具体情况对桥区距离2L1进行调整,例如根据分时流量分布来适当增大桥区距离2L1。
5.2.2飞机改变一次高度所需距离计算
如图12所示,LR为从管制员发指令、飞行员复诵指令、操作飞机直到飞机开始改变高度那一刻时的飞行距离,此段时间称为反应时间;LC为飞机从改变高度那一刻开始到飞机到达目标高度改平时的飞行距离,此段时间称为改变高度时间。
因此,飞机改变一次高度所需距离为:
LP=LR+LC (18)
(1)反应时间内飞机的飞行距离
LR=tR×V (19)
tR为从管制员发指令、飞行员复诵指令、操作飞机直到飞机开始改变高度那一刻的时间,称为反应时间;V为飞行速度;
反应时间tR及飞行速度V的取值由管制单位结合具体空域及管制单位指挥,管制区域(扇区)内飞机实际运行的经验值自行确定。
(2)改变高度时间内飞机的飞行距离
其中:Rc/d为上升率或下降率;k为高度层高度差的倍数;V为飞行速度;
假设相邻高度层高度差为300m,需要改变的高度差为300m的k倍。
上升率或下降率Rc/d及飞行速度V的取值由管制单位结合具体空域内飞机实际运行的经验值自行确定。
5.2.3空中立交桥的作用距离计算
将上述飞机改变高度所需距离LP和桥区距离2L1代入式(16)即可得出空中立交桥的作用距离L。
6)计算相邻空中交叉点的桥区半径L'1
计算公式如下:
其中:
η为空中立交桥级别的桥区半径经验系数;
Sy为航路间的横向距离,等于横向间隔最小距离;
αij为第i条航路与第j条航路航迹间的夹角。
7)判断该空中交叉点与相邻空中交叉点之间的航路距离S2是否小于L'1+Lp+L1,如果判断结果为是,两个空中交叉点之间搭建高架桥,否则管制员根据空中态势和需要正常调配高度;
假设两空中交叉点在同一区域(扇区)内,如图13所示,按照飞机当前飞行的方向先后经过两个均已搭建空中立交桥的空中交叉点,前桥区半径为L'1,后桥区半径为L1,则按照前面的讨论,两空中交叉点间距离满足“改变一次高度”的最小距离为:L'1+Lp+L1;
如图14所示,当两个空中交叉点之间的实际距离S2小于L'1+Lp+L1时,则建议飞机除特殊情况外,在两个空中交叉点之间搭建高架桥,并且立交桥间尽量不再改变高度,若改高度的话需要加大监控力度。否则,管制员根据空中态势和需要正常调配高度。
Claims (5)
1.一种空中立交桥架构设计方法,其特征在于:所述的空中立交桥架构设计方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)首先将经过初步判断准备搭建空中立交桥的空中交叉点处的各进入航路交通量按大小进行降序排列,然后从中选取交通量最大的那条航路r,r=1,2,…,s,并按照小时流量统计中最大的飞机架次数来确定需要使用的高度层数m;
2)根据上述步骤1)获得的需要使用的高度层数m,按照该条航路r上的飞机架次每小时流量-(m-1)·8来更新流量数据,若更新后的流量数值小于零,按零计算;
3)采用上述更新后的流量数据计算该空中交叉点的复杂度和碰撞风险值,并根据空中交叉点的复杂度和碰撞风险值计算出空中交叉点的分级指标值I;
4)判断上述步骤3)计算出的空中交叉点的分级指标值I是否小于200,若判断结果是大于等于200,说明该航路r上需要搭建新的空中立交桥,然后选择第二大交通量的进入航路,并重复上述步骤1)至步骤3),并按本步骤方法判断第二大交通量的航路是否需要搭建新的空中立交桥,如此往复,直到空中交叉点的分级指标值I小于200;由此确定出该空中交叉点处哪些航路上需要搭建空中立交桥以及搭建的高度层数;
5)计算该空中交叉点处空中立交桥的作用距离L,该作用距离L由桥区半径L1和飞机改变一次高度所需距离LP确定;
6)计算相邻空中交叉点的桥区半径L'1
7)判断该空中交叉点与相邻空中交叉点之间的航路距离S2是否小于L'1+Lp+L1,如果判断结果为是,在两个空中交叉点之间搭建高架桥,否则管制员根据空中态势和需要正常调配高度。
3.根据权利要求1所述的空中立交桥架构设计方法,其特征在于:在步骤3)中,所述的采用更新后的流量数据计算该空中交叉点的复杂度和碰撞风险值,并根据空中交叉点的复杂度和碰撞风险值计算出空中交叉点的分级指标值I的方法为;
3.1)设定空中交叉点的分级指标值及其计算模型;
空中交叉点的分级指标值由空中交叉点的复杂度和碰撞风险值确定,如下式所示:
I=k1·Comp+k2·CR (1)
其中,I为空中交叉点的分级指标值;Comp和CR分别表示空中交叉点的复杂度和碰撞风险值;k1和k2分别为复杂度和碰撞风险值的权重,其中k1=0.2;k2=0.8;
3.2)根据空中交叉点物理结构和运行流量分布建立空中交叉点的复杂度计算模型,并计算出空中交叉点的总体复杂度;
空中交叉点的复杂度计算模型如下:
Compq,t=Compe,q,t+Compw,q,t (4)
其中,fei,q,t,l,fej,q,t,l分别表示在单位时间t,空中交叉点q的第i条航路在高度层l向东方向的流量和在单位时间t,空中交叉点q的第j条航路在高度层l向东方向的流量i,j=1,...,n;
fwi,q,t,l,fwj,q,t,l分别表示在单位时间t,空中交叉点q的第i条航路在高度层l向西方向的流量和在单位时间t,空中交叉点q的第j条航路在高度层l向西方向的流量i,j=1,...,m;
Compe,q,t表示t时间内,向东方向汇聚在空中交叉点q处的复杂度;
Compw,q,t表示t时间内,向西方向汇聚在空中交叉点q处的复杂度;
Compq,t表示t时间内,空中交叉点q整体的复杂度;
kt表示t时间内,根据流量情况所赋予的复杂性权重;
Compq表示空中交叉点q的总体复杂度;
3.3)建立空中交叉点的碰撞风险值计算模型,并计算出空中交叉点总的碰撞风险值;
空中交叉点总的碰撞风险值的计算公式为,单位:次数/小时:
其中,Ni为单个高度层上交叉或汇聚飞行形成的飞机对数,PiMAX为单个高度层上两架飞机碰撞风险概率的最大值;
3.4)将步骤3.2)确定的空中交叉点的总体复杂度和步骤3.3)确定的空中交叉点总的碰撞风险值代入步骤3.1)中的分级指标值计算模型,计算出空中交叉点的分级指标值I。
4.根据权利要求1所述的空中立交桥架构设计方法,其特征在于:在步骤5)中,所述的空中立交桥的作用距离L的计算公式为:
L=LP+2L1+ΔL (16)
其中,LP为飞机改变一次高度所需距离;L1为空中立交桥的桥区半径;ΔL为余度,取余度ΔL=0km;
其中空中立交桥的桥区半径L1的计算公式如下:
其中:
η为空中立交桥级别的桥区半径经验系数;
Sy为航路间的横向距离,等于横向间隔最小距离;
αij为第i条航路与第j条航路航迹间的夹角;
飞机改变一次高度所需距离为:
LP=LR+LC (18)
其中,LR=tR×V (19)
tR为从管制员发指令、飞行员复诵指令、操作飞机直到飞机开始改变高度那一刻的时间,称为反应时间;V为飞行速度;
其中:Rc/d为上升率或下降率;k为高度层高度差的倍数;V为飞行速度。
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