JP3913623B2 - 航空交通管制制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空交通管制に用いる制御装置に係り、特に飛行中の各航空機に対しての飛行指示情報を作成する際に用いて好適な航空交通管制制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の航空交通管制制御においては、空港の空域(ターミナル空域)における到着機の混雑を回避する方法として、ターミナル空域内における空中待機や、出発制御が行われていた。出発制御とは、ターミナル空域内の交通量に超過が予測される場合に、対象空港を到着予定としている航空機に対してその離陸時刻を遅延させる制御である。通常、出発制御は、国内空港を出発する航空機に対してのみ行われていて、海外から到着する航空機に対して行われていない。そのため、海外から到着する航空機については、主にターミナル空域内における空中待機によって到着時刻の調整がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
国内空港を出発空港とする航空機の割合が適度に保たれている空港のターミナル空域においては、出発制御による交通量制御の効果が適度に期待できる。ところが、例えば、日本国におけるある国際空港では、到着航空機のほとんどが海外空港発出であるため、現在の体制では出発制御をかけることが出来ず、ターミナル空域内における空中待機による交通量の制御を行わなければならない場合がある。そのため、そのような空港では、ターミナル空域内の管制制御が複雑化する傾向があり、特に、海外からの到着航空機で混雑する空港のターミナル空域においては、管制官の管制負荷が大きくなってしまうという課題がある。
【0004】
そこで、本発明は、ターミナル空域における到着時刻調整をより効率的に行うことで、ターミナル空域における管制官の管制負荷を低減することができる航空交通管制制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、各航空機の飛行計画に基づいて飛行中である当該航空機が予定する時刻に、到着空港のターミナル空域への入域が可能であるかを判定するターミナル入域判定手段と、ターミナル入域判定手段によって入域可能と判定された場合に、到着空港の離着陸における滑走路使用時間の競合判定を行う滑走路競合判定手段と、滑走路競合判定手段によって競合有りと判定された場合に、滑走路の使用計画を作成し直す滑走路使用計画作成手段と、滑走路使用計画作成手段によって作成された滑走路の使用計画に基づいて、当該航空機に割り当てられた待機時間の値と、到着空港のターミナル空域で規定されている最大待機時間とを比較し、ターミナル空域内の待機時間の超過判定を行う待機時間超過判定手段と、待機時間超過判定手段によって当該航空機に割り当てられた待機時間が超過すると判定された場合に、超過した待機時間分をターミナル空域入域前までの調整時間として設定するターミナル空域入域制限手段とを備えることを特徴とする。
【0006】
請求項2記載の発明は、各航空機の飛行計画に基づいて飛行中である当該航空機が予定する時刻に、到着空港のターミナル空域への入域が可能であるかを判定するターミナル入域判定手段と、ターミナル入域判定手段によって入域可能と判定された場合に、到着空港の離着陸における滑走路使用時間の競合判定を行う滑走路競合判定手段と、滑走路競合判定手段によって競合有りと判定された場合に、ターミナル空域における待機時間を算出して着陸時刻の調整を行い、使用時間の競合を無くすように滑走路の使用計画を作成し直す滑走路使用計画作成手段と、当該航空機に割り当てられた待機時間の値と、到着空港のターミナル空域で規定されている最大待機時間とを比較し、ターミナル空域内の待機時間の超過判定を行う待機時間超過判定手段と、待機時間超過判定手段によって当該航空機に割り当てられた待機時間が超過すると判定された場合に、超過した待機時間分をターミナル空域入域前までの調整時間として、各通過フィックスに分散させて調整時間を割り当てるターミナル空域入域制限手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
請求項3記載の発明は、コンピュータによって実行されるプログラムであって、その記述に、各航空機の飛行計画に基づいて飛行中である当該航空機が予定する時刻に、到着空港のターミナル空域への入域が可能であるかを判定するターミナル入域判定過程と、ターミナル入域判定過程で入域可能と判定された場合に、到着空港の離着陸における滑走路使用時間の競合判定を行う滑走路競合判定過程と、滑走路競合判定過程で競合有りと判定された場合に、滑走路の使用計画を作成し直す滑走路使用計画作成過程と、滑走路使用計画作成過程で作成された滑走路の使用計画に基づいて、当該航空機に割り当てられた待機時間の値と、到着空港のターミナル空域で規定されている最大待機時間とを比較し、ターミナル空域内の待機時間の超過判定を行う待機時間超過判定過程と、待機時間超過判定過程で当該航空機に割り当てられた待機時間が超過すると判定された場合に、超過した待機時間分をターミナル空域入域前までの調整時間として設定するターミナル空域入域制限過程とを含むことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明による航空交通管制制御装置は、単独の装置として、あるいは、他の航空交通管制制御装置(あるいは航空交通管制システム)に統合あるいは組み込まれるかたちで構成されるものであって、1または複数のコンピュータと、コンピュータの周辺装置と、コンピュータ上で実行されるプログラムとから構成されている。各構成は有線または無線の通信回線や、所定の記憶媒体を介して分散することも可能である。
【0009】
図1は、本発明による航空交通管制制御装置の一実施の形態の処理内容を示すフローチャートである。図1に示すフローチャートは、本発明による航空交通管制制御装置の主要な機能を実現するための各処理過程を示すものである。図1に示す各処理は、各航空機の飛行計画が所定の態様で提出されてから、到着空港のターミナル空域入域前までにおいて、飛行計画の提出時、または飛行計画が変更・更新された際に、所定の時間ごとに(例えば所定分毎に)、航空機毎の処理として繰り返し実行されるものである。図1に示す各処理において、入力される情報は所定のデータベースから読み出されるなどして供給されるものであり、出力情報は所定のデータベースに出力されたり、さらに所定の出力装置に出力されたりする。
【0010】
まず、ターミナル入域判定ステップ(S1)で、各航空機の飛行計画から作成された入域時刻テーブルを用いて、飛行中である当該航空機が入域を予定する時刻に、到着空港のターミナル空域への入域が可能であるかどうかの判定が行われる。飛行計画は、各航空機毎に作成されるものであって、出発空港における出発予定時刻、飛行経路の各セクタの通過予定時刻、到着空港における到着予定時刻、それらの最新情報等の各情報を含んで構成されている。入域時刻テーブルは、各航空機の識別符号と、各航空機の当該ターミナル空域への入域予定時刻からなるテーブルである。
【0011】
入域が可能であるかどうかの判定は、現在飛行中の当該航空機および他の航空機の当初のまたは更新された最新の飛行計画に基づいて、当該航空機が入域を予定する時刻に、当該ターミナル空域にすでに入域している(あるいは入域を予定している)他の航空機の空中待機の状況等の交通状況に基づいて行われる。すなわち、例えば、当該航空機が当該ターミナル空域に入域する時刻において、当該ターミナル空域で空中待機中の航空機の数がすでにその空域における所定の許容値以上となっている場合、待機中の航空機のなかで待機時間が所定の許容値(最大待機時間)以上になっているものが存在する場合などに、入域が不可能であると判定される。また、入域が不可能であると判定された場合には、当該航空機がターミナル空域へ入域可能となるために必要となる当該ターミナル空域に入域するまでの他の空域において待機すべき時間が算出される。
【0012】
ターミナル入域判定ステップ(S1)において入域可能であると判定された場合、滑走路競合判定ステップ(S2)で、到着空港の離着陸における滑走路使用時間の競合の有無の判定が行われる。滑走路使用時間の競合の有無の判定とは、所定の滑走路において、当該航空機が当該ターミナル空域に入域後、着陸のために滑走路を使用しようとする時間と、離陸をしようとする他の航空機が離陸のために滑走路を使用する時間とが競合しているかどうかを判定するものである。
【0013】
滑走路競合判定ステップ(S2)で競合無しと判定された場合、当該航空機は、現在の飛行計画で、当該ターミナル空域への入域が可能であり(ステップS1で「入域可」と判定)、かつ、滑走路の使用も可能であると判定されたことになるので、当該航空機に対する飛行計画はその時点において変更不要となる。したがって、その旨の情報が所定のデータベース等の出力先に出力された後、処理が終了する。
【0014】
一方、滑走路競合判定ステップ(S2)で競合有りと判定された場合、滑走路使用計画作成ステップ(S3)で、最新の飛行計画に基づいて、滑走路の使用計画が作成し直され、使用時間の競合を無くす処理が行われる。ステップS3では、また、ターミナル空域における各航空機の待機時間を算出する処理も行われる。滑走路使用計画は、例えば、各航空機の識別符号と、滑走路の使用時間(開始および終了時刻)と、離着陸の識別情報とを含んで構成されるテーブルを用いて管理される情報である。滑走路の使用計画を作成し直す場合に、例えば、当該着陸機の着陸時刻を遅延させることで競合を無くしたり、あるいは離陸機の離陸時刻を変更することで競合を無くしりたりするときには、他の航空機の待機時間が変更されることがある。そのため、滑走路使用計画作成ステップ(S3)では、ターミナル空域における各航空機の待機時間を算出し、他の航空機の着陸時刻の調整に必要となる情報を作成できるようにしている。
【0015】
滑走路使用計画作成ステップ(S3)で滑走路の使用計画を作成し直した後は、待機時間超過判定ステップ(S4)で、当該航空機に割り当てられた待機時間の値と、到着空港のターミナル空域に規定されている最大待機時間とを比較し、ターミナル空域内の待機時間の超過判定を行う。待機時間超過判定ステップ(S4)で超過無しと判定された場合、当該航空機は、現在の飛行計画で、当該ターミナル空域への入域が可能であり(ステップS1で「入域可」と判定)、かつ、作成し直した滑走路の使用計画によって滑走路の使用も可能であると判定されたことになるので、その旨の情報が所定のデータベース等の出力先に出力された後、処理が終了する。一方、待機時間超過判定ステップ(S4)で超過有りと判定された場合、および上述したターミナル入域判定ステップ(S1)で入域が不可能であると判定された場合、ターミナル空域入域制限ステップ(S5)において、当該航空機に対してターミナル空域への入域制限を行うための飛行計画の変更案が作成処理が行われる。
【0016】
ターミナル空域入域制限ステップ(S5)では、当該航空機に割り当てられた待機時間が最大待機時間を超過する場合(ステップS4で「超過有り」と判定された場合)、超過した待機時間分をターミナル空域入域前までの調整時間として、また、当該航空機がターミナル空域入域前に待機時間が必要であると判定された場合(ステップS1で「入域不可」と判定された場合)、必要な待機時間分をターミナル空域入域前までの調整時間として、その調整時間をターミナル空域外の空域で確保できるように当該航空機に対する飛行計画を変更して入域時刻の調整を図るための処理が行われる。調整時間分のターミナル空域外での待機の時間は、例えば、当該航空機の飛行経路における各通過フィックスに対して分散して割り当てられる。ここで、フィックス(FIX)とは、高度または飛行経路を規制するために無線施設等を利用して設定された地理上の点をいう。
【0017】
ステップS5におけるターミナル空域入域制限処理手順の一例を次に示す。(1)ターミナル空域に対して規定された最大待機時間を20分、必要な待機時間を30分とすると、10分の調整時間をターミナル空域外で確保する必要があることになる。(2)この場合に例えば、入域ゲート(ターミナル空域の入域口)から順に、通過フィックスをG、A、B、Cとしたとき、G−A間のセクタにおいて5分。A−B間のセクタにおいて3分。B−C間のセクタにおいて2分の待機制御をかけるというような調整時間の割り当てを行う。このとき、待機時間は、各セクタでの交通量を考慮に入れて算出される。(3)待機制御の方法としては次の方法を考えることができる。▲1▼空中待機、▲2▼セクタ内迂回(調整時間が小さいとき)、▲3▼ルート迂回(調整時間が大きいとき)、▲4▼速度制御。
【0018】
以上のようにしてターミナル空域入域制限ステップ(S5)の処理が終了すると、当該航空機に対する飛行計画の変更を指示する情報がシステムの所定の処理に渡されて、所定のデータベースのデータが更新されたり、所定の出力先に出力された後、図1に示す処理が終了する。
【0019】
次に、図2〜図10を参照して、図1に示す各ステップの処理を具体的に説明する。図2および図3は、図1のターミナル入域判定ステップ(S1)の判定内容を説明するための図表である。この例では、ターミナル空域を入域対象とした航空機の中で待機時間が当該ターミナル空域に規定された最大待機時間を超えている航空機が1機でもある場合(図2)と、ターミナル空域内の一定時間における航空機数が飽和状態である場合(図3)の各場合、または、それらの組み合わせが生じた場合にターミナル空域入域不可と判定することとしている。図2に示す例では、ターミナル空域内の航空機Aと航空機Bの待機時間がそれぞれ15分と25分であり、規定された最大待機時間が20分であるとした場合に、航空機Cが入域しようとしたときには、超過識別されている航空機Bの存在によって航空機Cは入域不可との判定がなされることになる。図3に示す例では、ターミナル空域内の航空機数もしくは待機時間が規定値を超過している場合を飽和状態とする場合であって、航空機Cが飽和状態と識別されている空域aaaに入域しようとしたときには、入域不可との判定がなされることになる。
【0020】
図4〜図6は、図1の滑走路競合判定ステップ(S2)の判定内容を説明するための図表であり、ターミナル空域の空港において、滑走路使用時間に競合があると判定する場合の一例を説明するための図である。滑走路使用時間に競合があるという判定は、例えば、図4に示すターミナル空域の空港において出発機と到着機の滑走路使用時間に競合がある場合、図5に示す2機の着陸機同士で滑走路使用時間に競合がある場合、または、図6に示すターミナル空域の空港においてスポット(乗客が乗降する場所等の飛行機が駐機するために設定されている地点)に空きが無い場合の各場合または組み合わせが生じたときに競合ありと判定されるようになっている。図4に示す例では、A機の離陸タイミングにC機が着陸と予測されるので競合有りと判定され、例えばC機に制御がかけられる。図5に示す例では、1つのターミナル空域の異なる2つの入域ゲートから同時刻に2機の航空機が入域したときに双方に対して競合有りの判定がなされ、双方の機に制御がかけられる。図6に示す例では、スポット1Aの使用時間が競合しているので、スポット1Aに対して着陸予定のC機に制御がかけられる。
【0021】
なお、図4〜図6に示す例のように滑走路使用に競合があると判定された場合は、図7〜図9に示すようにして滑走路使用計画がそれぞれ作成し直される。図7に示す例では、航空機Cに対して10分の待機時間(調整時間)を割り当てることで、15時45分〜15時50分に航空機Cが滑走路を使用できるようになる。図8に示す例ではC機を定刻通り、D機を10分の待機とすることで競合を無くすことができる。図9に示す例では15分の遅延でスポット1Aが使用できるようになる。
【0022】
次に、図10を参照して、図1のターミナル空域入域制限ステップ(S5)における処理の具体例について説明する。図10は、ターミナル空域100の入域ゲートにおいて航空機1に対して最大待機時間を超えた分として入域調整時間の10分を割り当てた場合の設定例を示すものである。この場合、ターミナル空域100の入域ゲート(フィックスF15)を起点としてそれぞれの通過フィックス(F14、F13、F12、F11、…)に対して分散して調整時間が割り当てられている。航空機1に対しては速度制御や、空中待機制御を行うことで飛行中遅延を行うことができる。この例では、フィックスF13において更新前の通過時刻12時04分を更新後に12時06分とし、2分間の待機時間が設定されている。フィックスF14においては、更新前の通過時刻12時08分が更新後に12時14分となり、累積で6分間の待機時間が設定されている。そして、フィックスF15においては、更新前の通過時刻12時12分が更新後に12時22分となり、累積で10分間の待機時間が設定されている。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、離陸機・着陸機に対する滑走路使用時間の割り当ての最適化をはかり、従来の装置に比べ、より効率的な着陸進入管制を行うことを容易に実現することができる。また、待機時間の超過判定を行い、ターミナル空域入域前の飛行中航空機に対して待機時間の制御を行うことで、ターミナル空域内の交通量をより適切に調整することができ、また出発制御の遅延を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による航空交通管制制御装置の一実施の形態における処理過程を示すフローチャート
【図2】 図1の処理を説明するための説明図(当該ターミナル空域を入域対象とした航空機の中で、待機時間が当該ターミナル空域の規定時間を超えている航空機が1機でもある場合に入域不可と判定するときの着陸航空機リスト)
【図3】 図1の処理を説明するための説明図(当該ターミナル空域内の一定時間における航空機数が飽和状態である場合に入域不可と判定するときのターミナル空域飽和状況を示す図表)
【図4】 図1の処理を説明するための説明図(当該ターミナル空域の空港において、出発機と到着機の滑走路使用時間に競合がある場合の滑走路使用計画)
【図5】 図1の処理を説明するための説明図(当該ターミナル空域の空港において、着陸機同士で滑走路使用時間に競合がある場合の滑走路使用計画)
【図6】 図1の処理を説明するための説明図(当該ターミナル空域の空港において、スポットに空きが無い場合のスポット使用予定)
【図7】 図1の処理を説明するための説明図(滑走路使用計画)
【図8】 図1の処理を説明するための説明図(滑走路使用計画)
【図9】 図1の処理を説明するための説明図(スポット使用予定)
【図10】 図1のステップS5のターミナル空域入域制限処理内容の一例を説明するための説明図(通過時刻調整による入域調整の場合)
【符号の説明】
100:ターミナル空域
F11、F12、F13、F14、F15、F16:フィックス
Claims (3)
- 各航空機の飛行計画に基づいて飛行中である当該航空機が予定する時刻に、到着空港のターミナル空域への入域が可能であるかを判定するターミナル入域判定手段と、
ターミナル入域判定手段によって入域可能と判定された場合に、到着空港の離着陸における滑走路使用時間の競合判定を行う滑走路競合判定手段と、
滑走路競合判定手段によって競合有りと判定された場合に、滑走路の使用計画を作成し直す滑走路使用計画作成手段と、
滑走路使用計画作成手段によって作成された滑走路の使用計画に基づいて、当該航空機に割り当てられた待機時間の値と、到着空港のターミナル空域で規定されている最大待機時間とを比較し、ターミナル空域内の待機時間の超過判定を行う待機時間超過判定手段と、
待機時間超過判定手段によって当該航空機に割り当てられた待機時間が超過すると判定された場合に、超過した待機時間分をターミナル空域入域前までの調整時間として設定するターミナル空域入域制限手段と
を備えることを特徴とする航空交通管制制御装置。 - 各航空機の飛行計画に基づいて飛行中である当該航空機が予定する時刻に、到着空港のターミナル空域への入域が可能であるかを判定するターミナル入域判定手段と、
ターミナル入域判定手段によって入域可能と判定された場合に、到着空港の離着陸における滑走路使用時間の競合判定を行う滑走路競合判定手段と、
滑走路競合判定手段によって競合有りと判定された場合に、ターミナル空域における待機時間を算出して着陸時刻の調整を行い、使用時間の競合を無くすように滑走路の使用計画を作成し直す滑走路使用計画作成手段と、
当該航空機に割り当てられた待機時間の値と、到着空港のターミナル空域で規定されている最大待機時間とを比較し、ターミナル空域内の待機時間の超過判定を行う待機時間超過判定手段と、
待機時間超過判定手段によって当該航空機に割り当てられた待機時間が超過すると判定された場合に、超過した待機時間分をターミナル空域入域前までの調整時間として、各通過フィックスに分散させて調整時間を割り当てるターミナル空域入域制限手段と
を備えることを特徴とする航空交通管制制御装置。 - コンピュータによって実行されるプログラムであって、その記述に、
各航空機の飛行計画に基づいて飛行中である当該航空機が予定する時刻に、到着空港のターミナル空域への入域が可能であるかを判定するターミナル入域判定過程と、
ターミナル入域判定過程で入域可能と判定された場合に、到着空港の離着陸における滑走路使用時間の競合判定を行う滑走路競合判定過程と、
滑走路競合判定過程で競合有りと判定された場合に、滑走路の使用計画を作成し直す滑走路使用計画作成過程と、
滑走路使用計画作成過程で作成された滑走路の使用計画に基づいて、当該航空機に割り当てられた待機時間の値と、到着空港のターミナル空域で規定されている最大待機時間とを比較し、ターミナル空域内の待機時間の超過判定を行う待機時間超過判定過程と、
待機時間超過判定過程で当該航空機に割り当てられた待機時間が超過すると判定された場合に、超過した待機時間分をターミナル空域入域前までの調整時間として設定するターミナル空域入域制限過程と
を含むことを特徴とする航空交通管制制御プログラム。
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