JP7310262B2 - 着陸時刻最適化システム、及び着陸時刻最適化方法 - Google Patents

Description

本発明は、着陸時刻最適化システム、及び着陸時刻最適化方法に関する。

航空機の着陸時刻は、通常、所定時間あたりの着陸可能機数を考慮して決定される。例えば特許文献１には、各航空機の後方乱気流間隔を考慮して当該各航空機の着陸時刻を決定する技術が開示されている。

特表２００６－５２３８７４号公報

発明者らは、着陸時刻最適化システム、及び着陸時刻最適化方法に関し、以下の課題を見出した。

近年、航空交通量の増加が見込まれているため、より多くの航空機を所定時間内に着陸可能とする着陸時刻最適化システムが求められている。例えば、所定時間あたりの着陸可能機数を増加させることによって、より多くの航空機を所定時間内に着陸させることができる。しかしながら、例えば特許文献１に開示されている技術では、所定時間あたりの着陸可能機数が適切な値であるか否かを判断する指標がない。そのため、所定時間あたりの着陸可能機数を適切な値に調節することができない。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、所定時間あたりの着陸可能機数を適切な値に調節して着陸時刻を最適化する、着陸時刻最適化システム、及び着陸時刻最適化方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る着陸時刻最適化システムは、
各航空機のデータを取得する、データ取得部と、
データ取得部が取得した前記各航空機のデータに基づいて、前記各航空機間の後方乱気流間隔が保たれるように最適着陸時刻を算出する、最適着陸時刻算出部と、
前記最適着陸時刻算出部が算出した前記最適着陸時刻に基づいて、所定時間毎の後方乱気流間隔合計値を算出する後方乱気流間隔合計値算出部と、
前記後方乱気流間隔合計値算出部が算出した前記所定時間毎の後方乱気流間隔合計値に基づいて、所定時間毎の余剰時間を算出する、余剰時間算出部と、
前記余剰時間算出部が算出した前記所定時間毎の余剰時間に基づいて、所定時間毎の着陸可能機数を調節する着陸可能機数調節部と、
前記最適着陸時刻算出部が算出した前記最適着陸時刻に基づいて、所定時間毎の着陸数を算出する着陸数算出部と、
前記着陸可能機数調節部が調節した前記所定時間毎の着陸可能機数と前記着陸数算出部が算出した前記所定時間毎の着陸数とに基づいて、着陸可能時刻を算出する、着陸可能時刻算出部と、を備える。

本発明の一態様に係る着陸時刻最適化方法は、
各航空機のデータに基づいて最適着陸時刻を算出するステップと、
前記最適着陸時刻から算出された所定時間毎の余剰時間に基づいて所定時間毎の着陸可能機数を調節するステップと、
前記最適着陸時刻から算出された所定時間毎の着陸数が前記所定時間毎の着陸可能機数以下となるように着陸可能時刻を算出するステップと、を備える。

本発明によれば、所定時間あたりの着陸可能機数を適切な値に調節して着陸時刻を最適化する、着陸時刻最適化システム、及び着陸時刻最適化方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る着陸時刻最適化システムのブロック図である。 第１の実施形態に係る着陸時刻最適化方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る着陸時刻最適化方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る着陸時刻最適化システムのブロック図である。 出発制御対象機算出部の動作を示すフローチャートである。 航空機離陸後における、第４の実施形態に係る着陸時刻最適化システムの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して本発明の第１の実施形態に係る着陸時刻最適化システムの構成について説明する。着陸時刻最適化システム１は、図１に示すように、データ取得部１２、最適着陸時刻算出部１３、後方乱気流間隔合計値算出部１４、余剰時間算出部１５、着陸可能機数調節部１６、着陸数算出部１７、及び着陸可能時刻算出部１８を備える。データ取得部１２は、各航空機のデータを取得する。データ取得部１２が取得する各航空機のデータは、少なくとも各航空機の到着予定時刻を含み、さらに、各航空機の到着予定滑走路等を含んでいてもよいものとする。データ取得部１２は、所定期間内に空港に到着する航空機のデータを取得する。当該所定期間の長さは、特に限定されない。データ取得部１２は、例えば、空港に到着する１日分の航空機のデータを取得する。

最適着陸時刻算出部１３は、データ取得部１２が取得した各航空機のデータに基づいて各航空機の最適着陸時刻を算出する。最適着陸時刻算出部１３は、各航空機の最適着陸時刻を算出する際に、データ取得部１２がデータを取得した各航空機間の後方乱気流間隔を保つように、各航空機の着陸順を入れ替える。後方乱気流間隔は、航空機間の間隔であって、後続する航空機が先行する航空機の後方乱気流の影響を受けない最低限の間隔である。各航空機間の後方乱気流間隔が保たれている場合、すなわち、航空機間の間隔が後方乱気流間隔以上である場合、後続する航空機は、先行する航空機の後方端気流の影響を受けない。各航空機間の後方乱気流間隔を保つように各航空機を着陸させると、先行する航空機の後方乱気流の影響を受けて後続する航空機が飛行バランスを崩すことを抑制することができる。

最適着陸時刻算出部１３は、好ましくは、各後方乱気流間隔を小さくするように各航空機の着陸順を入れ替える。後方乱気流は、先行する航空機の質量と後続する航空機の質量とに応じて変動する。例えば、先行する航空機の質量が大きい場合、後方乱気流は大きくなる。後続する航空機の質量が大きい場合、後方乱気流は小さくなる。したがって、質量の小さな航空機を優先して先に着陸するように各航空機の着陸順を入れ替えることによって、各後方乱気流間隔を小さくすることができる。詳細は後述するが、各後方乱気流間隔を小さくすることによって、所定時間あたりに着陸可能な航空機の数を増加させることができる。

最適着陸時刻算出部１３は、さらに好ましくは、各航空機の到着予定時刻と各航空機の最適着陸時刻との差が小さくなるように、各航空機の着陸順を入れ替える。各航空機の到着予定時刻と各航空機の最適着陸時刻との差を小さくすることによって、各航空機の滞留時間を短縮することができる。滞留時間は、先行する航空機との後方乱気流間隔を保つために航空機が空中において待機する時間である。

最適着陸時刻算出部１３が各航空機の着陸順を入れ替える際における規則は特に限定されず、適宜設定可能である。最適着陸時刻算出部１３は、例えば、各航空機の最適着陸時刻が、各航空機の到着予定時刻よりもそれぞれ遅くなるように、各航空機の着陸順を入れ替える。最適着陸時刻算出部１３は、例えば、データ取得部１２がデータを取得した航空機のうち同一の滑走路に着陸する予定の航空機同士で着陸順を入れ替える。最適着陸時刻算出部１３が各航空機の着陸順を入れ替える際における規則は、１つであってもよいし、２以上を組み合わせられていてもよい。

後方乱気流間隔合計値算出部１４は、最適着陸時刻算出部１３が算出した各航空機の最適着陸時刻に基づいて、所定時間毎の後方乱気流間隔の合計値を算出する。当該所定時間の長さは、特に限定されない。後方乱気流間隔合計値算出部１４は、例えば、３０分毎の後方乱気流間隔の合計値を算出する。

余剰時間算出部１５は、後方乱気流間隔合計値算出部１４が算出した後方乱気流間隔の所定時間毎の合計値に基づいて、各航空機の最適着陸時刻から、所定時間毎の余剰時間を算出する。具体的には、余剰時間算出部１５は、所定時間から当該所定時間内における後方乱気流間隔の合計値を減じて、所定時間毎の余剰時間を算出する。余剰時間算出部１５が余剰時間を算出する際における所定時間は、後方乱気流間隔合計値算出部１４が合計値を算出する際における所定時間と同じである。

着陸可能機数調節部１６は、余剰時間算出部１５が算出した所定時間毎の余剰時間に基づいて所定時間毎の着陸可能機数を調節する。具体的には、着陸可能機数調節部１６は、所定時間毎の余剰時間に基づいて、所定時間毎の着陸可能機数を増加させる。

着陸数算出部１７は、最適着陸時刻算出部１３が算出した各航空機の最適着陸時刻に基づいて、所定時間毎の航空機着陸数を算出する。着陸可能時刻算出部１８は、着陸数算出部１７が算出した所定時間毎の各航空機着陸数が所定時間毎の着陸可能機数以下となるように、各航空機の着陸可能時刻を、各航空機の最適着陸時刻に基づいて算出する。

図２は、第１の実施形態に係る着陸時刻最適化システムが実施する着陸時刻最適化方法（第１の実施形態に係る着陸時刻最適化方法）を示すフローチャートである。第１の実施形態に係る着陸時刻最適化方法は、各航空機の離陸前に行われる。第１の実施形態に係る着陸時刻最適化方法では、まず、最適着陸時刻を算出する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、データ取得部１２が取得した各航空機のデータに基づいて、各航空機間の後方乱気流間隔が保たれるように、最適着陸時刻算出部１３が各航空機の最適着陸時刻を算出する。

次に、所定時間毎の着陸可能機数を調節する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、余剰時間算出部１５が所定時間毎の余剰時間に基づいて、着陸可能機数調節部１６が所定時間毎の着陸可能機数を調節する。続いて、各航空機の着陸可能時刻を算出する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、着陸可能時刻算出部１８は、着陸数算出部１７が算出した所定時間毎の各航空機の着陸数が、着陸可能機数調節部１６が調節した所定時間毎の着陸可能機数以下となるように、各航空機の着陸可能時刻を算出する。このようにして、第１の実施形態に係る着陸時刻最適化方法は、所定時間あたりの着陸可能機数をより適切な値に調節して着陸時刻を最適化することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、より具体的な実施形態である。第２の実施形態に係る着陸時刻最適化システムは、図１に示す着陸時刻最適化システムと同様の構成である。そこで、第１の実施形態と重複した説明を適宜省略する。

図３を参照して、第２の実施形態に係る着陸時刻最適化方法を説明する。図３は、第２の実施形態に係る着陸時刻最適化方法を示すフローチャートである。第２の実施形態に係る着陸時刻最適化方法において、ステップＳ１１、及びステップＳ１２は、第１の実施形態において説明したステップＳ１に相当する。第２の実施形態に係る着陸時刻最適化方法において、ステップＳ２１～Ｓ２３は、第１の実施形態において説明したステップＳ２に相当する。第２の実施形態に係る着陸時刻最適化方法において、ステップＳ３１～Ｓ３４は、第１の実施形態において説明したステップＳ３に相当する。

第２の実施形態に係る着陸時刻最適化方法では、まず、データ取得部１２が、所定期間内に到着する各航空機のデータを取得する（ステップＳ１１）。続いて、最適着陸時刻算出部１３が、データ取得部１２が取得した各航空機のデータに基づいて、各航空機の後方乱気流間隔が保たれるように、各航空機の最適着陸時刻を算出する（ステップＳ１２）。

後方乱気流間隔合計値算出部１４は、最適着陸時刻算出部１３が算出した最適着陸時刻に基づいて、各航空機間の後方乱気流間隔の合計値を所定時間毎に算出する（ステップＳ２１）。余剰時間算出部１５は、後方乱気流間隔合計値算出部１４が算出した後方乱気流間隔の合計値に基づいて、所定時間毎の余剰時間を算出する（ステップＳ２２）。着陸可能時刻算出部１８は、余剰時間算出部１５が算出した所定時間毎の余剰時間に基づいて、所定時間毎に着陸可能機数を調節する（ステップＳ２３）。

着陸数算出部１７は、最適着陸時刻算出部１３が算出した最適着陸時刻に基づいて、所定時間毎の着陸する航空機の数を算出する（ステップＳ３１）。なお、図４に示す例では、ステップＳ２１～Ｓ２３を行った後にステップＳ３１を行っている。しかしながら、ステップＳ２１～Ｓ２３とステップＳ３１とを行う順序は特に限定されず、ステップＳ３１を行った後にステップＳ２１～Ｓ２３を行ってもよい。また、ステップＳ３１は、ステップＳ２１～Ｓ２３と並行して行われてもよい。

続いて、着陸可能時刻算出部１８は、所定時間毎の着陸数が、ステップＳ３１において調節された所定時間毎の着陸可能機数以下であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。所定時間毎の着陸数が所定時間毎の着陸可能機数以下である場合（ステップＳ３２Ｙｅｓ）、着陸可能時刻算出部１８は、ステップＳ１２において算出した最適着陸時刻を、各航空機の着陸可能時刻とする（ステップＳ３３）。

所定時間毎の着陸数が所定時間毎の着陸可能機数よりも多い場合（ステップＳ３３Ｎｏ）、着陸可能時刻算出部１８は、ステップＳ１２において算出した最適着陸時刻を修正して新たなる着陸予定時刻とする（ステップＳ３４）。着陸可能時刻算出部１８は、所定時間毎の着陸数が所定時間毎の着陸可能機数よりも多い場合、所定時間内の遅い時間に着陸する予定の航空機の着陸時刻を所定時間外となるように変更して、新たなる着陸予定時刻とする。例えば、１３：００～１３：２９に到着する予定の航空機が１３機であり、かつ、１３：００～１３：２９の着陸可能機数が１２である場合、着陸可能時刻算出部１８は、１３番目に着陸予定の航空機の到着予定時刻を１３：３０に変更する。

次に、最適着陸時刻算出部１３は、新たなる着陸予定時刻に基づいて、最適着陸可能時刻を再度算出する（ステップＳ１２）。このようにして、第２の実施形態に係る着陸時刻最適化方法は、所定時間あたりの着陸可能機数をより適切な値に調節して着陸時刻を最適化することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、着陸可能時刻算出後に航空機の出発制御を行う実施形態である。まず、図４を参照して、第３の実施形態に係る着陸時刻最適化システムの構成について説明する。着陸時刻最適化システム３は、図１に示した構成に加えて、出発制御対象機算出部１９を備える。その他の構成については、第１及び第２の実施形態で説明した構成と同様であるため、重複した説明を適宜省略する。

着陸時刻最適化システム３では、第１又は第２の実施形態において説明した着陸時刻最適化方法と同様に、各航空機の着陸可能時刻を算出する。着陸時刻最適化システム３では、各航空機の着陸可能時刻を算出した後に、出発制御対象機算出部１９を動作させて航空機の出発を制御する。出発制御対象機算出部１９は、航空機の到着予定時刻と、当該航空機の着陸可能時刻と、の差が許容可能な滞留時間よりも長い場合に、当該航空機の出発を制御する。

次に、図５を参照して、出発制御対象機算出部１９の動作について説明する。図５は、出発制御対象機算出部１９の動作を示すフローチャートである。出発制御対象機算出部１９は、各航空機の着陸可能時刻を算出した後に動作する。すなわち、図５に示すステップＳ４１～Ｓ４３は、図３に示すステップＳ３３を行った後に行われる。図５に示すステップＳ４１～Ｓ４３は、航空機の離陸前に行われる。出発制御対象機算出部１９は、まず、各航空機の見込み滞留時間が各航空機の許容可能な滞留時間よりも長いか否かを判定する（ステップＳ４１）。各航空機の見込み滞留時間は、各航空機の到着予定時刻と各航空機の着陸可能時間との差分である。

航空機の見込み滞留時間が当該航空機の許容可能な滞留時間よりも長い場合（ステップＳ４１Ｙｅｓ）、出発制御対象機算出部１９は、当該航空機の出発を制御する（ステップＳ４２）。ステップＳ４２では、出発制御対象機算出部１９は、当該航空機の見込み滞留時間が当該航空機の許容可能な滞留時間以下となるように、当該航空機の出発時間を遅らせる。出発制御対象機算出部１９は、ステップＳ４２において当該航空機の出発を制御した後に、当該航空機を出発させる（ステップＳ４３）。

航空機の見込み滞留時間が当該航空機の許容可能な滞留時間以下である場合（ステップＳ４１Ｎｏ）、出発制御対象機算出部１９は、当該航空機を出発させる（ステップＳ４３）。このように、第３の実施形態に係る着陸時刻最適化システムでは、着陸時刻を最適化した後に、航空機の出発を制御することができる。

第３の実施形態に係る着陸時刻最適化システムにおいて、最適着陸時刻算出部１３が到着予定時刻と最適着陸時刻との差が小さくなるように着陸順を入れ替えると、見込み滞留時間が許容可能な滞留時間よりも長い航空機の数は、減少する。すなわち、最適着陸時刻算出部１３が到着予定時刻と最適着陸時刻との差が小さくなるように着陸順を入れ替えることによって、出発が遅延する航空機の数を減らすことができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、航空機の離陸後においても着陸時刻の最適化を行う実施形態である。第４の実施形態に係る着陸時刻最適化システムは、図４に示す着陸時刻最適化システムと同様の構成である。そこで、第１～３の実施形態と重複する説明を適宜省略する。

第４の実施形態に係る着陸時刻最適化システムでは、第３の実施形態において説明した着陸時刻最適化方法と同様に、各航空機の離陸前に、各航空機の着陸可能時刻を算出し、着陸可能時刻算出後に航空機の出発制御を行う。第４の実施形態に係る着陸時刻最適化システム３では、各航空機が離陸した後に、各航空機の到着予定時刻を取得し、必要に応じて着陸時刻の最適化を行う。

図６を参照して、各航空機の離陸後における、第４の実施形態に係る着陸時刻最適化システムの動作を説明する。第４の実施形態に係る着陸時刻最適化システムは、図６に示すステップＳ５１～Ｓ５４を、航空機の離陸後かつ着陸前に行う。第４の実施形態に係る着陸時刻最適化システムは、例えば、ステップＳ１１において取得していた航空機の着陸予定時刻の約３０分前に、ステップＳ５１～Ｓ５４を行う。

航空機の離陸後に、データ取得部１２は、当該航空機の到着予定時刻を含むデータを取得する（ステップＳ５１）。続いて、データ取得部１２は、ステップＳ４３における航空機の出発時間に基づいて算出される着陸予定時刻と、ステップＳ５１において取得した到着予定時刻と、がおおよそ同じであるか否かを判定する（ステップＳ５２）。ステップＳ５２では、ステップＳ４３における航空機の出発時間に基づいて算出される着陸予定時刻と、ステップＳ５１において取得した到着予定時刻と、の差分が、例えば５分以下である場合、おおよそ同じであると判定する。ステップＳ５２では、ステップＳ４３における航空機の出発時間に基づいて算出される着陸予定時刻と、ステップＳ５１において取得した到着予定時刻と、の差分が、例えば５分より長い場合、大きく異なると判定する。離陸前にデータ取得部１２が取得した到着予定時刻と、ステップＳ５１において取得した到着予定時刻と、がおおよそ同じである場合（ステップＳ５２Ｙｅｓ）、当該航空機を着陸させる（ステップＳ５３）。

離陸前にデータ取得部１２が取得した到着予定時刻と、ステップＳ５１において取得した到着予定時刻と、が大きく異なる場合（ステップＳ５２Ｎｏ）、当該航空機の着陸時刻を最適化する（ステップＳ５４）。ステップＳ５４は、図３に示すステップＳ１１～Ｓ３４と同様の工程である。このようにして、第４の実施形態に係る着陸時刻最適化方法は、所定時間あたりの着陸可能機数をより適切な値に調節して着陸時刻を最適化することができる。第４の実施形態では、空港地上におけるタワー管制だけでなく、航空交通管制においても、後方乱気流間隔を考慮した管制を行うことができる。

以上で説明した本実施の形態に係る発明により、所定時間あたりの着陸可能機数を適切な値に調節して着陸時刻を最適化する、着陸時刻最適化システム、及び着陸時刻最適化方法を提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施形態は、各々独立に実施されてもよいし、適宜組み合わせて実施されてもよい。

１、３ 着陸時刻最適化システム
１２ データ取得部
１３ 最適着陸時刻算出部
１４ 後方乱気流間隔合計値算出部
１５ 余剰時間算出部
１６ 着陸可能機数調節部
１７ 着陸数算出部
１８ 着陸可能時刻算出部
１９ 出発制御対象機算出部

Claims (6)

1. 各航空機のデータを取得する、データ取得部と、
   データ取得部が取得した前記各航空機のデータに基づいて、前記各航空機間の後方乱気流間隔が保たれるように最適着陸時刻を算出する、最適着陸時刻算出部と、
   前記最適着陸時刻算出部が算出した前記最適着陸時刻に基づいて、所定時間毎の後方乱気流間隔合計値を算出する後方乱気流間隔合計値算出部と、
   前記後方乱気流間隔合計値算出部が算出した前記所定時間毎の後方乱気流間隔合計値に基づいて、所定時間毎の余剰時間を算出する、余剰時間算出部と、
   前記余剰時間算出部が算出した前記所定時間毎の余剰時間に基づいて、所定時間毎の着陸可能機数を調節する着陸可能機数調節部と、
   前記最適着陸時刻算出部が算出した前記最適着陸時刻に基づいて、所定時間毎の着陸数を算出する着陸数算出部と、
   前記最適着陸時刻に基づいて算出された着陸数が、前記所定時間毎の余剰時間に基づいて調節された前記着陸可能機数以下である場合、前記最適着陸時刻を着陸可能時刻として算出する、着陸可能時刻算出部と、を備える、
   着陸時刻最適化システム。
2. 前記着陸可能時刻算出部は、
   前記最適着陸時刻に基づいて算出された着陸数が、前記余剰時間に基づいて調節された前記着陸可能機数より多い場合、前記所定時間内の遅い時間に着陸する予定の航空機の着陸時刻が前記所定時間外となるように前記最適着陸時刻を修正して新たなる着陸予定時刻とし、
   前記最適着陸時刻算出部は、
   前記新たなる着陸予定時刻に基づいて最適着陸時刻を再度算出する、
   請求項１に記載の着陸時刻最適化システム。
3. 前記データ取得部が取得する前記各航空機のデータは、前記各航空機の到着予定時刻及び前記各航空機の到着予定滑走路を含み、
   前記最適着陸時刻算出部は、前記到着予定滑走路が同一な前記各航空機同士の着陸順を入れ替えて最適着陸時刻を算出する、
   請求項１又は２に記載の着陸時刻最適化システム。
4. 航空機の到着予定時刻と、前記航空機の着陸可能時刻と、の差が許容可能な滞留時間よりも長い場合に、前記航空機の出発を制御する出発制御対象機算出部をさらに備える、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の着陸時刻最適化システム。
5. 前記着陸可能時刻算出部は、航空機の離陸前に着陸可能時刻を算出し、
   前記データ取得部は、前記航空機の離陸後かつ着陸前に前記航空機のデータを取得し、
   前記最適着陸時刻算出部は、前記航空機の離陸後かつ着陸前における到着予定時刻と、前記航空機の離陸前における前記着陸可能時刻と、の差分が所定の時間以上である場合に、前記航空機の離陸後かつ着陸前における前記到着予定時刻に基づいて新たなる最適着陸時刻を算出する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の着陸時刻最適化システム。
6. コンピュータが、
   各航空機のデータに基づいて最適着陸時刻を算出するステップと、
   前記最適着陸時刻から算出された所定時間毎の余剰時間に基づいて所定時間毎の着陸可能機数を調節するステップと、
   前記最適着陸時刻に基づいて算出された着陸数が、前記所定時間毎の余剰時間に基づいて調節された前記着陸可能機数以下である場合、前記最適着陸時刻を着陸可能時刻として算出するステップと、を備える、
   着陸時刻最適化方法。

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