空域規(guī)劃與管理

1、現(xiàn)代空中交通管理,空域規(guī)劃與管理,國家空管新航行系統(tǒng)技術(shù) 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,空中交通管理,主要內(nèi)容,空域概念 空域規(guī)劃與管理 我國航路網(wǎng)規(guī)劃 我國RVSM安全評估與監(jiān)視,一 空域概念,空域的定義 地球表面以上可供航空器飛行的空氣空間 同國家的領(lǐng)土、領(lǐng)海一樣，是國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源 空域的屬性 自然屬性 空域自身所固有的物理、化學(xué)等屬性 社會屬性 由于人參與使用空域資源而形成的社會屬性 技術(shù)屬性 航空通信、航空導(dǎo)航、航空監(jiān)視等技術(shù)形成的信息場,一 空域概念,空域的屬性（續(xù)） 自然屬性： 介質(zhì)性：以空氣為介質(zhì)，決定航空器的運(yùn)動(dòng)原理和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 有限性：具有一定的空間位置、界限和容量，稀缺資源 連

2、續(xù)性：圍繞地球的一個(gè)連續(xù)整體，航空器可實(shí)現(xiàn)不間斷飛行 社會屬性： 主權(quán)性：國家對其領(lǐng)空擁有完全的、排他的主權(quán) 公共性：空域資源屬于整個(gè)社會所有，為社會公眾服務(wù) 安全性：飛行安全和國土防空安全 經(jīng)濟(jì)性：具有使用價(jià)值、并可重復(fù)使用 主權(quán)性和經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)稱空域的資源性,一 空域概念,空域的屬性（續(xù)） 技術(shù)屬性 通信技術(shù)，包括VHF、HF、SATCOM等形成的通信場 導(dǎo)航技術(shù)，包括VOR、NDB、DME、GNSS等形成的導(dǎo)航場 監(jiān)視技術(shù)，包括PSR、SSR、ADS等形成的監(jiān)視場 指標(biāo)包括： 所需通信能力（RCP） 所需導(dǎo)航能力（RNP） 所需監(jiān)視能力（RSP） 所需空中交通管理能力（RATMP）,一 空域

3、概念,空域的屬性（續(xù)） 技術(shù)屬性,陸基CNS信息場垂直分布,陸基CNS信息場水平分布,一 空域概念,空域的用戶 公共運(yùn)輸航空 以營利為目的，使用民用航空器為他人提供旅客、行李、郵件或者貨物運(yùn)送服務(wù)的飛行活動(dòng) 軍事航空 軍事性質(zhì)（包括國防、警察和海關(guān)）的所有飛行活動(dòng) 通用航空 從事公共航空運(yùn)輸以外的民用航空活動(dòng)，包括從事工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和建筑業(yè)的作業(yè)飛行以及醫(yī)療衛(wèi)生、搶險(xiǎn)救災(zāi)、氣象探測、海洋監(jiān)測、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、教育訓(xùn)練、文化體育等方面的飛行活動(dòng),一 空域概念,空域管理與空中交通管理,空中交通管理的根本在于空域管理,一 空域概念,空域的基本要素 點(diǎn)： 導(dǎo)航臺 定位點(diǎn) 位置報(bào)告點(diǎn) 線： 航路航線

4、飛行程序 域： 飛行情報(bào)區(qū) 管制區(qū) 特殊空域,一 空域概念,空域種類 包括飛行情報(bào)區(qū)、管制區(qū)、特殊空域等 為了確?？沼虻陌踩?、有序和充分利用，滿足不同空域用戶的需求和空管資源的最優(yōu)配置 實(shí)質(zhì)：是人員、設(shè)備、服務(wù)等一系列標(biāo)準(zhǔn)的集合 決定因素： 空域結(jié)構(gòu)特征 交通流密度 所要求的安全等級水平 國家和公眾的利益,空域種類,飛行情報(bào)區(qū) FIR，flight information region 提供飛行情報(bào)服務(wù)的空域范圍 情報(bào)包括機(jī)場狀態(tài)、導(dǎo)航設(shè)備的服務(wù)能力、氣象、突發(fā)事件以及特殊飛行限制 實(shí)現(xiàn)安全、有效飛行 我國劃設(shè)9個(gè)飛行情報(bào)區(qū),空域種類,管制區(qū) 提供空中交通管制服務(wù)的空域范圍 垂直方向可劃分為高

5、空、中低空管制區(qū) 水平方向可劃分為多個(gè)管制區(qū)或多個(gè)扇區(qū) 我國劃設(shè)21個(gè)管制區(qū),1.3 空中交通管理,空中交通管制服務(wù)(ATC) 這是空中交通服務(wù)的主要部分，又分為3部分。 機(jī)場/塔臺管制服務(wù)：機(jī)場控制； 進(jìn)近管制服務(wù)：在飛機(jī)離場或到場時(shí)的管制； 區(qū)域管制服務(wù)：在航路上的管制；,1.3 空中交通管理,空中交通管制服務(wù)(ATC) 這是空中交通服務(wù)的主要部分，又分為3部分。 機(jī)場/塔臺管制服務(wù)：機(jī)場控制； 以機(jī)場基準(zhǔn)點(diǎn)為中心，水平半徑50公里，垂直高度7000米（不含）以下的空間,1.3 空中交通管理,空中交通管制服務(wù)(ATC) 這是空中交通服務(wù)的主要部分，又分為3部分。 進(jìn)近管制服務(wù)：在飛機(jī)離場或

6、到場時(shí)的管制； 進(jìn)近管制區(qū)是塔臺管制區(qū)與區(qū)域管制區(qū)的連接部分，是機(jī)場管制區(qū)域除塔臺管制區(qū)外的空間；,1.3 空中交通管理,空中交通管制服務(wù)(ATC) 這是空中交通服務(wù)的主要部分，又分為3部分。 區(qū)域管制服務(wù)：在航路上的管制； 區(qū)域管制區(qū)，7000米（含）以上為高空管制區(qū)，7000米（不含）以下為中低空管制區(qū)；,空域種類,特殊空域 危險(xiǎn)區(qū)： 對空射擊、對空發(fā)射 限制區(qū)： 軍事訓(xùn)練、兵器試驗(yàn) 禁止區(qū)： 敏感區(qū)域、重要目標(biāo) 放油區(qū)： 機(jī)場周邊 預(yù)留區(qū)： 飛行表演、編隊(duì)飛行,空域分類,空域分類標(biāo)準(zhǔn),國際民航組織空域分類建議 基于服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的分類 包括A、B、C、D、E、F、G七類空域 各類空域的管制服務(wù)

7、等級及對航空器準(zhǔn)入要求依次降低 A類空域：IFR飛行，管制服務(wù)+情報(bào)服務(wù) G類空域：IFR+VFR飛行，情報(bào)服務(wù) IFR：Instrument flight rules，儀表飛行規(guī)則 VFR：Visual flight rules，目視飛行規(guī)則,空域分類標(biāo)準(zhǔn),美國空域分類標(biāo)準(zhǔn) 絕對管制空域（A類空域） 高度范圍為18000英尺到60000英尺之間 ，高空航路 管制空域（B、C、D、E類空域） B類：地表至10000英尺，繁忙機(jī)場終端區(qū) C類：地表至4000英尺，機(jī)場雷達(dá)服務(wù)區(qū)，中型機(jī)場終端區(qū) D類：地表至1000英尺，管制地帶，擁有管制塔臺的小機(jī)場 E類：除A、B、C、D類空域范圍以外的管制空

8、域 非管制空域（G類空域）：不提供管制服務(wù)，通用航空 特殊空域,空域分類標(biāo)準(zhǔn),歐洲空域分類標(biāo)準(zhǔn)“單一天空” 未知交通環(huán)境空域(Unknown Traffic Environment) 部分獲知交通環(huán)境空域(Known Traffic Environment) 已知空中交通環(huán)境空域(iNtended Traffic Environment),空域分類標(biāo)準(zhǔn),澳大利亞空域分類標(biāo)準(zhǔn),我國空域的特點(diǎn),我國現(xiàn)行的空域管理體制 在國家空管委領(lǐng)導(dǎo)下，由空軍負(fù)責(zé)統(tǒng)一組織實(shí)施，民航空中交通管理部門和軍航飛行管制部門分別對航路內(nèi)外的航空器提供管制指揮服務(wù) 軍航向民航移交航路管制權(quán) 1994年4月，移交京廣深航路 1

9、996年6月，移交京滬、滬廣航路 2000年6月，移交全國范圍內(nèi)26條航路 民航航路共29條，寬度20公里，總里程42665公里 民航空域資源僅占20%（美國為82%）,我國空域的特點(diǎn),中美空域?qū)Ρ?我國空域的特點(diǎn),我國空域分類標(biāo)準(zhǔn) 遵循國際民航組織空域分類建議 民航總局122號令民用航空使用空域辦法和86號令空中交通管理規(guī)則中規(guī)定： A類：高空管制空域 B類：中低空管制空域 C類：進(jìn)近管制空域 D類：機(jī)場管制地帶 尚未規(guī)定非管制空域類型 低空空域與通用航空問題,.,中美通用航空產(chǎn)業(yè)對比,.,據(jù)GAMA（美國通用航空制造商協(xié)會）統(tǒng)計(jì)，2008年通用航空產(chǎn)業(yè)及相關(guān)的服務(wù)創(chuàng)造的產(chǎn)值超過美國GDP的

10、 1%，相當(dāng)于美國石油工業(yè)的貢獻(xiàn) 澳大利亞、加拿大、巴西等國家的通用航空也較為發(fā)達(dá)。,167億歐元的產(chǎn)值， 16.5萬個(gè)就業(yè)崗位,1500億美元的產(chǎn)值 120萬個(gè)就業(yè)崗位,2006年中國通用航空市場規(guī)模約為17.9億元人民幣， 從業(yè)人員8000余人,效益對比,主要內(nèi)容,空域的概念 空域規(guī)劃與管理 2.1 空域規(guī)劃與管理概念 2.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國航路網(wǎng)規(guī)劃 我國RVSM安全評估與監(jiān)視,2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域規(guī)劃 旨在確定空域及各組成要素的建設(shè)目標(biāo)，設(shè)計(jì)達(dá)到這些目標(biāo)的策略、過程與方案 空域管理 依據(jù)既定空域結(jié)構(gòu)條件，實(shí)現(xiàn)對空域的充分利用，盡量滿足空域使用各方的需求空中交通管理規(guī)則

11、 空域評估 是對空域規(guī)劃與使用方案的價(jià)值或狀態(tài)進(jìn)行定性、定量的分析說明和評價(jià)的過程,2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域規(guī)劃 戰(zhàn)略規(guī)劃（宏觀） 飛行間隔標(biāo)準(zhǔn)制定 空域分類標(biāo)準(zhǔn)制定 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（中觀） 干線航路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 終端區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 管制扇區(qū)配置 航路設(shè)計(jì)（微觀） RNAV平行航路劃設(shè) 飛行程序設(shè)計(jì),2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域規(guī)劃 戰(zhàn)略規(guī)劃（宏觀） 飛行間隔標(biāo)準(zhǔn)制定 空域分類標(biāo)準(zhǔn)制定 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（中觀） 干線航路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 終端區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 管制扇區(qū)配置 航路設(shè)計(jì)（微觀） RNAV平行航路劃設(shè) 飛行程序設(shè)計(jì),2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域規(guī)劃 戰(zhàn)略規(guī)劃（宏觀） 飛行間隔標(biāo)準(zhǔn)制定 空域分類標(biāo)準(zhǔn)制定

12、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（中觀） 干線航路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 終端區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 管制扇區(qū)配置 航路設(shè)計(jì)（微觀） RNAV平行航路劃設(shè) 飛行程序設(shè)計(jì),2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域規(guī)劃 戰(zhàn)略規(guī)劃（宏觀） 飛行間隔標(biāo)準(zhǔn)制定 空域分類標(biāo)準(zhǔn)制定 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（中觀） 干線航路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 終端區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 管制扇區(qū)配置 航路設(shè)計(jì)（微觀） RNAV平行航路劃設(shè) 飛行程序設(shè)計(jì),2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域管理 戰(zhàn)略管理：建立空域結(jié)構(gòu)及使用方案 預(yù)戰(zhàn)術(shù)管理：制定空域使用分配計(jì)劃 戰(zhàn)術(shù)管理：實(shí)時(shí)使用空域,2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域管理 戰(zhàn)術(shù)管理 空域靈活使用 飛行沖突探測 飛行沖突解脫,2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域評估 空域運(yùn)行評

13、價(jià)體系： 技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性能等量化指標(biāo)及評價(jià)模型 空域運(yùn)行安全評估： 機(jī)-機(jī)、機(jī)-地碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評估 空域運(yùn)行容量評估： 機(jī)場場面、跑道、終端區(qū)、航路等空域要素容量計(jì)算模型 空域運(yùn)行管制負(fù)荷評估 空域運(yùn)行效益評估,2.1 空域規(guī)劃與管理概念,空域規(guī)劃與管理的本質(zhì) 空域規(guī)劃：空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 空域管理：空域資源合理分配 空域評估：空域運(yùn)行效能評價(jià),空域規(guī)劃,空域管理,空域評估,.,2.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,歐洲 二十世紀(jì)八九年代，歐洲航空導(dǎo)航規(guī)劃組織相繼提出歐洲地區(qū)主干航路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃計(jì)劃（ARN）： 面向整個(gè)歐洲空域中短期規(guī)劃的滾動(dòng)計(jì)劃 至今已經(jīng)發(fā)展了六個(gè)版本 2000年對法國空

14、域進(jìn)行全新設(shè)計(jì) 2004年設(shè)計(jì)覆蓋歐洲的航路主干網(wǎng)絡(luò) 1998年至2004年逐步實(shí)施空域靈活使用（FUA）、區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）、縮小垂直間隔標(biāo)準(zhǔn)（RVSM）等,.,2.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,歐洲 2001年研制飛行程序設(shè)計(jì)與空域管理系統(tǒng)（FPDAM）： 實(shí)現(xiàn)儀表、目視進(jìn)離場飛行程序的輔助設(shè)計(jì) 支持ICAO 8168和FAA TERPS等多種標(biāo)準(zhǔn) 2006年啟動(dòng)歐洲空域網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)管理（DMEAN）的框架計(jì)劃： 優(yōu)化高空航路網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同空域流量運(yùn)行、靈活使用空域等 實(shí)現(xiàn)至2010年空域容量增長10%,.,2.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,美國 1998年，美國聯(lián)邦航空局制定了“自由飛行”和國家空域系統(tǒng)（Nati

15、onal Airspace System, NAS）的發(fā)展戰(zhàn)略 2001年，在 NAS 運(yùn)行概念框架下，啟動(dòng)了國家空域重組計(jì)劃（National Airspace Redesign, NAR），包括高空空域重組（High Altitude Redesign, HAR）和終端區(qū)空域優(yōu)化設(shè)計(jì)（Terminal Area Airspace Redesign, TAAR）兩部分 2005年，在美國全境實(shí)施縮小垂直間隔標(biāo)準(zhǔn)（RVSM） 2006年，美國西部劃設(shè)RNAV高空航路,2.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,2.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,我國 2005年啟動(dòng)低空空域管理試點(diǎn)工作 2006年開始研究航路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)施計(jì)劃

16、（ARNP） 2007年全國空域?qū)嵤┛s小垂直間隔標(biāo)準(zhǔn)（米制RVSM） 2008年 推廣基于性能的導(dǎo)航（PBN）飛行程序設(shè)計(jì) 研究京滬、京廣RNAV平行航路實(shí)施方案 “十二五”期間 完善全國空域分類標(biāo)準(zhǔn)（重點(diǎn)是非管制空域） 適時(shí)有序放開低空空域，推進(jìn)通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展 優(yōu)化空域結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)全國航路主干網(wǎng),主要內(nèi)容,空域規(guī)劃與管理概念 國內(nèi)外空域特點(diǎn) 我國航路網(wǎng)規(guī)劃 3.1 規(guī)劃背景 3.2 規(guī)劃目標(biāo) 3.3 關(guān)鍵技術(shù) 3.4 規(guī)劃方案 我國RVSM安全評估與監(jiān)視,3.1 規(guī)劃背景,基于局部調(diào)整 的航路布局,航路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)問題,航空運(yùn)輸業(yè) 蒙受經(jīng)濟(jì)損失,民航流量增長,航路網(wǎng)必須全局規(guī)劃,3.1 規(guī)

17、劃背景,現(xiàn)行航路網(wǎng)的問題 干線航路結(jié)構(gòu)單一，缺乏可供靈活選擇的航路 部分重要城市對和主要交通流向之間缺乏直通航路 連接大機(jī)場群的航路與終端區(qū)的過渡航路不盡合理 部分主要國際、地區(qū)航路容量飽和造成航班延誤 部分重要交通帶航路結(jié)構(gòu)不順 目前彌補(bǔ)航路網(wǎng)缺陷的做法 采用“頭痛醫(yī)頭，足痛醫(yī)足”局部調(diào)整法 沒有科學(xué)地對航路網(wǎng)進(jìn)行全局的規(guī)劃,針對我國航路網(wǎng)在發(fā)展中所暴露的結(jié)構(gòu)性缺陷 剖析評價(jià)航路結(jié)構(gòu)運(yùn)行現(xiàn)狀，分析交通發(fā)展需求 運(yùn)用交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù) 結(jié)合空管導(dǎo)航服務(wù)保障的需求 建立合理、高效的航路網(wǎng)絡(luò) 提出我國航路網(wǎng)規(guī)劃方案的實(shí)施建議 為國家空管決策部門制定相關(guān)政策、發(fā)展戰(zhàn)略提供咨詢建議,3.2 規(guī)劃目

18、標(biāo),3.3 關(guān)鍵技術(shù),航路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)分析,目標(biāo) 空域運(yùn)行特征統(tǒng)一描述 難點(diǎn) 運(yùn)行特征描述的完備性 運(yùn)行特征量化的準(zhǔn)確性 研究技術(shù) 空域技術(shù)性能特征分析 空域服務(wù)質(zhì)量特征分析,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)分析,空域結(jié)構(gòu)技術(shù)性能特征 航路航線數(shù)量、類型、長度 反映航路網(wǎng)的發(fā)達(dá)程度 航路航線分布密度 航路等級級配 樞紐航路、干線航路、支線航路等不同等級航路的數(shù)量比 交叉點(diǎn)密度 一定程度上度量了網(wǎng)絡(luò)的安全性,：航路網(wǎng)中航段數(shù) ：航段 的長度,：一定區(qū)域內(nèi)交叉點(diǎn)數(shù)目 ：該區(qū)域面積,空域結(jié)構(gòu)技術(shù)性能特征（續(xù)） 航路網(wǎng)絡(luò)連接度 反映網(wǎng)絡(luò)成熟度 網(wǎng)絡(luò)連接度越高，反映網(wǎng)絡(luò)越成熟 我國

19、主干航路網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接度J=2.60 網(wǎng)絡(luò)非直線系數(shù) 衡量航路網(wǎng)整體的便捷程度 大于等于1，越接近1，則其連接越便捷 網(wǎng)絡(luò)的非直線系數(shù)越高，飛行成本將越高而空域利用率越低 我國主干航路網(wǎng)絡(luò)的非直線系數(shù)為R=1.11,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)分析,：第 節(jié)點(diǎn)所鄰接的邊數(shù) M：網(wǎng)絡(luò)總邊數(shù) N：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù),：城市節(jié)點(diǎn) 之間的飛機(jī)交通流量 ：城市節(jié)點(diǎn) 之間的非直線系數(shù),空域結(jié)構(gòu)技術(shù)性能特征（續(xù)） 可達(dá)性 城市對班機(jī)在航路網(wǎng)絡(luò)中飛行的最短路徑的距離 反映了班機(jī)從城市對間的易達(dá)程度 可達(dá)性越小，航路網(wǎng)絡(luò)的可通達(dá)性越好 我國主干航路網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性為1415.5公里,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)分析,：城市

20、節(jié)點(diǎn) 之間的飛機(jī)交通流量 ：城市節(jié)點(diǎn) 之間的最短路徑長度,航路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量特征 各要素的歷史流量、預(yù)測流量 各要素：航路點(diǎn)、航路航線、飛行情報(bào)區(qū)、高空管制區(qū)等 流量特征包含年流量、月流量、日流量、小時(shí)流量,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)分析,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)分析,空域服務(wù)質(zhì)量特征（續(xù)） 運(yùn)行成本 飛機(jī)航油消耗、維修、折舊費(fèi)用等折入飛機(jī)距離成本中 航班平均延誤 擁擠度 航路網(wǎng)單位時(shí)間內(nèi)單位長度上的流量 空域利用率越高，航路越擁擠,：飛機(jī)交通流量 ：路徑長度 ：一定時(shí)間內(nèi)路徑 的平均航班延誤時(shí)間 ：航段 的標(biāo)準(zhǔn)容量,空域服務(wù)質(zhì)量特征（續(xù)） 交叉節(jié)點(diǎn)潛在沖突系數(shù) 反映航路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性 系數(shù)

21、越大，潛在沖突發(fā)生的可能性越大 沖突持續(xù)時(shí)間,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)分析,：對應(yīng)交叉點(diǎn)各航路的流量 ：航路飛機(jī)平均速度 ：雷達(dá)管制下側(cè)向間隔標(biāo)準(zhǔn) ：交叉點(diǎn)不同航路夾角,航路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行分析 民航可用空域資源緊張（不足20） 民航流量持續(xù)快速增長（2016年飛行總量是2007年的2.4倍） 主干航路網(wǎng)的作用突出（30的航段承擔(dān)65的流量） 現(xiàn)行航路結(jié)構(gòu)不盡合理（航線非直線系數(shù)1.1，美國1.05） 航路與終端區(qū)銜接復(fù)雜（東部繁忙地區(qū)較為明顯）,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)分析,目標(biāo) 航路網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化設(shè)計(jì) 難點(diǎn) 復(fù)雜加權(quán)網(wǎng)絡(luò) 靈活網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?研究技術(shù) 航路網(wǎng)層次設(shè)計(jì)模型 樞紐主干航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 區(qū)域

22、干線航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 區(qū)域支線航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì),3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),航路網(wǎng)層次設(shè)計(jì)模型 層次化設(shè)計(jì)流程 節(jié)點(diǎn)重要度量化 航路網(wǎng)層次劃分,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 建立樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型 提出樞紐航路網(wǎng)規(guī)劃模型的求解算法 規(guī)劃出樞紐航路網(wǎng)的優(yōu)化布局方案,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)初始化設(shè)計(jì) 城市對直連：形成直連航路網(wǎng)絡(luò),3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),調(diào)整 策略,樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)初始化設(shè)計(jì) 城市對直連：形成直連航路網(wǎng)絡(luò) 簡化調(diào)整：合并鄰近機(jī)場、共線調(diào)整、合并航路,樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)“選址” 單

23、目標(biāo)約束優(yōu)化問題 目標(biāo)函數(shù)：航線運(yùn)行成本 約束條件：關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)可搜索空間,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)流程圖,樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)“選址” 模型求解,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)三區(qū)避讓 三區(qū)：危險(xiǎn)區(qū)、限制區(qū)、禁止區(qū) 多目標(biāo)約束優(yōu)化問題 目標(biāo)：經(jīng)濟(jì)性、安全性 約束：“三區(qū)”限制 處理方法：,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),鏈接線,樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)三區(qū)避讓 鏈接圖法規(guī)劃空間建模,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),.,樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)三區(qū)避讓 鏈接圖法規(guī)劃空間建模,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)三區(qū)避讓 目標(biāo)函數(shù)：安全性、經(jīng)濟(jì)性 約

24、束條件：避讓三區(qū),3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),網(wǎng)絡(luò)潛在沖突系數(shù),規(guī)劃路徑在鏈接線移動(dòng),運(yùn)行成本,優(yōu)化結(jié)果,現(xiàn)行樞紐航路網(wǎng),優(yōu)化后樞紐航路網(wǎng),3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),目標(biāo) 量化空域及空中交通服務(wù)的效能 難點(diǎn) 空域運(yùn)行的動(dòng)態(tài)性 空域組成要素繁多 研究技術(shù) 空域容量的數(shù)學(xué)建模 基于管制負(fù)荷的容量評估 基于空域運(yùn)行仿真的容量評估,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)容量評估,航路容量建模 航路容量是指在航路入口點(diǎn)所允許的最大飛機(jī)放行率 航路容量影響因素： 航路的可用高度層、高度層的垂直間隔 航路上航空器的縱向間隔 導(dǎo)航、通信、監(jiān)視設(shè)備的覆蓋情況 航路交叉點(diǎn)的數(shù)量、位置 航路容量模型分為以下三種情況：

25、 航路中的飛機(jī)以平均速度飛行、不允許超越、允許超越,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)容量評估,為航路上某一高度層 的容量,為航路容量,定義為管制員實(shí)際管制間隔高于標(biāo)準(zhǔn)最小安全間隔的平均水平,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)容量評估,基于平均飛行速率的模型,最小飛行間隔,航路長度,計(jì)算T并修正X后得：,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)容量評估,不允許超越情況下的模型,航路長度,B飛入航路時(shí)，A距入口點(diǎn)距離,A飛出航路時(shí)，B距出口點(diǎn)X,不考慮航路上具體如何超越，只考慮航路的入口點(diǎn)。在航路入口點(diǎn)的某一高度層上，只要航空器之間的間隔滿足規(guī)定的最小安全間隔就可以了,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)容量評估,允許超越情況下的模型

26、,基于管制負(fù)荷的容量評估 容量定義（ICAO DOC 9426）： 在管制員工作負(fù)荷處于飽和狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)，航班架次與時(shí)間的比值 管制負(fù)荷類別： 處理飛機(jī)沖突、高度穿越 、移交、管制員協(xié)調(diào)等 管制負(fù)荷計(jì)算方法 其中 i類負(fù)荷權(quán)值（秒/架次） i類負(fù)荷相關(guān)的飛機(jī)架次 管制員間的協(xié)調(diào)負(fù)荷（秒）,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)容量評估,基于管制負(fù)荷的容量評估 容量評估 觀察時(shí)間片，如設(shè)為3分鐘 統(tǒng)計(jì)時(shí)間片內(nèi)的 ，計(jì)算工作負(fù)荷 統(tǒng)計(jì)模擬時(shí)間段 內(nèi)的飛行架次 ，容量為,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)容量評估,基于空域運(yùn)行仿真的容量評估,機(jī)場容量評估,終端區(qū)容量評估,3.3 關(guān)鍵技術(shù) 航路網(wǎng)絡(luò)容量評估,航班延誤隨

27、流量變化的統(tǒng)計(jì),重要航路點(diǎn)的進(jìn)、離場流量統(tǒng)計(jì),方案一 考慮禁區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)約束 不考慮限制區(qū)約束,方案二 考慮禁區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)約束和流量較小的限制區(qū)約束,方案三 考慮全部禁區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)和限制區(qū)的約束,三套樞紐主干航路網(wǎng)方案,3.4 規(guī)劃方案,樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)流量分配結(jié)果,現(xiàn)行方案,方案一：禁區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)避讓,方案二：三區(qū)部分避讓,方案三：三區(qū)全避讓,3.4 規(guī)劃方案,樞紐航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)評估結(jié)果,3.4 規(guī)劃方案,規(guī)劃方案可行性分析 政策可行性分析 技術(shù)可行性分析 空域資源可用性分析 空管通信/導(dǎo)航/監(jiān)視系統(tǒng)保障分析 空管人員素質(zhì)保障分析,VHF地面站6000米覆蓋,SSR地面站6000米覆蓋,3.4 規(guī)

28、劃方案,DME臺站對更新區(qū)6000米覆蓋,規(guī)劃方案與現(xiàn)行方案對比,VHF地面站6000米覆蓋,SSR地面站6000米覆蓋,3.4 規(guī)劃方案,規(guī)劃方案可行性分析（續(xù)） 經(jīng)濟(jì)可行性 體現(xiàn)在運(yùn)行成本的減少，以2007年客貨運(yùn)總成本為例 客運(yùn)總周轉(zhuǎn)量為2776.33億人公里，客運(yùn)票價(jià)成本取0.75元/人公里 貨運(yùn)總周轉(zhuǎn)量為114.7億噸公里，貨運(yùn)成本取3元/噸公里 總運(yùn)行成本2426.34億元/年 樞紐主干網(wǎng)承擔(dān)65%的飛行流量，則運(yùn)行成本為1577.13億元/年,實(shí)施建議 動(dòng)態(tài)靈活空域使用建議 條件航路（CDR）：流量較小的區(qū)域航路 臨時(shí)隔離空域：限制區(qū)和危險(xiǎn)區(qū) 跨境區(qū)域：東部沿海地區(qū)航路航線 平行

29、編組航路實(shí)施建議 飛行流量在50架次/小時(shí)以上的航路段,3.4 規(guī)劃方案,規(guī)劃方案一中的平行編組航路,規(guī)劃方案二中的平行編組航路,規(guī)劃方案三中的平行編組航路,主要內(nèi)容,空域規(guī)劃與管理概念 國內(nèi)外空域特點(diǎn) 我國航路網(wǎng)規(guī)劃 我國RVSM空域的安全評估與監(jiān)視 4.1 RVSM應(yīng)用背景 4.2 RVSM安全評估與監(jiān)視技術(shù) 4.3 在我國RVSM實(shí)施中的應(yīng)用,減小地面延誤 對于接近最佳巡航高度的飛行，節(jié)省燃油約1%,4.1 RVSM應(yīng)用背景,增加空間容量 改善運(yùn)行效率 保證飛行安全,7層13層，提升85,消除邊境對頭飛行 有利于管制調(diào)配,飛行高度層縮小垂直間隔（RVSM）,全球?qū)嵤㏑VSM的區(qū)域,已經(jīng)實(shí)

30、施的區(qū)域,尚未實(shí)施的區(qū)域,北大西洋 3/97,我國實(shí)施RVSM的必要性,增加空間容量和改善運(yùn)行效率的需要 相對于縮小水平間隔(雷達(dá)管制、區(qū)域?qū)Ш降?，實(shí)施縮小垂直間隔成本更低，效益更明顯 保證飛行安全的需要 周邊國家實(shí)施RVSM后，國境地帶出現(xiàn)對頭飛行 提升我國國際地位與作用的需要 我國是國際民航組織類理事國,安全評估,2007年11月22日零時(shí),實(shí)施前，能否安全? 公英制如何轉(zhuǎn)換？ 公制高度層如何配備？ 是否符合安全目標(biāo)水平（TLS）? 航空器、人員、設(shè)備等是否準(zhǔn)備好?,安全監(jiān)視,實(shí)施后，能否持續(xù)安全? 持續(xù)監(jiān)測，確保滿足目標(biāo)安全水平 航空器高度保持性能持續(xù)滿足要求,我國實(shí)施RVSM面臨的關(guān)

31、鍵問題,公制RVSM飛行高度層,公英制轉(zhuǎn)換的問題 波音和空客飛機(jī)實(shí)際飛行時(shí)只能按照英制高度飛行，且按照100英尺取整 我國公制高度層按照100米取整,我國公制RVSM飛行高度層方案,FL390,FL370,FL350,FL330,FL310,FL410,FL380,FL340,FL360,FL300,FL320,8400米 27600英尺,11300米 37100英尺,10700米 35100英尺,10400米 34100英尺,11900米 39100英尺,10100米 33100英尺,9500米 31100英尺,11600米 38100英尺,11000米 36100英尺,9200米 3010

32、0英尺,9800米 32100英尺,12200米 40100英尺,12500米 41100英尺,公制高度層： 600米至8400米之間垂直間隔為300米 8400米至8900米之間垂直間隔為500米 8900米至12500米之間垂直間隔為300米 12500米以上垂直間隔為600米,公制RVSM空域,7800米 25600英尺,8100米 26600英尺,7500米 24600英尺,英制RVSM空域,FL400,FL290,8900米 29100英尺,4.2 RVSM安全評估與監(jiān)視技術(shù),技術(shù)思路,4.2 RVSM安全評估與監(jiān)視技術(shù),核心技術(shù)： 垂直碰撞綜合風(fēng)險(xiǎn)建模 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)模型：Reich碰撞

33、風(fēng)險(xiǎn)模型（CRM） 運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)模型：隨機(jī)Petri網(wǎng)（SPN） 飛機(jī)高度保持性能監(jiān)視 機(jī)載監(jiān)視系統(tǒng)（GMS） 地基監(jiān)視系統(tǒng)（HMU/AGHME）,垂直碰撞綜合風(fēng)險(xiǎn)建模,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：由設(shè)備、系統(tǒng)誤差導(dǎo)致的碰撞風(fēng)險(xiǎn),運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)：由飛行、管制人為因素導(dǎo)致的碰撞風(fēng)險(xiǎn),垂直碰撞綜合風(fēng)險(xiǎn)建模,ICAO規(guī)定的目標(biāo)安全水平（Target Level of Safety, TLS）,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn): TLS2.5次事故/10億飛行小時(shí),總風(fēng)險(xiǎn)（技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)）： TLS5次事故/10億飛行小時(shí),綜合碰撞風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)+技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)誘因 分析,Reich碰撞 風(fēng)險(xiǎn)模型,基于SPN的 運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)模型,綜合 碰撞 風(fēng)險(xiǎn) 模型,垂直碰撞綜合風(fēng)險(xiǎn)建模,，其中 為飛機(jī)縱向、橫向、垂直方向上的碰撞概率,飛機(jī)碰撞風(fēng)險(xiǎn)建模 經(jīng)典碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型CRMReich模型 飛機(jī)模型（ ：飛機(jī)的長度、翼展、高度 ） 碰撞模板 鄰近層（ ：空中交通管制對航空器所在高度層的間隔標(biāo)準(zhǔn)）,垂直碰撞綜合風(fēng)險(xiǎn)建模,平行航路結(jié)構(gòu)中的CRM：,垂直碰撞綜合風(fēng)險(xiǎn)建模,：平行航路每飛行小時(shí)由于失去垂 直間隔而導(dǎo)致的致命事故的次數(shù),平行航路結(jié)構(gòu)中的CRM：,重要參數(shù)：,航空器飛行速度及航空器間的相對速度,航空器尺寸,垂直重疊概率、側(cè)向重疊概率（飛機(jī)性能）,相鄰高度層、航路飛機(jī)同向、反向飛行的穿越頻率 （交通繁忙程度）,垂直碰撞綜合風(fēng)險(xiǎn)建模,表