基于延误油耗优化的平行跑道运行方式

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1、基于延误油耗优化的平行跑道运行方式摘要：在比较现有平行跑道运行方式的基础上，制定了基于延误油耗优化原则的跑道选择策略。同时根据航班时刻表及起降间隔标准，建立了数学模型，提出了基于油耗优化原则的跑道选择和排序方法。算例表明该方法提高了混合运行方式下跑道的运行效率，减少了航空器的滑行时间和等待时间，降低了航空公司的运营成本。关键词：航空运输；平行跑道；运行方式；间隔标准;油耗中图分类号：TP311.5文献标志码：A文章编号：1005-261501-0077-06目前，国内众多机场为了解决机场容量不足的问题普遍采用新建平行跑道的方式来增加机场容量

2、。但是，多跑道运行并不能沿用原有的跑道运行模式，需要制定新的跑道运行方案，根据航空器流量、跑道构型和窄域结构进行协同管理。在当前的管制运行环境下，国内的管制员对于航空器的空中交通管制服务普遍采用先到先服务的原则。例如在具有平行跑道的机场，塔台管制员会根据航空器的离场方向选择跑道就近起飞，进近管制员也根据航空器的进场方向就近选择跑道引导航空器落地。这种情况下，人的经验占据着主导因素，缺乏科学的理论依据，没有考虑到机场和航空公司的运行效率，旅客的满意程度也有所降低。随着航班流量的迅速增长，在保障安全的前提下.如何提高机场当局的运行效率、减小航空

3、公司的运营成本、制定出满足最大效益的跑道运行方式和相关规则，是空管部门急需解决的问题。对于平行跑道的运行方式和模型.国内学者己做了一些研究。郭海琦等借鉴单跑道混合运行的计算模型.建立了近距平行跑道时空图，给出了近距平行跑道容量和延误水平的计算模型；徐肖豪等构建了近距平行跑道容量的评估模型，比较了一降一起和两降运行模式下的近距平行跑道理论容量：顾正兵等系统地研究了近距平行跑道的仪表运行方式.提出了具有实际可操作性且适合虹桥机场近距平行跑道的最佳运行方式。本文在已有研宄成果的基础上，重点研宄了平行跑道混合运行模式下的跑道选择策略，提出了基于油耗

4、优化原则的跑道选择和排序算法.并且结合实例说明了算法的可行性。1平行跑道运行方式及规则2005年5月，中国民用航空总局颁布了《平行跑道同时仪表运行管理规定》，定义了平行跑道有4种运行模式：独立平行仪表进近、相关平行仪表进近、独立平行离场和隔离平行运行。按照4种运行模式的不同组合，也可以分为半混合和混合运行。其中，半混合运行指两条跑道同时用于进近而其中一条跑道用于离场，或者两条跑道同时用于离场而一条跑道用于进近。混合运行指两条跑道同时用于进近和离场.离场可以独立离场，也可以非独立离场：进近可以相关进近，也可以独立进近。对于近距平行跑道，女口虹

5、桥机场、江北机场.我国现阶段主要采用隔离平行运行模式，即一条跑道用于起飞，另一条跑道用于降落.尚未达到采取相关或独立平行进近的使用能力。而对于远距平行跑道.如成阳机场、长水机场，在起初实行双跑道运行时采取隔离平行运行，随着管制经验的积累.会根据空中流量、天气状况、空军活动和起降分布等情况.逐步向半混合和混合运行模式进行过渡.其步骤可分为：半混合运行A:两起一降，起飞飞机从执行单跑道放行间隔向独立平行离场模式过渡；半混合运行B:两降一起，降落飞机从执行单跑道放行间隔过渡到相关平行仪表进近模式，最终实现独立平行仪表进近；混合运行：两降两起，起飞

6、飞机从执行单跑道放行间隔向独立平行离场模式过渡；降落飞机从执行单跑道放行间隔向相关平行仪表进近模式过渡，最终实现独立平行仪表进近。本文研究的对象是远距平行跑道，及其在隔离平行运行、半混合运行A、半混合运行B和混合运行4种跑道运行方式下的跑道选择及延误水平，并在混合运行模式下设计了基于油耗优化原则的算法。2跑道选择和排序方法2.1模型的建立本文根据航班的预计起降时间及相邻航班的间隔要求，计算不同跑道运行方式下的航班延误成本，并给出使得延误油耗成本最优化的跑道选择及排序方案。为解决这一问题，特做如下假设：在所研宄的时间段内，起降航班总数不超过机

7、场允许的容量，气象条件良好；所有航班的计划起降时间是已知或可求的；在一架飞机的分配起降时间确定后，其他请求起降的飞机只能排队等候，顺序起降；如果有航班冲突，首先对优先级高的航班进行分配，本文规定在同一起降时刻下，进港航班具有较高的优先级。2.2起降间隔标准对于平行跑道运行的机场来说，飞机降落或者起飞的问隔要求以及具体的运行方式对延误水平起着关键作用。根据相关规定，本文制定了算法所依据的航空器起降间隔标准。前机进场，后机进场的间隔标准根据《中国民用航空空中交通管理规则》第46条规定，同一跑道前后进近的航空器，应配备相应的尾流间隔标准，不同机型

8、组合下前后机的尾流间隔不同。若各机型降落的平均速度取值为：重型机300km/h、中型机270km/h、轻型机200km,/h,则呵得到同一跑道前后进近航空器的时间间隔，如表1所示