空中高速路匝口排序和流量控制研究

摘要

随着世界经济和航空运输业的快速发展，空中交通流量需求持续增长，现有航线网络已经不能满足日益增长的空中交通流量需求，如何提高空域容量和使用效率成为了空中交通管理的关键。空中高速路理论在此情况下应运而生，并且越来越受到广大学者和专家的关注。
　　空中高速路不同于目前所说的常规的空中航路，它是为远程、繁忙航线上的高性能航空器提供的一个独立、单向、无交叉的高速便捷航路，按特定的运行规则管理。在空中高速路系统中，管制员与飞行员采用数据链通信；飞机上都配备有机载间隔保持系统；所有的飞机都基于卫星导航；四维的飞行管理系统对飞机的运行状态进行实时监控和管理。空中高速路的规划和设计能够缓解日益增长的空中交通拥堵问题，提高空域使用效率和减轻管制员的工作负荷，而空中高速路匝口排序和流量控制是空中高速路系统高效运行的关键所在。
　　本论文针对空中交通流和空中高速路的特点，围绕空中高速路的匝口进行了以下几个方面的研究：
　　（1）对空中高速路匝口容量进行了研究：通过对不同的交通流概率统计模型和空中交通容量的研究，找到适合空中高速路流量的分布模型，推导出空中高速路匝口容量计算公式，随后对不同控制参数条件下的匝口容量进行计算。
　　（2）对空中高速路匝口排序延误进行了研究：在匝口容量研究的基础上，运用排队论的基本思想和相关理论，研究空中高速路匝口排序延误，推导出延误的计算方法，随后运用蒙特卡洛方法进行仿真，计算出不同流率条件下的匝口排序延误。
　　（3）建立空中高速路匝口流量控制模型并进行了案例分析：基于元胞传输模型建立了空中高速路匝口流量控制模型，在此基础上通过考虑高速路流量和匝口流量的优先权建立了改进的空中高速路匝口流量控制模型；运用通用代数建模系统（GAMS）对案例进行仿真求解，得出一系列空中高速路匝口流量控制模型的关键参数，包括系统清空时间、系统最短时间、匝口起点处等待时间、目标函数最小值、最优匝口流量分布、系统最优的动态交通流等。
　　本论文对空中高速路匝口容量、匝口排序和匝口流量控制的研究，为提高空域系统的运行效率，规划设计空中高速路及其匝口以及优化整个空中高速路系统的运行提供理论参考。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2课题研究的背景

1.3课题研究的现状

1.4本论文主要的研究内容

第二章 空中高速路及流量控制基本概述

2.1空中高速路概述

2.2流量控制与流量管理概述

2.3匝口控制概述

2.4本章小结

第三章 空中高速路匝口容量分析

3.1概率统计模型

3.2空中交通容量

3.3空中高速路匝口容量推导与计算

3.4本章小结

第四章 空中高速路匝口排序延误仿真与计算

4.1排队论模型

4.2蒙特卡洛方法介绍

4.3空中交通延误

4.4匝口排序延误仿真与计算

4.5本章小结

第五章 空中高速路匝口流量控制

5.1通用代数建模系统

5.2元胞传输模型基本理论

5.3空中高速路匝口流量控制模型及案例分析

5.4考虑优先权的空中高速路匝口流量控制模型及案例分析

5.5本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

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