一种大区域多元约束下的尾随间隔限制的计算方法

摘要

本发明涉及一种区域内多元约束下的尾随间隔限制时段和限制值的计算方法，其特征在于，该方法可以应用于多元约束下的尾随间隔生成，该方法首先对各个航班满足多元空域容量约束条件的调配过点时间进行求解，然后分别对各股航班流进行处理，根据航班流中组成航班的预计过点时间和调配后时间生成尾随间隔限制时段，在尾随间隔值的取值集合中进行搜索求解尾随间隔限制值，最后根据各股航班流限制后的结果对所生成的限制值进行减小限制值的调整。

说明书

技术领域

本发明涉及空中交通战术流量管理领域，尤其涉及一种适用于管制区域内或管制区域之间的 多元约束下的尾随间隔限制的自动化计算方法。

背景技术

随着我国空中交通流量的增长，交通拥挤问题越来越突出，由于流量控制原因所导致的航班 延误日益增加。区域内出现交通拥挤时主要通过发布尾随间隔限制或要求航班进行起飞申请 的方式来进行流量管理，尾随间隔限制是一种战术流量管理方法，通过控制同一航线上飞往 同一方向的航空器的纵向间隔，使得单位时间内通过某一航路点、进入某一扇区或到达某一 机场的飞行量减少，从而缓解目标航路点、扇区或机场已经或预计出现的交通拥塞。

在实际运行中尾随间隔控制主要依靠管理者的经验来作出决策，缺乏科学性和全局性，因此， 迫切需要加快建设相关的决策支持系统，采用科学的方法来生成尾随间隔控制策略，当前国 内外的研究者对于尾随间隔流量控制的研究主要集中于对于单个空域单元容量约束下的限制 进行计算，对于具有较强耦合性的多元约束下的尾随间隔限制的计算方法尚不完善。

大区域内交通拥挤问题较为复杂，在空域自身的容量约束和相邻区域对本区域的流量控制约 束同时存在的情况下，可以通过计算机实现的多元约束下的尾随间隔限制的计算方法能够发 挥最大的效用。

发明内容

本发明针对区域内多元约束下的的尾随间隔控制策略应用场景，提出了一种尾随间隔限制时 段和限制值的计算方法，该方法适用于空域自身的容量约束和相邻区域对本区域的流量控制 约束同时存在情况下的尾随间隔限制时段和限制值的计算，约束的形式可以是瞬时或时段容 量约束或对航班之间的尾随间隔限制。

步骤一：

有N个约束单元，采用基于先到先服务的启发式算法对多元约束进行求解，使得航班通过空 域约束单元的流量满足约束，从而求得航班调配后的过点时间。启发式算法对各个约束单元 循环迭代求解，对于某个约束单元求解时，基于预计到达该约束单元的时间，采用先到先服 务的原则安排航班经调配的进入空域约束单元的时间，后面约束单元的求解基于前一个约束 单元求解后的航班调配后的时间来求解，已经求解过的约束单元在求解的过程中可能再次出 现约束条件不满足的情况，则再次进行求解，直到所有的约束条件都满足，该算法能保证收 敛。

步骤二：与空域约束单元相关的受控航班流共有S股，对于受控航班流i，与下游受限单元 相关的时间段为该时间段对应于下游空域约束单元的约束时间，判断在该时间段 内是否存在某个时间使得在到时间范围内，航班预计通过的架次与航班调配后通过 的架次相同，若存在则该股航班流的控制时段为若不存在则该股航班流的控制时段 为

步骤三：航班流i在受控时段内允许通过受限单元的航班总架次为N_Total，根据调配后的过点 时间统计该时段内允许通过的航班架次为N_i。

步骤四：对于受控航班流i，由于尾随间隔值的可能取值为离散的整数值，从尾随间隔值的 取值集合中的最小值开始，从小到大进行搜索，对于所搜索的每个值，计算航班满足间隔限 制的过点时间计算方法如下：

航班j的预计过点时间为ETA_j，满足间隔限制下的过点时间为对于控制时段内的第 一架航班，STA_j＝ETA_j，对于其他航班，STA_j＝max(STA_j-1+V_timesepe，ETA_j-1)，V_timespep为所取 的时间间隔值。

根据统计V_timesepe间隔值下能通过的航班架次，判断该航班架次是否小于等于N_i，若满 足则取该值为所求得的间隔值V_i。

步骤五：对各股航班流按照尾随间隔限制值从小到大进行排序，判断条件是否 成立，若成立则依次选择各股航班流判断是否可以减小限制值。对于第j股航班流，根据步 骤四中所生成的间隔限制值V_i，从间隔限制值的取值集合中比V_i小的最大的取值开始，从大 到小搜索，判断是否可减小，使得减小后仍然满足若找到满足条件的值则将 该值作为航班流的间隔限制值。

本发明中提出的尾随间隔值的计算方法，有效地解决了多元约束下的尾随间隔限制时段和限 制值的自动化计算，弥补了当前多元约束下尾随间隔限制的制定依赖于经验，缺乏科学的决 策支持方法的不足。

附图说明

图1是多元约束下基于航班时间调配的尾随间隔计算方法适用场景示意图

图2是尾随间隔限制时段和限制值计算流程图

图3是步骤一中求解多元约束下航班调配时间的启发式算法流程图

图4是受控航班预计过点时间及调配后过点时间

图5是限制时段内满足尾随间隔3分钟限制值时的过点时间

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图及实例，对本发明进行进一 步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

算例如下：

空域视图见图1，A点的尾随间隔限制为2分钟，扇区D以A点为扇区出点，扇区容量为40 架/30分钟，生成在B点和C点的间隔限制。

计算流程见图2，具体步骤如下：

步骤一：假设与下游限制时段相应的在B点和C点的控制时段为8:00到8:30，采用图3 所示启发式算法求得B点和C点的调配后的过点时间，见图4；

步骤二：确定各股航班流的限制时段，B点的航班流不需要进行限制，C点航班流的限制时段 为8:13到8:30；

步骤三：统计允许通过的航班架次

在控制时段内C点允许通过的航班架次为6架，B点和C点合计允许通过的总架次为13架。

步骤四：根据预计过点时间及允许通过的航班架次，B点不需要进行限制，C点在限制时段内 的求得限制值为3分钟，允许通过的航班架次为6架，见图5；

步骤五：步骤三中根据间隔限制值所允许通过的架次与步骤三中根据调配后过点时间所统计 的合计允许通过的总架次相同，因此判断MIT值不能再减小。最终尾随间隔的计算结果为在 C点8:13到8:30限制时段内取3分钟的尾随间隔限制值。