未来城市低空或将面对大量电动垂直起降飞行器(electric Vertical Take-Off and Landing,eVTOL)的运行需求,将存在空域利用率低、碰撞风险高等潜在问题,保障飞行器运行的安全和高效需要合适的安全间隔标准。研究了城市低空下多机型eVTO...未来城市低空或将面对大量电动垂直起降飞行器(electric Vertical Take-Off and Landing,eVTOL)的运行需求,将存在空域利用率低、碰撞风险高等潜在问题,保障飞行器运行的安全和高效需要合适的安全间隔标准。研究了城市低空下多机型eVTOL的安全间隔,为复合翼型eVTOL建立了经典Event纵向、侧向和垂直碰撞模型,为多旋翼型eVTOL建立了基于圆台体碰撞盒的改进Event模型。按照eVTOL的有效载荷与载客数,将eVTOL划分为轻型、中型和重型,选取主流机型进行分类统计并计算碰撞盒尺寸,考虑定位误差、借鉴所需导航性能(RNP)概念计算参数纵向、侧向和垂直重叠概率,并考虑航向角分布、俯仰角限制、速度误差分布等,建立仿真环境来计算相对速度这一参数。最后根据建立的碰撞模型计算不同类型eVTOL的侧向、纵向和垂直安全间隔,将轻型、中型和重型的安全目标水平分别设置为10^(-7),10^(-8),10^(-9)次/飞行小时,最终得出不同类型eVTOL之间的最小间隔,其中轻型多旋翼、轻型复合翼、中型复合翼、重型复合翼之间的最小安全间隔分别是82、83、93、102 m。研究结果可以为eVTOL间隔标准制定提供参考。展开更多
航路网络作为民航运输网络的运行载体,承担着保障航空器安全高效运行的重要任务。当重要航路点因雷暴扰动失效时,易连锁反应至相邻节点最终导致网络性能的显著下降。针对现有复杂网络节点重要度评估模型未有效考虑雷暴扰动的问题,面向...航路网络作为民航运输网络的运行载体,承担着保障航空器安全高效运行的重要任务。当重要航路点因雷暴扰动失效时,易连锁反应至相邻节点最终导致网络性能的显著下降。针对现有复杂网络节点重要度评估模型未有效考虑雷暴扰动的问题,面向雷暴天气场景,将雷暴扰动特性纳入航路点重要度评估体系,利用博弈论方法对评估指标进行组合赋权,基于引力模型理论改进了TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution)综合评价方法,建立基于博弈论-改进TOPSIS法的节点重要度评估模型,进而采用K中心点算法实现航路点聚类分级。以京津冀地区航班运行为例,对雷暴天气场景下的航路网络节点重要度进行评估,结果表明:在京津冀航路网络内,南部地区的航路点更易受雷暴天气影响且分布较为密集,该航路网络包含9个重要航路点,当航路网络中的重要航路点因雷暴影响而失效时,会对航路网络性能产生显著的负面影响。提出的基于博弈论-改进TOPSIS法的节点重要度评估模型可以有效识别出雷雨季节或雷暴高发地区航路网络中的重要航路点,从而为雷暴场景下航路网络结构优化与资源配置提供有效依据。展开更多
终端区是民航运输中极易发生不安全事件的区域,终端区管制系统作为空中交通管制系统中至关重要的一部分,对其运行过程进行安全风险研究至关重要。针对终端区管制系统安全风险耦合性强、传统分析方法难以量化风险之间交互效应的问题,提...终端区是民航运输中极易发生不安全事件的区域,终端区管制系统作为空中交通管制系统中至关重要的一部分,对其运行过程进行安全风险研究至关重要。针对终端区管制系统安全风险耦合性强、传统分析方法难以量化风险之间交互效应的问题,提出一种将系统理论过程分析(system-theoretic process analysis,STPA)与交叉影响分析-解释结构模型(cross impact analysis and interpretive structure model,CIA-ISM)相结合的风险分析方法。首先利用STPA识别出系统中的20个安全风险因素;其次,采用皮尔逊(Pearson)相关系数法替代传统德尔菲法以消除主观偏差,结合200起历史事故数据量化风险因素间的影响强度,构建交叉影响矩阵;最后,通过ISM模型划分风险层级并推演终端区管制系统运行时的不安全状态对事故发生概率的影响程度,从而分析终端区管制系统的关键风险因素。并以青岛终端区管制系统为例,通过情景推演揭示多因素耦合下发生事故概率趋近1的动态机制,验证该模型的有效性。结果表明,管制班组配合不当等5类直接致因对不安全事件影响概率达84%,管制班组配合不当,和相邻管制室的协调、移交、配合有问题,管制员公布情报数据有误是对终端区管制系统安全运行影响最大的3个直接风险致因。展开更多
航路交叉口的管制调配一直是影响空管效率的核心问题,以往研究多是针对少量架次航空器进行分析,本论文在航迹运行(trajectory based operations,TBO)环境下,基于自主改航对航路交叉口处交叉航班流的预先冲突解脱方法进行研究.首先,基于...航路交叉口的管制调配一直是影响空管效率的核心问题,以往研究多是针对少量架次航空器进行分析,本论文在航迹运行(trajectory based operations,TBO)环境下,基于自主改航对航路交叉口处交叉航班流的预先冲突解脱方法进行研究.首先,基于航空器间水平安全间隔,转换计算航空器过交叉口时应保持的最小纵向时间间隔;其次,提出占用时间窗概念,建立基于占用时间窗的冲突检测模型,并考虑航班流通过时间最短制定综合通行原则,判定冲突中需要改航的航空器;最后,针对航班流通行中传统启发式算法时效性不足的问题,利用转弯角限制缩减可行解空间,并建立以改航时间最短为目标的改航点搜索模型,提高求解速度和搜索精度.以我国东北部典型高空扇区为例,验证所提方法在实际交叉航路运行下的有效性.仿真结果表明:所提冲突解脱方法的多米诺效应指数(domino effect parameter,DEP)相较于传统等待解脱方法降低了64.7%,且传统方法的解脱总用时为所提冲突解脱方法的7.6倍,所提解脱方法对空域稳定性的影响更小,解脱效率更高.展开更多
文摘航路网络作为民航运输网络的运行载体,承担着保障航空器安全高效运行的重要任务。当重要航路点因雷暴扰动失效时,易连锁反应至相邻节点最终导致网络性能的显著下降。针对现有复杂网络节点重要度评估模型未有效考虑雷暴扰动的问题,面向雷暴天气场景,将雷暴扰动特性纳入航路点重要度评估体系,利用博弈论方法对评估指标进行组合赋权,基于引力模型理论改进了TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution)综合评价方法,建立基于博弈论-改进TOPSIS法的节点重要度评估模型,进而采用K中心点算法实现航路点聚类分级。以京津冀地区航班运行为例,对雷暴天气场景下的航路网络节点重要度进行评估,结果表明:在京津冀航路网络内,南部地区的航路点更易受雷暴天气影响且分布较为密集,该航路网络包含9个重要航路点,当航路网络中的重要航路点因雷暴影响而失效时,会对航路网络性能产生显著的负面影响。提出的基于博弈论-改进TOPSIS法的节点重要度评估模型可以有效识别出雷雨季节或雷暴高发地区航路网络中的重要航路点,从而为雷暴场景下航路网络结构优化与资源配置提供有效依据。
文摘终端区是民航运输中极易发生不安全事件的区域,终端区管制系统作为空中交通管制系统中至关重要的一部分,对其运行过程进行安全风险研究至关重要。针对终端区管制系统安全风险耦合性强、传统分析方法难以量化风险之间交互效应的问题,提出一种将系统理论过程分析(system-theoretic process analysis,STPA)与交叉影响分析-解释结构模型(cross impact analysis and interpretive structure model,CIA-ISM)相结合的风险分析方法。首先利用STPA识别出系统中的20个安全风险因素;其次,采用皮尔逊(Pearson)相关系数法替代传统德尔菲法以消除主观偏差,结合200起历史事故数据量化风险因素间的影响强度,构建交叉影响矩阵;最后,通过ISM模型划分风险层级并推演终端区管制系统运行时的不安全状态对事故发生概率的影响程度,从而分析终端区管制系统的关键风险因素。并以青岛终端区管制系统为例,通过情景推演揭示多因素耦合下发生事故概率趋近1的动态机制,验证该模型的有效性。结果表明,管制班组配合不当等5类直接致因对不安全事件影响概率达84%,管制班组配合不当,和相邻管制室的协调、移交、配合有问题,管制员公布情报数据有误是对终端区管制系统安全运行影响最大的3个直接风险致因。
文摘航路交叉口的管制调配一直是影响空管效率的核心问题,以往研究多是针对少量架次航空器进行分析,本论文在航迹运行(trajectory based operations,TBO)环境下,基于自主改航对航路交叉口处交叉航班流的预先冲突解脱方法进行研究.首先,基于航空器间水平安全间隔,转换计算航空器过交叉口时应保持的最小纵向时间间隔;其次,提出占用时间窗概念,建立基于占用时间窗的冲突检测模型,并考虑航班流通过时间最短制定综合通行原则,判定冲突中需要改航的航空器;最后,针对航班流通行中传统启发式算法时效性不足的问题,利用转弯角限制缩减可行解空间,并建立以改航时间最短为目标的改航点搜索模型,提高求解速度和搜索精度.以我国东北部典型高空扇区为例,验证所提方法在实际交叉航路运行下的有效性.仿真结果表明:所提冲突解脱方法的多米诺效应指数(domino effect parameter,DEP)相较于传统等待解脱方法降低了64.7%,且传统方法的解脱总用时为所提冲突解脱方法的7.6倍,所提解脱方法对空域稳定性的影响更小,解脱效率更高.
