一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法，本发明涉及一种评估空域配置对空中交通可达性影响的方法。空中交通的可达性对航空公司的运营效益具有重要影响。为了间接评估空域配置对航空公司运营效益的影响，本发明提出了一种建立空域配置与空中交通可达性之间量化关系的方法，以交通需求和空域配置方案为输入，基于排队网络模型框架，以空域分区为边界，将空中交通需求抽象为统计流，为每个扇区和空中走廊对应一个多服务台排队模型，并将它们首尾相连，形成全空域的排队网络模型，运用排队系统仿真方法，统计基于机场的可达性和基于旅客出行的可达性。本发明适用于评估空域配置对空中交通可达性的影响。
1.一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法，其特征在于它包括下述步骤：
步骤一：提取空域配置方案F中的空域分区、扇区、走廊、航线信息；根据空域划分的拓扑、几何边界及容量信息，用空域划分的几何边界，界定扇区划分的范围和排队网络的范围；
步骤二：根据扇区的拓扑、几何边界及容量信息，航线的拓扑及坐标信息和飞行计划信息，为每个扇区分别建立一个多服务台排队模型A；
为每个扇区分别建立一个多服务台排队模型的方法为：为每个进出扇区的航班对应一个服务台，航班在扇区内的飞行时间对应服务台的服务时间，将扇区容量作为每个扇区对应服务台数量的上限，建立一个多服务台排队模型A；
步骤三：根据走廊的拓扑、几何边界及容量信息，以及飞行计划信息，为每个走廊分别建立一个多服务台排队模型B；
为每个走廊建立一个多服务台的模型的方法为：为每个进出走廊的航班对应一个服务台，航班在走廊内的飞行时间对应服务台的服务时间，建立一个多服务台排队模型B；
步骤四：根据航线的拓扑和坐标信息，将步骤二所得的每个扇区对应的多服务台排队模型A首尾相接，建立航路排队网模型Aw；即将第一个扇区对应的多服务台排队模型A1的输出作为第二个扇区对应的多服务台排队模型A2的输入，将第二个扇区对应的多服务台排队模型A2的输出作为第三个扇区对应的多服务台排队模型A3的输入，以此类推得到建立的航路排队网模型Aw；
步骤五：根据走廊的拓扑和几何边界信息，将步骤三所得的每个走廊对应的多服务台排队模型B首尾相接，建立机场终端区空中走廊的排队网模型Bw；即将第一个走廊对应的多服务台排队模型B1的输出作为第二个走廊对应的多服务台排队模型B2的输入，将第二个走廊对应的多服务台排队模型B2的输出作为第三个走廊对应的多服务台排队模型B3的输入，以此类推得到建立的航路排队网模型Bw；
步骤六：将由步骤四得到的航路排队网模型Aw与由步骤五得到的机场终端区空中走廊排队网模型Bw首尾相接，建立全空域的排队网络模型w；即将航路排队网模型Aw的输出作为机场终端区空中走廊排队网模型Bw的输入，得到建立的全空域的排队网络模型w；
步骤七：利用排队系统建模进出扇区和进出空中走廊的飞机数量和次序，借助排队系统仿真算法，模拟出扇区、走廊和飞机之间的关系；通过对起讫点间航班的行程时间进行统计，建立空域配置与基于机场的空中交通可达性之间的量化关系；
步骤八：利用排队系统建模进出扇区和进出空中走廊的飞机数量和次序，借助排队系统仿真算法，模拟出扇区、走廊和飞机之间的关系；通过对起讫点间航班的行程时间进行统计，建立空域配置与基于旅客出行的空中交通可达性之间的量化关系，作为影响的定量评估的结果。
2.根据权利要求1所述的一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法，其特征在于，在所述步骤七中，基于机场的空中交通可达性用到达机场的平均行程时间度量：统计一段时间内从出发地机场到达目的地机场的航班行程时间及航班次数，得到航班行程时间的加权平均值即为到达机场的平均行程时间。
3.根据权利要求2所述的一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法，其特征在于，在所述步骤八中，基于旅客出行的空中交通可达性用旅客出行的潜在路径树度量：潜在路径树表现为一棵以出发地机场为根节点，以航线为枝干，以目的地机场为树叶的树状区域；在潜在路径树的生成过程中，采用最小时间距离的度量方式进行潜在活动区域的量算。
一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种评估空域配置对空中交通可达性影响的方法。
背景技术
[0002] 空中交通需求的不断增长与空域容量之间矛盾，以及天气、军事等不确定因素引起的空中交通需求的波动与空域管理体制、运营模式和技术水平对灵活空域使用限制之间的矛盾，使空中交通需求与空域容量之间的不平衡问题愈加突出。经常性的航班延误严重影响了空中运输的服务质量，隐藏着巨大的安全隐患。
[0003] 为从根本上解决空中交通需求与空域容量之间的不平衡问题，我国在《中国民航新一代空中交通管理系统发展总体框架》中，将以柔性空域管理理念为指导的空域管理系统作为新一代空中交通管理系统的重要组成部分。
[0004] 动态空域配置概念是柔性空域管理理念的核心，其基本思想是：通过动态调整空域配置，适应空中交通需求的变化。动态空域配置系统，通过为空域规划人员、空中交通管制员、飞行员、交通流量管理员提供对空域运营过程中各种决策问题进行求解的辅助工具，和支持他们协同工作所需的交互信息，并对动态空域配置的过程进行管理，辅助空域规划人员以尽快的速度对变化的交通需求做出响应，辅助管制员为飞行员提供交通管制和告警服务，以达到协调空域管理者和空域用户共同完成对空域进行柔性管理的目的。
[0005] 空域配置的定量评估是对空域配置进行优化的前提，是动态空域配置理论需要首先解决的问题。按研究对象的不同，空域配置的定量评估方法分为：空域分区的定量评估方法、扇区划分的定量评估方法和空中走廊设置的定量评估方法。其中，对空域分区的定量评估主要评估空域分区对空域的使用效率和对空域用户效益的影响，对扇区划分的定量评估主要评估扇区划分对管制员工作负荷的影响，对空中走廊设置的定量评估主要评估其对空域使用效率和对交通流复杂程度的影响。目前，还没有一个量化指标，从整体上评估空域配置对空域用户效益的影响。
发明内容
[0006] 本发明为了解决现有的方法还没有一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法，导致无法确定空域配置对空中交通可达性影响，从而导致的出行者出行效率低和航空公司客运能力较低的问题。
[0007] 一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法，包括下述步骤：
[0008] 步骤一：提取空域配置方案F中的空域分区、扇区、走廊、航线信息；根据空域划分的拓扑、几何边界及容量信息，用空域划分的几何边界，界定扇区划分的范围和排队网络的范围；空域配置包括空域分区、扇区划分和空中走廊的设置及航线的安排等。
[0009] 步骤二：根据扇区的拓扑、几何边界及容量信息，航线的拓扑及坐标信息和飞行计划信息，为每个扇区分别建立一个多服务台排队模型A；
[0010] 步骤三：根据走廊的拓扑、几何边界及容量信息，以及飞行计划信息，为每个走廊分别建立一个多服务台排队模型B；
[0011] 步骤四：根据航线的拓扑和坐标信息，将步骤二所得的每个扇区对应的多服务台排队模型A首尾相接，建立航路排队网模型Aw；即将第一个扇区对应的多服务台排队模型A1的输出作为第二个扇区对应的多服务台排队模型A2的输入，将第二个扇区对应的多服务台排队模型A2的输出作为第三个扇区对应的多服务台排队模型A3的输入，以此类推得到建立的航路排队网模型Aw；
[0012] 步骤五：根据走廊的拓扑和几何边界信息，将步骤三所得的每个走廊对应的多服务台排队模型B首尾相接，建立机场终端区空中走廊的排队网模型Bw；即将第一个走廊对应的多服务台排队模型B1的输出作为第二个走廊对应的多服务台排队模型B2的输入，将第二个走廊对应的多服务台排队模型B2的输出作为第三个走廊对应的多服务台排队模型B3的输入，以此类推得到建立的航路排队网模型Bw；
[0013] 步骤六：将由步骤四得到的航路排队网模型Aw与由步骤五得到的机场终端区空中走廊排队网模型Bw首尾相接，建立全空域的排队网络模型w；即将航路排队网模型Aw的输出作为机场终端区空中走廊排队网模型Bw的输入，得到建立的全空域的排队网络模型w；
[0014] 步骤七：利用排队系统建模进出扇区和进出空中走廊的飞机数量和次序，借助排队系统仿真算法，模拟出扇区、走廊和飞机之间的关系；通过对起讫点间航班的行程时间进行统计，建立空域配置与基于机场的空中交通可达性之间的量化关系；
[0015] 步骤八：利用排队系统建模进出扇区和进出空中走廊的飞机数量和次序，借助排队系统仿真算法，模拟出扇区、走廊和飞机之间的关系；通过对起讫点间航班的行程时间进行统计，建立空域配置与基于旅客出行的空中交通可达性之间的量化关系，作为影响的定量评估的结果。
[0016] 本发明以空中交通需求和空域配置方案为输入，基于排队网络模型框架，以空域分区为边界，将空中交通需求抽象为统计流，为每个扇区和空中走廊对应一个多服务台排队模型，并将它们首尾相连，形成全空域的排队网络模型，运用排队系统仿真方法，统计基于机场的可达性和基于旅客出行的可达性。
[0017] 本发明提出一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法，可解决空域配置对空中交通可达性的影响无法量化评估的问题。本发明可以作为空域配置方案的筛选依据，也可以作为进一步进行空域配置优化的依据。本发明考虑可达性的空域配置能够在保证空域使用率的情况下，提高航班的准点率；并且由于考虑可达性的空域配置，提高了出行者出行效率，从而刺激出行旅客数量的增加，将航班的客运能力提高10％以上。同时还能减少由于天气、军事等因素引起的航班延误，减少安全隐患数量。
附图说明
[0018] 图1为一种定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法的流程图。
具体实施方式
[0019] 具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，定量评估空域配置对空中交通可达性影响的方法，包括下述步骤：
[0020] 步骤一：提取空域配置方案F中的空域分区、扇区、走廊、航线信息；根据空域划分的拓扑、几何边界及容量信息，用空域划分的几何边界，界定扇区划分的范围和排队网络的范围；空域配置包括空域分区、扇区划分和空中走廊的设置及航线的安排等。
[0021] 步骤二：根据扇区的拓扑、几何边界及容量信息，航线的拓扑及坐标信息和飞行计划信息，为每个扇区分别建立一个多服务台排队模型A；
[0022] 步骤三：根据走廊的拓扑、几何边界及容量信息，以及飞行计划信息，为每个走廊分别建立一个多服务台排队模型B；
[0023] 步骤四：根据航线的拓扑和坐标信息，将步骤二所得的每个扇区对应的多服务台排队模型A首尾相接，建立航路排队网模型Aw；即将第一个扇区对应的多服务台排队模型A1的输出作为第二个扇区对应的多服务台排队模型A2的输入，将第二个扇区对应的多服务台排队模型A2的输出作为第三个扇区对应的多服务台排队模型A3的输入，以此类推得到建立的航路排队网模型Aw；
[0024] 步骤五：根据走廊的拓扑和几何边界信息，将步骤三所得的每个走廊对应的多服务台排队模型B首尾相接，建立机场终端区空中走廊的排队网模型Bw；即将第一个走廊对应的多服务台排队模型B1的输出作为第二个走廊对应的多服务台排队模型B2的输入，将第二个走廊对应的多服务台排队模型B2的输出作为第三个走廊对应的多服务台排队模型B3的输入，以此类推得到建立的航路排队网模型Bw；
[0025] 步骤六：将由步骤四得到的航路排队网模型Aw与由步骤五得到的机场终端区空中走廊排队网模型Bw首尾相接，建立全空域的排队网络模型w；即将航路排队网模型Aw的输出作为机场终端区空中走廊排队网模型Bw的输入，得到建立的全空域的排队网络模型w；
[0026] 步骤七：利用排队系统建模进出扇区和进出空中走廊的飞机数量和次序，借助排队系统仿真算法，模拟出扇区、走廊和飞机之间的关系；通过对起讫点间航班的行程时间进行统计，建立空域配置与基于机场的空中交通可达性之间的量化关系；
[0027] 步骤八：利用排队系统建模进出扇区和进出空中走廊的飞机数量和次序，借助排队系统仿真算法，模拟出扇区、走廊和飞机之间的关系；通过对起讫点间航班的行程时间进行统计，建立空域配置与基于旅客出行的空中交通可达性之间的量化关系，作为影响的定量评估的结果。
[0028] 具体实施方式二：本实施方式所述的步骤二中为每个扇区建立一个多服务台的模型的方法为：为每个进出扇区的航班对应一个服务台，航班在扇区内的飞行时间对应服务台的服务时间，将扇区容量作为每个扇区对应服务台数量的上限，建立一个多服务台排队模型A。
[0029] 其它步骤与具体实施方式一相同。
[0030] 具体实施方式三：本实施方式步骤三中为每个走廊建立一个多服务台的模型的方法为：为每个进出走廊的航班对应一个服务台，航班在走廊内的飞行时间对应服务台的服务时间，建立一个多服务台排队模型B。
[0031] 其它步骤与具体实施方式一至二相同。
[0032] 具体实施方式四：本实施方式所述步骤七中，基于机场的空中交通可达性用到达机场的平均行程时间度量：统计一段时间内从出发地机场到达目的地机场的航班行程时间及航班次数，得到航班行程时间的加权平均值即为到达机场的平均行程时间。
[0033] 其它步骤与具体实施方式一至三相同。
[0034] 具体实施方式五：本实施方式所述步骤八中，基于旅客出行的空中交通可达性用旅客出行的潜在路径度量：潜在路径树表现为一棵以出发地机场为根节点，以航线为枝干，以目的地机场为树叶的树状区域。在潜在路径树的生成过程中，采用最小时间距离的度量方式进行潜在活动区域的量算。
[0035] 其它步骤与具体实施方式一至四相同。
