第四章《航空运输规划》空中交通规划习题解答B0807110

现代航空运输规划理论课程作业
《航空运输规划》第四章空中交通规划题目解答
思考题
1、空域可分成哪两大类？请简述各分类的概念。

空域的两大分类为：管制空域和非管制空域。

管制空域：是指根据空域分类，在其中为IFR飞行和VFR飞行提供空中交通管制服务的指定范围的空域。

非管制空域：是指除管制空域以外的空域。

2、简述我国的管制空域分类，并列举各分类的主要特征。

我国管制空域分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四类。

Ａ、Ｂ、Ｃ类空域的下限应当在所划空域内最低安全高度以上第一个高度层；Ｄ类空域的下限为地球表面。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ类空域的上限，应当根据提供空中交通管制的情况确定，如无上限，应当与巡航高度层上限一致。

Ａ类空域为高空管制空域。

在我国境内6600米（含）以上的空间，划分为若干个高空管制空域。

Ｂ类空域为中低空管制空域。

在我国境内6600米（不含）以下最低高度层以上的空间，划分为若干个中低空管制空域。

Ｃ类空域为进近管制空域。

通常是指在一个或几个机场附近的航路汇合处划设的便于进场和离场航空器飞行的管制空域。

它是中低空管制空域与塔台管制空域之间的连接部分，其垂直范围通常在6000米（含）以下最低高度层以上；水平范围通常为半径50千米或走廊进出口以内的除机场塔台管制范围以外的空间。

Ｄ类空域为塔台管制空域，通常包括起落航线、第一等待高度层（含）及其以下地球表面以上的空间和机场机动区。

3、通过对扇区的优化设计部分的学习，谈谈你对扇区数量确定和扇区优化设计的认识。

扇区数量的确定是确保管制员工作在其工作负荷极限以下的重要保证，对空域的安全运转至关重要。

本章节中运用模糊控制理论对实际运行的空域扇区进行模拟，从实际运行的扇区数量出发，并根据专家经验形成一种扇区确定的方法。

根据这样的方法可以推测出日常扇区的数量。

也为我们提供了一种思考问题的思维方式——从实际出发，形成理论，并反作用于实际。

扇区优化设计部分是探讨了对扇区进行科学合理的规划问题。

以扇区的管制工作负荷均衡为目标，让不同扇区的管制员工作量尽量均衡，同时保证管制员工作负荷在其极限以下。

这样，就提高了空域的整体容量，提高了空域的利用率。

该章节运用Voronoi图和模拟退火法对某空域进行了例证分析，提出了一种优化扇区设计的方法，有着一定的经济推广价值。

4、简述空域灵活使用的概念。

根据欧控组织Euro Control提出的定义，灵活使用空域概念可以从三方面描述：
1、空域不再是纯粹的军用空域或民用空域，而是根据使用者的需求统一考虑和分配。

2、在特定的时间段内根据实时使用情况可以将空域暂时作为军用（或民用）空域。

3、连续空域不再受到国界的约束。

5、什么是空中交通流量管理，它一般分为哪几个阶段？
空中交通流量管理简称ATFM。

其目的主要是为了安全而有效地使用现有的空域、ATC(空中交通管理) 的服务和机场能力，并且提供飞机运作者及时、精确的信息以规划和实施一种经济的空中运输，以尽可能准确地预报飞行情况而减少延误。

流量管理工作一般划分为战术、预战术、战略三个阶段。

6、对终端区到达飞机的排序算法有哪些？
主要采用的排序算法有:
①先到先服务( FCFS) 算法；
②改进的先到先服务( FCFS) 算法；
③时间提前( Time - Advance) 算法；
④带有约束的位置偏移(CPS) 算法。

7、什么是地面等待问题（GHP）？
地面等待问题（GHP）是指在满足任意机场或航路空管流量约束的前提下，安排飞机延迟起飞，目标是使总的延误损失最小。

8、什么是单机场受限地面等待策略问题（GHSP）？
单机场受限地面等待策略问题（GHSP）是：对于指定目的机场，在满足目的机场容量限制的条件下，求出每个航班的最优地面等待时间，使得由此造成的总地面等待损失最小。

9、什么是单机场多元受限流量管理模型（GTFMP）？
目前单机场多元受限流量管理模型GTFMP存在多种不同的模型和算法，包括著名的CASA算法，其中有些已经提出最优算法，还有一些只有近似最优算法，包括CASA。

这些模型的共同特点是将ATM 基础设施（机场，终端区，导航定位点，航路扇区，航路）看作一个多起点——终点网络，在其中指定了交通流量。

现有模型均是确定型的，交通流量随时间而改变，同时假定有效容量和航班需求预先知道。

1、最优方案模型
该模型是一个有6组约束的0-1整型规划问题，目标是使地面（由于地面等待）和空中（由于空中等待）总延误成本最小化。

该模型是至今最成功的计算方法之一。

2、时间安排模型（TAM）也是一个0-1整型规划最优模型。

3、空中时间网络模型（STN）。

4、多机场安排模型（MAS）。

5、CASA启发式方法模型。

10、航班时刻优化模型和多机场地面等待策略模型有何区别？
航班时刻优化模型和多机场地面等待策略模型有着以下的重要差别： (1) 在多机场地面等待问题中， 航班的飞行时间不是固定的， 即对部分航班执行延迟时， 既可以实行地面等待， 也可以实行空中等待; 而在航班时刻优化问题中， 航班的起飞和降落时刻都是确定的， 即航班的飞行时间是固定的， 因此只能使用地面等待的方法， 不能使用空中等待。

(2) 多元受限地面等待问题是动态流量管理问题， 考虑到旅客登机等实际情况， 超过容量的航班只能延迟起飞， 而航班时刻优化问题是静态流量管理问题， 航班时刻是在航班执行以前制定的， 因此可以对原来不合理的航班时刻做提前起飞的调整。

(3) 航班时刻还有时刻一致性问题， 即如果某次航班在一周内多天开设， 应该每天的时刻都是相同的。

(4) 航班时刻优化只能以5分钟为一个基本时间单位进行调整， 而多元受限地面等待策略就没有这个限制， 航班的地面等待时间可以是1分钟，2分钟等。

(5) 多机场地面等待问题基本由空管部门主导完成，而航班时刻优化主要考虑航空公司的利益，在没有合适的时刻的时候，航空公司可以彻底取消该航班计划。

并且要考虑各个航空公司之间公平分担调整航班计划带来的经济损失。

练习题
1、参考答案：
参照有关章节，给如下解答步骤：
1）确定输入输出变量，确定出隶属函数曲线
根据题意，输入变量为飞行数量，输出变量为开放的扇区数量。

根据表中出现的数据，可以定义输入变量的论域为1到8之间。

下面将输入变量的语言值的模糊集定义成:{“少”，“中等”，“多”}，简记为：S=少，M=中等，N=多。

根据相关章节（4.2.2）的内容进行数学处理，并给出参考的待定系数
值：8,5.4;6,3;5.4,0332211======βαβαβα
图1 输入模糊变量的隶属度曲线
输出变量定义成“1个扇区”，“2个扇区”。

可简化输出变量的隶属函数，具体隶属度曲线如下：
图2 输出模糊变量“扇区数量”的隶属度曲线
2）设计控制规则
根据输入输出数据对，产生合理的控制规则. 对于每一个输入－输出数据
μ已经被指定。

它表示了一位专家对所给数据重要性的意见。

对对，一个强度p
μ=1，如果不能知道在输入-输出数于用来产生规则的典型数据对，其可靠程度p
μ=1。

据对之间的差异，则可以简单地令所有p
经过处理，给出模糊控制规则的语言描述(其中输入模糊变量e代表“飞行数
上表中有*号的是两条产生冲突的规则，在实际运用中需要根据专家经验或更多的数据对来确定。

这里给出的是对应专家经验偏向于“IF e=M THEN u=1”规则。

2、3两题的解答中t是什么意思？是题目中给的吗？题目中t是航班等待的时间，每个航班的等待时间都不相同，答案怎么能用t表示？。