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空中交通安全间隔的理论方法研究

时间:2017-08-30 14:36来源:蓝天飞行翻译公司 作者:民航翻译 点击:

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 根据定义,首先需观察出两架相邻航线上的飞机垂直方向距离小于 的总时间,再观测出在这段时间里这两架飞机垂直方向距离小于 的总时间,最后再做一个比值。由于每天的空中交通流量以及各个地区的繁忙程度不同,再加上飞机在飞行过程中会随机的遇到气流等原因,这些都会造成飞机每天即使沿同航线飞行时,其垂直方向的位置都是不确定的,因此在每天的观测结果中得到的 时间比值就会有很大的出入。如将长期的观测结果(比如2年)求一个均值 ,则会比较合理。北大西洋规划小组将 取为0.25。
 为平均飞机纵向长度,以波音737-300型飞机为例,则 取为33.4米即0.024海里。 2 是翼展长度,取为28.28米即0.015海里。
4.5.4  的计算
通过对各参量取值的讨论,现在在碰撞危险算式(4.15)中, 和 是服从一定分布的变量,那么根据Monte Carlo方法,对 和 在其分布范围内随机取值,通过Matlab软件就可以对(4.15)式进行计算,并且可以得到一条 的一系列取值,见图4-13。
 
图4-13  侧向碰撞危险 计算结果
由图4-13可知, 的取值在0.11-0.112之间,这是一个较为理想的估计,在最终采用之前,可以对它进行稍微的扩大比如0.20,这就是一个较为保险的估计。
将各参量数值代入(4.15)式就可得 的最优估计:
  
                  + 
  {0.008+0.003+0.061+0.018+0.000+0.002}       (4.31)
 =0.111
式(4.31)括号中的各项大小说明了式(4.15)中各参数的重要性,也就是在计算同向碰撞危险中的第三项: 。可见在计算侧向碰撞危险时,在相同高度层,一架飞机侧向进入另一架飞机碰撞模板的概率估计是最重要的。
第五章  垂直方向碰撞危险的评估
5.1 垂直方向碰撞危险REICH模型的推导
当相邻航线上的飞机丧失了侧向间隔后,就需要对垂直方向上的碰撞危险进行评估。这时REICH模型中的 、 、 、 可记为 、 、 、 ,垂直方向上碰撞危险率 为:
               (5.1)
由REICH模型一节中的(4.7)式 以及 ,则(5.1)式等于:
在分别考虑“同向”和“反向”飞行的飞机时,需将它们的碰撞危险进行累加,则侧向危险碰撞次数为:
     +    (5.2)
其中 记为两架同方向飞行的速度之差,2 记为反向飞行飞机速度之和。
由(4.7)式 ,则                        (5.3)
将(5.3)式代入(5.2)式得:
 
           (5.4)
(5.4)式类似于侧向碰撞危险评估算式,对(5.4)式中各参量的值或概率密度函数进行研究可对垂直方向上的碰撞危险 进行评估。在欧洲对FL290以上实施1000英尺的最小纵向间隔标准进行评估时,对Reich数学模型进行了发展,将(5.3)式代入(5.1)式 ,并由 =1000英尺得:
 
=                           (5.5)                                
由(4.7)式得:                                     (5.6)
将(5.6)式代入(5.5)式:
                (5.7)
在考虑同向飞行和反向飞行的情况下,由(5.7)式得:
 
 
 
记 (同向/反向)= 
则  
         +     (5.8)
其中 是同方向上飞机飞行速度之差, 是反方向飞行的飞机速度之和,(5.8)式称为垂直方向上碰撞危险评估算式。
5.2 垂直方向上碰撞危险评估的方法
在对(5.8)式中的各参量定值之前,需要弄清楚评估的方法和步骤。
本篇中以FL290以上实施1000英尺垂直间隔所进行的安全评估为例,则(5.8)式的评估要求进行如下步骤:
收集FL290以上相邻航线的飞机间相对高度保持的雷达数据,对这些数据分析后,得出垂直方向上飞机的重叠率 ,即垂直方向上飞机间的距离小于 的概率。
对FL290以上航路结构及交通流量进行分析,并收集雷达数据来评估相邻航线上两架飞机纵向间隔小于2 的频率。
  =垂直方向进入碰撞模板次数 / 穿越临近层时间
=1/每次穿越临近层的平均时间
由上式可以看出,必须经过长期的观测,通过雷达数据记录下两架飞机垂直方向上间隔小于2 的平均时间。
收集辅助数据,对(5.8)式中剩余参量进行定值。
在对所收集到的雷达数据进行分析时,只需注意那些在垂直方向上偏离航线距离较大的记录比如说偏离300英尺,但是偏离航线较大并不意味着该航空器的垂直导航性能出现了较大偏差,应将之与那些遵照ATC 部门指令爬升和下降的航空器区分开来。在进行数据整理的过程中,这部分属于正常飞行活动的记录应从大于300英尺较大偏差的数据库中删除。欧洲地区的垂直间隔研究小组VSSG(vertical separation sub-group)针对以上三个步骤进行了两类雷达数据的收集:
1. 单个航空器高度误差
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