● 摘要
空中交通流量的增长导致交通拥塞和延误的持续增加，而终端区是空中交通的瓶颈所在。目前我国对终端区航空器的管制主要依靠经验来进行的。这种人工的处理方法效率低，且处理能力有限。在任务繁重的情况下，甚至可能严重危及飞行安全。因此，针对终端区空管系统的研究，对于提高繁忙机场的运行效率，实现空中交通管制现代化、自动化具有重要的现实意义。本文针对多跑道进港排序问题提出了一种有效的解决方法。首先在基于CPS（Constraint Position Shifting），到达时间窗，尾流间隔和侧距间隔的约束下，建立了双目标优化模型。第一个优化目标是总着陆完成时间（着陆队列中第一架飞机着陆到最后一架飞机着陆所需要的时间），第二个优化目标是总损失（由提前损失和延误损失构成）。其次，引入遗传算法并结合罚函数的方式对模型进行求解。最后，通过一组来自白云机场繁忙时段的进港航班数据对该模型及算法进行验证，并证实了该模型及算法起到了提高跑到吞吐量，减少提前/延误损失的目的。为了能够动态模拟飞机在终端区的整个飞行过程，本文出了一种有效的方法解决动态进港排序问题。首先，提出了动态排序的实现流程。其次，设计了飞机在终端区的飞行规则，到达估计算法和速度控制算法，用于实时计算飞机的三维坐标，速度，以及排序所需参数。接着，以广州终端区为仿真场景，搭建了飞机进港排序辅助决策仿真演示系统。最后，分别在机场单跑道和双跑道运行条件下，选取繁忙时段和非繁忙时段的数据运行仿真演示系统。结果显示，进港排序辅助决策系统在比较的繁忙时段能够更好地起到提高机场运行效率的作用。最后，本文提出了一种有效的方法解决飞机离港排序问题，包括起飞排序和推出排序。该方法的排序思想为：将滑行道上可能存在的延误吸收至停机位，从而实现无冲突的场面滑行。首先提出离港排序的流程。其次，提出了起飞排序算法，并且在基于场面无冲突滑行，跑道口等待队列长度限制和起飞时隙等的约束下，以停机位等待总时间最短为目标建立推出排序模型。接着，引入遗传算法并结合罚函数的方式对模型进行求解。最后，通过一组来自白云机场的离港航班数据对该模型及算法进行验证，并证实了其有效性。