一种基于多层次状态分类的机场终端区利用率评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于机场终端区利用率评价的一种方法，具体涉及一种基于多层次状 态分类的机场终端区利用率评价方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国航空运输业的快速发展，飞行需求日益增加，终端区需求与供给矛盾越 发突出，尤其机场终端区是空中交通网络的起点和终点，承担着繁忙的运输任务，终端区资 源需求更加旺盛。如何评价机场终端区的利用程度，充分使用现有终端区，提高终端区有限 资源的利用率，是当前研宄的热点问题也是难点问题。现有机场终端区利用率评价方法基 本是基于某一方面，如容量或时间，采用单一指标评价终端区的使用状况，缺乏全方位综合 评价。
[0003] 2009年2月，张洪海等人在《西南交通大学学报》上发表文章《机场终端区容量利 用和流量分配协同优化策略》，文中主要考虑终端区容流比作为度量终端区利用率的指标； 2011年，张波、陈金良、王三强三人在《空中交通管制》上发表文章《空域利用率概念模型及 算法研宄》，文中阐述了全空域利用率模型，并采用灰色关联度理论进行了实例验证；2012 年5月，王萍、俞文军、张兆宁三人在《航空计算技术》上发表《基于主成分分析和灰色关联 度的空域利用率》，文中提出以理想空域作为参照对象，通过计算各年空域利用综合得分与 理想空域利用综合得分的关联度，来确定空域利用率的方法。
[0004] 总体而言，现有的空域利用率评估研宄存在以下缺点：
[0005] (1)没有建立完整的空域利用率评价指标体系，只是针对容量、时间等某一方面进 行空域利用率评价；
[0006] (2)现有研宄都是针对宏观的、全空域的利用率评估，对某一具体空域单元利用率 评价还处于空白，对一线运行工作指导意义不大。
[0007] (3)现在采用的评价方法几乎是单定量或定性的评价，并未对现有信息充分使用， 评价结果存在信息的缺失。
【发明内容】
[0008] 本发明针对上述【背景技术】的不足，提供一种基于多层次状态分类的机场终端区利 用率评价方法。本方法首先要建立机场终端区利用率评价指标体系，并对评价指标进行无 量纲化和一致化预处理，然后利用层次分析法确定指标权重，利用专家群体决策确定指标 阀值，最后使用状态分类评价法确定所评估机场终端区利用率等级。
[0009] 实现此方法的技术方案如下：
[0010] 1基于多层次状态分类的机场终端区利用率评价方法，首先要建立机场终端区利 用率评价指标体系。定义需评估终端区某天的利用率为评价日利用率。
[0011] (1)首先建立机场终端区空间利用指标集U，机场终端区空间利用指标包含能反 映空间使用的二维面积指标和三维体积指标，并利用着陆、起飞、航路飞行间隔，从空间排 序的角度反映终端区的利用程度，具体步骤如下：
[0012] 步骤A:构建指标U1:终端区内进离场航路（航线）面积/终端区总面积PT_^ 得终端区内各进离场航路（航线）面积之和以及整个终端区面积，利用其比值反映终端区 二维平面空间的利用率。在终端区内航空器一般都是沿航路（航线）飞行，航路（航线） 的面积即为航空器实际和正常情况下使用的面积，该比值越大，说明空间利用率越高。
[0013] 步骤B:构建指标U2:终端区内进离场航路（航线）体积/终端区总体积？!\。1;求 得终端区内各进离场航路（航线）体积之和以及整个终端区体积，利用其比值反映终端区 三维体积空间的利用率，该比值越大，说明空间利用率越高。
[0014] 步骤C:构建指标U3:航班的平均着陆间隔/加权管制规定着陆间隔SEP选取终 端区评价日繁忙时段（可取小时流量大于等于容量值X80%的时段），记录每架进场航班 的着陆时间以及航空器的类型（重、中、轻），按照进场顺序统计航班的平均着陆间隔以及 重重、重中、重轻、中重、中中、中轻、轻重、轻中、轻轻的比例，同时根据管制间隔规定以及上 述九类型比例，加权求得管制间隔规定的着陆间隔，用其比值反映进场着陆航班空间的利 用情况。容量值使用制定航班计划时参照的小时容量。管制规定间隔都是最小安全间隔， 该比值越小，说明空间利用率越高。
[0015] 步骤D:构建指标U4:航班的平均起飞间隔/加权管制规定起飞间隔SEPdep;选取终 端区评价日繁忙时段（可取小时流量大于等于容量值X80%的时段），记录每架进场航班 的起飞时间以及航空器的类型（重、中、轻），按照离场顺序统计航班的平均起飞间隔以及 重重、重中、重轻、中重、中中、中轻、轻重、轻中、轻轻的比例，同时根据管制间隔规定以及上 述九类型比例，加权求得管制间隔规定的起飞间隔，用其比值反映离场起飞航班空间的利 用情况。容量值使用制定航班计划时参照的小时容量。管制规定间隔都是最小安全间隔， 比值越小，说明空间利用率越高。
[0016] 步骤E:构建指标U5:终端区内航路间隔/规定航路间隔标准SEPMU;终端区内航 路间隔是实际管制过程中掌握的，是在飞行规则中规定的航路安全间隔的基础上增加了管 制间隔裕度，规定航路间隔标准指雷达管制条件下终端区内进近扇区内航空器要保持不小 于6公里的纵向间隔，用其比值反映航路飞行阶段空间的使用率。管制规定航路间隔是最 小安全间隔，比值越小，说明空间利用率越高。
[0017] 步骤F:构建指标U6:航空器平均占用空间体积/航空器最小占用体积FLV()1;航空 器平均占用空间体积指终端区体积与最大瞬时航班量的比值，即航班密度最大时，平均每 架航班占用的体积，航空器最小占用体积是指根据管制间隔规定保持最小的纵向间隔和垂 直间隔时，单架航空器占用的体积，利用其比值反映空间的利用率，该比值越小，说明空间 利用率越高。
[0018] (2)构建机场终端区时间利用率评价指标集V，时间利用指标通过分析航班的时 间分布以及飞行流量统计，从时间维度反映机场终端区利用率，具体步骤如下：
[0019] 步骤A:构建指标Vi:终端区单位时间（小时）平均流量AVEtM;选取终端区评价 日较繁忙时段（可取小时流量大于等于容量值X40%的时段），计算所选时段的总飞行量 和飞行时长，计算小时平均流量，该值越大说明，终端区使用越充分，时间利用率越高。容量 值使用制定航班计划时参照的小时容量。
[0020] 步骤B:构建指标V2:终端区流量维持在一定程度的时长/有效时间EFFtra;-般对 于民航而言，并非一天24小时都是有效时间，可选用终端区评价日有效时段（可取小时流 量大于等于容量值X30%的时段），该时段则为有效时间，终端区流量维持在一定程度的 时长统计小时流量大于等于容量值40%的小时数，该比值反映时间利用率，值越大，说明终 端区使用的时间长，终端区时间利用率越高。容量值使用制定航班计划时参照的小时容量。
[0021] (3)构建机场终端区容量利用率评价指标集W，具体步骤如下：
[0022] 步骤A:构建指标％:终端区容量CAP;根据终端区给定的空域结构、运行条件、管 制规定、管制员水平、航空器性能等参数，选取历史航班计划，评估一定延误水平下的终端 区容量，该值反映了终端区可接受的航空器数量，反映终端区的服务能力，该值越大，说明 可提供使用的程度越高，终端区利用率越高。制定航班计划时参考的小时容量一般是通过 容量评估系统仿真评估或历史数据统计的方法获得的，本模型选用制定航班计划时参考的 小时容量作为终端区容量。
[0023] 步骤B:构建指标W2:流容比CAPtra;选取评价日历史航班计划，计算有效小时平均 流量与终端区容量的比值，该比值反映终端区容量利用率，该值越大，说明终端区容量利用 率越高。
[0024] 2在机场终端区利用率评价指标体系建立的基础上，完成指标体系预处理，包括无 量纲化处理和一致化处理，统一将指标转换成逆指标，包括以下几个步骤：
[0025] (1)无量纲化，上述10个指标中，需进行无量纲化处理的有V1:终端区单位时间 (小时）平均流量AVEtrjPW1:终端区容量CAP。其中终端区单位时间（小时）平均流量 AVEtM可用其与当年小时最大流量的比值代替，反映其相对最大流量的程度；终端区容量受 跑道、滑行道以及空域资源的限制，终端区容量小于其组成单元（跑道、滑行道、空域）的容 量，其中跑道容量是终端区容量的瓶颈，用终端区容量与跑道理论容量的比值代替指标终 端区容量CAP，反映容量使用的程度。
[0026] (2)-致化，权利要求1中建立的指标体系中，正指标包括UpU2,VpV2,WpW2，将 正指标取其倒数转换成逆指标。
[0027] 3使用层次分析和状态分类评价相结合的方法，确定指标权重和综合评价阀值，包 括以下几个步骤：
[0028] (1)使用层次分析法指标确定权重，具体步骤如下：
[0029] 步骤A:建立层次结构模型，层次结构模型分为三层，最上面为目标层，中间是准 则层第三层为指标层。目标层为终端区利用率评估，准则层为终端区利用率评估的三个维 度，即空间、时间、容量维度，指标层为评价终端区利用率而选用的具体指标。
[0030] 步骤B:使用层次分析法，确定指标层在准则层中的权重，设指标层有n个因素，X ={Xl，x2，…，xn}，两两因素之间进行比较，比较时取1-9尺度，用ai>j表示第i个因素相 对于第j个因素的比较结果，则有成对比较矩阵A
[0031]
【主权项】
1. 一种基于多层次状态分类的机场终端区利用率评价方法，以天为时间跨度，评价终 端区某一天的利用率，称为评价日利用率，首先要构建机场终端区利用率评价指标体系，其 特征在于，从空间、时间、容量三个维度综合建立评价指标体系，包括以下几个步骤： (1) 首先建立机场终端区空间利用指标集U，机场终端区空间利用指标包含能反映空 间使用的二维面积指标和三维体积指标，并利用着陆、起飞、航路飞行间隔，从空间排序的 角度反映终端区利用程度，具体步骤如下： 步骤A :构建指标U1:终端区内进离场航路（航线）面积/终端区总面积PT _a;求得终 端区内各进离场航路（航线）面积之和以及整个终端区面积，利用其比值反映终端区二维 平面空间的利用率。在终端区内航空器一般都是沿航路（航线）飞行，航路（航线）的面 积即为航空器实际和正常情况下使用的面积，该比值越大，说明空间利用率越高。 步骤B :构建指标U2:终端区内进离场航路（航线）体积/终端区总体积PT V()1;求得终 端区内各进离场航路（航线）体积之和以及整个终端区体积，利用其比值反映终端区三维 体积空间的利用率，该比值越大，说明空间利用率越高。 步骤C :构建指标U3:航班的平均