[发明专利]机场场面拥堵等级动态划分方法

摘要

本发明公开了一种机场场面拥堵等级动态划分方法。通过综合分析机场场面拥堵活动影响因素，从微观视角和宏观视角提炼机场场面拥堵指标，对机场场面拥堵等级进行动态划分，以机场在任意运行时段内的每一架航空器和每一个时间片为管理对象，对机场场面拥堵等级进行精细化的动态划分，并确定各类场面拥堵等级对应的关键指标临界值，对于科学把握机场场面拥堵行为特征与演变规律，明确不同场面拥堵程度下各类拥堵要素的具体定量表征等具有重要意义。本发明实现了实时运行层面对机场场面拥堵等级的精细化动态划分，有效解决了机场场面拥堵等级管理粗放和难以量化的技术难题。

主权项

1.一种机场场面拥堵等级动态划分方法，通过综合分析机场航空器滑行环境及影响场面拥堵活动的各类动静态因素，分别从微观视角和宏观视角对机场场面拥堵活动进行综合审视，以机场在任意运行时段内的每一架航空器和每一个时间片为管理对象，提炼客观反映机场场面拥堵程度的关键指标，采用层次聚类分析方法对机场场面活动的拥堵等级进行精细化的动态划分，并确定各类场面拥堵等级对应的关键指标临界值，其特征在于：具体包括以下步骤步骤一：分析机场场面拥堵环境的各类动静态影响因素；步骤二：从微观和宏观视角对机场场面拥堵管理视角进行多角度划分；步骤三：系统性提炼机场场面拥堵关键指标，构建层次聚类分析所需的原子簇；步骤四：确定机场场面拥堵等级数量，生成精细化的机场场面拥堵等级动态划分方案；步骤五：确定各类场面拥堵等级对应的关键指标临界值；所述步骤一分别从机场物理布局、跑道运行模式、场面资源分配、机场运行时段、流量管理措施方面，对航空器滑行过程所处的拥堵环境进行综合分析，深入剖析各类动静态因素对航空器场面滑行过程的具体影响；所述步骤二具体包括以下子步骤(2.1)根据不同的场面拥堵管理需求，从多个视角审视机场场面运行活动，将机场场面拥堵等级动态划分视角分为微观视角和宏观视角两类；(2.2)在微观视角下，对每一架航空器在推出或着陆时刻的场面拥堵等级进行动态划分；(2.3)在宏观视角下，对每一个时间片的场面拥堵等级进行动态划分；所述步骤三具体包括以下子步骤(3.1)系统性提炼机场场面拥堵微观指标，包括航空器对应的滑行时间、瞬时流量、累计流量、起降队列、时隙需求五类指标，而每一类微观指标根据进场和离场两种活动类型又可细分为两个具体指标，基于各类微观拥堵指标构建层次聚类分析所需的微观原子簇；(3.2)系统性提炼机场场面拥堵宏观指标，包括时间片对应的平均滑行时间、起止瞬时流量、时段累计流量、跑道起降架次、机位使用需求五类指标，而每一类宏观指标根据进场和离场两种活动类型亦可细分为两个具体指标，基于各类宏观拥堵指标构建层次聚类分析所需的宏观原子簇；所述步骤四具体包括以下子步骤(4.1)采用凝聚式层次聚类方法，通过由多到一的自底向上策略，在微观和宏观视角分别以每一架航空器和每一个时间片为个体，每个航空器/时间片个体作为一个原子簇自成一类，然后根据亲疏程度对原子簇进行合并形成航空器/时间片集合小类，继而对航空器/时间片原子簇与集合小类进行合并形成更大的航空器/时间片集合类，重复上述过程直至将所有航空器/时间片个体聚为一个最大的类，在对场面拥堵进行层次聚类时，亲疏程度度量规则如下：航空器/时间片个体与个体之间的距离主要采用平方欧式距离进行度量，计算公式为：航空器/时间片个体与集合小类之间的距离、航空器/时间片集合小类与集合小类之间的距离主要采用组间平均锁链距离进行度量，基本的计算公式为：其中，x1,x2,…,xn，y1,y2,…,yn，z1,z2,…,zn分别为航空器/时间片个体x，y和z对应的各类拥堵指标，(y,z)为航空器/时间片个体y和z组成的集合小类；(4.2)计算微观拥堵层次聚类和宏观拥堵层次聚类对应的凝聚状态，状态参数包括层次聚类分析当前执行的步数编号、聚成一类的两个对象编号、参与聚类的两个对象之间的聚类系数、参与聚类的两个对象标识、后续参与进一步聚类的步数编号等；其中，聚类系数是指参与聚类的两个对象之间的距离；对于层次聚类对象的标识，“0”代表当前参与层次聚类的是航空器/时间片个体，非“0”代表当前参与层次聚类的是航空器/时间片集合小类；(4.3)分析微观拥堵层次聚类和宏观拥堵层次聚类过程中聚类系数的变化情况，根据聚类系数的骤增情况确定场面拥堵等级的划分数量；(4.4)根据微观拥堵层次聚类，生成精细化的机场场面微观拥堵等级动态划分方案，建立不同微观拥堵等级包含的航空器集合；根据宏观拥堵层次聚类，生成精细化的机场场面宏观拥堵等级动态划分方案，建立不同宏观拥堵等级包含的时间片集合。