[发明专利]一种采用历史运行数据包络线评估机场公布容量的方法

说明书

本发明公开了一种采用历史运行数据包络线评估机场公布容量的方法，包括如下步骤：(1)收集待评估机场的实际历史飞行数据；(2)统计机场运行架次和拟制散点图；(3)基于聚类分析的机场运行阶段划分；(4)基于Loess回归分析的机场饱和离场容量评估；(5)基于分位数回归的机场进离场架次耦合关系分析；(6)基于置信区间的机场优先进场容量评估；(7)基于机场运行数据包络线的机场公布容量评估。本发明对机场历史运行数据，通过聚类分析、回归分析和数理统计的技术手段，对机场高峰运行时段进场容量、离场容量、进离场协调容量进行量化评估的方法，评估结果准确。

技术领域

本发明涉及空管自动化技术领域，特别涉及一种采用历史运行数据包络线评估机场公布容量的方法。

背景技术

日益增长的空中交通需求使得对机场的服务能力要求变得更高。尤其是在机场的公布容量，它不仅能够可以作为航班时刻管理、机场运行、机场规划建设和空中交通管理的基本依据，并对机场运行优化措施提出合理化建议，在一定程度上决定了整个空中交通系统的运行能力。

根据中国民用航空局发布的《机场时刻容量评估技术规范》(AP-93-TM-2017-01)，基于历史统计数据的评估方法已成为研究机场运行能力、评估机场公布容量的经典方法。机场公布容量由单位时间进场架次和单位时间离场架次两部分来定义。单位时间离场架次可以表示为离场需求的单调非递减凹函数。随着离场需求增加，离场架次最初也表现为增加，但是一旦需求超过临界值，则饱和。由于离场需求定义在自然数域上，该函数为一分段线性函数，单调性和凹性约束可以通过前段与后面线段的值和斜率的大小实现。最终数据回归拟合的估计可以转变为最小二乘问题。对于高峰时段来讲，由于跑道和滑行道的共享性质，进离场架次的执行存在着协调权衡，即不同的优先权。但一般情况下，进场航班由于在空中危险系数更高，一般有较高优先级，而离场航班在地面，通常由地面等待策略来缓解高峰压力，实现进离场的协调。此时，离场架次是进场架次的单调不增加的线性分段函数，总体上呈现凹函数趋势。因此，评估问题转化为一个数据回归拟合问题。解决的基本思想是最小二乘法，从本质上说是一种均值回归的原理。但实际中的数据往往来自于机场运行的不同时段，特别是非高峰运行时段的运行架次数据不能代表机场的公布容量，这使得机场运行架次会表现有尖峰或者后尾的特征，这使得最小二乘回归的优良特性受到挑战。

现行的主要方法是通过机场历史运行数据单位时间内起、降架次的耦合特性，进而分析机场高峰运行时段的服务能力，以评估机场的进场、离场和进离平衡的时刻容量。这种方法的主要思想是通过选择特定频次或数据区间的历史运行架次外包络，直接用特定点的连接线作为包络线来描述机场的高峰服务能力，获得机场的时刻容量，但是缺乏对机场不同运行时段特征的细致刻画。

发明内容

发明目的：本发明对机场历史运行数据，通过聚类分析、回归分析和数理统计的技术手段，对机场高峰运行时段进场容量、离场容量、进离场协调容量进行量化评估的方法，评估结果准确。

技术方案：本发明提供一种采用历史运行数据包络线评估机场公布容量的方法，包括如下步骤：

(1)收集待评估机场的实际历史飞行数据；

(2)统计机场运行架次和拟制散点图；

(3)基于聚类分析的机场运行阶段划分；

(4)基于Loess回归分析的机场饱和离场容量评估；

(5)基于分位数回归的机场进离场架次耦合关系分析；

(6)基于置信区间的机场优先进场容量评估；

(7)基于机场运行数据包络线的机场公布容量评估。

进一步地，所述步骤(2)的统计方法为：对不同机场的历史飞行数据进行预处理和统计，获取单位时间内机场的实际进场架次、实际离场架次和实际滑出架次及每一组架次对应的时间段，拟制机场的单位时间进、离场架次二维散点图和加上运行时段信息的机场运行三维散点图。