关于航路安全评估分析

黄诚张峻嘉

中国民用航空飞行学院绵阳分院四川绵阳621000

摘要:随着我国民用航空业的快速发展和军用航空训练任务的逐步加重,空域使用量急剧增加,飞行空域日趋拥挤,飞行冲突日益严重。为了保证各种飞行的安全和通畅,对空中飞行碰撞风险问题的研究是非常重要的,因此基于航路飞行安全间隔评估的碰撞风险研究将是保证飞行安全、加速空中交通流量的关键。

关键词：空中交通管制，间隔标准，安全评估，碰撞风险，冲突解脱

引言

光阴难驻迹如客,百年俯仰转瞬间。自1903年莱特兄弟成功制造并试飞第一架飞机以来,世界航空走过了一百多年的历程。说起飞行,大家一定会想起这样的诗句—“海阔凭鱼跃,天高任鸟飞”,以为航空器可以不受约束地在浩瀚无垠的天空里自由地飞翔,不必担心撞在一起的。其实不然,在现行空中交通管制模式下,航空器在天空并不能随心所欲地飞行,必须沿着预定的由一系列地面导航设施(NDB、VOR、DME等)组成的固定航路(线)飞行,就象地面的车辆要沿着公路和街道行驶一样。这就造成飞机不能选取通往目的地的最直接路线,同时空域的利用率不高、空中交通日益拥挤。1910年在维也纳发生了世界上第一起飞机空中相撞事故,此后飞机空中相撞事故就时有发生,给世界人民的生命和财产安全造成了极大损失。随着民用航空事业的蓬勃发展和军事飞行训练任务的逐步加重,空中交通流量不断增长,飞行冲突日臻突出,飞行矛盾日益加剧,航空安全形势日趋严峻。为了保证各种飞行的安全和通畅,对空中飞行碰撞风险问题的研究是非常重要的,因此基于航路飞行安全间隔评估的冲突避让方法将是保证飞行安全、加速空中交通流量的关键。

碰撞风险模型是用来对给定飞行环境下的飞行间隔进行评估，但在实际应用中，有时为了满足给定的最小安全间隔，需要知道实施冲突避让后碰撞风险有多大。本章节从交叉航路入手，针对碰撞风险模型的逆问题进行初步的探索性研究，即在交叉航路上如何根据给定的安全间隔来求出相应的碰撞风险。根据改进的模型特点建立相应的算法，分别以使用调节速度法和改变航向法进行冲突避让后的仿真数据进行分析。

一交叉航路碰撞风险的算法

根据已有的文献交叉航路碰撞风险计算的改进模型来看，想从中把CR解出来，计算交叉航路碰撞风险模型中的CR是不可能的。

四算例分析

前面一章节针对于上海的一个交叉航路，分别改变航向法和调节速度法实施冲突解脱后对交叉航路碰撞风险模型进行初步研究的算法仿真，该两种情况仿真结果表明：

（1）在既定的满足ICAO要求的最小间隔标准情况下，运用等步长迭代算法计算出的交叉航路的碰撞风险不但要远小于我国航路飞行碰撞风险的规定标准，还可以得知在给定的飞机巡航速度等条件下，比较碰撞风险的大小，选择最优的冲突避让解决策略。

（2）以此类推利用以上算法便可对交叉航路的安全间隔所做的规定提出缩小的建议。反过来说，在保证ICAO规定的安全目标水平时，如果飞机具备RNP导航性能，可以缩小交叉航路的安全间隔。

在交叉航路上探索碰撞风险模型的问题，选择最优的冲突解决策略，即在给定安全间隔标准的情况下，通过建立数学模型来计算相应的碰撞风险。首先，对交叉航路上的碰撞风险模型进行改进，得出计算交叉航路碰撞风险的改进模型。其次根据和改进模型特点，建立等步长迭代算法，该算法简单实用，适用于该模型的计算。最后，针对我国上海区域的一条交叉航路进行仿真，得出交叉航路的碰撞风险后，给出满足国内规定安全间隔的标准，与具体的飞行冲突解脱策略做了仿真计算与分析，提出最优的冲突避让方法，并给出缩小间隔提供依据。由仿真结果可知，在飞机具备RNP性能时，交叉航路角为88°，前机速度为471kn时，建议采用调节速度法来实施冲突避让。所采用的算法具有实际可行性，并适用于飞机间冲突避让方法和缩小交叉航路安全间隔的研究。此外，以上改进模型及其算法具有通用性，既可以通过给定间隔标准计算相应的碰撞风险，又可以根据碰撞风险计算相应的最小间隔标准。由于在现实生活中，所需要考虑的安全间隔问题因素有很多，所以在以后的研究中将会逐步完善该模型及其算法，使之更加的实用。

五小结

飞行安全间隔评估在我国的研究还处在一个起步阶段，可借鉴的成熟理论很少，本文的研究只是借鉴与现有的评估方法，结合冲突避让具体措施，评估出最小碰撞风险，并以此风险为基础，选择最优的避让措施，对保证未来空中交通安全提出实用性建议以及为未来实现自由飞行提供理论参考。