自由飞行环境下碰撞风险研究

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1、第4l卷第1期2011年1月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．41No．1Jan．201l自由飞行环境下碰撞风险研究蔡明，张兆宁，王莉莉(中国民航大学空中交通管理学院，天津300300)摘要：自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式，因此在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。提出了自由飞行环境下影响飞机定位误差的主要因素；以概率论为工具，建立了自由飞行环境下的碰撞风险评估模型；分别量化评估了各个主要因素对自由飞行环境下碰撞风险的实际影响度。得到的评估结果表明，碰撞风险模型能有效地对

2、自由飞行环境下的碰撞风险进行评估，验证了模型的可行性。关键词：自由飞行；碰撞风险；概率论：CREAM法中图分类号：V328文献标识码：A文章编号：1671．654X(2011)01．0051．06ResearchonCollisionRiskinFreeFlightCAIMing，ZHANGZhao-ning，WANGLi-li(CollegeofairtrafficManage批m，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：Freeflightisaneffec

3、tivewaytosolvethecongestionsofairtrafficflow．Researchoncollisionriskinfreeflightisveryimportant．Firstly，inthispapertheeffectfactorsofaircraftpositioningelTorareproposedinfreeflight．Secondly，byusingtheprobabilitytheory，theprobabilityassessmentmodelofcolli-sionriskisestablis

4、hed．Finally，theeffectvalueofthreeimportantfactorsoncollisionriskiscomputedre—spectively．Thelastassessedresultshowsthatthemodelcanevaluatethecollisionriskinfreeflighteffec—tively，80themodelisfeasible．Keywords：freeflight；collisionrisk；probabilitytheory；cognitivereliabilityan

5、derroranalysismethod引言自由飞行的概念，最早是1965年由美国人威廉．克顿提出的。1995年10月，美国航空无线电委员会(RadioTechnicalCommissionforAeronautics，RTCA)对自由飞行的定义为：自由飞行是在仪表飞行规则下的一种安全有效的飞行体系。在该体系中，飞行员可以更加自由灵活地选择适合自己的航路和速度，即飞机不必沿着一系列导航台的航路飞行，而是沿着自定义的最快捷、最经济的路线自由飞行⋯。自由飞行环境下，固定的航路结构和其他的航路约束将大大减少，能极大地缓解当前空域紧张程度，但同时也

6、使空中交通管制问题变得复杂起来嵋1。因此，在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。国内外对飞行碰撞风险的研究很多，但大部分都是针对同定航路的。1966年，英国的ReichPG最早针对平行航路系统在纵向、侧向、垂直方向分别进行了碰撞风险建模，该模型主要适用于计算碰撞风险和间隔之间的关系[31。PeterBrooker等人运用Reich模型评估了缩小侧向间隔、纵向间隔和垂直间隔的可能性14。6j。在国内，张兆宁、张晓燕等人于2007年对Reich模型进行了改进，推导出基于VOR导航台的平行航路的侧向碰撞率计算模型【7J。2009年，

7、张兆宁等人通过对通信导航监视(CommunicationNavigationSur-veillance，CNS)性能环境下飞机定位误差的分析，建立了平行航路的侧向、纵向和垂直碰撞风险模型旧。10。。文献[11]中运用模糊综合评价量化了管制员和飞行员的可靠性，并利用概率论知识建立了基于人为因素的平行航路碰撞风险模型。但同时国内外对自由飞行环境下飞行碰撞风险的研究甚少。基于自由飞行环境下空中交通的随机混合状态，Blom和Bakker等人以随机过程理论为工具对飞机的碰撞风险进行研究，并利用MonteCarlo模拟技术对其进行仿真¨2。13J。而目

8、前国内对自由飞行环境下飞行碰撞风险评估研究工作还收稿日期：2010．10—26基金项目：中央高校基本科研基金资助项目(ZXH2009C005)作者简介：蔡明(1985一)，男，福