基于模糊数的机场滑行冲突预测方法

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.03.0938

中国安全科学学报 ›› 2023, Vol. 33 ›› Issue (3): 90-95.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.03.0938

基于模糊数的机场滑行冲突预测方法

余洲(), 张兆宁

中国民航大学空中交通管理学院,天津 300300

收稿日期:2022-10-13 修回日期:2023-01-11 出版日期:2023-03-28 发布日期:2023-11-28
作者简介:
余洲 (1997—),男,重庆人,硕士研究生,主要研究方向为空中交通规划与管理。E-mail:yuzhou174@163.com,
张兆宁教授
基金资助:
国家重点研发计划项目(2020YFB1600103)

A prediction method of airport taxiing conflicts based on fuzzy numbers

YU Zhou(), ZHANG Zhaoning

School of Air Traffic Management, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China

Received:2022-10-13 Revised:2023-01-11 Online:2023-03-28 Published:2023-11-28

摘要/Abstract

摘要：

为减轻机场高峰时段的地面延误,提高滑行道系统的鲁棒性,保证机场场面的安全、高效运行。首先,根据对航空器滑行过程的分析结果,并结合模糊数的概念,提出用三角模糊数表示航空器在各个滑行道区段的滑行时间,以更好地体现滑行时间的模糊性;然后,以历史运行数据以及航空器的性能数据为基础,利用工作流网建立航空器滑行三角模糊数工作流网模型,并作一致性验证;最后,结合一致性验证的结果,以三角模糊数的隶属函数为基础,给出滑行冲突概率的计算公式和冲突可能发生的时间的计算方法。结果表明:滑行冲突预测方法能够计算出航空器在滑行道路段发生冲突的概率以及冲突发生的位置和时间;并通过蒙特卡罗随机模拟试验,所得结果证明所提方法具有较高的准确性。

关键词: 模糊数, 滑行冲突, 冲突预测, 高峰时段, 工作流网

Abstract:

In order to decrease the ground delay during the peak hours of the airport, and increase the resilience of the taxiway system to ensure the safe and efficient operation of the airport field, firstly, based on the analysis of aircraft taxiing process and combined with the concept of fuzzy number, the taxiing time of aircraft in each taxiway section was represented by triangular fuzzy number to reflect the fuzzy nature of taxiing time better. Then, based on the historical operation data and the performance data of the aircraft, a workflow network model of the aircraft taxiing triangular fuzzy number was built using the workflow network, and consistency verification was done. Finally, together with the findings of consistency verification, the calculation formula of taxiing conflict probability and the calculation technique of the probable time of conflict were presented based on the affiliation function of the triangular fuzzy number. The results show that the taxiing conflict prediction method proposed in this paper can calculate the probability of aircraft conflict in the taxiway section as well as the location and time of conflict occurrence, and the accuracy of the proposed method is verified by using Monte Carlo stochastic simulation.

Key words: fuzzy numbers, taxiing conflicts, conflict prediction, peak hours, workflow nets

余洲, 张兆宁. 基于模糊数的机场滑行冲突预测方法[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(3): 90-95.

YU Zhou, ZHANG Zhaoning. A prediction method of airport taxiing conflicts based on fuzzy numbers[J]. China Safety Science Journal, 2023, 33(3): 90-95.

图/表 9

图1

图2

图3

图4

图5

图6

表1

表2

冲突预测结果

路段编号	具体位置	$w 1$ 前一活动的完成时间/s	$w 2$ 前一活动的完成时间/s	$w 1$ 的模糊活动时间/s	$w 2$ 的模糊活动时间/s	$P 2 (C P i)$ 的冲突概率/%	冲突可能发生的时间/s
01	$I 20$	26 731	26 747	[15,16,19]	[15,16,19]	39	[26 761, 26 764]
02	$I 04$	[26 871,26 879, 26 884]	[26 886,26 894, 26 899]	[15,16,19]	[15,16,19]	80	[26 901, 26 917]
03	$S [4,3] + I 03 + S [3,2]$	[26 886,26 895, 26 903]	[26 901,26 910, 26 918]	[105,112,117]	[105,112,117]	87	[27 006, 27 034]

表2

图7

参考文献 10

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航空器编号	机型	到达/ 离港	滑行路由
01	中型机	离港	G5→22→21→20→16→12→5→4→3→2→Q2
02	中型机	到达	Q15→65→64→63→45→31→30→27→23→19→15→16→17→18→G4
03	中型机	离港	G7→32→31→28→24→20→19→15→11→4→3→2→Q2
04	中型机	到达	Q15→65→64→63→45→31→30→27→23→24→25→26→G5

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基于模糊数的机场滑行冲突预测方法

A prediction method of airport taxiing conflicts based on fuzzy numbers

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