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定位误差影响下的配对进近纵向碰撞风险研究

卢飞 赵二丽 梁献匀

卢飞, 赵二丽, 梁献匀. 定位误差影响下的配对进近纵向碰撞风险研究[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(4): 24-32. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.003
引用本文: 卢飞, 赵二丽, 梁献匀. 定位误差影响下的配对进近纵向碰撞风险研究[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(4): 24-32. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.003
LU Fei, ZHAO Erli, LIANG Xianyun. A Study on Longitudinal Collision Risk of Airplanes during Paired Approach Under the Influence of Positioning Error[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(4): 24-32. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.003
Citation: LU Fei, ZHAO Erli, LIANG Xianyun. A Study on Longitudinal Collision Risk of Airplanes during Paired Approach Under the Influence of Positioning Error[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(4): 24-32. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.003

定位误差影响下的配对进近纵向碰撞风险研究

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.003
基金项目: 

国家自然科学基金项目 52272356

中央高校基本业务费自然科学重点项目 3122022101

中国民航大学配套经费项目 3122023PT06

详细信息
    通讯作者:

    卢飞(1984—),硕士,副教授. 研究方向:空中交通运输规划与管理. E-mail: lufei315@126.com

  • 中图分类号: X949;V35

A Study on Longitudinal Collision Risk of Airplanes during Paired Approach Under the Influence of Positioning Error

  • 摘要: 近距平行跑道(closely spaced parallel runways,CSPRs)配对进近纵向碰撞风险研究对评估配对进近程序的安全性至关重要,其中定位误差又直接影响配对进近纵向碰撞风险。针对以往研究中缺乏对定位误差分布的实际数据的拟合,进行基于实际数据拟合的定位误差影响下的配对进近纵向碰撞风险研究。根据配对进近的实施流程,建立配对前后机纵向间隔随时间变化的运动学模型。对于飞行过程中定位误差,采用实际航空器定位误差统计数据拟合定位误差分布。基于广播式自动相关监视(ADS-B)数据,对航空器最后进近阶段的纵向定位误差进行拟合分析,匹配出适配程度最佳的分布——正态分布。分别研究配对2架飞机机身之间的碰撞风险和前机尾流与后机机身之间的碰撞风险,确定每类碰撞风险模型中积分区间上下限。在正态分布的基础上结合配对进近2架飞机的运动过程,建立配对进近纵向碰撞风险评估模型。收集2020年12月上海虹桥机场B737-800机型相关参数数据并进行算例分析,对给定初始纵向间隔分别为926 m和2 778 m时,机身碰撞风险(Px1)和尾流碰撞风险(Px2)随时间的变化进行计算仿真,同时进一步仿真分析不同起始纵向间隔与Px1Px2以及总体纵向碰撞风险最值之间的关系。结果表明:①初始纵向间隔为926 m时,随着时间的增长,Px1逐渐减小,Px2逐渐增大,且Px1远大于Px2;②初始纵向间隔为2 778 m时,结果相反;③ Px1随初始纵向间隔的增加逐渐减小;④ Px2随初始纵向间隔的增加逐渐增大;⑤前后机的总体纵向碰撞风险随初始纵向间隔的增加有先减小后增大的规律,当初始纵向间隔小于2 136 m时纵向碰撞风险主要取决于前后2架飞机机身在纵向上的碰撞风险,反之则取决于前机尾流与后机机身之间的碰撞风险。

     

  • 图  1  配对进近过程图

    Figure  1.  Diagram of paired approach process

    图  2  纵向定位误差分布拟合效果图

    Figure  2.  Fitting effect diagram of longitudinal positioning error distribution

    图  3  配对飞机纵向间隔与时间的关系图

    Figure  3.  Relationship diagram between longitudinal interval and time of paired aircraft

    图  4  配对飞机纵向碰撞风险与时间的关系图

    Figure  4.  Relationship diagram between longitudinal collision risk and time of paired aircraft

    图  5  配对飞机纵向碰撞风险与时间的关系图

    Figure  5.  Relationship diagram between longitudinal collision risk and time of paired aircraft

    图  6  Px1Px2随初始纵向间隔变化关系图

    Figure  6.  Relationship diagram of Px1, Px2 with variations in initial longitudinal interval

    图  7  纵向碰撞风险随初始纵向间隔变化关系图

    Figure  7.  Relationship diagram of longitudinal collision risk with variations in initial longitudinal interval

    图  8  不同跑道间隔下的纵向碰撞风险

    Figure  8.  Longitudinal collision risk at different runway intervals

    表  1  配对进近相关参数符号定义

    Table  1.   Definition of symbols of paired approach related parameters

    参数 符号定义 数值 单位 参数 符号定义 数值 单位
    vli 前机起始配对进近速度 73.89 m/s hTHR 前机跑道入口高度 15 m
    vti 后机起始配对进近速度 73.89 m/s tlu 前机匀速运动时间
    vlf 前机最后配对进近速度 68.92 m/s ttu 后机匀速运动时间
    vtf 后机最后配对进近速度 69.46 m/s Sl 前机全程飞行距离
    al 前机加速度 -0.076 m/s2 S0 配对飞机起始纵向间隔
    at 后机加速度 -0.076 m/s2 D 近距平行跑道中心线之间距离 365 m
    tld 前机匀减速运动时间 Wt 后机翼展 35.8 m
    ttd 后机匀减速运动时间 Wl 前机翼展 35.8 m
    α 前机下滑角 3 (°) Fl 前机机身长度 39.5 m
    β 后机下滑角 3 (°) Ft 后机机身长度 39.5 m
    γ 后机侧向偏置角 3 (°) vw 侧风风速 3 m/s
    St 后机侧向偏置结束至跑道入口距离 1 389 m θ 侧风风向 90 (°)
    ttous 后机侧向偏置进近匀速运动时间 vg 地面效应作用下尾流侧向移动速度 2 m/s
    hSAP 前机稳定进近定位点高度 305 m
    注:“—”代表数据不可直接获得。
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    表  2  纵向碰撞风险模型相关参数取值

    Table  2.   Values of related parameters of longitudinal collision risk model

    参数 数值 参数 数值
    μ11 123.8 Smin 1 /m -39.5
    σ11 112.86 Smax 1 /m 39.5
    μ12 123.8 Smin 2 /m 4 234.99
    σ12 112.86 Smax 2 /m 12 000
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2023-05-17
  • 网络出版日期:  2023-11-23

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