基于冲突风险评估的空域规划和设计的框架

基于冲突风险评估的空域规划和设计的框架第1部分：空域战略规划的冲突风险评估模型FedjaNetjasov机场和空中交通安全，交通运输和交通工程学院，贝尔格莱德大学，VojvodeStepeE305，11000贝尔格莱德，塞尔维亚部文章信息文章历史：2023年9月2日2023年3月修订后的表格112023年3月14日关键词：风险评估航空安全航空管制空中交通管理本文提出了一种基于空域规划和设计，开发目的是防止飞机冲突和碰撞冲突的风险评估框架。拟议框架的第一步，本文还介绍了冲突的风险评估模型，空域战略规划。该模型是为了便于比较和感性分析不同的流量级别下的空域设计和组织情况。风险评估有两个变量：冲突的概率与观察到的给定情况下的空域冲突数目。模型是基于概念的关键部分设计的，关键部分是指在水平飞行时所经过的飞机，或在爬升或下降通过这些部分。对于一组给定飞机发生冲突的概率取决于一架飞机自己的轨迹，和另一架飞机恰巧也在关键部分的条件概率。冲突的数目被定义为冲突的概率和为给定的气道的估计流量的乘积。冲突的最终值数字确定需要考虑到所有可用的在给定空域的飞行高度层和气道组合。该模型提供了一个分析的分离减少冲突风险的影响，可用于在航路和终端机动空域。该模型提供了一个分析的分离减少冲突风险的影响，可用于在航路和终端机动空域。1.介绍尖尽管雁有织全球经济危雹机滨加剧等海制约因素，携航空运输预疾计平均每年洗增长约沃4-5决％（余SESAR岩，侍2006省，料EC面，盗2023聋）。岂欧洲航空交摔通量花的闷增加，到昂2050绳年预计欧洲早委员会（融EC亦）文件“航片线羽2050窃”（圈EC怜，络2023纸）几乎增加染了蓄相当于凉2023沿年三倍（在辅2050久年的睛25眉万个商业航胶班相对于声940篇万，预计在陷2023妙年）。匆与此同时，庸安全级别的讨提高既需要便通过减少高辣达宿80%疾的特殊操作故事故率，也抱需要一定程灾度上减少人独为错误纷（具EC酬，狮2023叫）歌。浅类似的目标芦也被定义在内美国（桑JPDO盏，命2004盐年）。村以前的文件恋中提到的事塞实孩被反对域，铁并且就浙增加的流量删应该不会导标致减少安全披向科研斤界提出了重眉大的挑战。沟根据“咸2023母年远景规划旁”（虑OOPEC繁，半2001时年），新的拒作战概念的凉航空交通系枝统的发展以慕及发屈是村展的安全防歼范措施和系跨统安全性能两指标权都在预期中皱。命名法则醉在水平平面抖内的两个轨枕迹之间的一北个交叉角械飞机上升或塞下降角度炮在水平平面英内的临界段酷长度妻在垂直平面碑内的临界段好长度墓气道i蝴在给定空域垃的长度冰可用FL包屑含在给定的亏空域的设定未最小垂直间扯隔气道洪在给定的F吃L组包含在如给定空域的漏交叉点O舞在给定触FL的呈情况下,押对于某些抵交点每小时单跨越冲突的谁平均数目，秀界可用于所有税每个溉给定空域的央飞行高度层复冲突的总数巧在给定湖FL的长情况下，每孩小时指定交飘点的冲突的骄平均最大数椅目堵冲突轨迹的远I和Q之间慢的交点O的武平均数量孝每个给定空菊域的所有交克叉点的交叉酒冲突爆的总数路每个给定区欢域超越冲突盒的总数萝在交点O冲许突的总数广每气道的超顿越冲突和给牢定单独气道豆情况下的F梳L的总数鸡在水平面上泛的冲突概率乏军用飞机1扣（事件A）坚在水平面内魂的关键部分赛的概率表飞机赤1在关键叮部分，制且滥飞机贸2佣已经在水平债平面内（事微件B）的可差能性披在垂直平面假上的冲突概柿率插军用飞机1啦关键部分（如事件A）在丸垂直平面内祥的概率隆飞机扁2不是在关键的踏部分，家且抱飞机叹1逼已经在垂直俯平面内（事镇件B）的可锡能性禾总的冲突概侄率踪飞机进入领卡空的一段时卧间内，保证朽与其它飞机增发生冲突绒的潜概率际在交点O的坏冲突概率哑轨迹I和Q永之间的冲突狭概率奋每一个FL坐气道赶i散的平均最大径流量飞行高度牢在给定的F幅L的商情况下，降属于参考平价面忠且在给定申空域杨的训点饮Ri的组怒最低水平分晃离华在给定的气怎道苍i裙的飞机拥的舒平均到达时鄙间之间绑飞机惜在气圾道展i上恰进入领空爬的时间仙飞机诱在气晚道驴i上独进入关键部革分挨的时间岔飞机在气道掩i上离开领基空的时间帝输入的时间废不重叠铅时，飞机山2邪进入递领空的情况参关键部分不浪重叠昌时，飞机棵2空域进入恒时移情况的狐时间段X1销关键部分不像重叠油时，飞机汪2空域进入则时移情况的胶时间段逼D职t峡在水平平面戴内的临界时唉间渐军用飞机1印在弦气道蔑i关键部分圈在棒水平平面内帝的临界时间坟军用飞机晨2在屑气道孩i关键部分许在碎水平平面内狮的临界时间摊在垂直平面斑内的临界时锤间绪军用飞机1吸在滩气道饰i关键部分丧在有垂直平面内因的临界时间跨军用飞机蛛2在排气道佣i关键部分姻在掩垂直平面内斜的临界时间涂飞机在水平袖平面内的速扇度贿飞机在培垂直就平面内的速贱度长关键的时间赵段之间的时摩间差距管生产的关键边部分重叠灰且否转移空域输殖入的时间，强淋理论上和运殖营上来说踪，航空运输滋系统是一个码相当复杂的蓄系统的主要碗组成部分钥-航空公擦司，机场和菊空中交通管犯制服务-诊所有和不确同层次的相般互作用，构歌成了一个非螺常复杂的框、幸高度分散的盘网络的人的很运营商扁、奇程序和技术朝/技术系统趴。朝尤其艳关键的是，软在这样一个阵复杂的系统跪相关的安全必事故和风险听之间的相互蜻作用的各种盘影响组件和女的元素（N贺etjas溜ov和亚尼块奇，200怪8a康，b那）。这意味碎着，提供令络人满意的水井平的安全性那（即抓在空域中低博风险的事故升）蒜，躬以上谎这些缺只是保证每徐个组件和元璃素安全功能皮，还远远不误够层（Blom萌等人，19充98年）。呜由于这种固归有的复杂性斗和事故的严廊重后果，风风险和安全性小一直被认为舅是作为当代责航空运输系正统的最重要痛的问题（亚哈尼奇，20宣00年）。清因此，这些论特性一直是槽从不同的角留度和观点倒不断研究他的问题阅，削范围从单纯悟的技术/工牙艺旁到炕严格的机构裹。矛在一般情况牲下，前者已永处理的飞机叮安全与其他樱系统的设施鹿和设备的设皮计己的关系。晕后翼者疮已经隐含了凳系统的设计坑和的操作钩来其建立适当的服法规（Ne圾tjaso勇v和亚尼奇鲁，2023孤A，B）。严该系统基础馒设施-缴机场和空中两交通控制/焰管理（AT沿C/A削TM岸）系统，虽子然在许多情难况下作为怕“瓶颈”，粒仍可以辫安全，高效冒，有效地支胞持这样的增陕长。此研究遣主要集中皇在凭ATC/蹈ATM系兔统，即在空炸域规划。兵最终，由于削飞机会通过极的最大数目搬为任何给定页的几何在给位定的时间内允空域（马宗匆达等人，2享005），候不受约束的晨空域容量取存决于交通流捐的某些或全吗部的航空公笼司，如应用殖于飞机的最汗小间隔景。漏增加空域容沙量的可能性鸟之一是减少脾分离最低值榜（莫斯克拉筋贝尼特斯等床人，200皆9）。这种母方法慕已通过事实筛被驱动秒，即合适的共通信，导航惕和监测（C栋OM/庸NAV/男SUR）于技术（Bl灭om等人，居1998）抖。最低间隔介减少，财一方面能乡增加流量的匆吞吐量，但缸另一方面质会影响飞机集的安全，华且很膝有可能尿是税减少。这就铺是建立一个偏模型大的原因端，这将有助周于这种变化叙中的安全性是进行评估，驱并找到了增床加能力及不畅想安全减少驱之间的平衡环。乓在本文中所乎描述的研究色的目的是制考定一个框架乏，空域规划贞和设计的基轿础上冲突风嗓险评估的目改的是防止飞若机冲突和碰辈撞。另一个鄙目的是发展欢的风险评估掠模型，考虑锈空域设计和指组织的战略班规划，即空垫域和航线网真络发展届，茄空域规划的摆目的塌是实施拟议敏的框架的第犯一步。剑在战略层面分的交通需求拥的一个指标份是用来预测处或估计的交灿通流数据。弟从供给方面医看，关于空屈域的航路和穴相应的网络毅数据弊会被应用角。捉作为骆代表潜在冲恰突局势和冲械突的可能性隙的平均数量肤，嚷飞行曝光的驴冲突局势较是针规划风险和虾安全水平的涂一个指标。铸本文的结构射如下桶。绩第2室部分是镜碰撞风险建柱模方法的概福述。第3脱部分是闲空域规划和遇设计的基础题上冲突的风秋险评估的建岭议框架的描坑述。接下来诞，第4伐部分昨解释冲突的晚风险评估模亚型的空域战辨略规划的发对展。咏第镰5洪部分给这出了应用开走发的模型的丘情况下，一寿个假设的和迁实际的连接选路由的例子优。第6节得汗出结论，提撞出了进一步倒的研究方向唯。震2沾伸风险建模方桨法悄2.1边蚁风险建模方涉法概述迁民用航空的壁日常运作中悬主要关注的让问题之一是寨防止航空器盆之间的冲突帝乃至碰撞，尿无论是在空碗中或地面上态。纸虽然飞机的望碰撞实际上初已经非常罕揪见的事件率且还造成的总死胸亡人数的一改个非常小的妹比例，戒但岩他们一直比杠较强造成的荣影响主要是告由于每单一缸事件死亡人族数比较多辣并且盛偶尔所涉及怪的飞机愿会份彻底销毁（蚁Netja度sov和亚纱尼奇，20跑08A，B独）。亚在20世纪坛60年代开汪发风险的方健法/模型的绸主要驱动力冶是通过降低惹飞机的最小乱间隔，增加慨空域容量在血大西洋上空续的需要。在峰一般情况下析，分离该机慧采用空间和煤时间上的分桑离标准（最仙低标准）垒来亦防止冲突和挺碰撞。然而暖，由于这种东分离的减少省，为了增加退空域容量从爸而应对日益遇增长的航空妹运输需求，亦在这种情况发下的冲突和勾碰撞的风险傲评估会已经敬采用几个重亡要的方法/区模型。方法援/模型显示询，如果减少峡的分离和飞庄行轨道之间把的间距足够混的安全，即介确定适当的历间距产，则可以屋在轨道之间有保证一个给墨定的安全水然平。使用下窝面的方法/给型号分别为恰（Netj淋asov和员亚尼奇，2款008A，钥B）：祖Reich更的标志是在杆20世纪6唤0年代初，脑英国皇家飞匆机建立（栋Reich放，1966增年）。它是但一种基于假伴设有随机偏绩差的飞机的少位置和速度吐的预期。该郑模型是估计幕的碰撞风险找北大西洋上涝空的航班，河因此负才桑指定适当的史分离规则飞盟行轨迹（S清hortl京e倘等，凶2004）改。该模型计创算飞机接近醋的概率患与干碰撞的条件惕概率的给定华的接近（M盲achol宰，1995挤;FAA骨/EU管ROCON叮TROL，霞1998年映）。疲Macho狡l暂Reich螺模型开发后蕉，国际民航谦组织已建立搜的NAT大SPG（北巷大西洋系统商规划组）于燥1966朽年钉Reich佣的标志模型根作为一个可删行的工具，饮以及开发的娘想法来提高筐空域景的能力。因斤此，国际民板航组织NA穿TSPG芬通过分离两早架飞机（M豆achol昨，1975央年，199毁5年）的损南失的碰撞风绩险阈值摆来计划各。胶路口型号属纽于最简单的锤碰撞风险模大型。它们是无基于假设，楼这架飞机按从照预先确定牢的交叉轨迹醒恒定速度。旅每条轨迹苦上，飞机的昆速度录与气道的几阅何形状（S晕iddiq谨ee，19蜡73年，1您977年，洞施密特许，愈1981年静格伊辛格，舞1985年斯巴尼特，2招000年）阵的交叉点粉来坦计算流量的追强度碰撞的津概率。农路口模型几躬何冲突模式南是相似的。栋在这些模型围中（20世袖纪90年代碗开发的）的要任何两个飞狼机的速度是首恒定的，但如它们的初始爷的三维位置务是随机的。首冲突发生时也，两架飞机查的距离比还规定的分离奇规则更接近析（Paie稀lli厄兹趟伯格，19且97年，1尤999年的香欧文，20评02年阿拉剑姆等人，2桶009年C屯halou玻los等传，2023沙）。择广义的岸Reich叙模型是由假通过化从到Reich泉模型的基础毁上没有充分法涵盖一定的手空中交通情慌况作来牙假设伪发展的赞。这种广义养的碰撞模型隆在20世纪练90年代开劣发的，并一植直在使用的胃TOPAZ上（交通优化河和扰动分析锅仪）的方法撑（Blom脊等人，19港98年，2乳003年S言hortl饱e则等忍，2004净年，巴克和却Blom，职1993年印;布洛姆和麻BAKKE躬R，200启2年，贝克研等人，20指00）。锦碰撞危险方鱼法/模式已螺逐渐被开发召，点从夹Marks那,Rei养ch刑和Mach戒ol的最新赖版本的在T槐OPAZ方担法使用。容这项模式笼的主要目的值始终保持在月系统的规划烟和发展过程君中，通过风尤险评估和安冈全性的的拟北议变化（无味论是在现有页的或新的系仓统）想来辅支持决策过改程。介2.2局报国际民航组顿织接受的风响险建模方法抛国际民用航奸空组织（I扩CAO）已辛开发出碰撞冲危险模型（农CRM）作夜为一种数学抛工具，用于长预测的空中旱相撞的危险品。CRM气ICAO在晋开发过程中宣采用了寨Reich寸（1966斩年）和石Hsu驻（1981险）公式（I那CAO，1膝998年，吊2002年竭，2023变年），进一绞步明确了统礼一的框架碰赔撞风险模型时的推导，被诉称为水稻公摊式（Meh亦adheb巨i和Laz愉aud，2创004年，硬国际民航组糟织，200汤9年）。从箱水稻公式，工它可以得到机Reich滤和兆Hsu息式（Meh采adheb冷i和Laz叮aud，2多004年）桑。稍国际民航组奶织已采纳的肿的CRM模慕型作为空域沿规划方法测无定的间隔标私准（ICA笋O，199救8年）覆的每一个重要组胸成部分。该絮方法的主要霜目的是慨基于像碰撞风险模栽型的基础上挽确定眼最小间隔。红基于CRM趴的计算碰撞挥概率比较与简参考系统（迹如果存在的功话），或用鄙于对阈值喉来对丈安全性（T牧LS）的目诚标水平的系茶统风险进行仅评估。社根据国际民资航组织的通贩告319（乔2023）致，碰撞风险弱模型的目的谊是在处模型的连锁完事件栗标准的背景胖下，建确定最低间魂隔读，导致一对慨最初分离的那飞机碰撞伟。朝国际民航组棉织CRM的复横向或垂直闯重叠的概率除在昨给定的概率姥密度函数的查位置误差总和脊给定的时刻搅计算的碰撞压概率，（位网置误差取决面于对路径定敬义误差，飞婆行技术误差惯，导航系统偷误差和监视栏错误）（M惠ehadh翅ebi和L些azaud成，2004赵年，藤田，沟2023年徒）。然而，奥Mehad蚀hebi（游2007）斑指出，CR切M的国际民网航组织Do玉c显968扒9妈（1998厕年）眼在已建立所有的主情况下是不岂够的，特别淘是操作失误撞。馒3拖哭空域规划和录设计的基础致上冲突的风震险评估框架止本文提出的禁研究的基本照思想是AT肚C/A幸TM滔不同的规划忆水平俯需要不同的础模型进行风驻险评估。他捎们的主要目贤的是通过评撑估风险和安宁全支持决策可过程系统的厕规划和发展靠过程中的的欣拟议变化（两无论是在现夜有的或新的往系统）。则一般而言，肝在空域设计六空域规划和旱设计过程中乡需要遵循搂标准，如容衔量的增加和扎/或减少空押中交通管制船员的工作量翻。这里有一抛个额外的步旷骤介绍-垦风险和安仍全评估，笔用来岔进行安全分要析师通常遵伴循风险降低渡标准（图1庄），并提供帖有用的反馈满信息（包括劳正面的和负秀面的）空域渴设计师对安守全问题的解改决方案（B豪lom等人德，1998汁）。径本文仁的研究剖提出了风险脏评估模型框偏架，其中包间括三个规划弟层次（战略棚，战术和运件作）。所提拨出的框架的监设计是互补变国际民航组臂织的标准物仓质（即可用照于在业务层答面的建议的脉框架），而揪不是卡取代它阿。拟议的办练法和国际民饮航组织CR煤M之间的主柳要区别有以脸下几点：荐空域设计师抚脆冲弓筛宝恭安全嫁分析师阅鹿·葬所提出的框颜架纸考虑发生冲愧突的风险，灯而ICAO购方法考虑风的险的碰撞。蒜·傲所提出的方匆法考虑空域艰设计，对于瞧给定的间隔趋最低标准的标基础上冲突蓬的风险，而指CRM扫决定胶进一步允许抬的最小间隔娘的空域容量幼增加碰撞风炉险。落·诞本文提出的戚方法认为禁遗止飞机周围梢的味体积，而C俩RM考虑飞府机惑的意物理尺寸。骡·本文规建议的方法餐采用基于距撑离的间隔最赠低标准，而箭CRM的使坑用距离和时骡间。罢该框架的目什的是为隶示意图览的安全分析暮师勾1使用怀。对于三个胜规划水平中骄的每一个，肾必须要辜（不是详尽站无遗的）输泡入被列出可绒能模型霉的类型劈（表1，图南2）。在下冻面的文现字中眯，框架颗将励分别描述各韵规划水平。慎3.1接垦风险评估模利型应用的战诞略规划怀ATC/步ATM规断划的目的是贫在战略层面仇（提前一年动或一年以上竖），安用旗预测（估计耻值）的流量羽数据来作为贴交通需求的谈指标。另一掌方面，在供胖给侧空域的愁几何形状所响表示冬（部门或终埋端机动区澡-TMA岂s）的可用启飞行高度层薄（FL），笔其特点是可风用的航空公世司的数量和钢空间分布。眉空域容量近辱似越于甚流量上的一侵些或所有的留气道，这依摆赖于所施加音的分离规则疏。人类的影巴响-运新营商（飞行掠员，空中交胡通管制等）家不夏纳入霸考虑葬。驴在战略规划根层面，它是锦可以考虑在继给定空域冲垮突的情况下眼的总风险。链一个模型可陪以用于替代字空域的设计剧方案（例如塑，sect矩orisa炸tion匙）的评价和粒比较，以及驻从风险和安撒全的角度考顷虑来德比较替代气禽道网络。康用于计算风秘险值进行比奸较的参考系犬统。该模型吴的输出是一印个评价空域既场景（A1虹，A2，.过..，An败）的选择要即使用的水平午（图2）上姐的战术规划喷的列表恶。使3.2谷娇在战术规划哪的层面上应视用的风险评位估模型虽ATC/炉ATM规是划的目的，改是秤在战术层面虫（例如，从耗一个星期到润一个赛季提谦前）弱将关于季节标性流量的数多据，即指定爹的飞机类型毕、漆航班时刻表返，用来作为蛾交通需求的易指标。为供轨应方内的代表是赌空域几何（取气道数量和吗长度以及呼罩吸道标题）春。在这个水输平，不考虑栏人类和运营纯商（飞行员重，空中交通抓管制等）的薯影响。表1允输入风险评绣估与规划水紫平渐规划水平尿输入飞行路鸣径醉特点秒模型的性质济战略岭-给定气鹿道/轨迹网衔络厅

-假设稼飞机机队耗

-气道敏的流量估计液每蚁-平均地态面交通流的谜速度为每围-给定分杂离标准（水税平和垂直）扇-意向书础基于点（飞间行计划）疫-线性传育播据分析模型感战术慎-给定气道奇/轨迹网络轧-已知的机离队校-已知的气库道上时间和书空间分布的灭飞机羊-平均每型盆飞机地面的芽速度敏-分离标准颂（水平和垂珠直）若-意向书的基基础（飞行致计划）惩-线性传播抱简单的仿真允模型课运作械-气道/轨膝道网络（固兰定/自由飞念行）弟-已知的机湖队滤-已知的梢气道上的时年间和空间分跃布的飞机质-谊平均每型飞铸机地面的速终度橡-简分离标准（船水平和垂直港）膨-封地面和机载推系统故障率吨-补操作程序（愧空管与飞行炼员）莫-枝人因素问题滨包括（形势控的认识，工逆作量，疲劳客等。）帜-柱天气条件蜓-稻冲突检测与收消解算法舍-基于状态娘的时-线性传播惕复杂仿真分钳析模型（例洒如，网下黄织玉方法或国起际民航组织惹的）竞战略规划水席平侨涨掌战术规划水密平喘玻运作规妄划水平中贱揭目前的工作榜几年前瓜魄厕直到一个骂季度前躁直到经一周前严淋目前环Fig2渐规愉划水平的风版险评估模型君框架禽在战术层面奥，我们关注誉的是在冲突忘情况下（表我示时间的单屑一或所有冲半突的情况下资）和严重冲彩突的情况下替（表示间距仇在最接近点资之间的两架读飞机）判的暴露舰。叛对于一个给誓定的领空飞肤行计划，一俱个模型可以冠评价和比较执不同的飞行毒计划导，奴设想某个分削区或比较不光同的分区方桃案双方的风榆险和安全的夺角度。计算蜡风险值进行星比较的参考碎系统。受该模型的输单出是一个清裳单叉评估方案（点B1,B已2,.宾..,详Bm;w猾here常m<n谜from杜the备strat哥egic帅plann昂ingl夕evel缓）渠，沿选择用于运而行计划阶段兵（图2）。银3.3艇腐风险评估模希型的应用在歇业务规划水截平稻在业务层面齐（一个或多雕个天前）实督际交通数据番（飞机类型予，进入/退油出时间/从猜空域）维被用作交通养需求指标。猫此外，飞机独行为在飞行胃过程中、税飞机零件可仪靠性技术茶等数据也被虏纳入应用谈。供应方面坛的代表是领秘空几何，类依似以前的规远划水平，而宇且还通过特躲征的通讯/境导航/在系绪统设备（技复术特点和可阳靠性）。系患统容量近似猾于兽交通流的部商分或所有的座气道享，这取决于凳应用分离极汁小。人类的言影响–喂运行者（飞序行员，空中莫交通管制员拔等）在这一内水平是疗考虑他们的矛行为和状态辣（情境意识搂，工作量等吃）。肃在业务层面坛我们关注暴菜露（表示时晨间的单一或世所有冲突的萄情况下）和致严重的冲突教情况（表示递最接近点的代两架飞机之殊间）。一个轻模型可以从芳风险和安全璃的角度浓评价和比较见不同的替代始方案（不同橡的分离规则串、个责任代表团璃飞行员和管仇制员采用不滴同的地面和绍/殖或空气为基糕础的决策支书持系统和工扮具口等）。计算耳风险值歌被用作西进行比较的么参考系统或鲁对安全阈值甚（例如，目乘标安全水平刮–协议）。匙该模型的输害出是一个列本表（鼻C1,C从2,.蓄..,胀Ck;抢当徒k<志m赵时从战略规厌划水平名）选择用于汗当前操作（弦图2）。舟3.4先总结袄这显然是从致拟议的模型恰框架来使布业务规划水英平的风险评迎估距模型变得更舒加详细和复酷杂（即夸抽象程度较傍小的原因提挪供具体的信棍息）渴，包含时它们的性质彼变化（分析蔽与仿真）。会所有模型都办可以用于航食路和/或抗善体空域。倦4顶昨冲突风险评就估模型的空津间战略规划叼4.1摧和目的和假设锦本研究的主列要目的是建忠立一个风险驾评价方法，呢可用于估计督替代解决空绣域（重新）退设计焰来站增加可用的智空域容量。逢主要出发点霜是风险在于烂领空几何（躬静态元素）零和空中交通刮使用挑（询动态因素裕）。由于其敢固有的通用候结构，这个脱模型可以用兽于如下：卷·东规划的目的爬在战略层面阶，即您初步评估风币险和惜对从目前过若渡到未来空勺域的灾安全性强轻微修改（株在这个过程球中宏规划和设计倦的特定领空怠）。特·川评价技术/带技术可行性厚替代空域设殿计，支持特位定的技术。侮以下假设凳是搁在发展中国旁家州介绍象的安全评价境方法：浪·没有交通屋就没有风险旋·唇风险值不是爸常数。取·元风险值棉与堪交通需求和朽消极的空域坑容量呈正相防关。爷对发展中国饿家的安全评裳估越的锯主要输入方润法疤是：播·领空几何愚特征（数量接和长度的航数空公司、数阁量的交叉点处、可飞行的战水平等蚊）。害·交通特征瓜（分布的交辜通流量、狮比例的水平到飞行与爬升厉/寨下降飞行、种飞机的具体绞类别股份总略交通量）。扣·贷人工操作问条题（飞行员鼓和空中交通衣管制员）不树纳入考虑过。钩4.2吉挎发展模式谣本研究制定狂的模式本质珠上是宏观怨的吧。它着眼于概一个给定的塞部分（或终骨端空域航路厌机动区–抗草体）巨并关注一个刺气道的几何恩。此外，它个使用数据皂来稿预测具体匹气道上的题交通流。秩让我们考虑游给定领空（盼部门）的D塌i的气道i连(i=目1,.蚁..,毕n)拜。冻它包含的飞报行水平跃(FL)刺(r=膜1,..毙.,却s)旨以黎1000英其尺虽垂直分隔。千航空公司可临以是单向或疑双向芦的晕。应用水平继分离（纵向镰和横向）是贫smin和珠垂直hmi标n。此外，单我们认为，晌飞机编队飞尽行空域的飞婆机是通过这糟类（尾流类负）和他们的悲飞行路线让i裂在水平飞行歇（巡航阶段个）或他们辩降低横。怕该模型摇是基于用确定的冲突弹局势和潜在梁冲突发生概封率的计算摘上的殿。冲突识别孟的关键部分熟可以扬通过它的长货度和飞行时钞间（关键时法刻）的定义以来实现挨。素我们要认识瘦到关键时间善和飞行时间袄通过给定的炮领空可以计颠算咽冲突概率。摘平均每小时币的冲突数目躺可以渴通过估获得概率每思小时流量通述过交叉或不巨交叉的航空猎公司编的乘积来获湾得顾。尖4.杆2思.1阅临界段长度诉一个冲突局报势的情况际是溉两架飞机靠缘近超过指定就的最小距离犬在水平和垂往直平面。踏为了私确定是否或踪不冲突的情骑况下存在一设个圆筒形的兽‘‘满禁止周卷''（威‘‘球保护雅区''（监多尔克等人巧愁2001；绑阿拉姆等人舰焦2023）弟）是指周围贡的飞机，其夜中的尺寸确奋定的最低水捐平smin摔和垂直分离末hmin（唉图3）。哑如果两架飞转机进入其他兴禁止体积院，估一个潜在的辟冲突愿将会沸存在活于鞋他们杀之间川。冲突可以岭是问跨越或超越渐式，盆这剥取决于飞机台轨迹的关系舅。精4.2.1邪.1仁徒关键部分在副水平面长度走。让我们考撇虑腿一下情况，烘两架飞机飞损行在同一水攻平上，并且社他们的轨迹批相交的平面逼与交叉角示α酷（图4）。啦让飞行器速圈度是v1h薪和v2h（允v1h=速v2h）茄。出现的问顶题，如果飞燃机1在交叉贯点，飞机2肥应在同一牧时间摩（sidd借iqee，浸1974）写：一个潜在裤的冲突并不这是发生在这圆一刻，不会怀发展一些进伙一步的时刻喇；如果不是花发生在以前权的一些时刻等？为了回答皆这些问题的末细节，我们铅假定乳它的长度是袄确定的。其塑长度取决于炼飞机上的潜出在冲突发生拦（水平或垂穿直）和飞行融相结合（水归平飞行，爬途升，下降）万。鸽飞机的禁止萝体积饮在图4中的劝一个关键部耕分在水平平研面（水平飞毕行和水平飞淹行）显示。固临界段长度算为这种情况表可以计算出薄使用下列表椅达式：蛾前面的表达姿式是有效的房交叉角度选窝择（arb泪itrar趴ely）是乞。在洞选择代表i拿n-tra戴il情况，备即侵超越务冲突，而在郊代表正面冲闯突。为in蜜-trai稍l和正面的萌情况下表达年的关键部分订长度应使用鸽：湿4.2.1右.2仅眯关键部分长蹦度的垂直平昏面。让我们粘考虑以下情兴况在垂直平析面。飞机塑1臭下降角涝β荐1夏和飞机陆2妈爬升角驱β持2传。飞机粘2灵位置驻满足前面提长到的问题份，半外面的关键这部分的轨迹侄飞机盾1宝。关键的部使分是以线狠。本线的长涉度简等于线的长再度桑（图消5术）。关键部恭分的长度是遣由下面的表蜂达式：坦4.2.2柿享关键时刻劣4.2.2落.1距泻关键时刻在敬水平面孩时纳。在一般情高况下，如果王我们假设平嘴均地面飞机回的速度是游，然后飞机科将穿越皱临界车段长度平均闭临界时间躬短一些的情茶况时，飞机券正飞行在同雅一水平（水叮平面）的关迟键时刻，屯可估计如下毙（图紧4德）：翅如果我们假凝设流量均匀餐分布沿气道羞i饮，和颠给定FL时恩飞机飞行的停平均地面速织度惨，然后平均腿交通流量屑的估计衫是闭以下方程：遍图4凳仁关键部分是税在水平面星图5糕摔关键部分在庸垂直平面此在朋是平均到达骡间隔时间连遵续飞机上气梳道。这个在山表达（3）镰以下的表达用关键时刻对氏气道依i倍获得：桂4.2.2离.2递漠关键时刻，注在垂直平面锦。一般来说缓，一个垂直小速度受飞机倘飞行对气道燥可以表示为保一个函数的待水平速度庸和角度锁代表一个轨丑迹在垂直平动面（图5）哄：务关键时刻踪的表达式携，垂直平面荷上气道煌i忙是以下（图还5）：决4.2.3蝇花冲突概率加4.2.3知.1卖冲突在水平导面。让我们效假设飞机1秋飞行距离煮D战1岸与气道蝇i丽中的速度杰V进1极h窑。狼它进入领空视是时间洁，在时间牙进入否临界区倦且在时间间离开，时间摩公式是酒（图6）品在时刻蛾，飞机2进瑞入领空，在造气道j上，念距离为D2柜，且速度满云足疏，拥在时刻税进入莲临界蝴区，且在时份刻倚离开，公式骄是卸（图6），逮一般情况下猪，进入时间竞相对于飞机任1，飞机2央可以支在飞机漠1鱼之前己进入临界区庙，，但它也涂可以量之前览离开（情况蜓，图6劈）。宪也可能是飞咱机腿2爷进入和离开晒临界区纱都在飞机藏1间之前麻（飞机的情披况，图6）钩。最后，飞香机2可以烫在飞机1宴也在的情况编下车进入和离开到临界区毁（情况，图刃6）。浓图6松炼当飞行器速疏度脏1陵小于或等于地2慎的速度就时，辟对气道爽i绿和咽气道j抱中水平面移关键时间骑之间的关系理在两架飞机叠（从气道i纱到j）都在机临界区相应秒气道时，冲似突也有可能孟发生。能水平面冲突扑概率可以被犁定义为概率捡的产物讽，飞机1在河关键部分（丝事件戴A肚）的概率，帝飞机2仙也在全关键部分炉的概率轻，隆且龟飞机1已经渴在桨其内梅（事件仪B诵）：茎以下的表达比（图6）础给出了蓄飞机1架（哑事件–个别摸飞机占领临验界长度）碰在锈关键部分血内的概率喇：逮下面的表达厚式含给出了飞机涌1已经在关吐键部分且飞贺机2左（飞机事件未二–飞机对扔同时占据临周界长度）联也在贝关键部分搏的概率：惨实际上，表寸达（8）表窜明，三个相顾互排斥的情院况下导致冲尿突的存在（婚图6–研发忍情况）。这险些情况应被扑视为确定条口件概率。判现在，我们衫可以推出以乔下设置的表越达式（12傻）–（15算）：进在D1和更D2之间谁距离的飞行敢空域的切入匠点和切入点筑的关键部分贿（图6）；颗下面的表达伍式取代以往俊的表达方式朽述（7）和（够8）：市替换表达式舟（16）和层（17）到敌（9蓄）的表达，乌获得冲突概辆率逆的表达式飞：成以前的表达模定义为词。在次内部厚或正面冲突扎情况下，互假定么，着相应的表达虾（18）成宏为：鞠最后得出的酿冲突概率函春数的风影响因素有杂切入点进入该领空，飞机耻的飞行速度奇，距离之间焰的切入点进述入领空和切霸入点进入临择界，以及标飞机的平均乌到达间隔时蒙间。供公式（18狐）和（19矿）在图6情还况下是有效蜓的。如果发分生两架飞机乎没有冲突，阿这并姓不动肯定域意味着不可逗能暴发生冲突落。如果飞机帝2勾以较小的概版率厉且颜在特定时间予内进入领空丰，冲突是可根能的粪。优因此，根据近这一假设，并有必要观改正表达式润（18）和也（19）。浸这些更正是音因为有可能很飞机进入到母空气在一定丝时间内，它冠将直接进入辟与其他飞机滋发生声冲突扭（图7）。厅图中介绍的采情况乔是骆，飞机没有甜在冲突和苍特定时间差卷，腊且炼关键时刻的伙价值斑x1念存在棍的情况魂。刚图示的是飞刃机2的时间蒜周期x1转宝移.现在，厘新的进入时刺间是佣。纽这一转变伤的脂结果是关键掉时刻激相邻，但没剧有冲突。如瘦果飞机进入祝领空添比叉晚，汽冲突情况董可能哄会发生，寺这种可能持含续到拴到时刻洒。盘在那一刻（址图摇7c）关键钳的时间段将口再次垒相邻，冲突朋会消失。因烛此，显而易历见的是，如豆果飞机进入傻领空2膛的时见在葛和询之间，饮冲突将存在掌。岂在图7中，慨飞机古将进入领空辆且在一定时夹间内肯定询与其他飞机拔发生冲突干的抄概率表达式持为筝：广下面的表达紧式恼将取代怪表达困式粱（4）到（垫20）：秆或在秩内部袄或正面冲突移的情况下岁：艰现在，当我梯们知道进入显领空的飞机做在时间暗Dt的概率嘴（表达式（辫21）和（己22）），绢我们可以更悠正冲突概率蜓表达式，用每（18）钱更正桶（21汇），用吓（19）钻更正驶（22）。每为此，有必疲要确定飞机麻进入时间亚并尽量减小拌偏移距离猴，直到它在你给定的时间徐段炕：财之中。邻4.2.3离.2省兴冲突在垂直兼平面。计算介冲突概率的欧垂直平面暑与挺在水平面相充似。表达在嫁垂直平面押的稿冲突概率是贴通过采用同警样的威在裙水平面医的方法准。燕让我们假设怕飞机1飞行卷气道句i并且降距桶为胸D1/虎cos语β惭1（图5）驾。皂它进入领空尚的时刻是精。在时刻装进入临界面聚且在时刻触离开。泄关键的时间溜如下春（图8）：炉图7惠刺关键的部分劈不重叠苗时，赚关键时间对易气道卡i爽和质j中尘情况悔之间的关系称。准在时刻伍，遥飞机2进入桶领空和爬上厌了气道J距尺离D2桨/cos膊β奔2.苏飞机在时刻炼进入临界面伯且在时刻纤离开，表达业式为蜻相对于飞机受1，飞机2唉可以粱在飞机1贺之前或之后傅进入临界区晚，阁也包括飞机灾1仍然在临牺界区段（同支样水平的情俭况）。握两架飞机（旷从气道i到撤j）都在相烦应气道临界血区时，冲突仪会发生。碍现在杀给出乖概率占领关吃键部分鸦的奇公式旁：垫垂直平面类的贺冲突概率表板达式哪如下尺：糊同样的推理烈在匀可以谨横向冲突夕情况中句，夫需要在这里掉改正婚表达返式项（26宣）钢。企4.2.3筑.3吨总的冲突概握率在固定网惜络。总冲突荡概率的定义馆为冲突概率例的水平和垂逆直平面的阁产物万：咽4.2喷熊冲突的风险半当罢飞机飞行轨出迹炮i雨处在临界长仰度的轨迹郑j姨的情况时，定一个可能发挎生冲突的情狸况馋将会在气道咏j上裳存在。光如果交通流快的轨迹更高的，这也会更似高。如果内我们考虑到隙交通流量央的览轨迹仿，忧这种情况汤会恶化号。晋在给定的F剪L，偏通过称为平缠均最大流量慢的轨迹戏和僵，我们可以拥估算给定交肚汇点平均每脱小时的交通旱冲突最大量恳惹：秘产品的流量撤在表达代表肥机队（一驾洒飞机属于流速量i，其他田属于流量j岂）最大数易的表达式，懂且可以进入扛一个交叉冲脉突局势。盖在这项研究拣中，风险被享认为是一个胁组合的概率寄（或出现频例率）和规模历后果（或程往度）的危险擦事件（巴尔设，1997辛）。根据这介一定义，它滑是假定票代表冲突的墙危险榨的详每小时偷交叉冲突衣（毅）写的型平均数量最的冲。忍这也符合以制往的研究结柔果，例如，刘辛格（19涌85）。胁4.2.5捎卫模型扩展圣4.2.5反.1愿名多轨迹的交凳叉点。如果观相交的轨迹走数在一个点并的增加突，那么冲突呜局势变得更妇加复杂矮。飞机之间栽的冲突可以腐发生在任何亮可能的交叉果点相交途气道衔。奔图8飞歌机1的速度陪小于等于速睁度2时，气牙道i和j垂毅直平面关键税时刻间的关油系栗图9田合O荣是歌三个入站和最两个出站轨宣迹的交点。岁流量库的祸依赖地的加（交叉）。堵图嗽9菜给出了录解释。婶对应于一个铅单一的FL摘，林、未和习代表相应的构入站轨道交裕点O和候之间的夹角饺出境的轨迹垂之间的角度袖。抗代表空域进游入点，乘代表空域退止出点。电可以估计对药于愤每一个气道小的拜冲突灶概率。诞在给定的F竞L饰的情况下，薄可以使用下指面的表达式隐估计总交点标O的冲突概配率眠：延其中松是轨迹败i淡和镜之间的冲突喇概率。萌冲突讨的总数期可近似作如鬼下估计词：绳其中段是贝轨迹的I和敲之间的交点丽O冲突的平缩均数。谎4.2.5消.2捧生依赖和独立张的姿气道桃。一般，在招一个给定的娘空域众多依椒赖筐气道道出现，创建嗓了一个芹有限数量的广交叉点的集絮合。怠因此，交叉她冲突可以发睡生在每一个蹄交叉点。械每个给定空期域的所有交占叉点的交叉乔冲突拴的总数赢可以使用下卷面的表达式吨估计：雁图10贪崖独立的（不伟相交）流动太的空域。泛其中，IN岩T是交叉点剥O包含在给燕定的空域漠给定FL唐的一症组集合残。图贯9颈中给出了图脱示。弦超越畏冲突可能会国出现在每个控独立的锣气道。宴一个相关参奏考平面被建御立来验证别超车冲突（刑亚尼奇和托浅西奇，19打91年）。厘每个气道的乎超越冲突总鼻数骡可用如下式匆子表示：劣是纪给定的杏FL壳和独立的气浪道的情况下睁超越气道i愁冲突的总数杂;RP访是一组治在给定的空紫域，在给定帐的动FL提情况下傅属于参考平价面傍的袍点王的集合。锋图色10冷中给出了图耳示客且下对应于一个蔬单一的FL冒。血流量辛代表参考平敬面的入站流娃量，处和穷代表出站流遵量。压和础代表空域的惕入口点，而箱和宏代表绒空域出口点寇。扔4.2.5眯.3猪酬飞行高度层船的数目。考拒虑一个气道哗包含几个航烘班的水平r挂的情况敬，可以使用台下面的表达垂式估计每个播给定空域所坏有可用的飞消行高度层总恳人数的冲突富：还其中F是包丢含在给定的蛮空域中可用蜓的教FLs载的集合。泳5山截插图的模型饿应用舞为了说明让发展的模型球，涉考虑以下谋两个例子：畜（恢a纳）假设的航俯路部门进行悠敏感性分析缩;糊并且挠（b）一个甘真正的航路词扇区被用于群在一个给定宽的空域的峰急值小时期间肆来计算风险斑。昨5.1即坟假设的途中铅部门窄扇区（图1腊1）包含两断个单向和一凯个双向气道溪以及四个飞肿行高度层（拜例如，FL锈320，3睁30，34还0，350快）。通过特兴定的部门的比总流量为Q躺=28套架取/h费，其中买气道AWY肾1和AWY洗2喝上素Q1=裙Q2=1柜0架/h茄，AWY秋3奉上增Q3=8愿架稳/小时，炸并且其中有夜一半讯向东同一半向西敬。气道是相旷互依存的，贺形成宣两个交点婚和芒（图11）岩。踩气道AWY漏1，AWY尿2和AWY习3的长度驶分别接是：180糖NM，1侨95NM顿和210贺NM。管平均飞机地柱面速度对A奶WY1和A坑WY2完是宁450K需T发的，对筋AWY3涉则是芽400燥KT架。机构以搅分析需求变童化的影响（乔交通流量）侄和供应（部柄门几何）敏堆感性分析的冬基准讽的方式被对进一步情降况进行界定娘。脏飞机上在每趟个气道誉上的FL出分布在表2研中给出。马5.1.1轿潮方案1-逐需求变化跌通过军AWY3顷上隔交通流肌的多样化来饼看侄需求变化风奇险值的租敏感度宴。涝为了说明，若假定棋流量值Q3钳=4，8付和12架/慨小时识。Smin行的值浮各不相同愿，分别是秀10，5，甚3海里，而录HMIN不述变（100誉0英尺）。晃给定的扇区涛按小时（风杆险）的冲突翼数量依赖于认AWY3嫂的目交通流量，较图困示环12。景我们咸可以从图中腰观察到的增胞加修的道流量，以及饮Smin的庭产生贱导致的捎每小时本增加即的潜在冲突垃数。泄这其实是根牌据以前的一览些文件（达玻塔和奥利弗禾，1991臣年舍拉利等晓人，200粘0;Wi毅llema绝in，20注03年）的浪结论。防图11仔扇形几狮何从图12沟给定A我WY渴3蒙的奋交通流量的庭部门依赖的墨每小时来冲突数目（贺风险）。择5.1.2掏熊方案2–供陆给变化支AWY穿3长度是用途来表示在供友应方面的变伙化。改变磨AWY3的睛长度内，箭则沃假定空域蚂的形状结也改变了（票图13）。陷长度争D3然=210怖和逗D3=川240洽（些向西陕扩展众AWY立3）疮可用于说明吊。分离极小迟值咐与1相同左。助依赖屿于育气道长度途D昨3缸的缴每小时的冲者突数目钥，见内图14。可钓以看出，增净加了气道的厚长度淋与轰减少smi秩n旦一样川，按都会在需求敢不变的情况勉下使每小时弦冲突减少。催这一事实也臣与以前友工作糠的鞭结论荣相符非（塔和奥利龄弗，199酸1；she脱rali等仿人灰牢2000）观。园图13势陈空域形状变辟化影响掏AWY孤3睬长度增加拜实验结果表捞明：陵·诵不改变基础搬设施（部门泽和气道长度厚）值情况下，增真加泪交通需求点会挖导致吸更焰高风险的冲每突。炊·饺不改变交通侵需求临情况下区，增加部门采和气道长度矮可以岸减少冲突风斑险。此根据这些结餐果争可以得出结闪论怀，平衡的基期础设施的变兰化与交通需维求的变化可若能导致减少脊冲突风险，充且望同时增加空猫域容量。摄5.2片鼠真正的航路派部门掘东北界塞尔饼维亚共和国奥领空选择北可以曾用于说明役在泻给定的领空立给定的时间鼓段赠时打风险的确定斯。气道结构社、裳入境/出境天点以及交通抵负荷宴见如图15。梦选择22架良飞机每小时螺的交通负荷仿来代表20勤05年高峰嫌日的最高每挽小时负荷。较图14解壮特定雨区域壤的依赖长度就D息3爽的例每小时冲突宿数目（风险老）型图15骨挑东北清区域（塞尔连维亚共和国浸领空）表3警气道鼓和目FL持的交通谅分布锦选定其中一扛天来分析流耽量厅，在不改变段飞行FL情牛况下可以确俘定飞机的平顶均速度是4觉30KT。赖表3中给出映的流量分布矿的上失气俗道和丰FLs斯，以及气道界的长度。此终外，气道上汽的潜在冲突籍和熟悉度的永分布结果列招于表4。血结果列于表塞5遣中款。此表包含奉每个气道过盆境点和冲突饱风险迁的顽机率为庭Smin的京各种板值（10％雪，5和3位NM）。降假设机风险温是累积性的奏，所计算每个部泪门的总风险饲（Meha敬dhebi艘和Laza固ud，20称04年坎贝担尔，200省5年）。窝显然鲜表5夹中的某些气讨道交叉点有雄没有发生冲贞突的风险，扩因为没有交法通蛙。然而，迟流量波动总让我们得出捎结论，风险小值不是恒定拐的请：井