Малыгин Вячеслав Борисович, начальник тренажерного центра кафедры управления воздушным движением
г. Москва
Vyacheslav B. Malygin, the Head of the Training Center of the Air Traffic Management Сhair
Moscow
В статье решается задача определения вероятностных характеристик участков стандартных маршрутов прибытия, определяющих порядок построения очереди на посадку типа «веер» и «тромбон», с учетом интенсивности потока движения воздушных судов и размера возникающей очереди. Данная задача тесно связана с эффективностью использования воздушного пространства, а также с предельными значениями характеристик безопасности полетов. Применение аппарата системы массового обслуживания позволяет оптимизировать элементы структуры воздушного пространства на объективной основе, а в случае рассмотрения обратной задачи установить предельные значения характеристик потока воздушного движения. Особую значимость характеристики схем типа «веер» и «тромбон» приобретают в аэроузле, где в относительно небольшом объеме воздушного пространства, независимо друг от друга функционируют несколько аэродромов. Так происходит в московском аэроузле, поэтому именно этот узел принят в качестве практического примера. Как базовая модель в данной задаче рассматривается система массового обслуживания с очередями ограниченного размера, где вероятностным способом производится поиск оптимального количества каналов обслуживания в стационарном потоке воздушного движения. Такая модель определяет суть схемы типа «тромбон» или
«веер», где количество каналов обслуживания соответствует количеству эшелонов на дуге веера или на участке горизонтального полета тромбона. На настоящий момент количество таких эшелонов, как правило, соответствует количеству стандартных маршрутов прибытия, участвующих в формировании тромбона (веера), что с практической точки зрения является избыточным. Задача использования математического аппарата системы массового обслуживания состоит в определении оптимального количества эшелонов – каналов обслуживания модели при установлении требуемой вероятности ее отказа. В качестве математической модели системы массового обслуживания применена схема типа
«тромбон», а в приведенном примере представлена структура воздушного пространства с применением схемы типа
«веер» в качестве регулятора очереди воздушных судов на посадку. Все расчеты произведены для определенной интенсивности потока воздушного движения на конкретный аэродром с учетом полноценного применения режимов постоянного снижения и набора (CDO, CCO). В результате решения задачи получено значение оптимального количества эшелонов на схеме типа «тромбон» или «веер», а также показана зависимость количества каналов обслуживания (эшелонов на тромбоне или веере) от значения заданной вероятности отказа системы массового обслуживания. Предлагаемый подход к организации структуры воздушного пространства имеет перспективы внедрения.
The article solves the problem of determining the probabilistic characteristics of the STARs legs which specify a sequencing technique of “point merge” and “trombone”-type considering the intensity of the air traffic flow and the formation of a queue. This task is closely related to the airspace efficiency, as well as to the limit values of flight safety performance. An application of the queueing system makes it possible to optimize the elements of the airspace structure on an objective basis, and in the event of considering the inverse problem to establish limit values for the air traffic flow characteristics. The characteristics of the “point merge” and “trombone”-type schemes become of prime importance in the air hub, where several airfields function of each other in a relatively small volume of airspace – as it happens in the Moscow air hub, so it is the given hub that is taken as a practical example. In this problem the basic model is the queueing system with limited-size queues where the optimal number of service channels in a stationary air traffic flow is determined in a probabilistic way. The stated model encapsulates the essence of the “trombone” or “point merge”-type scheme, where the number of service channels corresponds to the number of flight levels on the arc of the “point merge” or on the horizontal flight segment of the “trombone”. Now, the number of such flight levels, as a rule, corresponds to the number of standard arrival routes involved in the formation of a “trombone” (“point merge”), which, from a practical point of view, is excessive. The task of using the mathematical apparatus of the queueing system is to determine the optimal number of flight levels – service channels of the model while establishing the required probability of its failure. As a mathematical model of the queueing system, the “trombone”-type scheme is used, and in the mentioned above example, the structure of the airspace is presented using the “point merge”-type scheme as a regulator of the aircraft sequence for landing. All the computations are performed for the certain intensity of air traffic flow for a specified airfield, considering the full-scale application of continuous descent operations and continuous climb operations (CDO, CCO). As a result of solving the problem, the value for the optimal number of flight levels on the “trombone” or “point merge”-type scheme was obtained, and the dependence of the number of service channels (flight levels on the “trombone” or “point merge”) on the value of the given probability of the queueing system failure was shown. The proposed approach to the airspace structure formation has prospects for implementation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.