Методика расчета минимальных безопасных интервалов при аэродромном диспетчерском обслуживании

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Ульяновский институт гражданской авиации имени маршала авиации Б.П. Бугаева

Кафедра УВДиН

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине Организация воздушного движения

Методика расчета минимальных безопасных интервалов при аэродромном диспетчерском обслуживании

Ульяновск 2018



Оглавление

Индивидуальное задание

1. Расчет минимальных временных интервалов (МВИ) занятости взлетно-посадочной полосы

2. Методика управления потоками воздушных судов при аэродромном диспетчерском обслуживании



Индивидуальное задание

на контрольную работу по дисциплине «Организация воздушного движения» обучающемуся ____________ учебной группы _______

Тема контрольной работы: «Методика расчета минимальных безопасных интервалов при аэродромном диспетчерском обслуживании».

Задачи контрольной работы:

1) рассчитать МВИ при выполнении взлетно-посадочных операций и определить нормативы пропускной способности ВПП для потока прилетающих ВС;

2) рассчитать время прибытия на ДПРМ ВС с различных направлений и скорректировать скорости отдельных ВС, если их время прибытия меньше нормативного .

Руководитель КР _________

Дата:______________



1. Расчет минимальных временных интервалов занятости взлетно-посадочной полосы

Основными факторами, определяющими порядок расчета МВИ и определения позиций ВС на схеме захода на посадку, является режим использования и количество ВПП, наличие и характеристики РД, взлетно-посадочные характеристики ВС, эксплуатируемых на данном аэродроме и другие.

ВПП может использоваться в четырех режимах «взлет-взлет», «посадка-посадка», «посадка-взлет» и «взлет-посадка».

При расчете МВИ для всех четырех режимов использования ВПП проводится хронометраж взлетно-посадочных операций по каждому из эксплуатируемых на данном аэродроме типов ВС. На основании протоколов измерений заполняется специальная таблица рассчитанного среднего значения каждого элемента взлетно-посадочных операций.

Таблица 1 - Расчетные данные

ВС					, с	, с		, м/с	, м	УНГ, град
А-380	100	45	45	80	14	128	54	75	500	3
Як-40	70	35	50	70	16	148	62	65	500	3

На аэродроме эксплуатируются А-380 (30%) - средний, Як-40(70%) средний.

Найдем значения для данных типов ВС:

Определяем средний интервал занятости ВПП в режиме «взлет-взлет» с использованием данных таблицы 1 для вариантов взлета последовательности А-380 за А-380, А-380 за Як-40, Як-40 за Як-40 и Як-40 за А-380.

Необходимо учесть, что ФАП ОрВД установлены следующие минимумы эшелонирования по причине турбулентности в среде:

а) при посадке ВС:

- Для легких, следующих за тяжелыми или средними ВС - 3мин.;

- Для средних следующих за тяжелыми ВС - 2 мин.

б) При взлете ВС:

- Между легкими или средними взлетающими за тяжелым ВС или легкими, взлетающими в след за средним ВС - 2 мин.;

Для легких или средних ВС взлетающих за тяжелыми или легкими взлетающих за средними ВС - 3мин., в случае их взлета со средней части одной и той же ВПП или со средней части параллельных ВПП расположенных на расстоянии менее 1000м одна от другой.

РЕЖИМ «ВЗЛЕТ-ВЗЛЕТ»

МВИ в этом режиме определяется следующим образом. Диспетчер старта (СДП) дает разрешение занимать исполнительный старт(ИС) второму ВС, находящему на предварительном старте (ПС), после прохождения взлетающим ВС места расположения РД, на которой на ПС ожидает второе ВС. Поэтому управляемый интервал может быть измерен как интервал времени между двумя последовательными командами диспетчера о разрешении занимать исполнительный старт двум претендующим на взлет ВС.

В ряде случаев этот интервал совпадает с интервалом занятости ВПП, измеряемым от времени выдачи разрешения на занятие исполнительного старта до времени прохода первым ВС соответствующей РД при разбеге. Вместе с тем, на многих аэродромах могут быть такие условия организации движения, когда ?t_ри невелика, и второе ВС достаточно быстро занимает ИС, после чего вынуждено ожидать выполнения второго условия безопасности движения - занятия первым ВС заданной высоты после взлета. В этом случае управляемый интервал определяется временем между двумя последовательными командами диспетчера о разрешении взлета .

С учетом сказанного, управляемый интервал движения «взлет-взлет» определяется соотношением:

Определяем средний интервал занятости ВПП в режиме «взлет-взлет» по формуле с использованием данных таблицы 1 для вариантов взлета в последовательности:

· А-380 за А-380,

· А-380 за Як-40,

· Як-40 за А-380,

· Як-40 за Як-40.

Среднее время занятости ВПП по нескольким типам ВС определяется по формуле:

Множество возможных вариантов (11, 12, 21, 22) занятости ВПП воздушными судами А-380 (1) и Як-40 (2) и их вероятности (как независимые события) соответственно равны:

(11) P₁₁ = P₁P₁ = 0,3*0,3 = 0,09

(12) P₁₂ = P₁P₂ = 0,7*0,3 = 0,21

(21) P₂₁ = P₂P₁ = 0,3*0,7 = 0,21

(22) P₂₂ = P₂P₂ = 0,7*0,7 = 0,49.

t₁₁ = max (45 + 45; 100) = 100 с,

t₁₂ = max (35 + 50; 100) = 85 с,

t₂₁ = max (45 + 45; 70) = 90 с, но по ФАП t₂₁ = 120 с,

t₂₂ = max (35 + 50; 70) = 85 с.

Определяем средний интервал занятости ВПП по формуле:

100*0,09 + 85*0,21 + 120*0,21 + 85*0,49 = 93,7 с.

РЕЖИМ «ПОСАДКА-ПОСАДКА»

При использовании ВПП в этом режиме МВИ определяется исходя из следующих условий: в момент освобождения ВС на ВПП второе судно, выполняющее заход на посадку вслед за первым, должно находиться не ближе БПРМ.

Заход обычный:

= ( +)

t₁₁ = (80 + 14) = 94 с,

t₁₂ = (70 + 14) = 84 с,

t₂₁ = (80 + 16) = 96 с, но по ФАП t₂₁ = 120 с.

t₂₂ = (70 + 16) = 86 c.

=94*0,09 + 84*0,21 + 120*0,21 + 86*0,49 = 93,44 с.

Заход автоматический:

= ( + )

t₁₁ = (80 + 128) = 208 с,

t₁₂ = (70 + 128) = 198c,

t₂₁ = (80 + 148) = 228 с,

t₂₂ = (70 + 148) = 218c.

= 208*0,09 + 198*0,21 + 228*0,21 + 218*0,49 = 215 с.

РЕЖИМ «ПОСАДКА-ВЗЛЕТ»

На данном этапе МВИ определяется исходя из следующих условий: выруливание вылетающих ВС с предварительного на исполнительный старт возможно после приземления ВС, заходящего на посадку, а взлет может быть разрешен только после освобождения ВПП приземлившимся ВС.

= ()

t₁₁ = max (80; 100) = 100 с,

t₁₂ = max (70; 100) = 100 с,

t₂₁ = max (80; 70) = 80 с,

t₂₂ = max (70; 70) = 70 с

Определим средний интервал занятости ВПП по формуле

= 100*0,09 + 100*0,21 + 80*0,21 + 70*0,49 = 81,1 с.

взлетный посадочный пропускной диспетчерский



РЕЖИМ «ВЗЛЕТ-ПОСАДКА»

Данный режим является наиболее важным с точки зрения влияния на безопасность полетов и именно для него наиболее тщательно обрабатывается статистический материал, чтобы с учетом среднеквадратических отклонений по типам ВС определить средний интервал времени, затрачиваемый с момента выдачи разрешения на занятие исполнительного старта до начала разбега. МВИ при использовании ВПП в этом режиме определяется исходя из следующих условий:

- заходящее на посадку ВС должно быть не ближе ДПРМ (4км), а взлетающее - занимать начало разбега при полетах по ППП;

- заходящее на посадку ВС должно быть над ТВГ, а взлетающее на установленной ИПП для взлета конкретного типа ВС высоте (100 м, 200м) - при заходе ВС в автоматическом режиме.

Полеты по ППП

а) Заход обычный:

(ППП)=

Здесь так же необходимо учесть, что по ФАПу, сказано, что между взлетом и посадкой ВС при полетах с одной или параллельной ВПП, расстояние между которыми менее 1000м - 45 с., следовательно:

t₁₁ = 54 с,

t₁₂ = 54 с,

t₂₁ = 62 с,

t₂₂ = 62 с.

t_вп = 54*0,09 + 54*0,21 + 62*0,21 + 62*0,49 = 59,6c.



Для режима «взлет-посадка» расчетная величина позиции во времени определяется с учетом времени руления (t_рул) ВС с ПС на исполнительный старт.

(ППП) = +

t₁₁ = 100 + 54 = 154 с,

t₁₂ = 70 + 54 = 124 с,

t₂₁ = 100 + 62 = 162 с,

t₂₂ = 70 + 62 = 132 с.

В УВД временные величины t_вп и t_пвс переводятся в линейные величины:

(ППП) = (ППП)ЧVзп;

Дпвс = Ч.

= 54Ч75 = 4050 м.,

= 154Ч75 = 11550 м,

= 54Ч75 = 4050 м,

= 124Ч75 = 9300 м,

= 62Ч65 = 4030 м,

= 162Ч65 = 10530 м,

= 62Ч65 = 4030 м

= 132Ч65 = 8580 м.

б) Заход автоматический:

= + +

t₁₁ = 45 + 45 + 128 = 218 с,

t₁₂ = 35 + 50 + 128 = 213 с,

t₂₁ = 45 + 45 + 148 = 238 с,

t₂₂ = 35 + 50 + 148 = 233 с.

t_вп = 218*0,09 + 213*0,21 + 238*0,21 + 233*0,49 = 228,5c.

Определим расчетную величину позиции во времени с учетом времени руления (t_рул) ВС с ПС на исполнительном старте:

= + + +

t_пвс11 = 100 + 45 + 45 + 128 = 318 с,

t_пвс12 = 70 + 35 + 50 + 128 = 283 с,

t_пвс21 = 100 + 45 + 45 + 148 = 338 с,

t_пвс22 = 70 + 35 + 50 + 148 = 303 с.

Приведем временные значения t_вп и t_пвс в линейные значения:

= Ч; = Ч.

= 218Ч75 = 16350 м,

= 318Ч75 = 23850 м,

= 213Ч75 = 15975 м,

= 283Ч75 = 21225 м,

= 238Ч65 = 15470 м,

= 338Ч65 = 21970 м,

= 233Ч65 = 15145 м,

= 303Ч65 = 19695 м.

После выполнения данного раздела можно прийти к выводу, что для повышения пропускной способности ВПП необходимо уменьшить среднее значение интервала занятости ВПП, представляющее собой сумму двух временных отрезков:

- время полета прилетающего ВС от БПРМ до посадки;

- время на освобождение ВПП после посадки.

Таким образом, чтобы уменьшить средний интервал занятости ВПП, необходимо принятием соответствующих мер, уменьшить продолжительность второго отрезка времени, так как уменьшение первого возможно лишь увеличением скорости захода на посадку ВС, а это недопустимо, потому что для посадки используют установленную для каждого типа ВС скорость и диспетчер не может давать команду на ее увеличение.

К мерам по уменьшению второго отрезка времени относятся:

- введение в эксплуатацию скоростных РД, позволяющих на высокой скорости после посадки освобождать ВПП прилетающими ВС;

- увеличение количества РД также способствует более быстрому освобождению ВПП.

Пропускную способность ЗВП, существенно повышает наличие двух и более ВПП, одна из которых используется только для взлета, а другая - для посадки. Повышению пропускной способности ЗВП способствует наличие однородного потока, то есть потока ВС с одинаковыми скоростями, а также одностороннего движения в потоке.

2. Методика управления потоками воздушных судов при аэродромном диспетчерском обслуживании

Цель данного управления - снижение нагрузки на диспетчера круга путем рассредоточения во времени потока, прибывающих в ЗВП ВС.

Методика заключается в выполнении следующих процедур:

- ведение графика движения ВС со всех существующих направлений (коридоров входа) для данного РА;

- оценка ожидаемого количества прилетов ВС в некоторый фиксированный интервал времени и прогнозируемых интервалов прибытия ВС;

- сравнение получаемых по графику оценок с нормативами пропускной способности ЗВП, а полученных интервалов прибытия - с нормативами;

- выработка экипажам некоторых прибывающих ВС команд на уменьшение скорости движения или команд, назначающих более позднее время посадки из диапазона достижимого времени посадки для каждого конкретного типа прибывающих ВС.

Методика должна применяться в наиболее интенсивное по прилетам промежутки время, когда у диспетчера круга по расчетам ожидается на управление более 3-х ВС.

Результатом применения методики является поступление в ЗВП более упорядоченного потока прилетающих ВС.

Нам оставлена задача: упорядочить следующий поток прилетающих ВС (распределить ВС по прибытию на ДПРМ с интервалом 10 км за тяжелыми и 5 км - за остальными ВС) (см. табл. 2). Удаление фиксированных точек от ДПРМ:

S₁=220 км; S₂=200 км; S₃=160 км; S₄=110 км.

Таблица 2 - Расчетные данные

№	Тип ВС	№ ФТ	Тпролета	W ср
1	Су-95	1	12:16	700
2	Ту-204	2	12:16	600
3	Ту-154	3	12:25	700
4	Як-40	4	12:27	500
5	Ан-124	4	12:38	700
6	A-310	1	12:30	600
7	A-320	3	12:37	600
8	В-727	3	12:38	700

При известном расстоянии до фиксированных точек, средней скорости движения ВС, а так же времени пролета ФТ, мы можем определить время пролета ВС ДПРМ. В результате получим следующие данные:

1. Су-95: = 12:35

2. Ту-204: = 12:36

3. Ту-154: = 12:39

4. Як-40: = 12:40

5. Ан-124: = 12:48

6. A-310: = 12:52

7. A-320: = 12:53

8. В-727: = 12:52

На основе полученных данных начертим график прибытия, представляющий собой наклонные прямые линии, соединяющие фиксированные точки направлений прибытия с осью времени прибытия на ДПРМ.



ФТ1 ФТ2 ФТ3 ФТ4

220 200 160 110

Рисунок 1 - график прибытия ВС

Проанализировав полученные данные, мы видим, что в сложившейся обстановке (прогнозируемой) необходимо вмешательство диспетчеров для увеличения интервала прибытия на ДПРМ. Это можно осуществить тремя способами:

- изменением скорости движения ВС;

- изменением курса следования;

- комбинацией этих способов.

В нашем случае проще всего произвести управление с помощью изменения скорости движения ВС.

Возможные диапазоны изменения скоростей: ВС 1,2 классов - 150 км/ч, 3 класса - 100 км/ч.

При расчетах используем формулу:

где Wср - средняя скорость ВС на участке длиной S.

Величина необходимой задержки ?S может определяться в минутах или километрах. При этом для перевода минут в километры необходимо для ВС 3-го класса число минут умножить на 5, а для ВС 1,2 класса - на 7, т.е. 1мин. = 7 км. Нам необходимо распределить ВС по прибытию на ДПРМ с интервалом 10 км за тяжелыми и 5 км - за остальными ВС.

Рассмотрев рисунок 2, мы видим, что конфликтуют следующие ВС:

1. А-320, А-310, которые проходят над ДПРМ одновременно, что не соответствует заданным интервалам между ВС. Для предотвращения этой ситуации увеличим скорость А-310 до 650 км\ч, тогда (А-310) = 12:50.

Таблица 3 - Скорректированные данные по скорости

№	Тип ВС	№ ФТ	Тпролета	W ср
1	Су-95	1	12:16	700
2	Ту-204	2	12:16	600
3	Ту-154	3	12:25	700
4	Як-40	4	12:27	500
5	Ан-124	4	12:38	700
6	A-310	1	12:30	650
7	A-320	3	12:37	600
8	В-727	3	12:38	700

1. Су-95: = 12:35

2. Ту-204: = 12:36

3. Ту-154: = 12:39

4. Як-40: = 12:40

5. Ан-124: = 12:48

6. A-310: = 12:50

7. В-727: = 12:52

8. A-320: = 12:53



На основе новых данных начертим обновленный график прибытия.

ФТ1 ФТ2 ФТ3 ФТ4

220 200 160 110

Рисунок 2 - уточненный график прибытия ВС

Исходя из диспетчерского графика, видно, что все воздушные суда прибывают к ДПРМ без нарушения заданных интервалов т.к. они имеют достаточные интервалы как за тяжелыми, так и за остальными ВС.

Таким образом, вмешательство диспетчера не требуется в случаях, когда отклонения отсутствуют.

В результате расчетов данного раздела контрольной работы была рассмотрена методика управления потоками воздушных судов при аэродромном диспетчерском обслуживании с помощью диспетчерского графика, который позволяет прогнозировать возникновение КС за несколько минут до прибытия на ДПРМ. При наличии КС диспетчер дает команду на:

· изменение скорости ВС с тем условием, что величина изменения скорости не должна превышать установленных значений;

· увеличение продолжительности разворотов;

· векторение

Применение метода изменения скоростей снижает нагрузку на диспетчера круга, так как ему не приходится создавать безопасные интервалы между ВС. Данная методика очень эффективна и применяется в те промежутки времени, когда планируется наиболее интенсивный прилет ВС.

Размещено на Allbest.ru

...