Оцінка ефективності організації повітряного простору в досліджуваній зоні відповідальності УВС

ФГТУ ВПО

Санкт-Петербурзький Державний

Університет Цивільної Авіації

Курсова робота

Оцінка ефективності організації повітряного простору в досліджуваній зоні відповідальності УВС

з дисципліни: Організація повітряного простору

1. Особливості існуючої організації повітряного простору в зоні відповідальності

1. Загальні положення

Аеродром Ставрополь (Шпаковський) постійна, базовий, рівнинний, некатегорізованих, що працює цілодобово. Відноситься до класу "В" і призначений для виконання рейсових, нерейсового, міжнародних, тренувальних та випробувальних польотів.

Придатний для експлуатації ПС Ту-154, Ту-134, Іл-76, Як-42, Іл-18, Ан-12, Ан-24, Як-40 та інших типів, НД 3,4 класів і вертольотів всіх типів. Є цілодобовим запасним аеродромом для ЗС перерахованих вище типів.

2. Короткий опис району аеродрому та зони підходу

Аеродром Ставрополь (Шпаковський) розташований в 12 км на північний схід від м. Ставрополь і в 4 км на південний схід від м. Михайловськ.

Географічні координати контрольної точки аеродрому:

широта С45 06.5

довгота в042 06.8

Абсолютна висота аеродрому НАЕР .= 453,0 м.

Номер часового поясу 2 (московський часовий пояс).

Магнітне відхилення +6 °.

Район аеродрому розташований над пересіченою місцевістю в передгір'ї Північного Кавказу. Рельєф південно-східній, південній, південно-західній і західної частин району аеродрому характеризується Ставропольської височиною з максимальним перевищенням над рівнем моря 689м і великою кількістю ярів. Майданчиків для вимушеної посадки немає.

Північна частина району аеродрому рівнинна, що дозволяє виробляти підбір майданчиків для вимушеної посадки повітряних суден.

Східна частина району аеродрому горбиста з максимальним перевищенням місцевості над рівнем моря 440м.

У вертикальній площині-від рівня аеродрому до 4800 м включно.

3. Аеронавігаційна структура повітряного простору

Для входу в район аеродрому і виходу з нього повітряних суден, що виконують польоти по трасах, встановлено такі повітряні коридори:

Коридор № 1.

Вихідний і вхідний для ділянки повітряної траси У 948. Вісь коридору: КТА а / д Ставрополь - ПІД «PETUM» (С45 ° 24 '.0''в042 ° 37' .0''), МПУ-45 ° / 225 °. Максимальне перевищення перешкоди 538 м (труба м'ясокомбінату, А = 232 ° S = 9,9 км). Довжина коридору 51 км. Ширина коридору 10км.

Коридор № 2.

Вихідний і вхідний для ділянки повітряної траси в 947. Вісь коридору: КТА а / д Ставрополь - ПІД «SIVER» (С44 ° 53 '.7''в042 ° 21' .0''), МПУ-137 ° / 317 °. Максимальне перевищення перешкоди 655 м (перевищення рельєфу, А = 155 ° S = 27 км). Довжина коридору 30км. Ширина коридору 10км.

Коридор № 3.

Вихідний і вхідний для ділянки повітряної траси в 947. Вісь коридору: КТА а / д Ставрополь - ПІД «PARAT» (С45 ° 32 '.0''в041 ° 43' .0''), МПУ-141 ° / 321 °. Максимальне перевищення перешкод 567 м (труба завод техвуглецю А = 263 ° S = 11 км). Довжина коридору 57 км. Ширина коридору 10 км

Коридор № 4.

Вхідний і вихідний для ділянок повітряної траси У 948. Вісь коридору: КТА Ставрополь - ПІД «NETMI» (С45 ° 15 '.0''в041 ° 29' .0''), МПУ-102 ° / 282 °. Максимальне перевищення перешкоди 640 м (12-ти поверхова будівля А = 248 ° S = 15 км). Довжина коридору 52 км. Ширина 10 км.

Примітка:

Всі коридори не мають маркування РТС. У коридорах № № 1, 2, 3, 4 встановлені ешелони польотів: 1500 ÷ 4800 м.

При роботі аеродрому Армавір або при роботі групи з активного гідрометеорологічному впливу (градобойной групи) № 25 коридор № 4 закритий. Підхід і вихід ПС здійснюється через коридор № 3.

При роботі градобойной групи № 19 коридор № 2 закритий. Підхід і вихід ПС здійснюється через коридор № 1. Для повітряних суден, що прямують транзитом через зону ДПП на ешелоні, політ здійснюється за обхідним маршрутом: Ставрополь - Г.Т. «TUSOK» 45 ° 07 ¢ з 042 ° 52 ¢ в (МПУ = 081 ° / 261 °). Рубіж прийому-передачі УВС - Г.Т. «MAKSI» 45 ° 07 ¢ з 042 ° 44 ¢ в (Ам = 81 ° S = 50 км) на узгоджених ешелонах. Обхідний маршрут використовується за погодженням з ПС ЗЦ ЄС ОрВД тільки для ЗС Російської Федерації, за наявності постійного контролю радіолокації.

При відсутності РЛК максимальне перевищення перешкоди по всіх коридорах 1008 м (телевежа А = 242 ° S = 23,1 км).

Початок зниження НД виконувати з встановлених рубежів з дозволу диспетчера СД на режимах певних КЛЕ з урахуванням вимог керівних документів і наказів, з розрахунком заняття на видаленні 30 км висоти не нижче ешелону переходу.

Зниження для заходу на посадку проводити за схемами, передбаченими цією Інструкцією, згідно вказівок диспетчера СД.

При наявності контролю радіолокації і виходу ЗС на контрольні орієнтири коридорів на встановлених висотах дозволяється зниження і захід на посадку по найкоротшій відстані.

За відсутності радіолокаційного контролю, а також при виході ЗС на рубіж початку зниження на висоті вище встановленої, диспетчер СД зобов'язаний заборонити захід на посадку по найкоротшій відстані. ВС, за вказівкою диспетчера СД, зниження і захід на посадку виробляє виходом на ДПРМ на ешелоні не нижче 1800 м. Подальше зниження виконувати по прямокутному маршрутом заходу на посадку.

З метою регулювання інтервалів між ЗС диспетчеру СД дозволено задавати режими поступальної і (або) вертикальної швидкостей в допустимих для даного типу ПС межах.

При обмеженні поступальної швидкості з висоти 3000м до висоти польоту по колу:

• для ЗС 1,2 класу - 500 км / год;

• для ЗС 3 класу - 460 км / год.

У районі аеродрому встановлено два прямокутні маршруту з МКП = 70 ° лівий коло польотів і МКП = 250 ° правий коло польотів, які використовуються у разі відходу на друге коло, для виконання тренувальних польотів, для польотів в зоні очікування, для заходу на посадку по найкоротшому відстані.

Ширина прямокутного маршруту:

• для ЗС зі швидкістю польоту по колу більш 300км/час - 8км;

• для ЗС зі швидкістю польоту по колу 300км/час і менше - 4км;

• для ЗС 4 класу та вертольотів всіх типів - 3км.

У районі аеродрому Ставрополь (Шпаковський) встановлені, мінімальна безпечна висота (МБВ) в R-50 км, від РЛС в секторі від Ам = 168 ° до Ам = 245 ° - (970) м, а в секторі від Ам = 245 ° до Ам = 168 ° - (570) м;

Обмежувальний МПС від АРП Ам = 245 ° S = 8-30км висотою від 0 до 2700м, розмежовує повітряний простір з відомчим аеродромом і зоною висотних перешкод у м. Ставрополь.

Ешелон переходу (Неш.пер.) В районі аеродрому - 1500м. При тиску на аеродромі нижче 706 мм рт. ст. - Неш.пер. = 1800 м.

Висота переходу (Нпер.) - (600) м.

Через район аеродрому проходять ділянки повітряних трас. Перелік ділянок ВТ вказаний в Таблиці 1.

Таблиця 1.

Вихід з району аеродрому, а так само зниження і захід на посадку ПС здійснюють за встановленими стандартним траєкторіями. Перелік стандартних траєкторій вказаний в Таблиці 2.

Таблиця 2.

Схеми організації виходу з району аеродрому, зниження і заходу на посадку ПС вказані в (Додаток № 1 і № 2).

2. Аналіз інтенсивності потоків ЗС на ділянках маршрутів в години пік

З метою кількісної оцінки рівня прийнятих в системі УВС організаційно-структурних рішень, а також обгрунтованого їх вибору необхідне застосування кількісних показників ефективності. На практиці при розробці та виборі таких рішень використовується цілий ряд приватних показників ефективності, що дозволяють оцінити рівень організації повітряного простору з точки зору будь-якого приватного критерію. Ясно, що при обгрунтуванні організаційно-структурних рішень необхідно використовувати кілька приватних показників, що враховують різні критерії. Або ж необхідно мати можливість побудови та використання комплексних показників ефективності, які дозволяють у зручному і легко сприймається особою, яка приймає рішення, вигляді представляти інформацію про якість організації повітряного простору. У зв'язку з цим, одним з центральних питань при вирішенні завдань організації повітряного простору є вибір та обгрунтування сукупності приватних показників ефективності.

З урахуванням вимог адекватності, вимірними, ефективності, інформативності та ін в практиці організації повітряного простору сформувався перелік таких приватних показників, що застосовуються для аналізу прийнятих рішень, як показник завантаженості зони УВС, який є ключовим при вирішенні завдання поділу повітряного простору зон відповідальності УВС на сектори; показники зайнятості (завантаженості) диспетчера; середній час очікування (затримки) в повітряному просторі зони зльоту і посадки перед заходом на посадку прилітають повітряних суден; показники очікуваної кількості конфліктних ситуацій; показники пропускної здатності та ін

У завданні на курсову роботу вирішуємо завдання оцінки показників завантаженості і очікуваного сумарної кількості конфліктних ситуацій в точках сходження і перетинання повітряних трас в аналізованій зоні відповідальності:

, (1)

де: m - кількість розглянутих потоків ЗС (ділянок повітряних трас і маршрутів) в даному секторі; інтенсивність k-го потоку ВС (по k-й ділянці); середній час польоту в досліджуваній зоні одного повітряного судна в k-му потоці (за k-й ділянці);

, (2)

де: норма поздовжнього ешелонування; і - Значення інтенсивностей пересічних (що сходяться) потоків повітряних суден в години пік; і - Середні швидкості перетинання потоків повітряних суден ( ).

Розглянуті приватні показники ефективності організації повітряного простору характерні тим, що у вирази (1) і (2) для визначення кожного з них у якості параметра входить значення інтенсивності потоків повітряних суден .

Принцип гарантійного підходу при забезпеченні безпеки повітряного руху передбачає дослідження функціонування елементів системи УВС в умовах максимальної завантаженості. Так як значенням інтенсивності на добовому інтервалі властива значна мінливість, то у виразах (1) і (2) має використовуватися значення інтенсивності потоку повітряних суден у пікові періоди (години пік).

Перш за все, слід ввести такі визначення:

Потоки повітряних суден, можна визначити як сукупність переміщаються в просторі однорідних матеріальних об'єктів, траєкторії руху яких розташовуються в заданій частині повітряного простору і мають спільні характерні ознаки.

Така сукупність буде визначатися:

• умовами однорідності матеріальних об'єктів (наприклад, типи ПС, їх приналежність різним користувачам повітряного простору і т.д.);

• кордонами задається частини повітряного простору (наприклад, РА, сектор УВС, ЗВП, виділений шар ВП);

• характером, напрямком і режимами руху ВР (наприклад, що вилітають, що прилітають, транзитні ЗС, потоки ПС із змінним профілем польоту і т. д.);

• загальними ознаками траєкторій руху ПС, виходячи з яких можна виділити окремі й сумарні потоки НД

Окремий потік повітряних суден - сукупність рухомих в повітряному просторі НД окремого маршруту (повітряної траси), характерною ознакою траєкторій руху яких є обов'язкове перетин (проліт) однієї або більш загальних для всієї сукупності НД точок (рубежів) розглянутої частини повітряного простору.

Сумарний потік повітряних суден - сумарна сукупність рухомих в повітряному просторі ЗС, що надходять у зону відповідальності органів УВС або в сектор УВС одночасно з декількох маршрутів (повітряних трас), характерною ознакою траєкторій руху яких є перетин кордонів попередньо виділеної частини повітряного простору (наприклад, зон і секторів УВС).

Години пік - це годинник, число яких на добовому інтервалі заздалегідь задано, з максимальною кількістю ЗС, що надходять на аналізований елемент системи УВС в аналізованому потоці ПС;

Інтенсивність потоку повітряних суден в години пік - це очікуване середнє значення кількості ПС, що надходять на аналізований елемент системи УВС в одиницю часу протягом годин пік розглянутих доби.

У цьому випадку інтенсивність аналізованого потоку ЗС у години пік для доби з конкретним значенням добової кількості обслуговуваних ВС може бути визначена як середнє значення випадкової величини , Прийняті значення якої Тобто кількість ПС, які спостерігаються в кожен з годинника пік:

,

де r _i - кількість ПС, що спостерігається в години пік ( ); кількість годин пік у кожних добі.

При вирішенні задачі оцінки ефективності організації повітряного простору одним з варіантів може бути вибір трьох годин пік у добі, тобто трьох годин з максимальною кількістю спостережуваних повітряних суден на годину в розглянутих добі (T = 3). Тоді інтенсивність аналізованого потоку повітряних суден в години пік для конкретної доби визначається як середнє значення спостережуваного годинної кількості r _i повітряних суден за ці три години:

, (3)

де - Значення інтенсивності в години пік, r _i - кількість повітряних суден, які спостерігаються в години пік ( ).

В якості методу оцінки інтенсивності потоків ЗС у години пік пропонується використовувати непрямий метод, що полягає у використанні додаткової заздалегідь відомою і легко одержуваної інформації, для кожного потоку повітряних суден. Такою інформацією може бути, наприклад, добова кількість S повітряних суден у розглянутому потоці:

. (4)

Вказану залежність можна представити також у наступному вигляді:

, (5)

де b - якийсь параметр, в загальному випадку залежить від S.

Таким чином, загальний вид залежності (4) визначається характером залежності b (S). Так, наприклад, якщо припустити, що b від S взагалі не залежить (b = const), то можна використовувати лінійну модель (5):

, (6)

де параметр b знаходиться відповідно до виразу

, (7)

де n - кількість досліджуваних доби, - Кількість ПС, які спостерігаються в кожному з трьох годин пік ( ) I-х діб; S _i - загальна кількість ЗС, обслужених за i-у добу.

Крім кількості ПС, що обслуговуються за добу, конкретні значення параметра b (S) залежать також від виду потоку ЗС (окремий або сумарний). Відомо, що імовірнісні властивості «ідеального» окремого потоку НД описуються геометричним законом розподілу, в той час як для «ідеального» сумарного потоку НД характерний пуассоновский закон розподілу. Для цих ідеальних потоків НД знайдені аналітичні вирази для визначення значень b (S) і .

Зустрічаються на практиці потоки ВС, як правило, не можуть за своїми властивостями імовірнісним бути віднесені ні «ідеальним» окремим, ні «ідеальним» сумарним потокам. Можна припустити, що вони володіють (у кожному разі у різному ступені) властивостями як окремих, так і сумарних потоків. Такі потоки можна назвати реальними потоками НД

Вираження ж (6) і (7) є в цьому сенсі універсальними і якщо з практичної точки зору цілком можливо припустити, що b = const, то вони можуть бути використані при оцінці інтенсивності в години пік для будь-яких потоків НД

На основі використання аналітичних виразів для оцінки інтенсивності в години пік «ідеальних» потоків, а також результатів експериментальних досліджень великої кількості реальних потоків ЗС, складена спеціальна таблиця значень b (S) і (S) для всіх видів потоків ЗС, що наведена у Додатку 1.

При використанні зазначеної таблиці в якості вхідних даних про добовій кількості НД можна використовувати дані про середню їх кількості, що обслуговується за добу, в місяць пік, зібрані при підготовці вихідних даних:

, (8)

де - Кількість ПС, що спостерігалися в місяць пік; - Календарне кількість діб у місяці пік.

2. Оцінка часу знаходження на управлінні одного ПС у досліджуваній зоні відповідальності

Оцінка часу знаходження на зв'язку (управлінні у зоні відповідальності) може бути здійснена відповідно до виразу:

, (9)

де - Питома кількість НД j-го типу (класу) протягом характерного періоду спостереження; m - кількість типів повітряних суден; - Середній час польоту повітряного судна j-го типу по даній ділянці повітряної траси, яке можна визначити відповідно до виразу:

, (10)

де L - довжина розглянутого ділянки повітряної траси.

Коефіцієнт c _j визначається ставленням спостережуваного кількості n _j повітряних суден j-го типу (класу) протягом характерного періоду спостереження до загальної кількості n всіх повітряних суден у змішаному потоці за той же період часу:

, (Де ; ). (11)

Оцінка середньої швидкості змішаного потоку НД

Середня швидкість [Км / ч] змішаного потоку повітряних суден, що включає різнотипні повітряні судна, визначається співвідношенням кількості повітряних суден кожного j-го типу (класу) в потоці і їх швидкостями :

, (12)

де m - кількість типів (класів) ЗС у змішаному потоці; c _j - коефіцієнт питомої кількості НД j-го типу (класу) у змішаному потоці.

2. Оцінка завантаженості досліджуваної зони УВС

Показник завантаженості визначається відповідно до виразу (1) з використанням значень інтенсивності потоків ЗС у години пік , Середнього часу польоту одного повітряного судна (Або середньої швидкості змішаного потоку і довжини відповідної ділянки), розрахованих для кожного k-го потоку (k-го ділянки):

.

Для визначення відповідних параметрів використовуються вирази (6), (9) і (12).

2. Аналіз організації мережі повітряних трас

Тому що мова йде про показник кількості конфліктів у точках сходження і перетину ВТ (маршрутів руху ПС), то необхідно:

• виділити всі зазначені точки на схемі ВТ (маршрутів руху ПС) досліджуваної зони відповідальності;

• у кожній з точок визначити наявність або відсутність зазначеного виду конфліктних ситуацій;

• сформувати перелік точок сходження і перетину ВТ (маршрутів руху ПС) досліджуваної зони, в яких можуть спостерігатися конфліктні ситуації.

При визначенні наявності або відсутності конфліктів необхідно, перш за все, враховувати наступні фактори:

• зустрічний або попутне рух характерно для пересічних потоків ЗС (на зустрічних або попутних ешелонах слідують НД пересічних потів);

• перекриття пересічних попутних потоків ПС у вертикальній площині (характер розподілу ЗС у пересічних потоки по верствам ВП або ешелонів польоту).

Для кожної -Ої конфліктної точки ( ) Необхідно вказати конфліктуючі потоки ЗС, а також визначити такі їх характеристики, як середня швидкість.

3. Розрахункові дані

Виходячи з даних Таблиці № 2, визначимо потоки ПС у районі відповідальності, зведемо розрахункові дані в Таблицю № 3.

Примітка: стандартні траєкторії руху ПС за вказівкою диспетчера не розраховувалися у зв'язку з відсутністю статистичних даних по них з-за відсутності польотів.

Таблиця 3.