Мировой воздушный транспорт
Воздушный транспорт, как и автомобильный, в последние десятилетия демонстрирует устойчивое поступательное развитие, для которого даже при наличии редких и кратковременных спадов характерны «бумы» роста перевозок.
Пассажирооборот воздушного транспорта по отдельным регионам мира в конце ХХв., млрд пассажиро-километроввом пассажирообороте постоянно увеличивается. Растет и протяженность воздушных путей, а парк рейсовых самолетов увеличился с 4,5 тыс. в 1970 г. до 20 тыс. в конце 1990-х гг. Одновременно число авиакомпаний возросло до 1,5 тыс., хотя определяющая роль принадлежит только самым крупным из них – американским, западноевропейским и японским. Они осуществляют пассажирские перевозки и на регулярной, и на нерегулярной основе (чартерные, специальные рейсы и пр.)
Таблица 9. Пассажирооборот воздушного транспорта
Таблица 10. Первые 10 стран мира по размерам пассажирооборота воздушного транспорта
В России, как самой большой по территории стране мира, использование воздушного транспорта давно уже стало насущной повседневной необходимостью. На расстояниях в 400–600 км с ним еще могут конкурировать автомобильный и железнодорожный транспорт, но на расстояниях более 1000 км в борьбе за пассажиров обычно выигрывает авиация. В бывшем Советском Союзе авиаперевозки были в высшей степени централизованы: «Аэрофлот» ежегодно перевозил до 130 млн пассажиров. Затем, в годы реформ, наряду с «Аэрофлотом», который остался крупнейшим перевозчиком, возникли десятки, даже сотни других – большей частью маломощных – компаний. Показатели перевозок пассажиров и пассажирооборота начали снижаться. Еще в 1990 г. на Россию приходилось почти 10 % мировых пассажирских перевозок, а в 1997 г. уже немногим более 2 %. По числу авиапассажиров (20–22 млн в год) она перешла во вторую десятку стран мира. С середины 1990-х гг. начался процесс укрупнения авиакомпаний, что позволило лучше использовать самолетный парк. В 2006 г. услугами воздушного транспорта воспользовались 40 млн россиян, а перевозки грузов составили 900 млн т.
Таблица 11. Крупнейшие аэропорты мира
Что же касается географии международных полетов из России, то в 1990-х гг. она изменилась очень сильно. Полеты в другие страны СНГ уменьшились почти в три раза, а рейсы в страны дальнего зарубежья и Балтии выросли почти в пять раз. В конце десятилетия доля стран СНГ в этих полетах составляла примерно 1/3, зарубежной Европы – почти 2/5, зарубежной Азии – более 1/4.
Практическая работа «Планирование и использование Взлетно-посадочной полосы (впп)»
ВПП является узким местом в процессе управления потоком прибывающих и вылетающих самолётов в силу различных ограничений. Расписание использования полос должно обеспечивать безопасность операций на полосе, эффективность (максимальное количество взлетов-посадок) с учётом фактора «справедливости»: все обслуживаемые самолёты имеют одинаковые привилегии. В силу противоречивости перечисленных факторов при составлении расписания использования ВПП приходится искать некоторый компромисс между этими показателями. Увеличение эффективности использования ВПП часто увязывают с меньшим потреблением топлива, следовательно, с меньшим негативным воздействием на окружающую среду.
Желание минимизировать задержки и увеличить общую пропускную способность полосы упирается в проблему возникновения вихрей и спутного следа от приземляющихся самолётов. С другой стороны, в это время полосу могут пересекать выруливающие на взлет или в терминал самолёты или использовать различные службы аэропорта. Если аэропорт располагает несколькими ВПП, возникают проблемы балансировки нагрузки на каждую из полос и учёта спутного следа самолёта, приземлившегося на соседней полосе.
Алгоритмы для решения этих задач должны быть устойчивы к случайным факторам. Устойчивость не должна достигаться за счёт снижения эффективности работы алгоритма. Процесс разработки алгоритмов включает проверку их работоспособности и оценку сложности методами имитационного моделирования. Сложность, в свою очередь, влияет на скорость вычислений и, следовательно, на эффективность.
Интересна задача выруливания самолёта к месту старта или в терминал аэропорта с пересечением ВПП самолётом. В настоящее время эта задача возложена на диспетчера. В непредвиденных ситуациях, когда нагрузка на диспетчера резко возрастает, разрешение задачи может приводить к большим простоям. Существующие алгоритмы использования ВПП используют рекурсивный подход и численные реализации методов динамического программирования. Самолеты, готовящиеся к взлету, посадке, пересечению ВПП, объединяются в отдельные очереди. Очереди самолётов на взлет и посадку имеют фиксированное число сдвига, обычно 2 или 3, которое показывает, на сколько позиций в очереди может быть сдвинут самолёт, а точнее, использование полосы этим самолётом. На самолёты, находящиеся в очереди, накладываются пространственно-временные ограничения (параметры алгоритма). Так, если один из вылетевших самолётов («ведущий» самолёт) достиг некоторой контрольной точки, то любой другой вылетевший (необязательно следующий) самолёт должен сохранять установленную 4D-дистанцию с «ведущим» самолётом.
На очередь выруливающих самолётов накладывается ограничение — минимальная безопасная дистанция. Для первого самолёта в очереди определяется время, необходимое для пересечения им ВПП, причём это время несколько превышает время, необходимое для пересечения ВПП последующими самолётами в очереди, если движение через полосу не будет прерываться (рис. 6). Это задержка обусловлена временем трогания самолёта с места.
Рис. 6. Самолеты, пересекающие ВПП: t — время пересечения ВПП; T — задержка трогания; A1 — очередь прибывающих самолётов; A2 и A3 — очереди самолётов, пересекающих ВПП