6. Обеспечение планов вд

Эффективное выполнение суточного плана воздушного движения возможно при обеспечении полета каждого ВС в зонах УВД соответствующими техническими средствами и информацией, необходимой службам аэропорта при подготовке и принятии решения на вылет, а также в процессе выполнения полетов. Одновременное выполнение полетов ВС различных ведомств в общем воздушном пространстве приводит к необходимости соответствующей координации планов полетов. При этом наличие приоритетов на использование воздушного пространства определяет в качестве одного из главных условий безопасности полетов четко скоординированную совместную деятельность органов службы движения с органами, координирующими и контролирующими полеты в воздушном пространстве страны.

Разработку и реализацию комплекса мероприятий по созданию условий для безопасного, экономичного и регулярного воздушного движения при составлении и выполнении суточного плана называют обеспечением воздушного движения.

Порядок, виды и содержание обеспечения воздушного движения устанавливаются в соответствии с требованиями документов, регламентирующих полеты в ГА. При этом организуются следующие виды обеспечения воздушного движения: диспетчерское, метеорологическое, аэродромное, радиотехническое, светотехническое, штурманское и аэронавигационное, инженерно-авиационное и медицинское.

Диспетчерское обеспечение воздушного движения является одним из основных видов и осуществляется органами службы движения в ходе суточного планирования полетов, в период принятия решения на вылет и в процессе оперативного управления воздушным движением. Диспетчерское обеспечение планов полетов ВС в воздушном пространстве страны включает решение следующих основных задач:

— согласование и координация планов воздушного движения ГА с планами других ведомств, а также с органами, контролирующими и координирующими полеты;

— обеспечение экипажей ВС информацией, необходимой в период принятия решения на вылеты, в процессе выполнения полета (о техническом состоянии и метеоусловиях аэродрома назначения и запасных аэродромов, для предотвращения попадания в зоны с опасными метеоявлениями или ограничениями на полеты и др.);

— координация действий диспетчерских пунктов различных зон между собой и с органами управления полетов других ведомств с целью обеспечения безопасности полетов;

— обеспечение каждого полета ВС запасными аэродромами и выполнение полета на них.

Каждая из задач обеспечения решается в соответствии с требованиями технологий работы соответствующих органов службы движения. При этом наибольшей сложностью характеризуются задачи, которые связаны с непосредственной разработкой и согласованием планов воздушного движения. Применяемые методы и ряд учитываемых аспектов их решения рассмотрены в предыдущих разделах.

Среди других задач, качество решения которых в значительной степени определяет не только безопасность полетов, но и экономичность, выделяется задача обеспечения запасными аэродромами. Анализ эффективности использования запасных аэродромов, выбранных в соответствии с существующей технологией только по критерию безопасности, показывает, что, как правило, при массовых сбоях воздушного движения из-за прекращения приема ВС на аэродроме назначения имеется возможность перенацеливания ВС на запасные аэродромы, реализация этой возможности позволила бы снизить перерасход топлива по крайней мере на 25–30% по сравнению с фактическим. Однако эта возможность практически не реализуется органами службы движения, так как она в соответствии с положениями регламента УВД при окончательном выборе запасного аэродрома осуществляет лишь консультативные функции.

Поэтому представляется перспективным использовать методы и алгоритмы решения задачи рационального назначения запасных аэродромов с целью обеспечения необходимой информацией об их перераспределении по маршрутам полетов и создания условий для ее использования экипажами ВС на этапе предполетной подготовки, а также органами службы движения при перенацеливании ВС на запасные аэродромы в процессе текущего планирования.

Конечная цель постановки и решения такой задачи – определение для каждого рейса перечня запасных аэродромов из множества допустимых и соответствующих им рубежей ухода с маршрута по плану полета, обеспечивающих максимальную ожидаемую экономичность (например, по расходу топлива) использования запасных аэродромов при массовых сбоях воздушного движения из-за прекращения приема ВС на аэродроме назначения в произвольный момент времени. Постановка такой задачи возможна в виде задачи линейного программирования транспортного типа.

Рассмотрим особенности ее формализации в виде, пригодном для выработки рациональных решений на этапах как предварительного, так и текущего планирования. Понятно, что решения задачи на различных этапах планирования имеют ряд отличительных особенностей, возникающих из-за невозможности полного учета всего множества факторов и сколько-нибудь точного прогноза их значений на планируемый произвольный интервал времени.

Поэтому решения, полученные на основании модели предварительного плана воздушного движения, могут в определенных условиях оказаться принципиально неприемлемыми и потребовать корректировки при суточном или текущем планировании. Однако целесообразность решения рассматриваемой задачи на этапе предварительного планирования (при составлении расписаний движений ВС) легко обосновывается, например, необходимостью создания в органах планирования движения банков планов повторяющихся полетов.

Исходными данными, необходимыми для постановки и решения задачи, являются:

1. Сеть – объединение запланированных маршрутов полета ЛА и возможных маршрутов полета на запасные аэродромы. Отличительная особенность такой сети заключается в том, что для каждого рейса рассматриваются только части маршрутов от последнего промежуточного аэродрома посадки до аэродрома назначения.

2 . Перечень запасных аэродромов и их возможности по приему дополнительного числа ЛА , заданные в общем случае дифференцированно по типам (или группам типов) ЛА.

3. Местоположение всех ЛА , определяемое, например, обозначением отрезка сети и расстоянием от начала отрезка .

Если предположить, что определены затраты С_ij на использование для i-го рейса в качестве запасного аэродрома z_ij, то постановка задачи формализуется в виде

(6.1)

при ограничениях

(6.2)

(6.3)

где – переменные, значения которых определяют решение задачи назначения

Проанализируем характер временной зависимости параметров задачи с целью ее приведения к последовательности задач с постоянными параметрами. Прежде всего отметим возможные изменения структуры (размерности) ограничений с целевой функции задачи. Такие изменения обусловлены возникновением определенных событий. Так, в соответствии с планами полетов в заданные моменты времени , соответствующие вылету или посадке i-го рейса, параметр m получает приращение ±1. Параметр n(t) изменяется также дискретно, например, в зависимости от режима работы запасных аэродромов. Таким образом, можно определить интервалы постоянства структуры исходной задачи и далее рассматривать полученную последовательность задач.

Значения затрат С_ij зависят от множества факторов, включая характеристики маршрутов полета на запасной аэродром и продолжения полета на аэродром назначения, значения метеофакторов на маршруте, условия полета по маршруту, при снижении и заходе на посадку и др. В первом приближении можно считать, что С_ij=l_ij(R_э), где l – символ линейной функции; R_э – эквивалентное расстояние по маршруту, значение которого определяется в зависимости от вариаций учитываемых факторов.

С целью исключения явной зависимости значений С_ij от времени показатель эффективности использования запасных аэродромов будем рассматривать в виде

,

где – приращение затрат при использовании j-го запасного аэродрома по сравнению с необходимыми по плану полета C_i0(t).

Тогда при сделанных допущениях в зависимости от типа ВС, выполняющего i-й рейс, показатель эффективности принимает вид ,

где – удельные затраты для ВС s-го типа, выполняющего i-й рейс; – соответственно эквивалентные расстояния от места ВС до запасного аэродрома , от запасного аэродрома до аэродрома назначения и от места до аэродрома назначения по плану полета.

Задачу можно рассматривать теперь в виде

(6.4)

при ограничениях (6.2), (6.3).

Легко видеть, что минимизация по параметрам r эквивалентна решению совокупности классических задач о кратчайшем пути, в результате решения которых определяются оптимальные значения r_ij, r_j0 и рубежи ухода с маршрута при использовании в качестве запасного аэродрома z_j.

Определенные таким образом рубежи ухода соответствуют оптимальным значениям параметров r_j0 до момента времени – пролета рубежа соответствующим ВС в соответствии с планом полета. Поэтому моменты времени определяют границы интервалов постоянства постановки исследуемой задачи и должны учитываться при формировании последовательности частных задач.

После определения значений r_ij, r_j0 и расчета r_i0 задача (6.4) становится классической задачей линейного программирования транспортного типа. Методы ее решения достаточно хорошо известны и апробированы. На основании предложенной модели задача легко модифицируется для учета конкретных условий обеспечения планов воздушного движения на этапах суточного и текущего планирования.

Основная особенность решения задачи на этапе текущего планирования – необходимость получения результатов только на один известный момент времени. Это приводит к однократному формированию условий задачи на основе текущих планов полета после получения информации о прекращении приема ЛА на аэродроме назначения.

Эффективность использования предложенной модели зависит от принятого способа ее реализации. При надлежащей организации процесса сбора и обработки информации о текущем состоянии воздушной обстановки, запасных аэродромов, возможных маршрутах полетов и ограничениях на использование воздушного пространства решение этой задачи может быть автоматизировано на основе применения ПЭВМ. Анализ состава исходных данных показывает также возможность их предварительной подготовки и систематизации с целью получения приближенных решений постановленной задачи ручным способом.

Решения задачи (6.2) – (6.4) для заданного периода планирования образуют перечень запасных аэродромов, обеспечивающих максимальную экономичность их использования при массовых сбоях движения из-за прекращения приема на аэродроме назначения. Однако использование детерминированной модели задачи рационального назначения запасных аэродромов неприемлемо при предварительном планировании, так как эти решения не обеспечивают в статистическом смысле необходимый уровень безопасности полетов.

Действительно, в каждом конкретном случае появления массового сбоя в воздушном движении складываются различные ситуации. Не исключена возможность одновременного закрытия наряду с аэродромом назначения одного или нескольких аэродромов из рассматриваемого множества запасных. Поэтому при предварительном планировании необходимо для каждого интервала времени постоянства рационального распределения запасных аэродромов обеспечить назначение не одного, а совокупности (схема) запасных аэродромов, обеспечивающей необходимый уровень безопасности при максимальной оценке экономической эффективности. Возникающая при этом задача уже не является классической транспортной. Ее решение становится возможным только при использовании ЭВМ, что может быть реализовано на очередном этапе совершенствования автоматизированной системы предварительного планирования воздушного движения.