7. Автоматизация процессов пвд

Расписание движения самолетов и других ВС составляют обычно на длительный период, равный весенне-летней либо осенне-зимней навигации. Для составления и выбора рационального варианта в АСУ "Расписание" реализуются пять комплексных программ: "Маршрут", "График", "Прокладка", "Тираж" и "ОКР" - оперативная корректировка центрального расписания. Каждая из перечисленных комплексных программ включает целый ряд последовательно решаемых задач и характеризуется своими целями и особенностями учета различного рода требований.

Целью программы "Маршрут" является заблаговременное (до ввода расписания в действие) информирование органов планирования потоков воздушного движения в системе УВД и служб других ведомств о предполагаемом характере выполнения полетов по расписанию, а также предоставление летным службам навигационно-штурманских расчетов. Реализация этой программы обеспечивает рациональное составление так называемых рейсовых эталонов, которые оформляются в виде рейсовых карточек. В них определяются пространственно-временные характеристики плана полета, включая маршрут полета с указанием точек схождения и пересечения воздушных трасс, суммарное и участковое расписания по маршруту, летное время между аэропортами взлета и посадки и др.

При решении задач по определению параметров рейсовых карточек учитываются: состояние сети воздушных трасс на основании их перечней на международных, союзных и местных авиалиниях; принятая в ГА система эшелонирования; нормативы затрат на выполнение полетов по схемам набора высоты и снижения; сезонные характеристики эквивалентного ветра; нормативы пропускной способности наиболее загруженных точек схождения и пересечения воздушных трасс.

Основное требование к плану воздушного движения, состоящее в обеспечении необходимого уровня безопасности полетов, в соответствии с принятой технологией составления расписания реализуется поэтапно. При решении задач комплекса "Маршрут" учитываются так называемые интегральные нормы пропускной способности, назначаемые в виде предельно допустимого числа ВС, пролет которых планируется через особые точки по расписанию в течение суток. Удовлетворение локальных норм, определяемых числом ВС в пятиминутном интервале, обеспечивается при реализации комплексной программы "Прокладка".

Решение задач программы "Маршрут" осуществляется в несколько этапов. На начальном этапе определяются наикратчайшие маршруты (цепи, трассы) между отдельными парами аэропортов, связанных рейсами. При этом сеть воздушных трасс представляется в виде ориентированного мультиграфа, вершины которого ставятся в соответствие множествам аэропортов и точек схождения и пересечения воздушных трасс, а дуги – участкам трасс и схемам набора высоты и снижения. Каждая пара вершин оказывается связанной одной или несколькими ориентированными дугами. Это позволяет формализовать правила полетов, принятые в ГА, в удобной для алгоритмизации форме.

Построение маршрутов по критерию кратчайшего расстояния осуществляется с помощью модифицированного алгоритма Дийкстра, обеспечивающего по сравнению с другими классическими алгоритмами более высокое быстродействие. Временные характеристики рейсовых карточек рассчитывают с учетом влияния, которое оказывает воздушная среда, в частности ветер. При этом определяют значения эквивалентного ветра для отдельных участков трасс и маршрутов беспосадочных полетов. Использование этих характеристик позволяет не только определить летное время, но и рассчитать экономически целесообразные режимы полета для каждого участка маршрута.

Принятая последовательность расчета пространственно-временных параметров плана полетов не обеспечивает оптимальности решений по критерию экономичности, например по расходу топлива. Дело в том, что расход топлива более точно аппроксимируется линейной зависимостью от эквивалентного (с учетом влияния воздушной среды), а не геометрического расстояния. Однако это является легко устранимым недостатком существующей системы, не требующим коренного изменения методического и программного обеспечения.

На следующем этапе анализируются соблюдения интегральных норм пропускной способности. Для тех точек, где имеется нарушение ограничений, решается задача разгрузки. С этой целью для каждого j-го рейса определяют наикратчайшие обходные маршруты (не проходящие через разгружаемую i-ю точку) и вычисляют коэффициенты увеличения расходов при использовании обходных маршрутов:

где – соответственно летное время по обходному и кратчайшему маршрутам; – себестоимость летного часа ВС, выполняющего j-й рейс; – число реализаций j-го рейсового эталона за период действия расписания.

Далее производится закрепление обходных маршрутов (с целью устранения перегрузки) за теми рейсами, для которых коэффициенты Qj минимальны. Понятно, что изменение маршрутов может привести к перегрузке других точек, ранее не выделенных. Поэтому процесс анализа и решения задачи разгрузки оказывается циклическим. Принятая процедура разгрузки не является строго оптимальной по критерию минимума неизбежных расходов за счет использования обходных маршрутов. Однако попытки поставить и корректно решить задачу оптимизации наталкиваются на трудности, связанные со сложностью учета неоднородных потоков, моделирующих реализацию отдельных рейсов. Поэтому решение задач разгрузки путем локальной оптимизации на данном этапе развития прикладных методов планирования следует, по-видимому, считать приемлемым с практической точки зрения.

Комплексная программа "График" состоит из подпрограмм, решающих следующие основные задачи: назначение времени вылета и определение моментов пролета контрольных точек маршрута (КТМ) с учетом ограничений по режимам работы аэропортов: построение взаимосогласованных рейсов; минимизация числа ВС, участвующих в реализации расписания; составление графиков оборота ВС и экипажей. Эта программа призвана обеспечить составление центрального расписания таким образом, чтобы каждое авиапредприятие имело возможность выполнить закрепленные за ним рейсы минимально возможным или наличным парком ВС. Эта цель достигается уплотнением графиков оборота ВС, сокращением непроизводительных простоев во внебазовых аэропортах и нормированием продолжительности стоянок. При этом учитывается удобство времени отправления рейсов для пассажиров.

Процесс составления расписания завершается реализацией комплексной программы "Прокладка". Ее основное назначение состоит в синхронизации воздушного движения в аэропортах и на трассах путем выравнивания загрузки аэропортов и наиболее загруженных точек воздушных трасс. Результатом программы "Прокладка" является единое центральное расписание, полученное из проектов расписаний авиапредприятий (результаты программы "График") с учетом локальных норм пропускной способности сети воздушных трасс. Задача синхронизации решается путем изменения времени вылета и продолжительности стоянок с соблюдением ограничений, формализующих требования к графику оборотов ВС и их обслуживания в базовых и промежуточных аэропортах.

Центральное расписание включает несколько тысяч рейсов. Информация о нем представляет объемное типографское издание, и выпуск его в свет требует немало времени. Чтобы ускорить этот процесс, разработана программа "Тираж", позволяющая автоматизировать типографский набор центрального расписания. Внедрение этой программы позволило более чем на месяц сократить срок выпуска расписания, при этом благодаря переходу на табличную форму печати в три раза уменьшился расход бумаги.

После издания центральное расписание можно уточнять с учетом изменившихся условий. Для автоматизации внесения изменений разработана программа оперативной корректировки расписания "ОКР". Она позволяет учитывать и анализировать предложения управлений по изменению центрального расписания, вырабатывает рекомендации наиболее целесообразных вариантов его корректировки. Эти рекомендации формируются на основе результатов решения всех перечисленных задач в режиме диалога человека и ЭВМ.

Основные проблемы автоматизации суточного и текущего ПВД связаны с проблемой обработки огромного количества телеграфных сообщений. Поэтому первым этапом автоматизации, решаемым сегодня, является автоматизированная приемо-передача информации с контролем ее качества. Для ее осуществления в АС ПВД либо АРМ организуется рабочее место оператора на базе IBM PC, состыкованное с каналом AFTN, с комплексом программ, позволяющим формировать сообщения по нужным адресатам при получении данных о посадках, задержках и т.п. Проводить семантический и синтаксический контроль получаемых телеграфных сообщений, при возможности производить автоматическую их корректировку, а при отсутствии таковой представлять оператору ошибочные поля сообщений для "ручной" корректировки и отправлять отправителям запросы на корректные информационные сообщения. Решенными на сегодняшний день являются процедуры составления планов-сводок ВД на любой день либо отрезок времени.

Следующим этапом автоматизации суточного ПВД должны быть решены задачи:

• определение загруженности подконтрольных элементов системы УВД;

• согласование ведения режимов и ограничений ИВП и коррекция значения пропускной способности;

• выявление рейсов, вызывающих перегрузки;

• разработка предложений по коррекции планов полетов;

• составление СПВД вне ВТ;

• определение конфликтности полетов по ВТ и вне их, разработка условий пересечения ВТ;

• контроль выполнения СПВД и его корректировка;

• корректировка СПВД при массовых сбоях ВД.

7.1. КОМПЛЕКС СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПВД

Развитие средств вычислительной техники и их программного обеспечения позволило перейти на новый уровень автоматизации процессов ПВД. На начальном этапе внедрения ВК IBM PC осуществлялись попытки разработок и внедрения автоматизированных рабочих мест различных диспетчерских мест ПВД (ЗЦ, РЦ, АДП) для конкретных зон ВП. В настоящее время сертифицированы и эксплуатируются автоматизированная система планирования воздушного движения и расчета аэронавигационных сборов «АС ПВД/АНС ЗЦ» и АС планирования «ПЛАНЕТА».

Автоматизированная система «АС ПВД/АНС-ЗЦ» предназначена для решения основных задач ЗЦ ЕС ОрВД (ВЗЦ ЕС ОрВД) при взаимодействии с АС ГЦ ППВД и с органами планирования РЦ ЕС ОрВД, АДП, что обеспечивает единую информационную поддержку планирования ВД на всех уровнях.

Количество рабочих мест конкретной зоны может варьироваться в зависимости от организации ВД, интенсивности ВД, деления ВП на секторы УВД, наличия помещений и т.п. Распределение технологических операций по рабочим местам может изменяться по местным условиям. Архитектура системы может оперативно изменяться в части перераспределения функций по рабочим местам в зависимости от нагрузки на органы УВД.

Для автоматизации процессов ПВД в структурах РЦ ЕС ОрВД данная система может дополняться удаленным автоматизированным комплексом (АК ПВД РЦ), который может состоять из двух АРМ, обеспечивающих ПВД в РЦ (АРМ –ПЛАН РЦ) и взаимодействие с АС ПВД/АНС-ЗЦ по каналам АФТН и Х.25.

В состав системы могут включаться следующие компоненты:

АРМ-АФТН, который осуществляет взаимодействие с телеграфным каналом связи и обеспечивает:

автоматизированный прием телеграмм при соблюдении протокола АФТН,

• подготовку текстов исходящих телеграмм с использованием архива сообщений, заготовку файлов телеграмм и их передачу,

• формирование файлов с текстами принятых телеграмм для подготовки сводных документов,

• ведения архива (базы данных) принятых и отправленных телеграмм,

• телеграмм об ограничениях в ИВП,

• оперативной настройки системы.

АРМ-СТРАТЕГ, представляющее собой рабочее место диспетчера планирования и позволяющее на этапе предварительного ПВД решать задачи:

• ввода и корректировки расписаний движения ВС через зону ответственности ЗЦ,

• формирование планов полетов при отсутствии РПЛ для последующей оценки ожидаемой нагрузки на систему УВД,

• прогнозировать предполагаемую загруженность элементов системы УВД.

На этапе суточного ПВД:

• проводить семантический и синтактический контроль принятых телеграмм и их редактирование,

• формировать суточный план полетов в своей зоне,

• прием и обработку данных о внеплановых межзональных полетах, поступивших из ГЦ ЕС ОрВД и их включение в СПВД.

• принимать решения о включении в СПВД (утверждении-неутверждении планов полетов вне расписания),

• рассчитывать загрузку элементов системы УВД и информировать органы УВД,

• формировать выписки из СПВД и обеспечивать ими органы УВД.

АРМ-ТАКТИК- рабочее место диспетчера текущего планирования позволяет :

-редактировать текущие сообщения о движении ВС,

-корректировать СПВД,

-обслуживать срочные заявки на ИВП,

-информировать органы УВД об изменениях планов полетов,

-оперативно информировать заинтересованные органы о конкретных планах полетов,

-формирование архива фактического ВД.

АРМ-БАЗА осуществляет ведение интегрированной информации на основе данных ГЦ ЕС ОрВД и оперативных изменений ЗЦ ЕС ОрВД.

Централизованное ведение базы данных включает в себя :

-прием и автоматическую коррекцию информации из ГЦ ЕС ОрВД обо всех измениях расписаний и аэронавигационной структуры а при ее невозможности-организацию диалога с диспетчером.

Для локального ведения базы данных осуществляется:

-автоматическая корректировка ПВД в ВП РЦ по оперативной информации об изменении планов полетов по всем причинам,

-оперативное информирование о конкретных рейсах по запросам взаимодействующих органов,

-передача данных в АС ПВД/АНС-ЗЦ о фактическом ВД в ВП РЦ.

КС ПВД «Планета» выполняет функции по сбору и обработке данных о плановой информации, осуществляет обработку сообщений сети АФТН. Обработка планов полетов включает представление каждого сообщения в стандартном формате, информацию об обнаруженных ошибках, последующий автоматический или ручной ввод плановой информации в базу данных. В зависимости от конфигурации зон УВД КС ПВД «Планета» может включать до двух серверов планирования и неограниченное количество рабочих мест для РЦ и АДП.

Рабочее место диспетчера планирования АДП (АРМ АДП) предназначено

• осуществлять предварительное ПВД на основе ЦРДС и РПЛ,

• составлять расписание движения ВС на заданную дату по данным расписаний и заявок,

• обеспечивать суточное ПВД с разделением планов на прилет и вылет,

• формировать ППЛ в полуавтоматическом режиме,

• производить обработку РПЛ и автоматическую активизацию планов,

• создавать гибкие выходные формы по данным центрального расписания, суточного и текущего ПВД,

• принимать и передавать сообщения по сети АФТН и производить их корректировку.

АРМ РЦ позволяет выполнять те же задачи, что и АРМ АДП, и, кроме того позволяет:

- рассчитывать прогнозируемую и текущую загрузку секторов УВД,

- контролировать наличие разрешений на выполнение полетов,

- представлять в визуальном виде маршруты полетов,

- составлять выписки из ПВД для секторов УВД,

• составлять отчеты о фактическом выполнении плана ВД.