复杂终端区空域与交通流互适应关系研究

复杂终端区是空域拥挤、航班延误、飞行事故多发区域，一体化、智能化空中交通管理是科学解决问题的有效途径。本项目围绕复杂终端区热点问题，采用数理分析与仿真模拟方法，进行空域与交通流互适应关系研究，探索空域运行与空中交通之间蕴含的科学问题。首先基于元胞自动机建立复杂终端区交通流微观模型，基于多智能体构建交通仿真平台模拟交通流宏观特性；采用网络图论方法建立空域运行网络流模型，量化分析空域运行属性要素。然后通过人工调整仿真和数理统计分析，阐明空域耦变对交通流特性的影响机理，以及交通流演变对空域运行属性的影响机理。最后综合空域与交通流互影响机理，建立空域与交通流多阶段互适应机制、关联属性匹配映射关系和多属性宽时域匹配模型，采用协同进化算法优化多属性相匹配关系，运用刺激-反应模型仿真推演空域与交通流互适应共演化行为，揭示复杂终端区交通系统演进规律，为一体化、智能化空中交通管理奠定一定理论基础。

复杂终端区是空域拥挤、航班延误、飞行事故多发区域，一体化、智能化空中交通管理是科学解决问题的有效途径，探索和揭示空中交通流演变规律是其重要基础。本课题从终端区交通流统计特性入手，通过构建空中交通流概念框架，明确了空中交通流基本参数内涵，提出了终端区交通流状态划分方法，基于实测数据挖掘了复杂终端区交通流基础时空特性；建立了终端区交通流宏观元胞传输模型和微观跟驰模型，构建了终端区交通流系统动态模拟平台和基于多智能体的航空器群体飞行行为仿真平台，演析了终端区交通系统涌现特征，建立了空中交通流的速度、密度和流量等基本参量间的关联关系，发掘了空中交通流蕴含的自由态、畅行态、亚稳态、伪拥塞态和同步态等五个演变相态；提出了基于交通流特征的空域运行能力评价方法，设计了基于自适应变参法的空域与交通流互影响实验，构建了多场景下空域与交通流多属性匹配关系，从交通分布、间隔规则、管制调配、空域网络、空域使用等方面阐明了空域与交通流互适应演化规律。本课题研究成果客观揭示了复杂终端区交通系统演进规律，完善了空中交通流理论，为空域与流量协同管理提供了新概念、新思路和新方法，为一体化、智能化空中交通管理奠定了一定理论基础。