Цикл 10

Шаг 1. Рассмотрим сеть воздушных трасс

В ыберем путь. Это путь P₁₀ [St(7,4,1,8,2)]

Ш аг 2. Построим орграф приращения

Находим нулевой путь.

7-4 λ<µ 0

4-1 λ<µ 0

1-8 λ<µ 0

8-2 λ<µ 0

Нулевой путь найден

Шаг 3. Находим приращение d

d [s,t(7,4,1,8,2)] (14,20,18,9) min= 9 d =9–7 = 2

Шаг 4. Находим новый поток

= + d = 7 + 2= 9 = 9 (ВС)

Конец работы алгоритма

Цикл 11

Шаг 1. Рассмотрим сеть воздушных трасс

Выберем путь. Это путь P₁₁ [St(7,5,8,2)]

Ш аг 2. Построим орграф приращения

Находим нулевой путь.

7-5 λ<µ 0

5-8 λ<µ 0

8-2 λ<µ 0

Нулевой путь найден

Шаг 3. Находим приращение d

d [s,t(7,5,8,2)] (23,27,9) min= 9 d =9–7 = 2

Шаг 4. Находим новый поток

= + d = 7 + 2= 9 = 9 (ВС)

Конец работы алгоритма

Цикл 12

Шаг 1. Рассмотрим сеть воздушных трасс

Выберем путь. Это путь P₁₂ [St(7,5,8,6,2)]

Шаг 2. Построим орграф приращения

Находим нулевой путь.

7-5 λ<µ 0

5-8 λ<µ 0

8-6 λ<µ 0

6-2 λ<µ 0

Нулевой путь найден

Шаг 3. Находим приращение d

d [s,t(7,5,8,6,2)] (23,27,8,17) min= 8 d =8–7 = 1

Шаг 4. Находим новый поток

= + d = 7 + 1= 8 = 8 (ВС)

Конец работы алгоритма

Цикл 13

Шаг 1. Рассмотрим сеть воздушных трасс

Выберем путь. Это путь P₁₃ [St(7,5,8,1,2)]

Ш аг 2. Построим орграф приращения

Находим нулевой путь.

7-5 λ<µ 0

5-8 λ<µ 0

8-1 λ<µ 0

1-2 λ<µ 0

Нулевой путь найден

Шаг 3. Находим приращение d

d [s,t(7,5,8,1,2)] (23,27,18,16) min= 16 d =16–7 = 9

Шаг 4. Находим новый поток

= + d = 7 + 9= 16 = 16 (ВС)

Конец работы алгоритма

Цикл 14

Шаг 1. Рассмотрим сеть воздушных трасс

Выберем путь. Это путь P₁₄ [St(7,5,8,1,4,2)]

Ш аг 2. Построим орграф приращения

Находим нулевой путь.

7-5 λ<µ 0

5-8 λ<µ 0

8-1 λ<µ 0

1-4 λ<µ 0

4-2 λ>µ ∞

Нулевой путь не найден. Конец работы алгоритма.

Цикл 15

Шаг 1. Рассмотрим сеть воздушных трасс

Выберем путь. Это путь P₁₅ [St(7,5,8,1,4,6,2)]

Ш аг 2. Построим орграф приращения

Находим нулевой путь.

7-5 λ<µ 0

5-8 λ<µ 0

8-1 λ<µ 0

1-4 λ<µ 0

4-6 λ<µ 0

6-2 λ<µ 0

Нулевой путь найден

Шаг 3. Находим приращение d

d [s,t(7,5,8,1,4,6,2)] (23,27,18,20,8,17) ) min= 8 d = 8 – 7 = 1

Шаг 4. Находим новый поток

= + d = 7 + 1 = 8 = 8 (ВС)

Конец работы алгоритма

Общий потенциал сети

В данной сети наблюдается, что через вход S в систему могут войти 56 ВС и выйти из t – 46.

Следовательно, необходимо разместить 46 ВС по наиболее оптимальным маршрутам.

В данном случаем рассмотрим следующие пути (7,3,6,2), (7,5,8,1,2), (7,4,5,8,2) и (7,4,2).

Число ВС, которые могут пройти по заданным маршрутам:

Маршрут	Число ВС
(7,3,6,2)	17
(7,5,8,1,2)	16
(7,4,5,8,2)	9
(7,4,2)	4
Всего:	46

В ывод

Размер, рассмотренной в данной курсовой работе зоны 510х540 км (по четырем крайним точкам). Для нее была изучена и оптимизирована сеть воздушных трасс, которая состоит из 8 контрольных точек, с начальным потоком λ₀=7 и заданной пропускной способностью воздушных трасс. Она представлена гомоморфной моделью в виде орграфа, состоящего из дуг, каждая из которых имеет свой вес (пропускную способность). Поскольку в данной работе целью ставится нахождение условий для эффективного и рационального использования воздушного пространства, была использована модель, отражающая только некоторые характеристики объекта, которые имеют значение для конкретных задач исследования. Моделирование основано на матрице смежности сетей, данной преподавателем.

Рассмотрим данную сеть воздушных трасс на всех трех этапах функционирования системы ОВД.

Организация воздушного пространства. Данный этап является «фундаментом» всей транспортной сети. На этом этапе устанавливаются размеры ВП, рациональное размещения радиотехнических средств, определение размеров воздушных трасс и следовательно структура транспортной сети в общем. От того как будет организована воздушное пространство будет зависеть в дальнейшем такие важные показатели как:

- загруженность диспетчера;

- экономичность всей транспортной сети;

- безопасность воздушного движения.

Следует отметить, что процесс оптимизации имеет место на каждом этапе функционирования системы ОВД, таким образом, выше перечисленные показатели являются также критериями оптимизации на этапе организации системы ОВД.

При составлении транспортной сети, используя матрицу смежности, был применен системный подход, в результате чего мы получили обработанную модель, которая имеет 2 пересечения воздушных трасс, и имеет минимальное количество поворотных пунктов. В дальнейшем это скажется на работе авиадиспетчера, на его загруженности, т.к. пересечения ВТ это потенциально конфликтная ситуация, а для диспетчера это означает дополнительный контроль данного участка, дополнительный сеанс связи с бортами для контроля их местоположения. Данная ситуация уменьшает время для работы с другими бортами и вследствие этого увеличивается величина ошибки оператора. Проанализировав такую ситуацию можно ещё раз убедиться в важности данного этапа. Следует также учесть что мы формализовали ЛТХ ВС, т.к. рассматриваем весь поток в целом.

Данный этап включает в себя установление оптимальной структуры воздушного пространства в целях обеспечения его эффективного использования. На данном этапе была изучена матрица смежности сети, начальная величина потока λ₀, пропускная способность µ, расположение входа S и выхода t, а также разработана исходная сеть воздушных трасс. Она представлена метамоделью в виде орграфа, состоящего из дуг, каждая из которых имеет свой вес, т.е. пропускную способность µ. Сеть организованна таким образом, чтобы было как можно меньше пересечений дуг (в данном случае, 2 пересечения), что уменьшает вероятность опасного сближения. Также необходимо рационально разместить РТС, аэродромы вылета и назначения, запасные аэродромы, поворотные пункты сети.

П редположим, что в вершине 4 размещена РТС, которая покрывает всю зону транспортной сети. Аэродромом вылета будем считать вершину 7 (Тюмень), а аэродромом назначения - вершину 2 (Сургут). Запасные аэродромы стоит разместить в вершинах 3(Екатеринбург), 1(Ханты-Мансийск), 8(Норильск), 5(Томск), 6(Нижневартовск), так как при подобной расстановке обеспечивается равномерное распределение и, следовательно, обеспечение места посадки воздушным судам, терпящим бедствие. Точки 4(РТС) и 6(Нижневартовск) будут поворотными пунктами, так как их местоположение наиболее благоприятно за счет пересечения дуг в них.

Планирование воздушного пространства заключается в разработке и реализации мероприятий, направленных на сбор и обработку информации о характере предполагаемого воздушного движения с целью сформировать оптимальный поток ВС через сеть воздушных трасс в период, когда потоки ВС приближаются к значению пропускной способности отдельных элементов воздушного пространства, обеспечивая при этом безопасность полетов и экономичную эффективность.

В данном случае необходимо рассмотреть самые экономически выгодные и безопасные пути с учетом их километража и расхода топлива.

Н аиболее выгодным путем является путь (7,4,2), поскольку при прохождении его ВС наблюдается наименьший расход топлива за счет малого километража – 540 км, а также на данный путь является прямым, что упрощает управление воздушным движением. Однако этот путь захватывает участок, где λ<µ. Таким образом, больше времени остается на принятие решения в других, более сложных зонах данной сети воздушных трасс. Например, на пересечении участков 3-6 и 1-4, 3-6 и 2-4. Также сложная ситуация может возникнуть над РТС, т.к. данный пункт имеют взаимосвязи с 5 дугами каждый, а также возле этой точки находятся оба пересечения. Загруженность авиадиспетчера будет повышена, и понизятся показатели безопасности и экономичности, а значит и эффективность использования воздушного пространства (рекомендации по решению данной проблемы указаны ниже).

Однако на этапе непосредственно УВД могут возникать стохастические события, которые вызывают изменения в работе системы, в том числе и на маршруты полетов ВС. В связи с этим возможны альтернативные пути, которые экономически менее выгодны, чем путь (7,4,2). Однако также эти пути могут быть использованы в различных ситуациях (например, при перегрузке других маршрутов, возникновении сложных метеоусловий или экстренных ситуаций).

Непосредственное управление воздушным движением в пределах воздушного пространства данной сети воздушных трасс. Этот этап следует рассматривать как эргатическую систему «человек – машина», т.к. в ней непосредственное участие принимает авиадиспетчер, который постоянно обрабатывает потоки информации поступающей к нему от различных средств, различными способами. Следует учесть, что эффективность использования воздушного пространства будет зависеть от синергии авиадиспетчера и «машины», которая определяется возможностями машины и способностями авиадиспетчера. Также, управляя объектами разной природы (динамические, релейные, статические), авиадиспетчер находится в постоянном поиске способов эффективного использования воздушного пространства. Для эффективного УВД следует рассмотреть загруженность диспетчера, которая влияет непосредственно на пропускную способность и определяется рядом факторов: ЛТХ ВС, уровень автоматизации и структура сети.

В Российской Федерации предоставляются следующие виды обслуживания воздушного движения: полетно-информационное, консультативное, диспетчерское и аварийное оповещение. Главной целью системы УВД является экономичное и безопасное использование ВП. Рассмотрим данную модель с точки зрения этих критериев.

Все вершины в сети расположены таким образом, что присутствует лишь одно пересечение воздушных трасс, что, в свою очередь, позволяет не полностью предотвратить опасное сближение ВС во время оперативного управления динамическими процессами при УВД. Соответственно, безопасность полетов несколько снизится.

При расчете маршрутов выяснилось, что наиболее эффективным в плане экономичности является путь (7,4,2) за счет наименьшего расхода топлива. Однако при возникновении таких стохастических событий как неблагоприятные метеоусловия (например, грозовой фронт), потеря связи и т.п. следует быстро принять решение в соответствии с документами, регламентами и процедурами. Как правило, в таких случаях происходит перераспределение потоков либо отправка на запасные аэродромы.

Рассматривая наш случай, можно сказать, что загруженность авиадиспетчера была максимально снижена – в сети отсутствуют пересечения маршрутов, минимизировано количество поворотных пунктов и т.д. Но при отказе системы оператор будет находиться в «ручном режиме», у него будет отсутствовать внутренняя концептуальная модель, которая как раз отвечает за представление состояния системы и дает решение неформализованных задач, которые оператор постоянно и непрерывно решает на этапе УВД. Эта ситуация ещё раз подчеркивает важность подготовки персонала ведь человек самое слабое и непредсказуемое звено в эргатической системе.

Рекомендации

Для обеспечения эффективности и безопасности ОВД в данной зоне рекомендуется:

- повсеместное внедрение средств автоматизации УВД (АС УВД);

- на этапе организации данной сети разместить РЛС не только в вершине 6, но и по всему маршруту, поскольку таким образом обеспечивается наиболее полное, и, следовательно, безопасное, радиотехническое обеспечение воздушного движения;

- совершенствование нормативных документов и уровня подготовки специалистов УВД;

- на пересечении участков 1-4 с 6-3, а также на 3-6 с 2-4 следует назначить полеты на двух участках только в направлении с запада на восток, а на других – наоборот, с востока на запад, попарно. Таким образом на одних участках ВС будут летать по четным эшелонам, а на других – по нечетным, что значительно снизит нагрузку на диспетчера и повысит безопасность.