民航機(jī)場(chǎng)凈空安全評(píng)價(jià)軟件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)研究

劉司晨

摘要：隨著我國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展和城市建設(shè)的快速發(fā)展，民航機(jī)場(chǎng)凈空安全的保護(hù)作為民航運(yùn)輸業(yè)安全發(fā)展的重要環(huán)節(jié)日益凸顯出來(lái)。本文從安全軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，就民航機(jī)場(chǎng)凈空安全保護(hù)問(wèn)題作簡(jiǎn)要探討。

關(guān)鍵詞：民航機(jī)場(chǎng)；凈空安全；障礙物評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）04-0181-02

1 民航機(jī)場(chǎng)凈空安全管理需求分析

目前民航機(jī)場(chǎng)凈空安全評(píng)價(jià)主要采取的是手工繪制障礙物限制面及障礙物位置圖。這種評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠直接通過(guò)繪制的障礙物人工圖讀出障礙物的高度及其在凈空安全限制面中的平面位置。但是，這種方法的缺點(diǎn)也是明顯的，例如，成圖速度慢、精讀不高、而且難于更新、用戶不能快速獲取所需信息，同時(shí)難以確定障礙物是否超過(guò)安全限制高度。同時(shí)這種方法由于計(jì)算較為復(fù)雜所以容易出錯(cuò)。

總的來(lái)說(shuō)，目前在國(guó)內(nèi)，有關(guān)民航機(jī)場(chǎng)凈空安全管理主要還是采取人工方法進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，尚未專門組織相關(guān)專家和人士就凈空安全評(píng)價(jià)軟件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究。此外，由于涉及到核心技術(shù)和機(jī)密等因素，目前也沒(méi)有一套可以直接引進(jìn)的國(guó)外安全評(píng)價(jià)軟件。因此，針對(duì)民航機(jī)場(chǎng)凈空安全評(píng)價(jià)軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，具有技術(shù)和現(xiàn)實(shí)上的必要性。

2 凈空障礙物的參數(shù)分析

2.1 障礙物限制面

障礙物限制面由于是在國(guó)際民航組織《附件14·機(jī)場(chǎng)》規(guī)定的，因此又叫附件十四面。障礙物限制面的大小取決于跑道的類別和進(jìn)近類型。障礙物限制面主要有內(nèi)水平面（飛機(jī)著陸前目視盤旋所需要的安全區(qū)域）；錐形面（飛機(jī)接近機(jī)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行目視飛行所需的正常、安全區(qū)域）；進(jìn)近面（飛機(jī)處于進(jìn)近著陸階段的安全和正常）；過(guò)渡面（飛機(jī)在進(jìn)近過(guò)程中偏離跑道中線或者復(fù)飛階段的安全正常）；內(nèi)進(jìn)近面是進(jìn)近面中緊靠跑道入口前的一塊長(zhǎng)方形部分，用于緊密進(jìn)近跑道；內(nèi)過(guò)渡面（必須設(shè)計(jì)在跑道內(nèi)的車輛等物體，不能突出這個(gè)控制面）；復(fù)飛面用于精密進(jìn)近跑道，位于跑道入口后面一個(gè)規(guī)定的距離，在兩側(cè)過(guò)渡面之間延伸的一個(gè)傾斜面；起飛爬升面（用于對(duì)飛機(jī)起飛提供保護(hù)）。各個(gè)限制面的位置示意圖如圖1所示。

2.2 障礙物限制面的參數(shù)分析

障礙物限制面的參數(shù)主要取決于飛機(jī)使用跑道的方式。一般來(lái)說(shuō)，非儀表跑道通常要設(shè)置內(nèi)水平面、錐形面、過(guò)渡面、以及進(jìn)近面等障礙物限制面各個(gè)限制面的各項(xiàng)參數(shù)分別為：錐形面高度為35m、55m、75m、100m，坡度均不得高于5%；內(nèi)水平面高度為45m，半徑為2000m、2500m、4000m、4000m；過(guò)渡面坡度一般為20%、20%、14.3%、14.3%；進(jìn)近面內(nèi)邊長(zhǎng)度為60m、60m、150m、150m。距離跑道入口的距離則為：30m、30m、60m、60m。

2.3 障礙物評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

首先，坐標(biāo)系建立。要建立障礙物評(píng)價(jià)模型，首先就要對(duì)各障礙物限制面的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，以解出各障礙物限制面的空間幾何位置。而要進(jìn)行空間位置的確定，就必須要建立一個(gè)合理的坐標(biāo)系。在障礙物評(píng)價(jià)模型構(gòu)建中，坐標(biāo)系的建立沒(méi)有采用基于GPS空間定位的地理坐標(biāo)系統(tǒng)，而是在參考跑道位置的基礎(chǔ)上建立一個(gè)自定義笛卡爾坐標(biāo)系，然后再通過(guò)坐標(biāo)系將坐標(biāo)系下的模型進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，將其坐標(biāo)規(guī)定到WGS一84地理坐標(biāo)系中，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行可視化的建模。據(jù)此，自定義笛卡爾坐標(biāo)系的構(gòu)建為：規(guī)定坐標(biāo)系的原點(diǎn)O為跑道中心線交升降帶進(jìn)近面一側(cè)的側(cè)邊線的交點(diǎn)；跑道中心線向進(jìn)近面一側(cè)延伸的方向?yàn)閄軸；升降帶的側(cè)邊線為坐標(biāo)系Y軸；原點(diǎn)O所在位置的水平法線規(guī)定為Z軸。其具體位置圖如圖2所示。

其次，模型中參數(shù)的表示。在機(jī)場(chǎng)凈空安全評(píng)價(jià)中，凈空區(qū)的大小以及障礙物限制面的高度等主要取決于機(jī)場(chǎng)的飛行等級(jí)。機(jī)場(chǎng)飛行等級(jí)不同，凈空區(qū)大小以及限制 面的高度也不盡相同。因此，在機(jī)場(chǎng)凈空安全評(píng)價(jià)模型構(gòu)建的過(guò)程中，將這些機(jī)場(chǎng)屬性進(jìn)行參數(shù)化的表示，能夠使計(jì)算更加方便。根據(jù)機(jī)場(chǎng)的不同飛行等級(jí)，在模型構(gòu)建中賦予其相應(yīng)參數(shù)值，評(píng)價(jià)軟件模型就可以準(zhǔn)確計(jì)算出相應(yīng)的凈空區(qū)。

3 民航機(jī)場(chǎng)凈空安全障礙物評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要

根據(jù)對(duì)障礙物的參數(shù)分析和限制面的模型建立，使用VlSUAL BASIC變成構(gòu)成系統(tǒng)，并參照行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)涉及凈空安全的升降帶、內(nèi)進(jìn)近面、起飛爬升面、錐型面、復(fù)飛面各凈空控制區(qū)域內(nèi)水平面、進(jìn)近面、過(guò)渡面、內(nèi)過(guò)渡面等相關(guān)因素加以考慮，并據(jù)此對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加以定義。由于機(jī)場(chǎng)的具體位置、大小、以及起飛飛機(jī)的型號(hào)等不盡相同，所以，系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，上述各結(jié)構(gòu)要素中的具體數(shù)據(jù)也有所不同。系統(tǒng)要素?cái)?shù)據(jù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用VB良好的圖形界面，通過(guò)鼠標(biāo)實(shí)施控制顯示凈空要求的各種數(shù)據(jù)（機(jī)場(chǎng)各個(gè)面要求限高、經(jīng)緯度等）。

3.2 評(píng)價(jià)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作流程

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程為：輸入相關(guān)機(jī)場(chǎng)坐標(biāo)以及需要進(jìn)行評(píng)價(jià)的障礙物參數(shù)信息，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算障礙物的限制高度以及其處于何種障礙面等。該系統(tǒng)既能夠用作以建成機(jī)場(chǎng)的安全管理，也可以用作對(duì)未建機(jī)場(chǎng)的凈空障礙物安全評(píng)價(jià)。系統(tǒng)評(píng)價(jià)的結(jié)果可以直接運(yùn)用于相關(guān)管理單位對(duì)民用機(jī)場(chǎng)運(yùn)行管理、以及凈空障礙物控制等政策措施制定的依據(jù)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能示意圖如圖3所示，工作流程圖如圖4所示。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，民航機(jī)場(chǎng)新建、改擴(kuò)建等都對(duì)民航機(jī)場(chǎng)凈空安全管理提出了新的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。針對(duì)當(dāng)前民航機(jī)場(chǎng)凈空安全評(píng)價(jià)管理存在的不足，本文簡(jiǎn)要論述了民航機(jī)場(chǎng)凈空安全評(píng)價(jià)軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本問(wèn)題，以期為改善目前民航機(jī)場(chǎng)凈空安全評(píng)價(jià)，提高安全評(píng)價(jià)、安全管理效率提供參考。

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