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                    民航大蓝洞:航段飞行时间分析

                     2018-05-11 来源:民航资源网 作者:马睿敏  [投稿排行榜]
                    2018-05-11 16:25:21

                    我?#27492;?#20004;句(0) 分享

                        导读

                        1、根据2017年?#37027;?#33322;季运行数据,选取了最为繁忙的20个航段,对飞行时间展开了分析,各航段飞行时间近似符合正态分布。

                        2、机型对航段平均飞行时间的影响较为明显,一般马赫数越大,平均飞行时间越小;机型对飞行时间标准差的影响不大。

                        3、航?#23637;?#21496;对飞行时间、额外飞行时间的分布影响程度很小。

                        4、航段架次与平均飞行时间和额外飞行时间均没有显著的相关模式。

                        5、所选航段平均额外飞行时间主要分布在4-9分钟以内,标准差分布在5-16分钟以内。对于同一航段,机型对额外飞行时间的影响很小。

                        6、额外飞行时间越小,航段运行可预测性越高。在所选航段中,ZBAA-ZSHC、ZGGG-ZSHC和ZGSZ-ZSHC航段的可预测性最高,额外飞行时间均在5分钟左右。ZBAA-ZUUU航段,额外飞行时间平均值和标准差均最高,是所选航段中运行波动幅度最大的。

                        1概述

                        航段运行时间是衡量航班运行效率的重要指标之一。航段运行时间主要由3部分组成:场面滑出时间、飞行时间、场面滑入时间,其中飞行时间是runway to runway保障效率的整体体现。同时,航段标准运行时间也是飞行计划编排过程中一项重要的数据参考依据。预先飞行计划编排人员使用航班标准运行时间审查航?#23637;?#21496;飞行计划编排中航段衔接是否合理,飞行计划编排是否科学。

                        本报告不考虑场面滑行的影响,以飞行时间为分析对象,采用2017年?#37027;?#33322;季(3月26日至10月28日)的航班运行数据,选择执飞架?#38395;?#21517;前20的航段作为样本,重点分析机型、架次、航?#23637;?#21496;等因素对飞行时间的影响,探究飞行时间的分布特征。在文中,航段航班实际飞行时间=航班实际落地时间-航班实际起飞时间;航段航班额外飞行时间=航段航班实际飞行时间-航段经验飞行时间。

                        在清除脏数据并完成统计后,2017年?#37027;?#33322;季执飞架?#38395;?#21517;前20的航段如图1所示。

                      执飞架?#38395;?#21517;前20的航段

                        图1:执飞架?#38395;?#21517;前20的航段

                        2航段飞行时间分布

                        2.1飞行时间分布

                        首先,考虑不同机型分类下,航段飞行时间的分布特征。按照马赫数对机型进行分类,主要考虑两类常见机型:S(M0.7-0.79)和S(M0.8-0.89)。以ZBAA-ZSSS航段为例,航段飞行时间分布如图2所示,其它航段也呈现出类似的分布特征,因此,近似认为航段飞行时间符合正态分布。

                      ZBAA-ZSSS航段不同机型飞行时间分布

                        图2:ZBAA-ZSSS航段不同机型飞行时间分布

                        2.2飞行时间统计

                        对不同航段不同机型在各?#36335;?#20869;飞行时间的统计分布进行分析。由于?#37027;?#33322;季中三?#38470;?#21344;两天,数据量过少,故在统计月度平均值与标准差时,不考虑三?#36335;蕁?/p>

                        首先选取ZBAA-ZSSS和ZSSS-ZBAA航段为例,观察各月统计结果。

                      航段不同机型每月实际飞行时间平均值和标准差

                        图3:航段不同机型每月实际飞行时间平均值和标准差


                        对比可知,马赫数小的机型每月平均飞行时间均大于马赫数大的机型;在同一航段中,两?#21482;?#22411;每月平均值的变化趋势均保持一致。ZBAA-ZSSS航段8-10月的平均飞行时间较大,S(M0.7-0.79)机型在4、6、8月标准差较大,S(M0.8-0.89)机型在8-9月的标准差最大。ZSSS-ZBAA航段4-6月的平均飞行时间较大,在4月和8月标准差最大,两?#21482;?#22411;变化趋势一致。剩余航段统计结果如表1所示。

                        表1:航段不同机型飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?/p>

                      航段不同机型飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?title=航段不同机型飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?src=http://pic.carnoc.com/file/180511/18051103084446.jpg

                      航段不同机型飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?title=航段不同机型飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?src=http://pic.carnoc.com/file/180511/18051103085771.jpg

                        总体来看,同一航段两?#21482;推?#22343;值最大的两个基本?#36335;?#30456;同,标准差最大的两个月大部分重合。飞行时间平均值大的?#36335;?#38598;?#24615;?月、5月;对于S(M0.7-0.79)机型,标准差较大的通常发生在6、7月;S(M0.8-0.89)机型,标准差较大的通常发生在6、8月。

                        ?#37027;?#33322;季,各航段不同机型的飞行时间平均值与标准?#30591;?#22914;表2所示。

                        表2:航段不同机型飞行时间平均值与标准差

                      航段不同机型飞行时间平均值与标准差

                      航段不同机型飞行时间平均值与标准差

                        同一航段,一般马赫数越大的机型,平均飞行时间越小(平均值差异一般在1-5分钟左右),但机型对飞行时间标准差影响较小。由于航段之间的里程不同,所以不同航段之间比较平均飞行时间没有意义。

                        2.3经验飞行时间

                        作为标准航段运行时间的重要组成部分,飞行时间的确定直接影响了飞行计划的编排。为了提升计划编排的科学合理性,应基于历史数据,挖掘航段的经验飞行时间,既便于航?#23637;?#21496;制定计划,又能便于局方审核管理。经验飞行时间也可称为参考飞行时间或畅通飞行时间,一般多为空域运行态?#24179;?#20026;良好的情况下,航班在runway to runway阶段的所需时间,在已有工业和学界研究中,对于相关参数的确定存在几类方法,本文基于数据分布特征,选取了适用的分析方法,求得了20个航段的经验飞行时间,如表所示。

                        表3:各航段不同机型的经验飞行时间

                      各航段不同机型的经验飞行时间

                      各航段不同机型的经验飞行时间

                        一般情况下,相同航段,机型马赫数越大,经验飞行时间越短,但机型影响的差异较小。

                        3航段架次影响

                        为了分析航段飞行架次与飞行时间的关联影响程度,利用相关系数计算航段平均飞行时间与架次的相关性。20个航段月平均飞行时间与架次的相关系数如表示。

                        表4:航段每月平均飞行时间与执飞架次的相关系数

                      航段每月平均飞行时间与执飞架次的相关系数

                      航段每月平均飞行时间与执飞架次的相关系数

                        相关系数的计算结果对于所选20个航段并不具有普适性,目前看来,航班架次与平均飞行时间的相关模式并不显著。

                        4航?#23637;?#21496;影响

                        4.1飞行时间分布

                        选取执飞架次最多的ZBAA-ZSSS和ZSSS-ZBAA航段为代表,分析不同航?#23637;?#21496;对飞行时间的影响。在ZBAA-ZSSS和ZSSS-ZBAA航段,主要执飞航?#23637;?#21496;是国航、东航、海航和南航。以ZBAA-ZSSS航段东航两?#21482;?#22411;飞行时间的分布为例,飞行时间分布依然可?#36234;?#20284;视为正态分布。

                      ZBAA-ZSSS航段东航不同机型飞行时间分布

                        图4:ZBAA-ZSSS航段东航不同机型飞行时间分布

                        经分析,其他航?#23637;?#21496;的飞行时间也可近似视为正态分布。

                        4.2飞行时间统计

                        同样选取ZBAA-ZSSS和ZSSS-ZBAA航段,计算南航、海航、国航和东航不同机型飞行时间的平均值与标准?#30591;?#22914;表5所示。

                        表5:航段不同机型各航?#23637;?#21496;相关指标统计

                      航段不同机型各航?#23637;?#21496;相关指标统计

                      航段不同机型各航?#23637;?#21496;相关指标统计

                        在ZBAA-ZSSS和ZSSS-ZBAA航段上,国航、东航和海航主要执飞机型以S(M0.8-0.89)为主,南航以S(M0.7-0.79)为主。

                      航段不同机型各航?#23637;?#21496;飞行时间统计指标

                        图5:航段不同机型各航?#23637;?#21496;飞行时间统计指标

                        在同一航段上,对于相同机型,各大航?#23637;?#21496;的平均飞行时间差异很小,约在2-4分钟内,标准差亦然(在1-2分钟左右)。在同一航段上,机型对相同航?#23637;?#21496;的平均飞行时间影响很小,差异约在3分钟以内,标准差约在1分钟以内。各大航?#23637;?#21496;飞行时间的稳定?#36816;?#24179;大致相同,因此航?#23637;?#21496;对飞行时间的影响较小。

                        5额外飞行时间

                        为了进一步分析航段运行时间的稳定性和可预测性,将航班实际飞行时间超过航段经验飞行时间的部分定义为额外飞行时间(暂时只考虑实际飞行时间超过经验飞行时间的航班),若航段额外飞行时间越大,则表明在该航段上航班可能受到的扰动越大,因此该航段上航班运行的可预测性也就越低。

                        5.1额外飞行时间分布

                        统计整个?#37027;?#33322;季额外飞行时间的平均值和标准差。

                        表6:航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差

                      航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差

                      航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差

                        整体看来,所选航段的平均额外飞行时间主要分布在4-9分钟以内,标准差分布在5-16分钟以内,航段运行较为稳定。

                        对于同一航段,机型对额外飞行时间的影响很小,不同机?#25512;?#22343;值和标准差的差异都很小。对于A<—>B型,航段?#36739;?#23545;额外飞行时间的影响很小,这与飞行时间的规律并不相同。

                      航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差

                        图6:航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差

                        在所选航段中,ZBAA-ZSHC、ZGGG-ZSHC和ZGSZ-ZSHC航段的平均额外飞行时间较少,认为上述3个航段运行的可预测性较好。

                        ZBAA-ZUUU航段,额外飞行时间平均值和标准差均最高,是所选航段中运行波动幅度最大的。

                        各航段不同机型在各?#36335;?#20869;额外飞行时间的统计分布各不相同:

                        表7:航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?/p>

                      航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?title=航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?src=http://pic.carnoc.com/file/180511/18051104251044.jpg

                      航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?title=航段不同机型额外飞行时间平均值与标准差最大的两个?#36335;?src=http://pic.carnoc.com/file/180511/18051104262237.jpg

                        总体看来,对于相同航段不同机型,额外飞行时间平均值和标准差最大的两个月比较分散,仅有部分航段平均额外飞行时间最大的两个?#36335;?#23436;全一致,大部分仅有一个?#36335;?#30456;同;标准差亦然。

                        对于S(M0.7-0.79)机型,平均额外飞行时间?#21040;?#22823;的?#36335;?#38598;?#24615;?月、7月、8月,对于S(M0.8-0.89)机型,平均额外飞行时间?#21040;?#22823;的?#36335;?#38598;?#24615;?月、6月、7月,两?#21482;?#22411;标准差大的?#36335;?#38598;?#24615;?月、7月、8月。

                        5.2航段架次影响

                        同样,利用相关系数分析航段平均额外飞行时间与航段执飞架次的相关模式。

                        表8:航段每月额外飞行时间平均值与执飞架次的相关系数

                      航段每月额外飞行时间平均值与执飞架次的相关系数

                      航段每月额外飞行时间平均值与执飞架次的相关系数

                        根据计算结果可知,额外飞行时间平均值与航段架次的相关模式也不显著。

                        5.3航?#23637;?#21496;影响

                        依旧选取ZBAA-ZSSS和ZSSS-ZBAA航段,分析南航、海航、国航和东航不同机型额外飞行时间的平均值与标准?#30591;?#22914;表9所示。

                        表9:航段不同机型各航?#23637;?#21496;额外飞行时间相关指标统计

                      航段不同机型各航?#23637;?#21496;额外飞行时间相关指标统计

                      航段不同机型各航?#23637;?#21496;额外飞行时间统计指标

                        图7:航段不同机型各航?#23637;?#21496;额外飞行时间统计指标


                        在同一航段上,对于相同机型,各大航?#23637;?#21496;额外飞行时间的平均值和标准差差异都很小,约在0-2分钟内。在同一航段上,机型对相同航?#23637;?#21496;的平均额外飞行时间影响很小,差异约在2分钟以内,标准差约在2分钟以内。各大航?#23637;?#21496;额外飞行时间的水平大致相同,因此,航?#23637;?#21496;对额外飞行时间的影响?#27493;?#23567;。

                        6总结

                        在之前的分析报告中,已经选取了若干国内大型繁忙枢纽机场(上海浦东、上海虹桥、厦门高崎、南京禄口等)进行了场面滑出阶段的分析,而一般在滑入阶段较少发生拥堵。除了场面运行外,runway to runway便是航班生命周期最主要组成阶段。本文以2017年?#37027;?#33322;季最繁忙的20个航段为样本,分析了航段飞行时间的分布特征,探索了机型、架次、航?#23637;?#21496;等对飞行时间的影响;利用历史数据科学地推断了各航段的经验飞行时间;基于经验飞行时间,推测了额外飞行时间,分析了额外飞行的分布特征,为评估航段运行的可预测性奠定了基础。

                        未来,仍需围绕航班的生命周期,将飞行时间继续细分至“终端区—航路—终端区?#20445;?#22522;于海量的航迹数据,识别航班在不同阶段的时空运行模式,为基于航迹的运行提供参考。


                        民航大蓝洞

                        秉?#34892;?#21161;建设民航强国为宗?#36857;?#22522;于飞常准大数据,民航大蓝洞致力于为全球民航提供高端效能分析和专业咨询服务。服务对象涉及?#23637;堋?#33322;?#23637;?#21496;、机场和社会公众,服务内容包括空中交通运行性能评估,空域资源利用评估,航?#23637;?#21496;/机场运行水平分析和评价,出行方案设计和优化?#21462;?/p>

                        依托单位:南航大-飞常准交通大数据联合研究?#34892;摹?/p>

                        合作邮箱:[email protected]CARNOC.com

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