1993年，亞太地區(qū)航線規(guī)劃和實(shí)施小組（APANPIPG）建議在亞太所有地區(qū)采用50海里最小縱向間隔標(biāo)準(zhǔn)。澳大利亞對(duì)此縱向間隔實(shí)施了安全評(píng)估，其在Reich提出的成熟的碰撞危險(xiǎn)模型的基礎(chǔ)上，基于距離間隔，于1993－1994年間，向間隔總概念審查專家組提交了對(duì)垂直間隔進(jìn)行評(píng)估的方法，它主要涉及到ATC程序管制下或ADS環(huán)境下航路的縱向間隔標(biāo)準(zhǔn)的安全評(píng)估。

在國(guó)內(nèi)，北航空中交通管制研究中心的李春錦、王英勛等人對(duì)平行航路相撞危險(xiǎn)的Reich模型進(jìn)行了初步研究 ，對(duì)Reich模型的建模工作進(jìn)行了分析，但是他們并沒(méi)有將碰撞危險(xiǎn)模型分解在側(cè)向、垂直方向和縱向上進(jìn)行分析，也沒(méi)有將碰撞危險(xiǎn)模型在各個(gè)方向上進(jìn)行發(fā)展從而對(duì)各個(gè)方向上的碰撞危險(xiǎn)提出一個(gè)有效可行的評(píng)估方法和理論計(jì)算。

1.3  本篇研究的目的和內(nèi)容

空中交通管制系統(tǒng)的一項(xiàng)基本功能就是讓航空器之間互相間隔開(kāi)來(lái)。在空中交通管制過(guò)程中，采用最小間隔來(lái)保證系統(tǒng)中的誤差和干擾不會(huì)導(dǎo)致航空器發(fā)生碰撞。在空中飛行的飛機(jī)之間的間隔，其大小決定了一個(gè)特定空域的容量大小，決定了該空域所能容納最大航空器的數(shù)量。如果間隔采用的過(guò)大，則會(huì)浪費(fèi)空域資源，采用的過(guò)小，對(duì)于飛機(jī)在空中的飛行安全又是一種威脅。因此，必須對(duì)空域飛行的最小間隔標(biāo)準(zhǔn)以及它所直接影響到的臨近飛機(jī)間的碰撞危險(xiǎn)沖突進(jìn)行研究。

流程圖1－1說(shuō)明了如何對(duì)現(xiàn)行間隔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改以及如何確定可接受間隔標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程。

是

否

圖1－1 確定可接受的間隔標(biāo)準(zhǔn)的流程示意圖

在圖1－1中，本論文中主要討論的兩個(gè)模塊是“確定安全評(píng)估方法”模塊和“危險(xiǎn)評(píng)估”模塊，在接下來(lái)的討論中將對(duì)這兩個(gè)模塊的任務(wù)予以分別討論。

1. 確定安全評(píng)估方法模塊

在流程圖1－1中，確定安全評(píng)估方法模塊就是指在對(duì)現(xiàn)行空域進(jìn)行安全性評(píng)估時(shí)，用來(lái)判定該空域系統(tǒng)是否達(dá)到可接受的安全水平所采取的基本方法，并主要分為以下兩種形式：

 與基準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行比較

基準(zhǔn)系統(tǒng)方法就是將待評(píng)估空域系統(tǒng)與已證明為安全的系統(tǒng)（基準(zhǔn)系統(tǒng)）進(jìn)行比較。如果該空域系統(tǒng)在所有與安全有關(guān)的性能方面比基準(zhǔn)系統(tǒng)的性能更好，或是至少不低于基準(zhǔn)系統(tǒng)，則可以認(rèn)為該空域系統(tǒng)具有可接受的安全等級(jí)。如果該空域系統(tǒng)性能的某些因素較好，而其它因素不能夠滿足要求，則需要對(duì)這些因素進(jìn)行平衡和改進(jìn)，以便對(duì)該系統(tǒng)的下一次安全評(píng)估。選擇基準(zhǔn)系統(tǒng)方法有兩點(diǎn)必須要注意：

 所選的基準(zhǔn)系統(tǒng)一定是一個(gè)已被證明具有可接受安全等級(jí)的系統(tǒng)；

 待評(píng)估系統(tǒng)與基準(zhǔn)系統(tǒng)必須具有足夠的相似性，并主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

a) 待評(píng)估系統(tǒng)的最小間隔標(biāo)準(zhǔn)不得小于基準(zhǔn)系統(tǒng)的最小間隔標(biāo)準(zhǔn)；

b) 待評(píng)估系統(tǒng)的通訊和監(jiān)視手段在精度、可靠性、完整性和可用性方面不得低于基準(zhǔn)系統(tǒng)；

c) 待評(píng)估系統(tǒng)的航空器間最小間隔的使用頻率和持續(xù)時(shí)間不得大于基準(zhǔn)系統(tǒng)；

d) 待評(píng)估系統(tǒng)的航空器導(dǎo)航性能（典型和非典型）在任何方位上對(duì)碰撞危險(xiǎn)的影響均不得大于基準(zhǔn)系統(tǒng)。

由此可以看出采取與基準(zhǔn)系統(tǒng)比較的方法，其要求是非常嚴(yán)格的。如果將其它實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)作為基準(zhǔn)系統(tǒng)，則需要更加謹(jǐn)慎，有必要用系統(tǒng)飛行時(shí)間來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)安全性的長(zhǎng)久，但是對(duì)于那些低密度交通的空域系統(tǒng)而言，用積累足夠多飛行小時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)證明系統(tǒng)是安全的方法卻是不可行的，應(yīng)找出能證明該系統(tǒng)安全的其它方法。

 用某一個(gè)安全臨界值進(jìn)行系統(tǒng)危險(xiǎn)評(píng)估。

確定待評(píng)估系統(tǒng)是否安全的第二種方法就是先對(duì)該系統(tǒng)的碰撞危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后與某個(gè)預(yù)定的最大容許碰撞危險(xiǎn)值進(jìn)行比較。如果預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)值小于最大容許值，且在新系統(tǒng)的整個(gè)生命周期都保持這一水平，則可判定該空域系統(tǒng)具有可接受的安全等級(jí)；反之，則認(rèn)為該系統(tǒng)不夠安全。該最大容許值就稱為安全臨界值，也就是可接受的安全目標(biāo)等級(jí)TLS（target level of safety）。例如在對(duì)一個(gè)空域系統(tǒng)的現(xiàn)行間隔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全評(píng)估時(shí)，其臨界值就是可接受的碰撞危險(xiǎn)最大值。 

2. 危險(xiǎn)評(píng)估模塊

在對(duì)某空域的間隔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全評(píng)估時(shí)，危險(xiǎn)評(píng)估模塊主要是指對(duì)該空域的單個(gè)碰撞危險(xiǎn)進(jìn)行累計(jì)即危險(xiǎn)識(shí)別過(guò)程，并計(jì)算出該空域的綜合碰撞危險(xiǎn)。該危險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程主要涉及到對(duì)碰撞危險(xiǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，根據(jù)歷史雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)、專家鑒定的情況，對(duì)可能導(dǎo)致間隔喪失的危險(xiǎn)發(fā)生頻率進(jìn)行估計(jì)，并將結(jié)果帶入所建立的碰撞危險(xiǎn)模型，由此對(duì)該空域進(jìn)行危險(xiǎn)評(píng)估。在使用安全臨界值進(jìn)行比較時(shí)，所計(jì)算出來(lái)的空域碰撞危險(xiǎn)與TLS必須是同一計(jì)量單位。系統(tǒng)碰撞危險(xiǎn)的大小取決于許多因素，因此為了清楚的表示出每一個(gè)參數(shù)對(duì)碰撞危險(xiǎn)影響的程度，碰撞危險(xiǎn)數(shù)學(xué)模型應(yīng)表示為關(guān)于這些參數(shù)的函數(shù)，評(píng)估時(shí)重點(diǎn)應(yīng)放在主要的幾個(gè)參數(shù)上。當(dāng)對(duì)現(xiàn)行間隔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改時(shí)，其評(píng)估過(guò)程見(jiàn)流程圖1－2。

不符合準(zhǔn)則

     符合準(zhǔn)則

圖1－2 危險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程

目前這方面進(jìn)行的研究大致可以分為兩個(gè)方向：一是從概率論的角度入手，分析在特定航路結(jié)構(gòu)，特定的導(dǎo)航條件下特定的飛機(jī)間發(fā)生碰撞危險(xiǎn)的概率；另一個(gè)方向是從飛機(jī)在航路上飛行時(shí)，為飛機(jī)在空間上提供一個(gè)臨近區(qū)、碰撞危險(xiǎn)區(qū)這樣一個(gè)類似保護(hù)區(qū)的方法入手，來(lái)研究如何制定這樣的危險(xiǎn)區(qū)，才使得飛機(jī)在空中飛行時(shí)所受到的相撞危險(xiǎn)最小。以上兩種研究方向所要達(dá)到的目的都是一樣的，就是在保障空中交通活動(dòng)的安全，防止飛機(jī)與飛機(jī)、飛機(jī)與地面障礙物之間發(fā)生相撞危險(xiǎn)的前提下，控制和調(diào)節(jié)空中交通流量，保證空中交通運(yùn)輸活動(dòng)達(dá)到盡量大的效益。