1993年，亞太地區(qū)航線規(guī)劃和實施小組（APANPIPG）建議在亞太所有地區(qū)采用50海里最小縱向間隔標準。澳大利亞對此縱向間隔實施了安全評估，其在Reich提出的成熟的碰撞危險模型的基礎(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垂直間隔進行評估的方法，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準的安全評估。

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

1.3  本篇研究的目的和內(nèi)容

空中交通管制系統(tǒng)的一項基本功能就是讓航空器之間互相間隔開來。在空中交通管制過程中，采用最小間隔來保證系統(tǒng)中的誤差和干擾不會導致航空器發(fā)生碰撞。在空中飛行的飛機之間的間隔，其大小決定了一個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。如果間隔采用的過大，則會浪費空域資源，采用的過小，對于飛機在空中的飛行安全又是一種威脅。因此，必須對空域飛行的最小間隔標準以及它所直接影響到的臨近飛機間的碰撞危險沖突進行研究。

流程圖1－1說明了如何對現(xiàn)行間隔標準進行修改以及如何確定可接受間隔標準的過程。

是

否

圖1－1 確定可接受的間隔標準的流程示意圖

在圖1－1中，本論文中主要討論的兩個模塊是“確定安全評估方法”模塊和“危險評估”模塊，在接下來的討論中將對這兩個模塊的任務(wù)予以分別討論。

1. 確定安全評估方法模塊

在流程圖1－1中，確定安全評估方法模塊就是指在對現(xiàn)行空域進行安全性評估時，用來判定該空域系統(tǒng)是否達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：

 與基準系統(tǒng)進行比較

基準系統(tǒng)方法就是將待評估空域系統(tǒng)與已證明為安全的系統(tǒng)（基準系統(tǒng)）進行比較。如果該空域系統(tǒng)在所有與安全有關(guān)的性能方面比基準系統(tǒng)的性能更好，或是至少不低于基準系統(tǒng)，則可以認為該空域系統(tǒng)具有可接受的安全等級。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，則需要對這些因素進行平衡和改進，以便對該系統(tǒng)的下一次安全評估。選擇基準系統(tǒng)方法有兩點必須要注意：

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

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

a) 待評估系統(tǒng)的最小間隔標準不得小于基準系統(tǒng)的最小間隔標準；

b) 待評估系統(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系統(tǒng)；

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

d) 待評估系統(tǒng)的航空器導航性能（典型和非典型）在任何方位上對碰撞危險的影響均不得大于基準系統(tǒng)。

由此可以看出采取與基準系統(tǒng)比較的方法，其要求是非常嚴格的。如果將其它實際運行系統(tǒng)作為基準系統(tǒng)，則需要更加謹慎，有必要用系統(tǒng)飛行時間來驗證系統(tǒng)安全性的長久，但是對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的時間長度來證明系統(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。

 用某一個安全臨界值進行系統(tǒng)危險評估。

確定待評估系統(tǒng)是否安全的第二種方法就是先對該系統(tǒng)的碰撞危險進行預(yù)測，然后與某個預(yù)定的最大容許碰撞危險值進行比較。如果預(yù)測的危險值小于最大容許值，且在新系統(tǒng)的整個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；反之，則認為該系統(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等級TLS（target level of safety）。例如在對一個空域系統(tǒng)的現(xiàn)行間隔標準進行安全評估時，其臨界值就是可接受的碰撞危險最大值。 

2. 危險評估模塊

在對某空域的間隔標準進行安全評估時，危險評估模塊主要是指對該空域的單個碰撞危險進行累計即危險識別過程，并計算出該空域的綜合碰撞危險。該危險評估過程主要涉及到對碰撞危險進行數(shù)學建模，根據(jù)歷史雷達觀測數(shù)據(jù)、專家鑒定的情況，對可能導致間隔喪失的危險發(fā)生頻率進行估計，并將結(jié)果帶入所建立的碰撞危險模型，由此對該空域進行危險評估。在使用安全臨界值進行比較時，所計算出來的空域碰撞危險與TLS必須是同一計量單位。系統(tǒng)碰撞危險的大小取決于許多因素，因此為了清楚的表示出每一個參數(shù)對碰撞危險影響的程度，碰撞危險數(shù)學模型應(yīng)表示為關(guān)于這些參數(shù)的函數(shù)，評估時重點應(yīng)放在主要的幾個參數(shù)上。當對現(xiàn)行間隔標準進行修改時，其評估過程見流程圖1－2。

不符合準則

     符合準則

圖1－2 危險評估過程

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