• ISSN 0258-2724
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基于降低温室效应的飞行高度层分配优化

田勇 万莉莉 叶博嘉 王中凤燕

田勇, 万莉莉, 叶博嘉, 王中凤燕. 基于降低温室效应的飞行高度层分配优化[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(2): 400-405. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.025
引用本文: 田勇, 万莉莉, 叶博嘉, 王中凤燕. 基于降低温室效应的飞行高度层分配优化[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(2): 400-405. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.025
TIAN Yong, WAN Lili, YE Bojia, WANG Zhongfengyan. Flight Level Allocation Optimization to Reduce Greenhouse Effect[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(2): 400-405. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.025
Citation: TIAN Yong, WAN Lili, YE Bojia, WANG Zhongfengyan. Flight Level Allocation Optimization to Reduce Greenhouse Effect[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(2): 400-405. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.025

基于降低温室效应的飞行高度层分配优化

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.025
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 61671237

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 NJ20140017

江苏省自然科学基金资助项目 BK20160798

详细信息
    作者简介:

    田勇(1976-), 男, 副教授, 博士, 研究方向为绿色航空与安全管理, 电话:13601589681, E-mail:tianyong@nuaa.edu.cn

  • 中图分类号: V355

Flight Level Allocation Optimization to Reduce Greenhouse Effect

  • 摘要: 为减小扇区空中交通飞行对环境的影响,使用高度层分配优化方法开展了基于降低温室效应的航空器绿色轨迹优化研究.首先针对扇区航空器运行的特点,结合区域扇区飞行冲突解脱方法,综合考虑扇区空中交通排放的CO2和产生的凝结尾对全球地表温度变化的影响;其次,以最小化全球地表温度变化为目标,建立区域扇区飞行调配模型,选用高度改变冲突调配策略,并采用带精英保留策略的遗传算法求解模型;最后,使用某市02号高空管制区的实际运行数据进行了实例验证.研究结果表明:该模型能够显著降低扇区航空器运行造成的全球地表温度增加;在25、50 a和100 a时间水平下全球地表温度增加值分别降低了98.74%、97.69%、97.11%;飞行高度层分配优化能大幅度降低温室效应.

     

  • 图 1  某区域02扇区(ZBAAAR02)示意

    Figure 1.  Sketch map of area control sector 02(ZBAAAR02)

    图 2  不同时间水平下种群进化过程中全球地表温度变化趋势

    Figure 2.  Trend of global surface temperature during population evolution process(different years)

    图 3  50 a时间水平下高度调整策略下扇区冲突次数的变化

    Figure 3.  Conflict number under height change strategy at the level of 50 years

    表  1  扇区高度层调配编码方法

    Table  1.   Coding mode of sector flight level allocation

    序号 m1 m2 mi mu
    编码 v1 v2 vi vu
    n1 n2 ni nu
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    表  2  各飞行高度层的凝结尾生成状况

    Table  2.   Contrail generation of flight level

    高度/m RW/% RC/% RI/% 是否生成凝结尾
    7 800 20.00 0 65.057 6
    8 100 20.00 2.34 65.918 0
    8 400 19.98 4.62 65.026 1
    8 900 19.90 4.78 68.945 7
    9 200 18.92 7.71 73.721 3
    9 500 18.71 10.34 80.167 9
    9 800 18.23 11.04 87.016 9
    10 100 18.00 16.90 94.991 9
    10 400 18.00 0 104.176 0
    10 700 18.00 0 114.808 1
    11 000 18.00 0 127.185 8
    11 300 18.00 0 141.682 3
    11 600 18.00 0 158.770 0
    11 900 18.00 0 179.050 9
    12 200 18.00 0 203.300 4
    12 500 18.00 0 232.525 9
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    表  3  全球地表温度变化前后对比

    Table  3.   Comparison of global surface temperature change

    时间水平/a 优化前温度/℃ 优化后温度/℃ 优化前后全球地表温度改变率/%
    25 2.66×10-9 3.36×10-11 98.74
    50 1.24×10-9 2.87×10-11 97.69
    100 1.05×10-9 3.03×10-11 97.11
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    表  4  扇区航空器运行轨迹优化前后各温室效应影响因素增温对比

    Table  4.   Comparison of global surface temperature change before and after optimization of aircraft trajectory

    时间水平/a 优化前全球地表温度增加值/℃ 优化后全球地表温度增加值/℃ 优化前后全球地表温度比值
    CO2排放 凝结尾 CO2排放 凝结尾 CO2排放 凝结尾
    25 1.00×10-9 1.66×10-9 2.53×10-11 8.29×10-12 39.59 200.39
    50 8.57×10-10 3.87×10-10 2.63×10-11 2.35×10-12 32.56 164.82
    100 7.63×10-10 2.82×10-10 2.82×10-11 2.06×10-12 27.07 136.99
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  • 收稿日期:  2017-03-15
  • 刊出日期:  2018-04-25

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