航空交通管制の最適化（by 表 広倫）

航空交通管制の最適化
都市環境システム工学専攻M1
表 広倫
航空管制の種類
ローカル・コントロール
ターミナル管制
グランド・コントロール
主に陸上での指示を
行う
クリアランス・コントロール
航空交通管制
出域管制・ディパーチャー
TRACONコントロール
航空路管制
入域管制・アプローチ
主に空港近辺の空域
での指示を行う
エンルート・コントロール
ATIS
…
入域管制・アプローチ
・航空路を飛行中の航空機を滑走路の想像延長線上（ローカライザーコース）もしくは
場周経路（トラフィックパターン）まで誘導、監視を行う管制部署。
・滑走路を使えるのは原則１機のみ。あらゆる方向から来る航空機を順序
良く、且つ１列に並べる必要性があるわけだ。 さらに飛行機は一時停止
ができないので、管制官はパイロットに対してスピードを調整させたり、近道や遠回りを
させて衝突を防ぎ且つ、効率的な運航をさせているのである。 なおこの誘導することを
Vector（ベクター）という。
（ウィキペディアより）
手作業！ハードワーク！
並び替え
CAA（民間航空局）の取り組み
着陸順の基本
First come First served
手順
①コントローラーに５機の航空機を認識させる
②Ｌａｒｇｅカテゴリーに入るものを優先的に着陸させる
③続いて着陸しそうな１機を追加認識して新たな５機をプールする
④Ｌａｒｇｅカテゴリーに入るものが無くなれば、Mediumのカテゴ
リーに入るものを着陸させる
⑤Mediumのカテゴリーに入るものが無くなればSmallのカテゴ
リーに入るものを着陸させる
着陸時間約３．７％短縮（１００機）
シミュレーションの目的
１．CAAの取り組みの効果の検証
２．新たな最適化案の構築・検証
手順
①コントローラーに５機の航空機を認識させる
②組合せ最適法を用い、最も時間の掛からない順序に並び替え
③続いて着陸しそうな１機を追加認識して新たな５機をプール
設定条件・入力データ
設定条件
①着陸機のみ１００機
②機種カテゴリは大型・中型・小型ジェット機、プロペラ機の４種類
③小型ジェット機・プロペラ機のみ後方乱気流の影響有
入力データ
①滑走路占有時間（機種別）
②後方乱気流影響時間（機種別）
※卒論時、計測したデータを使用
大型機
中型機
小型機
プロペラ機
プログラムフロー
ＣＡＡ方式
定数・変数
定義
・滑走路占有時間
・乱気流影響
航空機
定義
コントローラー
並び替え
・機種別割合
評価
・評価値
→ルーレット
→トータル時間
新方式
定数・変数
定義
・滑走路占有時間
・乱気流影響
航空機
定義
コントローラー
並び替え
評価
・評価値
・機種別割合
→トータル時間
→ルーレット
一時評価
・組合せ最適法
→ランダムサーチ
シミュレーション結果（１）
累積時間（サンプル）
9000
8000
7000
時間（秒）
6000
5000
4000
3000
通常
ＣＡＡ方式
新方式
2000
1000
0
1
11
21
31
41
51
61
到着機数
71
81
91
シミュレーション結果（２）
並び替え例
大型ジェット
中型ジェット
通常
ＣＡＡ方式
新方式
※１００機中、はじめの１０機のみサンプルした結果
小型ジェット
シミュレーション結果（３）
トータル時間分布
9500
時間（秒）
9000
8500
8000
通常
ＣＡＡ方式
新方式
7500
7000
1
2
3
4
5
6
7
シミュレーション回数
8
9
10
シミュレーション結果（４）
通常
16
度数分布（１００秒刻み）
ＣＡＡ方式
新方式
15
14
13
通常
ＣＡＡ方式
新方式
多項式 (ＣＡＡ方式)
多項式 (新方式)
多項式 (通常)
8231
12
11
平均（秒）
8480
8453
10
回数
9
▽
8
2.6 ％
▲
0.3 ％
7
6
5
356
4
標準偏差
（秒）
3
363
2
1
0
7400
7600
324
7800
8000
▽
8200
8400
時間（秒）
1.9％
8600
8800
▽
9000
10.8 ％
9200
9400
考察
①ＣＡＡ方式の効果を確認できた
・福岡空港では２．６％の時間短縮
②新方式の立案し、その効果を確認できた
・時間短縮とはならず
→ 到着順にかなり依存する
・安定した管制の援助になりうる
→ 偏差が小さいため
③課題
・離陸機による外乱がある場合の検証
・効果的な最適化案の立案