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user: 3. 扇区数量估算方法应用流程 根据确定的扇区数量预估方法，针对不同环节设计相应算法并进行应用分析。 3.1. 利用仿真软件建立扇区基线模型 目前，较为流行的空域建模仿真软件主要有TAAM和AIRTOP。本文采用TAAM仿真工具建立扇区运行模型，有效复现扇区内交通流分布和空域运行情况，通过提取相关参数，对空域运行进行数字化展示，为扇区数量预估奠定基础。 该环节中，应使基线模型尽量贴近实际运行，这需要与管制员共同进行多次校验，使模型能够更为贴合真实运行情况。 3.2. 利用仿真软件评估扇区参数 扇区划设的重要目的是为降低扇区运行的复杂度，更好地均衡管制工作负荷，因此需要确定合理的指标进行度量。目前，普遍采用管制工作负荷作为划设扇区的主要评估指标。TAAM中管制工作负荷由五个部分构成，包括监视负荷、冲突严重程度负荷、协调负荷、高度改变负荷和冲突解脱负荷，如式(1)所示： W = W 扇 区 监 视 负 荷 + W 扇 区 冲 突 负 荷 + W 扇 区 协 调 负 荷 + W 高 度 改 变 负 荷 + W 冲 突 解 脱 负 荷 = W ¯ 航 空 器 密 度 因 子 × N 扇 区 服 务 的 航 空 器 数 量 + W ¯ 冲 突 严 重 程 度 因 子 × N 不 同 冲 突 严 重 程 度 的 航 空 器 数 量     + W ¯ 扇 区 协 调 因 子 × N 进 出 扇 区 的 航 空 器 数 量 + W ¯ 改 变 高 度 因 子 × N 改 变 高 度 的 航 空 器 数 量     + W ¯ 冲 突 解 脱 因 子 × N 冲 突 解 脱 的 航 空 器 数 量 (1) 其中， W ¯ 航 空 器 密 度 因 子 、 W ¯ 冲 突 严 重 程 度 因 子 、 W ¯ 扇 区 协 调 因 子 、 W ¯ 改 变 高 度 因 子 和 W ¯ 冲 突 解 脱 因 子 分别为扇区监视负荷、冲突负荷、协调负荷、高度改变负荷以及冲突解脱负荷的权重。 N 扇 区 服 务 的 航 空 器 数 量 为当前扇区内接受管制服务的航空器数量再加上一定时间段内（如1小时）进入扇区的航空器数量， N 不 同 冲 突 严 重 程 度 的 航 空 器 数 量 为扇区中发生和即将发生冲突的航空器数量， N 进 出 扇 区 的 航 空 器 数 量 为进入和离开扇区的航空器数量， N 改 变 高 度 的 航 空 器 数 量 为扇区中上升或下降的航空器数量， N 冲 突 解 脱 的 航 空 器 数 量 为通过调速、改航向、改变高度解脱冲突的航空器数量。由于TAAM在计算扇区管制工作负荷时，并未考虑特定空域结构对于上述不同负荷的影响，因此，需结合具体管制过程对式(1)中的参数系数进行相应修正。 修正过程中主要考虑扇区特征，将扇区特征与管制工作负荷种类进行匹配，并修正相应参数，具体包括： 1) 扇区内冲突占比较高，对应调整冲突负荷系数； 2) 扇区内流量较高，相对冲突少，对应调整监视负荷系数； 3) 扇区内、高度变化较多，冲突相对较少，应提高高度改变负荷系数； 4) 管制区内扇区数量较多、面积较小时，应提高协调负荷系数。 由于目前完全量化扇区特征和管制工作负荷系数，尚存在一定难度，以上修正过程可在管制员沟通过程中完成，可针对不同扇区在TAAM原有系数基础上进行一定范围的调整。 3.3. 确定管制工作负荷阈值 由于每个管制员负责的扇区交通流特征存在差异，且管制工作负荷强度不同，基于仿真工具评估扇区运行特征需分析各扇区不同管制员的工作负荷强度差异，同时兼顾管制工作负荷阈值个体差异和共性，来估算其合理阈值。相关流程见图2所示。 图2. 基于仿真工具的管制工作负荷阈值估算流程图 具体步骤如下： 步骤1：建立基线仿真模型，包括空域结构、扇区、航线、航班走向等基本数据。 步骤2：根据现行条件下的运行数据，计算既有全部K个扇区的流量、飞行时间、瞬时架次、平均时间间隔、飞行冲突等参考指标，扇区i( i = 1 ， 2 ， ⋯ ， K )的工作负荷 S i 与这些因素相关，计算过程如式(2)所示。 S i = ∑ h = 1 H w h ⋅ N h i (2) 其中：H是影响扇区工作负荷的因素数量， N h i 是扇区i影响因素h的数量， w h 是影响因素h的单位工作负荷。显然，H和 N h 为已知， w h 需要进一步估算。 步骤3：如共有M个管制员参与问询，每个管制员j的工作负荷阈值记为 V j ，满足 V j = V l ( j ， l = 1 ， 2 ， ⋯ ， M )。每个管制员j对扇区i的工作负荷强度记为 a i j = S i / V j ，此数值可通过问卷调查或直接提问方式获取。 步骤4：对于同一扇区i，计算全部管制人员工作负荷强度均值 a i + = ∑ j = 1 M a i j / M (用于计算理想未来扇区数)，以及最大工作负荷强度 a i Q = max j a i j (用于计算悲观未来扇区数)和最小工作负荷强度 a i P = min j a i j (用于计算乐观未来扇区数)。 步骤5：分别计算任意扇区i和 i ′ 之间最大、最小和平均工作负荷强度之比，即 a i + / a i ′ + = S i / S i ′ = ∑ h = 1 H w h + ⋅ N h i / ∑ h = 1 H w h + ⋅ N h i ′ ， a i Q / a i ′ Q = S i / S i ′ = ∑ h = 1 H w h Q ⋅ N h i / ∑ h = 1 H w h Q ⋅ N h i ′ ， a i P / a i ′ P = S i / S i ′ = ∑ h = 1 H w h P ⋅ N h i / ∑ h = 1 H w h P ⋅ N h i ′ ，其中 w h + 、 w h Q 和 w h P 是三种情况下影响因素h的单位工作负荷。 步骤6：利用最小二乘法，在理想、乐观和悲观三种情况下，估算影响扇区工作负荷的任意因素h涉及的 w h + 、 w h Q 和 w h P ，据此可以计算三种情况下的扇区工作负荷 S i + = ∑ h = 1 H w h + ⋅ N h i 、 S i Q = ∑ h = 1 H w h Q ⋅ N h i 和 S i P = ∑ h = 1 H w h P ⋅ N h i ，以及基于扇区运行特征的任意管制员工作负荷阈值 S i + / a i + 、 S i Q / a i Q 、 S i P / a i P ，满足 min w h + | a i + a i ′ + − ∑ h = 1 H w h + ⋅ N h i / ∑ h = 1 H w h + ⋅ N h i ′ | 、 min w h + | a i Q a i ′ Q − ∑ h = 1 H w h Q ⋅ N h i / ∑ h = 1 H w h Q ⋅ N h i ′ | 、 min w h + | a i P a i ′ P − ∑ h = 1 H w h P ⋅ N h i / ∑ h = 1 H w h P ⋅ N h i ′ | 。 步骤7：兼顾不同管制员个体差异和贡献，计算理想、乐观和悲观三种情况下任意管制员工作负荷阈值 ∑ i = 1 K S i + / a i + 、 max i S i Q / a i Q 和 min i S i P / a i P 。 3.4. 基于未来情况调整仿真模型 根据未来扇区调整动因，对模型进行修正，构建基于未来运行条件下的仿真模型。主要工作包括：1) 航班运行预测和增量，满足未来需求数量；2) 对应调整班机航线走向以满足空域结构变化需求。为进一步评估管制工作负荷，完成仿真模型奠定基础。 3.5. 基于未来变化调整模型评估管制工作负荷 基于预测未来扇区变化情况构建仿真评估模型，利用管制工作负荷计算方法，运行仿真模型，获取变化后各扇区的管制工作负荷值。 3.6. 预估扇区数量 根据仿真结果得出未来环境变化情况下各个扇区需要的管制工作负荷情况。将各扇区所需负荷总值与确定的负荷阈值进行对比，评估现有扇区划分的合理性，确定所需扇区基数。判断超出扇区负荷阈值的扇区数量和分布情况，并衡量扇区拆分和组合可能性，进而在扇区基数基础上进行增加，给出预估数值。该算法流程如图3所示。 图3. 基于仿真软件的扇区数量预估流程图 具体步骤如下： 步骤1：根据现有扇区及未来预测相关数据，分别考量扇区流量、飞行时间、瞬时架次、平均时间间隔等参数，确定各自扇区所需管制工作负荷。 步骤2：根据管制员所承担工作负荷阈值，计算当前及未来全部扇区的管制工作负荷强度，若它们的值均小于1，则既有扇区合理，转步骤5；否则，转步骤3。 步骤3：根据扇区优化调整驱动因素，结合空域结构调整、航班走向和流量重新分配等策略，对于管制工作负荷强度小于1的扇区，可扩大其边界或调整交通流；对于管制工作负荷强度大于1的扇区可缩减其边界。利用仿真软件不断评估修正后的扇区划设方案，直至其管制工作负荷强度均小于1。 步骤4：根据管制员承担的负荷阈值和所需工作负荷进行比较，确定未来扇区数量(小数向上取整)。 步骤5：输出扇区数，流程停止。 根据实际管制运行情况，对上述预估数量进行修正，确定最终数量。