Método de Evaluación de Seguridad para el Enfoque de Pista Paralela Basado en MC-EVT para la Estimación Cuantitativa de la Probabilidad de Colisión
Autores: Li, Yike; Zhang, Honghai; Shi, Zongbei; Zhou, Jinlun; Li, Wenqing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Método de Evaluación de Seguridad para el Enfoque de Pista Paralela Basado en MC-EVT para la Estimación Cuantitativa de la Probabilidad de Colisión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Construcción
Pistas paralelas
Evaluación de riesgos de seguridad
Simulación de Monte Carlo
Teoría de valores extremos
Riesgo de colisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La construcción de pistas paralelas es una solución efectiva para abordar las limitaciones de los recursos de tierra urbana y mitigar los retrasos en los vuelos causados por el aumento del volumen de tráfico aéreo. Para garantizar la seguridad de las operaciones de aproximación paralela y mejorar aún más la eficiencia operativa, este estudio propone un método de evaluación cuantitativa del riesgo de seguridad para aproximaciones paralelas basado en simulación de Monte Carlo (MCS) y teoría de valores extremos (EVT). Tomando una pista paralela en un aeropuerto importante en el suroeste de China como estudio de caso, se procesaron y analizaron datos históricos de trayectoria de Vigilancia Dependiente Automática por Radiodifusión (ADS-B) para derivar características del flujo de tráfico y la distribución real del rendimiento de aproximación. Posteriormente, desarrollamos un modelo de estimación de probabilidad de colisión para aproximaciones paralelas basado en la teoría de Monte Carlo y valores extremos (MC-EVT). Se empleó la simulación de Monte Carlo para realizar experimentos de simulación en el proceso de aproximación paralela, y el riesgo de colisión se evaluó cuantitativamente integrando datos experimentales con un análisis basado en la teoría de valores extremos. Finalmente, tomando las pistas paralelas de un aeropuerto importante en el suroeste de China como estudio de caso, se realizaron experimentos bajo varios escenarios de aproximación paralela para evaluar cuantitativamente el riesgo de colisión entre aeronaves. Los resultados experimentales indican que el método de evaluación de riesgo de seguridad basado en MC-EVT para aproximaciones paralelas reduce la dependencia de las suposiciones sobre el flujo de tráfico. En comparación con el método convencional de Monte Carlo, logra una tasa de convergencia más rápida, reduce significativamente la carga computacional y mejora la eficiencia computacional en un factor de diez, demostrando así que el método propuesto es capaz de cuantificar de manera precisa y efectiva los riesgos de colisión de baja probabilidad. Además, los hallazgos revelan una fuerte correlación entre el ancho de la pista paralela y el riesgo de colisión. El riesgo de aproximación bajo una configuración de tipo de aeronave mixta es mayor que el de una configuración de tipo de aeronave única, mientras que las aproximaciones desplazadas pueden mejorar la seguridad de la aproximación. Este estudio puede proporcionar referencias valiosas para la construcción de pistas paralelas y el desarrollo de marcos regulatorios para las operaciones de aproximación paralela en China.
Descripción
La construcción de pistas paralelas es una solución efectiva para abordar las limitaciones de los recursos de tierra urbana y mitigar los retrasos en los vuelos causados por el aumento del volumen de tráfico aéreo. Para garantizar la seguridad de las operaciones de aproximación paralela y mejorar aún más la eficiencia operativa, este estudio propone un método de evaluación cuantitativa del riesgo de seguridad para aproximaciones paralelas basado en simulación de Monte Carlo (MCS) y teoría de valores extremos (EVT). Tomando una pista paralela en un aeropuerto importante en el suroeste de China como estudio de caso, se procesaron y analizaron datos históricos de trayectoria de Vigilancia Dependiente Automática por Radiodifusión (ADS-B) para derivar características del flujo de tráfico y la distribución real del rendimiento de aproximación. Posteriormente, desarrollamos un modelo de estimación de probabilidad de colisión para aproximaciones paralelas basado en la teoría de Monte Carlo y valores extremos (MC-EVT). Se empleó la simulación de Monte Carlo para realizar experimentos de simulación en el proceso de aproximación paralela, y el riesgo de colisión se evaluó cuantitativamente integrando datos experimentales con un análisis basado en la teoría de valores extremos. Finalmente, tomando las pistas paralelas de un aeropuerto importante en el suroeste de China como estudio de caso, se realizaron experimentos bajo varios escenarios de aproximación paralela para evaluar cuantitativamente el riesgo de colisión entre aeronaves. Los resultados experimentales indican que el método de evaluación de riesgo de seguridad basado en MC-EVT para aproximaciones paralelas reduce la dependencia de las suposiciones sobre el flujo de tráfico. En comparación con el método convencional de Monte Carlo, logra una tasa de convergencia más rápida, reduce significativamente la carga computacional y mejora la eficiencia computacional en un factor de diez, demostrando así que el método propuesto es capaz de cuantificar de manera precisa y efectiva los riesgos de colisión de baja probabilidad. Además, los hallazgos revelan una fuerte correlación entre el ancho de la pista paralela y el riesgo de colisión. El riesgo de aproximación bajo una configuración de tipo de aeronave mixta es mayor que el de una configuración de tipo de aeronave única, mientras que las aproximaciones desplazadas pueden mejorar la seguridad de la aproximación. Este estudio puede proporcionar referencias valiosas para la construcción de pistas paralelas y el desarrollo de marcos regulatorios para las operaciones de aproximación paralela en China.