平 成29年 度(2017年 度)学 位 論 文(修 士)
機 械学習 によ る着陸使用滑走路 の予測
平 成30年(2018年)2月22日
首都 大学東京 大学 院
システムデザイ ン研究科 システムデザイ ン専攻 航空宇宙 システム工学域 博士 前期課程
16891539山 内 貴 弘
指導教員 武市 昇 准教授
目次
Lは じ め に 1.L研 究 背 景
1.2,先 行 研 究 と の 比 較 1.3,研 究 目 的
2,使 用 デ ー タ
2.1,CARATSオ ー プ ン デ ー タ 2.2,メ ソ 数 値 予 報 モ デ ル(MSM) 2.3,BADAモ デ ル
2.3.1.標 準 飛 行 経 路 の 作 成 2.3.2.標 準 軌 道 の 作 成(国 内 便) 2.3.3.標 準 軌 道 の 作 成(海 外 便) 3.現 在 の 羽 田 空 港 の 滑 走 路 使 用 状 況
3.L羽 田 空 港 の 概 要 3.2.羽 田 空 港 着 陸 方 式
3.3.着 陸 滑 走 路 と 飛 行 時 問 に つ い て 3.4.
3.5.着 陸 滑 走 路 と 時 刻 の 関 係 4.羽 田 空 港 着 陸 使 用 滑 走 路 の 予 測
4.1.南 北 風 で の 予 測
4.2.滑 走 路 上 の 向 か い 風 に よ る 予 測 4.3.RFに よ る 予 測
4.3.1.RFに つ い て
4.32.風 向 ・風 速 で の 予 測 43.3.任 意 の 変 数 で の 予 測 4,4.考 察
4,5.2014/1/7の 予 測 結 果 5,ま と め
1112334667899
着陸使用滑走路と着陸機体数の関係
6,参 考 文 献
013566788912023111111111122333
1.は じ め に
1.1,研 究 背 景
世 界 各 国 の 経 済 成 長 や 経 済 の 国 際 化 に よ り,航 空 交 通 の 長 期 に わ た る 需 要 拡 大 が 予 想 さ れ て い る,し か し,現 行 の 空 域 を 基 本 とす る航 空 管 制 で は,特 定 の 空 域 及 び 経 路 へ の 交 通 流 の 集 中 は 回 避 で き ず,遅 延 が 常 態 化 す る な ど,効 率 的 な 交 通 流 の 形 成 が 困 難 とな っ て い る.
従 っ て,現 行 の 方 法 で は 将 来 の 交 通 流 増 加 に 対 応 で き ず,利 用 者 の 利 便 性 と運 航 の 効 率 性 を 確 保 す る こ と が よ り難 し く な る.そ こ で 航 空 交 通 輸 送 需 要 の 増 加 に 対 応 す るた め,今 後,時 間 を 基 準 と し た 航 空 交 通 管 理 が 検 討 さ れ て い る1}.現 行 の分 割 さ れ た 空 域 ご と を 基 本 と した 管 制 か ら,我 が 国 全 体 を 一 つ の 空 域 と して 捉 え,す べ て の 航 空 機 の 出 発 か ら到 着 ま で を 一 元 的 に 管 理 し,三 次 元 位 置 と 時 刻 の 四 次 元 の パ ラ メー タ で 管 理 しな が ら運 航 を行 う,こ の 戦 略 的 な 運 用 に よ り,混 雑 空 港 及 び 混 雑 空 港 に お け る 処 理 容 量 の 拡 大 や 二 酸 化 炭 素 排 出 量 の 削 減 と い っ た 課 題 の 対 応 も 可 能 とな る.
例 え ば,羽 田 空 港(東 京 国 際 空 港)に 西 方 面 か ら到 着 す る 航 空 機 は,経 路 中 の 仮 想 地 点 (WP:ウ ェ イ ポ イ ン ト〉;KOHWA付 近,す な わ ち 着 陸 の30〜40分 前 に使 用 す る 滑 走 路 が 決 定 され る ユ).一方,羽 田 空 港 に 向 か う 西 方 面 か ら の航 空 機 は,着 陸 に使 用 す る 滑 走 路 に よ っ て 飛 行 時 間 が 約9分 異 な る.従 っ て,あ る航 空 機 が 飛 行 中 に も う片 方 の 滑 走 路 に 着 陸 を 変 更 す る指 示 が 発 出 され た 場 合,新 た な 軌 道 で も う片 方 の 滑 走 路 へ 向 か う こ と に な る.飛 行 中 の 滑 走 路 変 更 指 示 に よ り飛 行 して い た 計 画 軌 道 か ら外 れ る と,燃 料 消 費 量 の 増 加 が 避 け ら れ な い.ま た,管 制 官 が 滑 走 路 運 用 の 変 更 を 決 定 して か ら実 際 に 実 施 さ れ る ま で に,約40‑
50分 の 時 間 を 必 要 と す る,従 っ て,航 空 機 が 羽 田 空 港 に 着 陸 す る50分 以 上 前 に,あ る い は 航 空 機 の 離 陸 前 に,着 陸 使 用 滑 走 路 の 正 確 な 予 測 が 可 能 で あ る こ とが 望 ま しい.滑 走 路 の 予 測 に よ り正 確 な 到 着 時 刻 の 予 測 が 可 能 と な り,特 に将 来 の 四 次 元 航 法 を 活 用 した 航 空 交 通 管 理 の効 率 的 な 運 航 に寄 与 す る も の と 期 待 され る.
1.2.先 行 研 究 と の 比 較
使 用 滑 走 路 の 予 測 に 関 す る 過 去 の 研 究 に お い て は,例 え ば 離 散 選 択 モ デ ル を 用 い て 予 測 し て い る も の が あ る2〕,そ こ で は 効 用 関 数(UtilityFunction)を 用 い て,予 測 に 使 用 し た 変 数 の 重 要 度 をt検 定 に よ り 定 量 的 に 評 価 し,予 測 に 有 効 と 判 断 し た デ ー タ を 使 用 し て い る.
気 象 予 報 や 交 通 量 な ど を 用 い て 予 測 し た 結 果 は3時 間 前 の 予 測 で,サ ン フ ラ ン シ ス コ 空 港 (SFO,滑 走 路4本)に お い て 予 測 正 解 率 が80%,ラ ガ ー デ ィ ア 空 港(LGA,滑 走 路2本) に お い て82%と な っ た.さ ら に6時 間 前 の 予 測 で は そ れ ぞ れ,765%と66.8%の 予 測 正 解 率 と な っ た.予 測 に は,滑 走 路 上 の 風 向 き や 周 辺 へ の 騒 音 を 考 慮 し た 時 刻,有 視 界 気 象 状 態 (vMC:visualMeteorolegicalCondition>に お け る 予 想 到 着 交 通 量 や,同 一 滑 走 路 の 継 続 利 用 を 数 値 化 し た 値(lnertia)が 役 立 っ た.し か し,こ のInertia項 が 過 剰 な 重 要 度 を 示 し た た め,
こ の 変 数 の 影 響 を 抑 え る こ とで よ り良 い予 測 モ デ ル が 作 成 で き る と も述 べ られ て い る.
他 の 研 究 で は,ア ム ス テ ル ダ ム ・ス キ ポ ー ル 空 港(AMS,滑 走 路6本)で の使 用 滑 走 路 を 予 測 して い る4).こ の 地 域 は 天 候 が 不 安 定 で あ る こ とや,騒 音 低 減 が 法 律 で 厳 し く強 い られ て い る と い う 特 徴 が あ る,予 測 に は風 向 ・風 速 の 気 象 予 報 値 を 用 い,そ こ に 管 制 官 の 行 動 モ デ ル,す な わ ち 滑 走 路 使 用 にお け る 追 い風 ・横 風 の 大 き さ お よ び 制 限 値 や 滑 走 路 の使 用 要 求, 騒 音 低 減 な ど を判 断 材 料 と し,各 運 用 方 法 の 実 施 可 能 確 率 を 計 算 す る,そ こか ら,ど の 運 用 方 法 を予 測 結 果 と す る か に対 して3種 類 の ア ル ゴ リズ ム を検 討 して い る,結 果 は60‑70%の 正 解 率 で あ っ た,気 象 予 報 の み で は 高 い精 度 を 得 られ な か っ た と述 べ られ て い る,
同 様 に ア ム ス テ ル ダ ム ・ス キ ポ ー ル 空 港 で 滑 走 路 運 用 予 測 を行 っ た 研 究 が あ るS),こ の 研 究 で は 手 法 と し て,多 項 ロ ジ ス テ ィ ッ ク 回 帰(MultinornialLogisticRegression)を 使 用 して い る,気 象 予 報 を 用 い て,各 運 用 方 法 に対 して そ の 運 用 が 実 施 さ れ る確 率 を 計 算 し,予 測 を 行 っ て い る.予 測 範 囲 は1〜27時 間 前 で あ り,1時 間 前 の 予 測 で は76%,27時 間 前 で は69%
の 正 解 率 で あ っ た.こ の 空 港 に は 南 北 方 向 に 向 く滑 走 路 が3本 あ る こ と か ら,気 象 予 報 が 南 北 風 を示 す と き に 高 い 正 解 率 を示 した.す な わ ち,風 向 が 使 用 滑 走 路 の 予 測 に 役 立 っ た と述 べ られ て い る,
1、3.研 究 目 的
本 研 究 で は,機 械 学 習,特 に ラ ン ダ ム フ ォ レス ト(RF:RandomForest)(')を 用 い て 羽 田 空 港 の 着 陸 使 用 滑 走 路 の 予 測 を 試 み,そ の 特 徴 を 明 らか にす る こ と を 目的 とす る.こ の 予 測 は, 使 用 滑 走 路 を 決 定 す る 管 制 官 の 行 動 を 事 前 に 予 測 す る こ と に相 当 す る た め,予 め 用 い る こ と の で き る 気 象 予 報 デ ー タ や 運 航 計 画 等 の 変 数 の み を 予 測 に 用 い る こ と とす る.そ して,予 測 に 用 い た 任 意 の 変 数(予 測 子 〉が ど の程 度 予 測 に 寄 与 した か を,予 測 子 重 要 度 と して 評 価 す る,ま た 新 た な 試 み と して,重 要 度 を定 量 的 に 評 価 す る だ け で な く,予 測 時 間 と の 関 係 を 明 らか に す る こ とで,時 間 に対 し て 予 測 子 重 要 度 が どの よ う に変 化 す る か に 着 目 し,羽 田 空 港 に お け る 滑 走 路 決 定 の 特 徴 を 明 らか にす る,
2.使 用 デ ー タ
2.1.CARATSオ ー プ ン デ ー タ
本 研 究 で は,西 方 面 か ら羽 田 空 港(IATA:HND,IcAo=RJTT)に 到 着 す る 国 内 便 と海 外 便 を解 析 対 象 と す る.解 析 に は,国 土 交 通 省 航 空 局 が 提 供 す る,CARATSオ ー プ ン デ ー タ7}を 使 用 し た.2012〜2015年 度 の 奇 数 月,計168日 分 の 定 期 旅 客 便 の 運 航 デ ー タ が 提 供 さ れ て お り,緯 度 ・経 度 ・高 度 ・型 式 ・仮 想 便 名 の レー ダ ー 観 測 デ ー タ が 約10秒 お き に 収 録 さ れ て い る.図1に,あ る 一 日の 西 か らの 交 通 流 の 全 体 の 軌 跡 と 羽 田 空 港 周 辺 で の 軌 跡 を示 す.
38
36
4n∠ハ∪ り れ ﹃Φで]Φでコ当﹄
28
26125 130135
Longitude[deg]
140
35.8
35.6
.Ei35.4
当
035.2
ヌ 岩35』
34.8
34.6
//
139.5140140,5
Longitude[deg]
図1.上=西 方 面 か ら の 交 通 流 軌 跡,下:羽 田 空 港 周 辺 で の 軌 跡(2012/5〃,387機)
2.2.メ ソ 数 値 予 報 モ デ ル(MSM)
着 陸 使 用 滑 走 路 の 予 測 に 用 い る 気 象 情 報 と し て,気 象 庁 提 供 の メ ソ 数 値 予 報 モ デ ル (MSM:MesoScaleM。del)呂)を 用 い る.気 圧 面 と地 上 面 にお け る 予 報 値 が 配 信 さ れ て お り, 本 研 究 で は 地 上 面 に お け る 予 報 値 を用 い た.表1にMSMの 概 要 を 示 し,羽 田 空 港 周 辺 にお け る 計 算 格 子 点 を 図2に 赤 点 で 示 す.任 意 の位 置 ・時 刻 に お け る値 は,線 形 補 間 に よ り計 算 した.管 制 官 は 滑 走 路 上 の風 向 ・風 速 値 を も と に 使 用 滑 走 路 を 決 定 して い る.そ こで 図3に 示 す よ うな,滑 走 路 上 の風 向 風 速 計 の位 置 に お け る 数 値 予 報 デ ー タ を 予 測 に 使 用 した.表2 に 風 向 風 速 計 の 緯 度 ・経 度 を 示 す.予 報 値 に は 南 北 風 と 東 西 風 の2要 素 が 与 え られ て お り, そ れ ら を合 成 す る こ と で 風 向 ・風 速 を 計 算 し,特 に 滑 走 路 方 向 と そ の 垂 直 方 向 に 射 影 す る こ と で,着 陸 す る 航 空 機 に 対 す る 向 か い 風 と横 風 を 計 算 した.
表1,MSMの 概 要(地 上 面)
要素
初 期値 予 報 時 間 デ ー タ 形式
配 信領 域 格 子 系
海 面 更 正 気 圧,地 上 気 圧,風(東 西 成 分,南 北 成 分),気 温,相 対 湿 度, 時 間 降 水 量,雲 量(全 雲 量,上 層 雲,中 層 雲,下 層 雲)
OO,03,06,09,12,15,18,21UTC(1日8回) 33時 間(地 上:1時 間 間 隔)
国 際 気 象 通 報 式FM92GRIB二 進 計 格 子 点 資 料 気 象 通 報 式(第2版) 北 緯22.4度 〜47.6度,東 経120度 〜150度
等 緯 度 等 経 度,0.05度 ×O.0625度(格 ・子 数505×481)
35.65
653
[b︒Φで] 5535Φで=出届﹂
蓉
曳へ
[〕
35.5
多 グ ㍗≒.
139.65139.7139.75139.8139.85139、9
Longitude[deg]
図2.羽 田 空 港 周 辺 に お け るMSMの 計 算 格 子 点
●津 一一¥ し門
、
図3,滑 走 路 上 の 風 向 風 速 計10)
表2.羽 田 空 港,風 向 風 速 計 の 位 置
RWY Longitude[deg] Latitude[deg]
22 34L 23 34R
139.7758 139.7828 139,8217 139.8023
35.5641 35.5383 355385 355460
以 下(1),(2)式 は風 向 風 速 を 計 算 す る た め の 変 換 式 で あ る.表3に 変 数 の 説 明 を 示 す,
w、p。ed=昭 』。D+1〃 ゐ 。ρ
眠一 一勘 囎)
表3.変 数 説 明
(1)
(2)
畷!σRD VILuGRD w、peed Wdi.ecti。n
南 」ヒ風[m/S】
東 西 風[m/sユ 風 速[皿/s]
風 向[deg]
2.3.BADAモ デ ル
航 空 機 の 標 準 軌 道 を作 成 す る た め に,EUROCONTROLが 開 発 ・維 持 す る 航 空 機 の 運 動 性 能 モ デ ル で あ るBADA(BaseofAircraftData)モ デ ル12)を使 用 した.BADAモ デ ル は航 空機 を 質 点 と した エ ネ ル ギ ー 保 存 則 に基 づ くモ デ ル で あ り,大 気 の 状 態 や 航 空 機 の 挙 動 に 関 す る 基 礎 的 な 方 程 式,航 空 機 の 型 式 ご と の 性 能 デ ー タ な どが 提 供 され る,
2.3.L標 準 飛 行 経 路 の 作 成
航 空 機 の 標 準 飛 行 経 路 は,標 準 計 器 出 発 方 式(SID=StandardInstrumentDeparture)と 広 域 航 法(RNAV:AreaNavigati。n)の 経 路 を 組 み 合 わ せ て 作 成 す る,着 陸 滑 走 路 に 依 ら ず 通 過 す るWPを 飛 行 終 了 点 と す る.そ のWP情 報 を 表4に 示 し,図6にWP位 置 を 記 す,西 方 面 か ら の 交 通 流 はWP=ADDUMを 高 度10,000[ft]で,北 方 面 か ら の 交 通 流 はWP:STONEを 高 度 11,000[珂 で 通 過 す る よ う な 飛 行 経 路 と す る.
表4.WPの 緯 度 経 度 と通 過 高 度
WPName Longitude[deg] LatitUde[deg] Altitude[ft]
ADDUM STONE
140.2391 140.2568
34.8915 36.2796
10,000 11,000
例 え ば 福 岡 一羽 田 便 の 標 準 飛 行 経 路 は,wPlYuRRY‑YoKA[T‑KoHzA‑BRAID‑LuFFY
‑SANJI‑YANKS‑FLUTE‑ENSYU‑BRIGE‑BArlS‑DIIVA‑ADDUM(終 点)を 直 線 で 結 ん だ 経 路 と な る.図4は,そ の 飛 行 経 路 を 地 図 上 に 表 示 し た も の で あ る.
::魎
苫341ダ
名
碁33誕
」32= 一
31
130 132134136
Longitude[deg]
図4.福 岡 一羽 田 便 の 標 準 飛 行 経 路
138 140
2.3.2,標 準 軌 道 の 作 成(国 内 便)
航 空 機 の 標 準 軌 道 の作 成 に は,上 記3っ の デ ー タ を組 み 合 わ せ て 使 用 した.各 機 体 の 標 準 軌 道 は,運 航 デ ー タ の初 期 位 置(緯 度 ・経 度 ・高 度)・ 初 期 時 刻 を 飛 行 開 始 点 と し,羽 田 空 港 周 辺 のWPを 飛 行 終 了 点 とす る,こ の 標 準 軌 道 を,管 制 官 が 事 前 に用 い る こ との で き る 到 着 交 通 流 と し て 扱 う.以 下 に作 成 の 流 れ を示 し,こ の 計 算 を各 機 体 に 対 して 行 う.2‑・4の 計 算 は 図5を 参 照.
○ 標 準 軌 道 の 作 成
機 体 ご と の 標 準 飛 行 経 路 作 成
(ア)運 航 デ ー タか ら,初 期 位 置(緯 度 ・経 度 ・高度)・ 初 期 時 刻 ・巡 航 高 度 を取 得 (イ)空 港 ご と に作 成 した 標 準 飛 行 経 路 の 開始 点 と運 航 デ ー タ の初 期 位 置 を結 び,機 体
ご との標 準 飛行 経 路 を 作 成
上 昇 計 算
(ア)飛 行 高 度 に応 じた,標 準 真対 気 速 度 ・上 昇 率 をBADA̲PTFか ら取 得
〔イ)MSMよ り取得 した 風 を 飛 行 方 向 に射 影 し,対 地 速 度 を計 算
(ウ〉巡 航 高 度 に到 達 す る まで 繰 り返 し計算,そ こを 上 昇終 了 点 と し巡 航 開 始
降 下 計 算
(ア)要 領 は 上 昇 と同 じだ が,降 下 終 了WP(表4)か ら巡 航 高 度 ま で遡 っ て 計算 (イ)巡 航 高 度 に到 達 した ら計 算終 了,そ こ を降 下 開始 点 とす る
巡 航 計 算
(ア)上 昇 終 了点 と降 下 開始 点 を結 び,巡 航 経 路 を 作 成 し計算
(イ)実 際 の 巡 航 高 度 を標 準 巡 航 高 度 と し,高 度 ・真 対 気 速 度 一 定 とす る
作 成 した 上 昇 ・巡 航 ・降 下 軌 道 を 組 み 合 わ せ て1本 の 軌 道 に して 完 成
Latitude Longitude
Wind
, @MSM
一 一 レ 、
・TAS (・ROCD)
@BADA̲PTF lAltitudel‑一
・ ・lGS
Time
ム
Distance
図5.標 準 軌 道 計 算 の 流 れ
45
∩VにU て [切Φで]︒℃5焉﹂
30
25
125130135140145
Longitude[deg]
図6.羽 田 空 港 へ の 国 内 便 標 準 飛 行 経 路
233.標 準 軌 道 の 作 成(海 外 便)
国 内 便 と同 様 に 海 外 便 につ い て も 標 準 軌 道 を作 成 す る が,海 外 便 の デ ー タ 開 始 点 は 巡 航 中 で あ り,離 陸 空 港 ご と の 標 準 経 路 作 成 が で き な い.図7は あ る1日 の 海 外 便 の 飛 行 経 路 を示 した も の で あ る.デ ー タ 開 始 位 置 に応 じて 羽 田 空 港 へ の 飛 行 方 位 を 計 算 し,各 便 に 対 し てWP:STONEま た はADDUMま で の 飛 行 経 路 を 作 成 した 、 海 外 便 の 標 準 軌 道 は 上 昇 計 算 が な く,降 下 → 巡 航 の 順 に 計 算 を行 う.
451
40 亡UAUれ れ [b︒Φで]Φヌ署ヨ
25
一//艇 》
/
続…鰺
125130135140145
Longltude[deg]
図7.海 外 便 の 飛 行 経 路(2012/5/7,64機)
3.現 在 の羽 田空 港 の滑 走 路 使 用 状 況
3.1.羽 田 空 港 の 概 要
羽 田 空 港 は,東 京 都 大 田 区 羽 田 空 港(東 経:139.7811度,北 緯:35、5533度,標 高6.4[m]) に 位 置 す る 日本 最 大 の 空 港 で あ り13},日 本 で は 数 少 な い24時 間 運 用 が 可 能 な 空 港 の 一 つ で あ る 「4}.羽田 空 港 は 世 界 で5番 目 に 利 用 者 の 多 い 空 港 で あ り,平 成26年 度 の 国 内 旅 客 数 合 計 が9,520万 人 で あ る の に対 し,羽 田 便 利 用 者 合 計 は5,879万 人 に 上 り,国 内 全 体 の 利 用 者 の 約6割 が 羽 田 空 港 を 利 用 して い る.
羽 田 空 港 で は,主 に4本 の 滑 走 路 が 着 陸 に 用 い られ て い る.空 港 の 南 側 か ら着 陸 す る34L, 34R滑 走 路 と,空 港 の 東 側 か ら着 陸 す る22,23滑 走 路 で あ る.表5に 滑 走 路 の 諸 元 を 示 し, 図8に 羽 田 空 港 の 滑 走 路 配 置 を 黒 線 で,風 向 風 速 計 の位 置 を 赤 点 で 示 す,A(34L),C(34R)滑 走 路 は互 い の 干 渉 が な い オ ー プ ン パ ラ レル 方 式 で あ り,同 時 進 入 ・出 発 を 可 能 とす る.B(22), D(23)滑 走 路 は 南 風 好 天 時 に お い てLDA(Localizer・TypeDirectionalAid>を 使 用 した 同 時 進 入 が 行 わ れ る.
、
凝
"
ツ
図8.羽 田 空 港 の 滑 走 路 配 置8)
表5,羽 田空 港 滑 走 路 諸 元
RunwayName Ru皿way LengthxWidth[m]
A B C D
34L,16R O4,22 34R,16L
O5,23
3,000x60 2,500x60 3,360x60 2,500×60
3.2.羽 田 空 港 着 陸 方 式
羽 田 空港 は 着 陸 に使 用 す る滑 走 路 ご と に 着 陸 方 式 が 異 な る.一 般 的 に6=00か ら23:00ま で の 間,34L,R滑 走 路 はILS(計 器 着 陸 装 置,In8trumentLandingSystem)ア プ ロ ー チ ま た は LOC(ロ カ ライ ザ ー,Localizer)ア プ ロ ー チ,22,23滑 走 路 はLDAア プ ロー チ が 優 先 的 に 用 い られ る16).
ILSは,精 密 進 入 を 行 うた め の 装 置 の こ とで あ り,ロ カ ラ イ ザ ー(方 位 情 報 装 置),グ ラ イ ドパ ス(高 低 情 報 装 置),マ ー カ ー(位 置 情 報 装 置)の3つ で 構 成 さ れ て い る,空 港 周 辺 の 視 界 が 悪 い と き に も,航 空 機 の 安 全 な 進 入 を 可 能 に す る もの で あ る.LOCは,ILSの う ち
ロ カ ライ ザ ー の み を使 用 して 滑 走 路 に 進 入 す る 方 式 で あ る.
22,23滑 走 路 で 用 い られ るLDAは 上記 とは や や 異 な る ア プ ロー チ で あ る.図9に そ の 飛 行 経 路 を示 す.WP:BONDOを 通 過 後,LOC:1一 に 向 か っ て 降 下 を行 う.そ し て,KLか
ら1.1[NM]の 地 点 で 左 旋 回 を 開始 し,滑 走 路 に着 陸 を行 う方 式 で あ る.着 陸 滑 走 路 の延 長 線 上 に 発 信 さ れ た 電 波 を も と に進 入 す るILS,LDAと は 異 な り,旋 回 し な が ら滑 走 路 に 接 近 し て い く こ と が 特 徴 で あ る.こ れ ら計 器 着 陸 装 置 を 用 い て 大 き な 交 通 量 に 対 応 して い る こ と が 羽 田 空 港 の 特 徴 で あ る.
π
VOR/DME
1122HME CH・5gx← 晶 轟
駅o
凱
綜 〆 MAPtD1,11KL
CAUTION=日EALEHτ 丁ORUNWAY MISUNDERSTA閥0ING.
BONDO{FAF}BEAST{IF)D12 .71KLDI5.81KL
蝋 2〒o'一一
D纈 台∩
UD11』
SYE
R/DME 117.OSXE
う BACONL!S1aji) 5000
Notθ=1.Forlnitialapproa￠hsegmen電.
{1)R卜IAV1
{2)DME/DME月RUorGNSSr6qロired 2.Rad昌rservi￠erequired.
図9,22滑 走 路 へ のLDAビ ジ ュ ア ル ア プ ロ ー チ
3.3.着 陸 滑 走 路 と飛 行 時 間 につ い て
着 陸 使 用 滑 走 路 の 違 い に よ る 飛 行 時 間 の 差 に つ い て 検 証 す る,西 方 面 か ら羽 田 空 港 に 到 着 す る 航 空 機 は 降 下 時 に,房 総 半 島 南 東 のWP=ADDUMを 通 過 後,34L,R滑 走 路 また は22, 23滑 走 路 の どち ら に着 陸 す る か で 飛 行 経 路 が 異 な る.そ の 例 と して,福 岡 空 港 を 離 陸 し た 航 空 機 が 羽 田 空 港 へ 着 陸 す る 際 の 標 準 到 着 経 路(STAR=StandardTerminalArrivalR。utes)を 図10に 示 す,表6か ら経 路 の 長 さ を 比 較 す る と,2本 に 分 岐 す るWP=ADDUM以 降 の 飛 行 距 離 は,34L滑 走 路 へ 着 陸 す る 青 線 の 経 路 よ り,22滑 走 路 に着 陸 す る 赤 線 の 経 路 の 方 が 約 15倍 長 い,ま た,運 航 デ ー タ か ら求 め た 着 陸 滑 走 路 と 飛 行 時 間 の 関 係 か ら,22,23滑 走 路 着 陸 時 に は 飛 行 時 間 が 平 均 約9分 長 い こ とが わ か る,
同 様 に,北 方 面 か ら羽 田 空 港 に到 着 す る 場 合 の 飛 行 時 間 を,新 千 歳 空 港 発 便 を用 いて 計 算 した も の を 表7に 示 す.北 か ら の 到 着 便 は,茨 城 県 中 央 部 上 空 のWP=STONEを 通 過 後,経 路 が2本 に 分 岐 す る よ うな 飛 行 を 行 う,34L滑 走 路 に着 陸 す る場 合,標 準 到 着 経 路 の 距 離 が 約1.3倍 長 く,着 陸 滑 走 路 に よ る 飛 行 時 間 の 差 は 平 均 約4分 で あ っ た,従 っ て,北 方 面 か ら の 到 着 交 通 流 に 比 べ て,西 方 面 か らの 交 通 流 の 方 が 着 陸 滑 走 路 に よ る 飛 行 時 間 の 差 が 大 き く,着 陸 使 用 滑 走 路 の 予 測 が,効 率 的 な 運 航 にお い て よ り重 要 で あ る と考 え られ る.
[b︒︒で]Φでβ器﹂
35.5
35
一RWY22
‑RWY34L
☆ADDUM 139.5140140、5
Longitude[deg]
図10.福 岡 一羽 田 便 の 標 準 到 着 経 路9}
36.51
63 553[切oで]Φでコ岩邸﹂
一RWY22
‑RWY34L
☆STONE
35‑
139.5140140.5
Longitude[deg]
図11,新 千 歳 一羽 田 便 の標 準 到 着 経 路
表6.福 岡 一羽 田 便 の 機 体 数 と 飛 行 時 間[sec]
Landin9 Aircrafts Mean Median STD Distance[NM]
RWY34L,R RWY22,23
5,789 2,970
4,185 4,748
4,148 4,703
367 401
41.2 61.9
表7,新 千 歳 一羽 田 便 の 機 体 数 と 飛 行 時 間[sec]
Landing Aircrafts Mean Median STD Distance[NM]
RWY34L,R RWY22,23
5,617 2,930
4,660 4,417
4,627 4,370
316 333
82,5 62.3
3.4.着 陸 使 用 滑 走 路 と着 陸 機 体 数 につ いて
滑 走 路 ご と の 着 陸 機 体 数 を 調 べ る.運 航 デ ー タ に お い て,低 高 度 で の レー ダ ー 観 測 は 十 分 な 精 度 を 確 保 で き ず,ま た デ ー タ 終 了 点 は 滑 走 路 上 か らず れ て い る た め,着 陸 滑 走 路 の 判 断 に 用 い る こ と が で き な い.そ こ で,着 陸 直 前 の 飛 行 経 路 と任 意 に 定 め た7地 点 と の 距 離 を 計 算 し,着 陸 に使 用 し た 滑 走 路 を判 断 した,図12は 着 陸 ま で の 飛 行 軌 跡 と,滑 走 路 判 断 に 用 い た 地 点 を 示 した も の で あ る.表8に 示 す,西 方 面 か ら の 到 着 機 に お け る 滑 走 路 ご と の着 陸 機 数 か ら,34L滑 走 路 着 陸 が 全 体 の62.1%で 最 も多 く,22滑 走 路 着 陸 が 全 体 の32.8%で2番
目 に多 い.34滑 走 路 着 陸 が 多 い の は,22,23滑 走 路 着 陸 に 比 べ て 飛 行 時 間 が 短 縮 で き る こ と と も 関 係 して い る と考 え られ る.表9に 示 した 北 方 面 か らの 到 着 機 で は,反 対 に34R,22滑 走 路 へ の 着 陸 が 多 い.従 っ て,西 方 面 か ら の 到 着 機 と 北 方 面 か ら の 到 着 機 は,別 々 の 滑 走 路
を 着 陸 に 使 用 して い る こ とが わ か る.ま た 総 機 体 数 を見 て み る と,特 に 西 方 面 か らの 機 体 数 は 年 々 増 加 して お り,こ の4年 間 で も航 空 交 通 需 要 の 増 加 を 見 て 取 る こ とが で き る.
表8.滑 走 路 毎 の 着 陸 機 体 数(西 方 面 か らの 到 着 機)
RWY34LRWY34RRWY22 RWY23 Al1
2012 2013 2014 2015
9,408 10,806 ll,442 ll,292
762 425 824 1,089
5,836 5,597 5,277 5,399
229 144 260 364
16,235 16,972 17,803 18,144 All
Ratio[%]
31,656 62.1
2,011 3.9
16,710 32.8
633 1,2
51,010
表9.滑 走 路 毎 の 着 陸 機 体 数(北 方 面 か らの 到 着 機)
RWY34LRWY34RRWY22 RWY23 All
2012 2013 2014 2015
531 386 546 655
2,788 3,115 3,240 3,060
82 71 101 188
1,926 1,812 1,718 1,704
5,327 5,384 5,605 5,607 all
Ratio[%]
2,118 9.7
12,203 55.7
442 2.0
7,160 32,7
21,923
35、8
㍍︑ギ
β04
尻り醒りけ [切Φ℃]Φヌ剃旧据﹂
35,2ぐ
139.6139,8140140.2140.4
Longitude[deg]
図12,あ る 一 日 の 着 陸 軌 跡 と 滑 走 路 判 別 に 用 い た 地 点
羽 田 空 港 で は,34滑 走 路 の 反 対 方 向 か らの 進 入 で あ る16滑 走 路 に 着 陸 す る こ とが 稀 に あ る.そ の 飛 行 軌 跡 を 図13に 示 す.通 常 こ の 滑 走 路 へ の 着 陸 は,市 街 地 の安 全 確 保 と騒 音 対 策 の た め設 定 が され て い な い15に と か ら,本 研 究 で は こ の 滑 走 路 へ の 着 陸 を考 え な い も の
とす る,1
35,8i
35.6
一35.4 譜 呂
Φ35.2J
ヌ
莞35=」
34.8一
34.6一
139 139.5140
Longitude[deg]
図13.16L滑 走 路 に 着 陸 す る 例
140.5
3.5.着 陸 滑 走 路 と時 刻 の関 係
着 陸 使 用 滑 走 路 と 時 刻 の 関 係 を 調 べ る.15分 ご と の34L,R滑 走 路 使 用 率 の4年 平 均 を 図 14に 示 す.こ こ か ら,朝 ・夜 の 時 間 帯 は34滑 走 路 の 使 用 が 多 い こ と が わ か る.早 朝 ・深 夜 の 滑 走 路 決 定 に は,周 辺 地 域 へ の 騒 音 が 考 慮 さ れ て い る.東 京 湾 上 空 を 飛 行 して 滑 走 路 へ 進 入 す る34L,R滑 走 路 を 使 用 す る こ とで,22,23滑 走 路 進 入 に 伴 う 千 葉 県 上 空 で の 降 下 飛 行 に よ り生 じる 住 宅 地 へ の 騒 音 発 生 を避 け る こ と が 可 能 な こ と も,傾 向 の 理 由 と して 考 え ら れ る.
0.8
蚤 …5 差 α7 喜'kfO・6s
Eo.6 急響 D 0.55
05
8 1012 141618
Time[hour]
20 22
図14.34L,R滑 走 路 平 均 使 用 率(15分 ご と)
4.羽 田空 港 着 陸使 用 滑 走 路 の予 測
航 空 情 報 セ ン タ ー(AISJAPAN:JapanAeronauticalhlfb㎜ationServiceCenter)に よ る と, 羽 田 空 港 で は 一 般 的 に,6=00か ら23:00の 間 に,北 風 運 用 時 に は34L,R滑 走 路 が,南 風 運 用 時 に お い て は22,23滑 走 路 が 優 先 的 に 使 用 さ れ る が,無 風 ・弱 風 運 用 時 に は 明 確 な 決 ま り は な い16).ま た,風 向 き 以 外 の 気 象 情 報 や 交 通 状 況 に 言 及 は さ れ て い な い.
本 研 究 で の 着 陸 使 用 滑 走 路 の 予 測 は,8=OO‑・22=45を15分 単 位 で1日 を60分 割 し,そ の 168日 分,即 ち デ ー タ 数N=・10,080の 予 測 を 行 う,15分 間 の 使 用 滑 走 路 が34L,R滑 走 路 の
ど ち ら か を 使 用,も し く は22,23滑 走 路 の ど ち ら か を 使 用 の2通 り で 場 合 分 け を 行 う.
4.1.南 北 風 で の 予 測
ま ず は,空 港 で の 風 向 を用 いて 着 陸 使 用 滑 走 路 予 測 を行 っ た.風 向 き が 北 風 で あ れ ば34L, R滑 走 路 を,南 風 で あ れ ば22,23滑 走 路 を使 用 す る と して 予 測 を行 っ た と こ ろ1時 間 前 で の 予 測 で 正 解 率 が81、0%と な っ た.図15は 風 向 ・風 速 の散 布 図 で あ り,青 い 点 は34L,R滑 走 路 の 使 用 を,榿 色 の 点 は22,23滑 走 路 の 使 用 を意 味 す る.ま た 縦 軸 の 風 向 は,負 の 値 で あ れ ば 北 風 運 用 を,正 の 値 で あ れ ば 南 風 運 用 を 表 す.こ こか ら,南 ・北 で の 風 向 き の 場 合 分 け に よ り,約8割 の正 解 率 で 予 測 が 可 能 で あ る と 言 え る,図15か ら,34L,R滑 走 路 が 風 向 き に 依 らず に 使 用 さ れ て い る の に 対 し て,22,23滑 走 路 は 多 くの 場 合,南 風 が あ る 程 度 強 い 時 の 運 用 で あ る こ と が わ か る.ま た 散 布 図縦 軸 の 一90,90[deg]に 点 が 多 い こ とか ら,羽 田 空 港 に 南 北 方 向 の 強 い 風 が 吹 い て い る こ と もわ か る,
180
90 009
■[bn︒℃言ε8﹄5℃口霞
一180
024681012
WindDirection[m/s]
。RW34L,RUse。RWY22,23Use
図15.風 向 ・風 速 と 使 用 滑 走 路
14
4.2.滑 走 路 上 の 向か い 風 に よ る予 測
航 空 機 は 着 陸 の 際,同 一 対 気 速 度 で も向 か い 風 が 大 き い ほ ど対 地 速 度 が 小 さ くな る の で, 着 陸 を安 全 に行 う こ とが で き る.そ こで,管 制 官 は 滑 走 路 上 の 向 か い風 を も と に 滑 走 路 を 決 定 す る と し,使 用 滑 走 路 を 滑 走 路 上 の 向 か い 風 の 大 き さ で 予測 した.そ こで 表10の よ う に 4通 りの 場 合 分 け を 行 い,そ の 時 の 正 解 率 を か っ こ 内 に,全 平 均 を 最 上 段 に 示 す,例 え ば, どち らの 滑 走 路 も 向 か い 風 の 場 合,表 の 右 上 の よ う に34L,R滑 走 路 を使 用 す る と予 測 す る.
図16は 滑 走 路 ご との 向 か い 風 の 散 布 図 で あ り,実 際 に使 用 した 滑 走 路 で 色 分 け した.正 の 値 を 向 か い 風 と し,負 の 値 を追 い 風 と して い る.結 果 は1時 間 前 の 予 測 で87.4%の 正 解 率 と な っ た.滑 走 路 上 の 向 か い風 の 組 み 合 わ せ に よ る 予 測 で,正 解 率 が9割 近 く に 向 上 した.t向 か い風 の 滑 走 路(図16:第2,4象 限)を 頻 繁 に使 用 して お り,風 向 き が 同 じ状 況(図16:
第1,3象 限)で は,34L,R滑 走 路 の 使 用 が 多 い こ とが わ か る,22,23滑 走 路 が 追 い 風 の 状 況 で は,ほ と ん ど が34L,R滑 走 路 の 使 用 で あ る.ど の 場 合 で も概 ね7割 以 上 の 正 解 率 で あ る,
表10.滑 走 路 予 測 ル ー ル と 正 解 率(N=10,080)
All 87.4%
RWY22,23
Tailwind Headwind
RWY34L,R
Headwind
Tailwind
34L,Ruse (98.9%) 34L,Ruse (90.8%)
34L,Ruse (69.1%) 22,23use
(75.20/・)
[0弓覧肴口]寸面窪M︻口O.て自嗣彦・も扁ロ
15
10
5
0
一5
。RWY34L,RUse xRWY22 ,23Use
.10
‑10‑50510
HeadwindonRWY22[m/s]
図16,滑 走 路 ご と の 向 か い 風 と 着 陸 使 用 滑 走 路 15
4.3.RFに よ る 予 測 43.1、RFに つ い て
RFは 機 械 学 習 の 中 で も教 師 あ り学 習 で,任 意 の 変 数 を 用 い て 学 習 し,分 類 ・回 帰 を行 う こ とが 可 能 で あ る.相 関 が 低 い 弱 学 習 機 を 多 数 作 成 し,そ の 平 均 を使 用 す る ア ンサ ン ブル 学 習 で あ る,RFは 例 え ば 航 空 交 通 管 理 の分 野 にお いて,空 港 問 の 遅 延 伝 播 予 測 な ど に 用 い ら れ て い る17),既 存 の デ ー タ か ら法 則 性 を見 出 す こ とで,滑 走 路 予 測 に 役 立 つ 変 数 を 明 らか
に す る.
以 下 に学 習 機 生 成 の 流 れ を示 す.学 習 デ ー タ に対 して ブ ー トス トラ ッ プ サ ン プ リ ン グ をM 回 行 い,M個 の サ ン プ ル を 作 成 す る.ブ ー トス トラ ップ(Bootstrap)と は,重 複 を許 した 無 作 為 な 抽 出 の こ と で あ り,元 の デ ー タ セ ッ トか ら新 た な デ ー タ セ ッ トを 作 る方 法 で あ る.各
ブ ー トス トラ ッ プサ ン プ ル に対 して,デ ー タ の2〆3を 使 用 して 弱 学 習 機 を 作 成 し,残 りの1/3 は00B(out‑of‑bag)デ ー タ と 呼 ば れ,弱 学 習 機 の 検 証 用 に 用 い られ る.00Bデ ー タ を用 い る こ とで,モ デ ル の エ ラー 率,ま た 予 測 子 重 要 度 を 評 価 す る こ とが で き る,弱 学 習 機 の 作 成 に 当 た って,一 般 に 用 い る 変 数 の 数d'は 分 類 問 題 に お い て,d'=[而]で あ る こ と が 勧 め られ て い る.検 証 デ ー タ をM個 の 弱 学 習 機 に 当 て は め,分 類 問 題 で は 多 数 決 を と っ て 結 果 とす る.
学 習 デ ー タ:ノ〉個 (次 元 ・の
/ ＼
ブー トス トラップ サ ンプ ル1
ブー トス トラ・ンプ サ ンプ ル2
↓
ブ ー トス トラップ サ ンプ ルM
1=蛭 萱璽]
木10 /＼
￡0
66
木20
6b6b 6b
多 数決,平 均 分 類,回 帰 図17.RFの 概 念 図
b』*M
60 60
全 デ ー タ か ら ラ ン ダ ム に 抽 出 し た90%の デ ー タ で 学 習 し,ベ イ ズ 最 適 化 を 用 い て パ ラ メ ー タ の 最 適 化 を行 い,学 習 機 を作 成 す る.そ して,残 りの10%の デ ー タ で 予 測 精 度 を検 証 す る.学 習 か ら検 証 ま で を100回 繰 り返 し,平 均 値 を と って 結 果 と した.RFは 学 習 機 の 作 成 時 に,予 測 子 の 重 要 度 を 定 量 的 に評 価 す る こ とが で き,こ れ を参 考 に 滑 走 路 予 測 の 高 精 度 化
に 寄 与 す る変 数 を 明 らか に し,そ の 考 察 を 行 う.RFの パ ラ メ ー タ は表IIの 設 定 と し た,
表11,RFの パ ラ メ ー タ
風向風速のみ 複数予測子
木 の 数 〃 学 習 デ ー タ の 次 元d
ブ ー トス トラ ッ プ サ ン プ ル の 次 元d' 葉 に お け る変 数 の 最 小 数LSmin
5022
1
100 11 4
1
4.3.2,風 向 ・風 速 で の 予 測
ま ず は,4.1節 で 用 い た 風 向 ・風 速 を用 いてRFに よ る予 測 を 行 っ た 場 合,1時 間 前 の 予 測 で90.3%の 精 度 と な っ た.図18に 予 測 時 間 に 対 す る 正 解 率 の グ ラ フ を示 す,横 軸 は,何 時 間 前 に使 用 滑 走 路 を 予 測 した か を 意 味 す る.榿 色 の線 が 南 北 風 で の 予 測,緑 色 の 線 が 向 か い 風 の 組 み 合 わ せ に よ る 予 測 結 果 で あ る.RFに よ る 予 測 で は 先 ほ どの 単 純 な 南 ・北 の分 け 方 で は な い,適 切 な 風 向 の 閾 値 を学 習 した こ とで 精 度 が 向 上 した と考 え られ る.ど ち ら も予 測 時 間 が 遠 くな る ほ ど 正 解 率 が 減 少 して い る が,RFを 用 い る こ とで どの 予 測 時 間 で も 正 解 率 が 向 上 して い る.
0.92 O.90
0,88
嘗0.86彗
超O・84
0.82 0.80 0.78
‑12‑10‑8‑6‑4‑20
PredictionTime[hourユ ー●‑Wind(North
,South)+Wind(Headwind)+RF(Wind)
図18.予 測 時 間 と 正 解 率
以 下 で は,予 測 子 重 要 度 の 表 記 に 箱 ひ げ 図 を 用 い た.箱 ひ げ 図 の 各 要 素 を 図19に 示 す.
あ る デ ー タ がq3+1,5x〔q3‑q1)よ り 大 き い,ま た はqi‑‑1.5×(q3‑q1)よ り 小 さ け れ ば そ の 値 は 外 れ 値 と 判 断 さ れ る.ま た,箱 ひ げ 図 の ノ ッ チ(切 込 み)は 中 央 値 の95%信 頼 区 間 を 意 味 す る.
十十十T十
← 一 一 外 れ 値
哺噌一一一 一一 一qr
3十1,5x(q3‑q1)
勉 ゴ 糎
ひげ 一 一1
⊥ 司一一 一 最 小 値
図19.箱 ひ げ 図
RFに よ る 予 測 で の 予 測 子 重 要 度 を 以 下 に示 す,図20(左)は,風 向 ・風 速 の2つ を 用 い た 場 合 の 予 測 子 重 要 度 の 箱 ひ げ 図 で あ る,こ こ か ら,風 向 の 重 要 度 が 風 速 よ り も大 き い こ と が わ か る.ま た 図20(右)は,滑 走 路 上 で の 向 か い風 を用 いた 際 の 予 測 子 重 要 度 で あ る, 34滑 走 路 の 向 か い 風 よ り も22,23滑 走 路 の 向 か い 風 が 重 要 で あ る こ とが わ か る.従 っ て,滑 走 路 上 で の 風 速 よ り も風 向 が 役 に 立 ち,34L,R滑 走 路 の 向 か い 風 よ り も22,23滑 走 路 の 向 か い風 が 重 要 で あ る こ とが わ か っ た.
40 35 ∩Ψ5∩U︻U りく 080ゼoΩ∈=oもうΦ﹂ユ
10 lL
<壬ーーーL
(左:風 向 ・風 速 で の 予 測,
14
﹂︑‑‑下ーー⊥.L/
12 ∩UΩUβ0
8器ゼoΩE=oも℃o庄 4 ﹂︑1＼/
1
W‑speW‑dirWhead34Whead22 PredictorPredictor
図20.RF予 測 子 重 要 度
右:滑 走 路 上 向 か い 風 で の 予 測)
43.3.任 意 の 変 数 で の 予 測
任 意 の 変 数 を 用 い たRFに よ る 予 測 を 行 う.表12に 追 加 した 変 数 と そ の 説 明 を 示 す,こ れ ら は,管 制 官 が 事 前 に 使 用 す る こ と の で き る 値 と 想 定 し た.
表12.予 測 子 一 覧 向 か い風
向 か い風 の変 化 量 横 風 降 水 雲量
予 測 交 通 量
予 測 時 の 使 用 滑 走 路(lnertia)
[m/s]
[m/s/15min]
[m/S]
[一]
[%]
[/15min]
[一]
滑 走 路 上 の向 か い風(2要 素) 向 か い風 の15分 間 の変 化 量
滑 走路 上 の横 風(2要 素) 降 水 の有 無(Oor1>
空 港 周 辺 の 下 層 雲 量 15分 間 の予 測 到 着 機 数 予 測 時 に実 際 に使 用 して い る滑 走 路
、
図21に 予 測 方 法 ご と の 正 解 率 を 示 す.比 較 対 象 と し て,風 向 き を 用 い たRFに よ る 予 測 を 黄 線=RF(Headwind)で 示 す.そ こ に,横 風 や 向 か い 風 の 変 化 量,降 水,雲 量,予 測 交 通 量 を 追 加 し た も の を 青 線:RF(Weather+Traffic)で 示 し,さ ら に 予 測 時 の 使 用 滑 走 路 を 加 え た も の を 赤 線:RF(Weather+TraffTic+lnertia)で 示 す,結 果 は 青 線 が1時 間 前 の 予 測 で,9L3%の 正 解 率 と な っ た,向 か い 風 の み の 予 測 よ り も 精 度 が 向 上 し,追 加 し た 変 数 が 予 測 に 寄 与 し た と 考 え ら れ る,ま た,予 測 時 の 使 用 滑 走 路 を 追 加 し た 場 合,1時 間 前 の 予 測 で95.4%に 向 上 し た.こ の 変 数 を 追 加 す る こ と で さ ら に 精 度 が 向 上 し,特 に3時 間 以 内 の 正 解 率 が 大 き く 向 上
し た.直 近 の 予 測 に,予 測 時 の 使 用 滑 走 路 が 大 き く 寄 与 し て い る こ と が わ か る.
0.96 0.94 0.92 診
§ ・・9。
遷 0.88
0.86 O,84
・脅…RF(Headwind) 一●‑RF(Weather+Traffic) 一●‑RF(Weather+Traffic+lnertia)
一12‑10‑8‑6‑4‑20
PredictionTime[hour]
図21.予 測 時 間 と 正 解 率
4.4.考 察
予 測 に 用 い た 変 数 ご と に考 察 を 行 う.図22に 予測 子 重 要 度 の 平 均 との 差 を 示 す.重 要 度 の 高 い予 測 子 は,向 か い 風 の 大 き さ ・変 化 量 で あ り,そ して 特 に3時 間 前 ま で は 予 測 時 の使 用 滑 走 路 の 重 要 度 も 高 い.反 対 に,交 通 量 ・降 雨 は 重 要 度 が 低 い こ とが わ か る.な お こ の 重 要 度 は,あ る 変 数 を 用 い な か っ た 時 の 予 測 へ の影 響 を測 っ て い る わ け で は な い こ と に 注 意 が 必 要 で あ る,も しそ の 変 数 を 予 測 に 用 い な か っ た 場 合 も,他 の変 数 が 代 わ り と して 用 い ら れ る か らで あ る.
2.5 2.0 Dm舗σ℃ 50一8目椙巳日=︒↑︒咽昭ζ
一1 .0
一1.5 一工2
+Whead34
十Wchg ̲34
‑一 一Rain
一10‑8‑6‑4
PredictionTime[hour]
一一)一 一・Whead22・‑Wcross34
十Wchg ̲22… ・k…Traffic̲W
+InertiaLCC
図22.予 測 子 重 要 度 と 予 測 時 間
.2 0
Wcross22
… ・h…TrafficN
・ 滑 走 路 上 の 向 か い風(Whead34
,Whead22)
航 空 機 が 着 陸 す る 際,同 一 の 対 気 速 度 で も 向 か い 風 が 大 き い ほ ど対 地 速 度 が 小 さ くな る の で,安 全 な 着 陸 が 可 能 とな る,従 って,管 制 官 は 向 か い風 が 吹 い て い る 滑 走 路 を使 用 す る た め,向 か い 風 の 情 報 は 滑 走 路 決 め に 重 要 で あ る と考 え られ る.
羽 田 空 港 の 気 象 に は2種 類 の 風 が 大 き く影 響 す る,1つ は 季 節 風 で あ り,日 本 全 土 に 毎 年 同 じ方 向 か ら吹 いて く る 風 で あ る,夏 に は 大 陸 が 暖 め られ る こ と に よ っ て 海 洋 か ら 南 寄 りの 風 が,冬 に は 大 陸 が 冷 や され て シ ベ リ ア 高 気 圧 が 発 生 し,北 寄 り の 強 い風 が 吹
く18),5,7,9月 と い っ た 暖 か い 時 期 に は,南 風 が 吹 く こ とで 図23(左)134滑 走 路 に は 追 い風 が 吹 き,図23(右)=22,23滑 走 路 に は 向 か い 風 が 吹 い て い る,ま た,11,1,3月
と い っ た 寒 い 時 期 に は,そ の逆 の 傾 向 が 表 れ て い る こ と が わ か る.
10
EOhU5一
[の＼Fヒ]鯉﹂﹂寸oう﹀≧{﹂=O℃二一ヌで帽①工
一to
⊥ 丁
一‑ーー﹂圃圃
Jan.Mar.MayJulySept.Nov, Month
10
5∩V﹃V
[㎝＼E]︒︒創.斜ζ産⊆︒唱三≧で$エ
一10
TIr
!
Jan.M臼r、MayJ]lySept.Nov.
Month
図23.月 ご と の 滑 走 路 上 向 か い 風 の 強 さ(正:向 か い風,負:追 い風)
ま た も う1つ は,特 に海 岸 沿 い で 発 生 す る 海 陸 風 で あ る.こ れ は,海 と陸 の 熱 容 量 の 差 か ら発 生 し,時 間 帯 に よ っ て 異 な る 特 性 を 示 す 風 で あ る.図24に,34滑 走 路 に お け
る 平 均 向 か い 風 を 月 ご と に 分 け た も の を 示 す,こ こ で,お よそ 南 北 方 向 に 伸 び る34滑 走 路 に お け る 向 か い風 の 大 き さ は,北 風 の 大 き さ と ほ ぼ 同 義 で あ る と 言 え る.朝 ・晩 の 時 間 帯 に は 海 側 が 暖 か く 陸 側 が 寒 い た め,上 昇 気 流 の 発 生 す る 海 側 に陸 の 空 気 が 流 れ 込 む 陸 風 す な わ ち34滑 走 路 に は 向 か い風 が 吹 く,反 対 に 昼 の 時 間 帯 に は,暖 か い 陸 に 上 昇 気 流 が 発 生 す る こ と で,海 か ら陸 に 空 気 が 流 れ 込 む 海 風 す な わ ち34滑 走 路 に は 追 い 風 が 吹 くの で あ る,
これ ら2種 類 の 風 を ま とめ る と,ま ず 季 節 風 に よ っ て 羽 田 空 港 に1日 を 通 して 吹 く風 が 決 ま る,そ れ に 加 え,時 間 帯 に よ っ て 性 質 が 変 化 す る 海 陸 風 の 影 響 に よ り,1日 の 中 で も最 も気 温 の 上 昇 す る15時 付 近 で 海 風 に よ る 追 い 風 成 分 が 大 き く な る,従 っ て,夏 に は15時 に 追 い 風 が よ り大 き く な り、 冬 に は 向 か い 風 が 弱 ま る と い っ た よ うな 傾 向 を 見 る こ とが 可 能 で あ る.こ の 様 子 は 図24か ら も読 み 取 る こ と が で き る.風 の 大 き さ は 月 日 と 時 刻 の 関 数 で あ る と言 え る.
4,0
署3.・
ヨz・
蘂1.・
差 。.。
8 ‑1 .0
諸
寄 。
卦3.o
§.,.o .5 .0
、 、
'、 鵯 舳 ̲̲'
810121416182022
Time[hour]
AverageJan.Mar.…‑c‑May
‑一 一July‑一 ・・‑Sept .N。v,
図24.時 刻 と34滑 走 路 上 の 向 か い 風(月 平 均)
図25に は,34L,R滑 走 路 の15分 ご と の平 均 使 用 率 を,月 ご と に分 け た も の を示 す.
こ こか ら,月 ご と の 滑 走 路 使 用 率 の傾 向 が,図24の 向 か い風 の 傾 向 と類 似 して い る こ とが わ か る.す な わ ち,管 制 官 に よ る羽 田 空 港 の滑 走 路 決 定 に は,滑 走 路 上 の 向 か い風 が 大 き く 影 響 して い る こ と が わ か った.
LO 百〜09 卓o.8 訟o.7
琶 α6 葺 α5
翻 量1:1
0.0
8 10
一 一 ■ 、
、 〜"
s̲r
12 141618 Time[hour]
20 22
AverageJan.一 一一 一一Mar.・ … 一一May
‑一 一July‑一 一Sept ,Nov.
図25.時 刻 と34滑 走 路 使 用 率(15分 刻 み,月 平 均 〉
