2021年, 第7卷, 第4期 刊出日期:2021-04-30
    

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    主编寄语
  • 张军, Mark Hansen
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  • 新闻热点
  • Mitch Leslie
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  • Chris Palmer
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  • Peter Weiss
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  • 观点述评
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    吴光辉
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  • Joseph Post
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  • 张军
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  • 研究论文
  • Review
    苏艺, 谢可欣, 王洪建, 梁哲, Wanpracha Art Chaovalitwongse, Panos M. Pardalos
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    航班的正常运行可能会受到各种不可预测因素的影响,导致如机场关闭、临时飞机维护等不正常航班情况发生。当不正常航班产生时,航空公司运行控制中心会采取多种方法来调整资源(包括航班时刻、飞机和机组等)的分配并重新安排旅客以实现航班计划的恢复。本文首先介绍了不正常航班生成的可能场景和一系列常见的恢复手段,接着回顾了飞机路径恢复、机组恢复和多资源整合恢复的基本模型和相关扩展研究,旨在为航空公司实际运行中不同的恢复场景提供合适的模型和方法。此外,本文还对相关课题的未来研究方向提出了建议。

  • Perspective
    Tatjana Bolić, Paul Ravenhill
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    欧洲单一天空空中交通管理研究(SESAR)项目是欧盟委员会欧洲单一天空倡议的技术支柱,旨在实现空中交通管理(ATM)的现代化。在本文中,我们介绍了SESAR的建立过程和该项目的主要部分:研发部分(由SESAR联合执行)、部署部分(由SESAR部署管理方管理),以及欧洲空中交通管理总体规划(汇集并说明了各种研发和部署需求)。在新冠肺炎疫情暴发前不久,实施了最新的欧洲空中交通管理总体规划。疫情给空中交通造成了巨大损失,航空业的恢复也需要时间,为此需要重新确定工作的优先级,最主要的工作内容仍然是与环境相关。

  • Article
    Qing Cai, Sameer Alam, Vu N. Duong
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    由于日益增长的空中交通需求与有限的空域容量之间的不平衡,空中交通出现了难以解决的延误。由于空中交通与复杂的航空运输系统有关,延误可以在这些系统中被放大和传播,从而导致所谓的延迟传播的紧急行为。对延误传播动力学的理解与现代空中交通管理有着密切的关系。本文提出了一种复杂的网络延迟传播动力学观点。具体来说,我们利用以机场为节点的时空网络对空中交通场景进行建模。为了建立节点间的动态边缘,我们提出了一种时延传播方法,并将其应用于给定的空中交通调度集合。基于所构建的时空网络,提出了三个指标(幅度、严重性和速度)来衡量延迟传播动态。为了验证该方法的有效性,我们对东南亚地区(SAR)和美国的国内航班进行了案例研究。实验表明,美国交通延误传播影响的航班数和传播延迟量的传播幅度分别是SAR的5倍和10倍。实验进一步表明,美国交通的传播速度比SAR快8倍。延迟传播动态显示,SAR约6个枢纽机场存在明显的传播延误,而美国的情况则更为严重,相应数量在16个左右。本工作为跟踪空中交通延误的演变提供了有力的工具。

  • Article
    张明远, 陈莘文, 孙立君, 杜文博, 曹先彬
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    在空中交通管理和民航机场运营过程中,从过去的运营中获得的经验对于设计合理的策略至关重要。因此,本文使用大量时空飞行数据来识别相似的航空交通和延误模式,这对于更好地了解航空系统和制订管理决策至关重要。但是,由于数据集隐含了复杂的依赖关系以及高维时空之间的交互作用,因此挖掘数据中的重要特征和模式非常具有挑战性。本文提出了高维历史飞行数据的张量因子分解框架。我们通过潜在类别分析模型,并使用2014—2017年中国224个机场的空中交通运行数据证明了该框架的有效性。研究发现每个维度可以清晰地代表不同的运行模式。为了证明这些模式的有效性,我们创建了一个估计模型,该模型可实现对航班延误程度的初步判断。上述结果可以根据历史情景获得的经验,帮助机场运营商和空中交通管理人员更好地了解空中交通和延误模式。

  • Article
    吴志强, 张瑜
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    城市空中交通(UAM)是近年来提出的使用电动垂直起降飞行器(eVTOL)的新兴概念。UAM通过利用低空空域有望为城市地区的乘客和货物运输提供另一种选择,显著提高机动性。除了其他基本要素外,还需要垂直起降机场等地面基础设施来实现UAM从概念到运行的跨越。本研究探讨了UAM按需服务的网络设计,在考虑垂直起降机场的位置和潜在的UAM需求之间相互作用的同时,重点强调使用整数规划和求解算法来确定垂直起降机场的最佳位置、用户分配以及进出模式的选择。一个基于美国佛罗里达州坦帕湾地区模拟分解交通需求数据的案例研究验证了该模型的有效性。通过分析基于佛罗里达州的激光雷达数据和eVTOL运行的自身约束和监管约束下开发出的3D地理信息系统(GIS)地图,我们获得了备选垂直起降机场的位置。垂直起降机场最佳位置的选择以总成本最小为目标,但同时该模型结构允许每个用户根据广义费用在地面运输和UAM之间选择更好的模式。案例研究的结果显示,虽然从地面模式切换到多式联运的行程比重很小,但选择UAM服务的用户明显节省了时间。此外,本文从供应方面探讨了不同参数设置对UAM服务需求的影响,并测试了不同的定价策略对UAM的需求和利润之间的影响。同时分析了垂直起降机场数量与定价策略的综合效应。研究结果为城市决策者和UAM运营商提供了深入的规划和管理意见。本文的结论部分讨论了该研究的注意事项、作者正在进行的工作以及UAM的未来研究方向。

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    王艳军, 王丽伟, 林思远, 丛玮, 薛建飞, Washington Ochieng
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    眼动是信息搜索行为的一个重要指标,它提供了对决策至关重要的认知策略的洞察力。学者们提出了各种基于眼动的方法来捕捉人类在复杂环境中处理信息的能力。这些方法的有效性在空中交通管理领域尚未得到充分探讨。本文对不同工作经验水平的空中交通管制员的眼动测量指标进行了比较研究。研究了两种通常研究的眼动行为:注视和扫视,以及注视熵。通过比较相关指标的统计特性,发现工作经验对眼动模式有显著影响。在合格和新手管制员之间,注视和扫视都不同,前者能够采用更有效的搜索策略。这些发现不仅有助于提高管制员培训的质量,而且有助于理解人类在执行复杂任务时使用的信息搜索机制。

  • Article
    Olusayo Obajemu, Mahdi Mahfouf, Lohithaksha M. Maiyar, Abrar Al-Hindi, Michal Weiszer, Jun Chen
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  • Article
    陈燕飞, 郭静, 陈春雷, 石鼎, 方戴琼, 季峰, 李兰娟
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    研究表明,肝硬化患者的口腔和肠道微生物群与健康人群存在差异。胃位于口腔和肠道之间,关于其黏膜微生物群结构所知甚少。本研究采用16S rRNA焦磷酸测序技术分析了肝硬化患者和对照组的胃黏膜微生物群。研究发现,组织学和测序法均证实肝硬化患者幽门螺杆菌感染率显著降低。在幽门螺杆菌阴性人群中,可以按细菌组成结构将胃黏膜微生物群分为4个聚类,其中聚类1和2主要是肝硬化患者,聚类3主要是健康人群,而聚类4中肝硬化患者和健康人群各占一半左右。这些不同聚类间的成分和功能存在显著差异。在属的水平上,聚类1和2分别富集奈瑟菌和链球菌。在功能基因分类上,相对而言,聚类2缺乏涉及遗传信息处理以及与聚糖生物合成和代谢相关的功能基因。胃黏膜菌群结构表现为聚类2的患者胃肠道症状更严重,既往内镜下曲张静脉的治疗率显著高于其他组。我们的研究结果表明,在肝硬化中,幽门螺杆菌和非幽门螺杆菌的定植都受到影响。虽然幽门螺杆菌阴性的胃黏膜微生物结构表现出相当大的异质性,但特定的胃微生物群与临床特征之间仍然存在相关性。既往内镜下静脉曲张治疗会引起胃黏膜菌群结构明显改变,从而加重幽门螺杆菌阴性肝硬化患者的胃肠道症状。

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    刘红兵, 赵长颖
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    由于具有较高的储热能力和传热速率,堆积床相变储热被认为是一种很有潜力的储热方法。在堆积床中,壁面效应会影响相变胶囊的填充结构,从而引起径向孔隙率的振荡。本研究建立了一个基于球体实际堆积过程的三维堆积床相变储热模型,以描述径向孔隙率的振荡分布,并分析了其内部的流动和传热情况。通过在堆积床中沿径向不同位置截取圆柱面,揭示了相变胶囊的排列与径向孔隙率之间的对应关系。径向孔隙率的振荡分布导致换热流体速度呈不均匀分布,因此相变材料的径向温度分布和液相分数分布进一步受到影响。此外,本文讨论了不同的无量纲参数(如管与胶囊的直径比、雷诺数和史蒂芬数)对换热流体和相变材料径向特性的影响。结果表明,不同的直径比对应于不同的径向孔隙率分布。此外,随着直径比的增加,在壁面附近区域换热流体速度显著变化,而中心区域换热流体速度的不均匀性将减小。雷诺数和史蒂芬数对换热流体的相对速度分布有轻微影响,而更高的雷诺数可导致速度成比例地提高,史蒂芬数的增加可加快堆积床相变储热系统的储热过程。

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    王梓贤, 姚逸尘, 麦宗炯, 林武豪, 黄酉生, 金颖, 骆卉妍, 张东生, 王风华, 王峰, 陈功, 丁培荣, 元云飞, 李宇红, 黄金华, 潘志忠, 徐瑞华
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    目前,尤其是在国内,仍缺乏大规模的、高质量的转移性结直肠癌(metastatic colorectal cancer, mCRC)真实世界数据。目前尚不清楚在真实世界临床实践中提高mCRC患者的治疗质量能否为我国mCRC患者带来生存获益。基于智能大数据平台,我们建立了一个大样本的mCRC回顾性队列。我们分析了全身性治疗及局部治疗手段[包括肝转移、肺转移或肝外和(或)肺外转移灶的手术切除、射频消融以及立体定向放疗]随年份的变化趋势,以及分析了这些改变是否可改善患者的总生存期(overall survival, OS)。在2012年7月至2018年12月期间,共纳入3403名符合条件的mCRC患者。本研究队列的中位OS为42.8个月[95% 置信区间(confidence interval, CI),40.7~46.6];其中,仅接受了全身性治疗的患者的中位OS为25.6个月(95% CI, 24.7 ~ 26.9),而接受了局部治疗的患者的中位OS未达到(95% CI, 78.6个月至未达到)。接受局部治疗的患者比例持续升高,从2012-2014年的37.9%逐步上升到2017-2018年的46.9%。西妥昔单抗/贝伐珠单抗的使用率从2017年开始明显增加(在2012–2014年、2015–2016年、2017–2018年分别为39.9%、 43.2%及60.3%)。相比2012–2014年的患者,2015–2016年的患者的OS显著延长[风险比(hazard ratio, HR)= 0.87 (95% CI, 0.78 – 0.99); P = 0.034],而仅接受全身性治疗的患者则无显著差异[HR = 0.99 (95% CI, 0.86 – 1.14); P = 0.889];相比2012–2014年的患者,2015–2016年的患者的OS显著延长[HR = 0.75 (95% CI, 0.70 – 0.81); P < 0.001],并且该优势在仅接受全身性治疗的患者中依然存在[HR = 0.83 (95% CI, 0.77 – 0.91); P < 0.001]。综上,本队列研究表明mCRC全身性治疗及局部治疗的使用率的提高可以为患者带来生存获益。

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    张运祥, 林舒平, 程世清, 何志超, 胡朝静, 周志强, 刘玮, 孙云
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    在共蒸发工艺中,克努森蒸发源经常被用来生长高质量Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜。然而,在整个薄膜沉积过程中(尤其在低温工艺下),传统单加热克努森蒸发源不能使金属完全硒化,这可能是由蒸发源坩埚喷嘴处的冷凝和液滴喷射现象造成的。本文将通过热力学分析解释这一现象,同时提出了一种新型单加热克努森蒸发源来解决这一问题。与传统低温快速沉积工艺相比,新型单加热蒸发源提高了薄膜质量,并在230 nm·min–1的生长速率下,将器件相对效率提高了29%。