空中交通流量管理方法初探

引言

以市場為導向的改革在最近的20年里使我國經濟實現(xiàn)了幾近兩位數(shù)的增長，并使得我國民航運輸業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。我國空中交通流量與國際上航空大國相比相差甚遠，再加上一些飛行繁忙區(qū)域的空域規(guī)劃有待進一步改進，針對在我國東部地區(qū)和北京、上海、廣州等國際機場以及一些較繁忙的航線上，出現(xiàn)因飛機在某一時間和地段過于集中的情況，需要采取流量控制手段，以疏散空中交通流量。目前，我國還未建立專門的空中交通流量管理機構，而代之行使流量管理職能的是各級空中交通管制單位。

1流量管理的定義和目的

圖1所示是我國現(xiàn)行的空中交通流量管理機構示意圖。實際上，空中交通流量管理（AirTrafficFlowmanagement，ATFM）是指科學地安排空中交通量，使得空中交通管制系統(tǒng)中總的交通量與其容量相適應。所謂空中交通流量，就是單位時間和空間范圍內航空器飛行的數(shù)量?？罩薪煌髁抗芾淼闹饕饔檬潜O(jiān)視一定范圍內的空中交通狀態(tài)，進行交通流量的預測和管理，防止特定航線、區(qū)域或扇區(qū)的流量過分集中，以求增大整個航空管制區(qū)的處理容量，減少空中和地面飛機的延誤，防止空中交通管理系統(tǒng)超負荷運轉，保證空中交通的安全和暢通。ATFM的目的主要是為了安全而有效地使用現(xiàn)有的空域、ATC的服務和機場能力，并且給飛行員提供及時、精確的信息以規(guī)劃和實施一種經濟的空中運輸，以盡可能準確地預報飛行情報而減少延誤。

盡管流量管理是民航運輸發(fā)展的正?，F(xiàn)象，但其對民航運輸?shù)陌l(fā)展還是有一定的制約。因此，流量管理有其兩面性。我們對待流量管理不能一味排斥，也不能掉以輕心。實施流量管理在我國還屬于初始階段，隨著航空運輸業(yè)的發(fā)展，這種情況會日趨加重。因此，我們要認真對待，采取積極有效措施，使其起到促進、保證航空運輸事業(yè)持續(xù)、快速、健康發(fā)展的作用。

2區(qū)域導航的應用

區(qū)域導航（RNAV）是一種導航方法，它涉及到航路結構和空域環(huán)境。傳統(tǒng)的無線電導航方法的航路結構固系在地面電臺連線上，區(qū)域導航則不受此限制，因而空域環(huán)境不同，ATC管制上也不同。這種新的導航實施方法與傳統(tǒng)的導航方法的區(qū)別在于航線結構：傳統(tǒng)導航方法的航線和導航臺連線在一起，不能脫離這些導航之間的連線，只能實現(xiàn)逐臺飛行;區(qū)域導航允許在管制區(qū)域內脫離電臺連線，在相對固定的區(qū)域內實現(xiàn)逐點飛行、跳點穿插，甚至實現(xiàn)出發(fā)點和到達點之間的直飛，易于建立臨時繞飛、平行偏飛、等待航線等，可以縮短航程和提高空域利用率。

區(qū)域導航航路(線)的建立和使用是新航行系統(tǒng)中的導航方式發(fā)展的必然趨勢，它的應用最直接帶來的效益是可以建立更為便捷的航線，縮短飛行距離和飛行時間，節(jié)約燃油及飛行運營成本；允許建立平行或雙線航路，提高空域的利用率和交通流量；為偏遠地區(qū)、海洋地區(qū)受地理環(huán)境限制的而無法建立地面導航設備的空域中建立更多的航線及臨時偶用航線；另一方面從空域的使用上也體現(xiàn)出了利用率的提高，增加了絕對飛行流量，由于實施近、離港航線分流，管制員更易于調配飛行沖突，更方便地提供空中交通管制服務。

3協(xié)作機構的一體化

在一個空域內有一家管制指揮是國家統(tǒng)一管制一體化的一大特征，即航路內飛行的所有航空器均由民航負責管制指揮；航路夕卜飛行的所有航空器均由軍航管制指揮；航線上飛行的航空器的飛行矛盾由軍民雙方協(xié)商解決，從而實現(xiàn)了管制指揮一體化。這樣既有利于解決航路內外的飛行矛盾，又可解決飛行沖突的時效性和安全性。

航行管制部門與航空公司運營人建立起新的協(xié)作關系：這種關系化解了航空公司與航行部門間的安全信息交流的障礙。航行管制部門不再單一的是“指揮者”，他們開始為各航空公司承擔簽派代理業(yè)務，便于飛行人員匯總了解情報、氣象、通訊等多部門的信息，統(tǒng)一辦理放行業(yè)務，減少中間環(huán)節(jié)，使放行手續(xù)更簡化；航空公司也積極為航管人員提供航線實習和模擬機訓練，有助于他們了解各種機型的特性，方便他們熟悉航線、航路及起落機場的運行狀況。

4空中交通管理協(xié)同決策系統(tǒng)(CDM)

近年來，為滿足航班量增長需求，各繁忙機場陸續(xù)開展二跑道或三跑道的擴建工程，機場容量有所提升，但場面運行復雜程度也相應提高，各駐場單位的協(xié)同配合對運行效率至關重要。隨著流量的持續(xù)增長，現(xiàn)行的工作模式暴露的問題日益突出。

為了緩解航班量需求快速增加，飛行流量與保障能力、空域容量之間的矛盾，旅客長時間等待的問題，珠三角機場引進了航班運行協(xié)同決策系統(tǒng)。建設航班運行協(xié)同決策系統(tǒng),可以整合機場各運行單位有關航班運行的信息資源，實現(xiàn)預排序功能，實現(xiàn)優(yōu)化航班離港排序，及時處理與發(fā)布相關流控信息，提高跑道利用率；優(yōu)化機場機動區(qū)的地面交通；優(yōu)化航空器推出開車時間，合理安排旅客登機時間，減少航空器開車后地面等待時間。圖2所示就是一個終端區(qū)多機場離場航路排序示意圖。

這種協(xié)同決策系統(tǒng)簡稱CDM(CollaborationDecisionMaking)，是一個開放性的信息采集、融合、共享與預測平臺，該系統(tǒng)由六個核心元素構成：信息交換平臺、關鍵事件觸發(fā)事件驅動、可控地面滑行時間、起飛預排序、不利情況下的的協(xié)同決策、協(xié)同管理航行數(shù)據。CDM是通過更加透明的信息共享，實現(xiàn)各運行保障單位間更加高效的協(xié)同工作機制。通過精確跟蹤航班運行流程關鍵節(jié)點、實施起飛預排序。離港排序子系統(tǒng)通過信息交換平臺獲取更加精確的目標起飛時間(TargetTakeOffTime)，計算并輸出計算起飛時間(CalculatedTake-offTime)，實現(xiàn)有計劃的流量調配，提高整體空域運行效率。

事實上，CDM并不是獨立運行的。為實現(xiàn)精確跟蹤航班運行流程，協(xié)同決策系統(tǒng)需要從各個參與單位引接實時航班運行數(shù)據；為實現(xiàn)起飛預排序，提前給出計算撤輪擋時間及計算起飛時間，需要離場排序子系統(tǒng)接收空管部門提交的容量數(shù)據；針對我國空域特點，在繁忙航路、時段上需要統(tǒng)籌安排多個匯聚交通加入航路的問題，協(xié)同決策系統(tǒng)需要接收航路排序工具發(fā)布的加入航路時間。CDM與周邊各系統(tǒng)的關系如圖3所示。

本文以廣州白云機場為例：廣州白云機場CDM系統(tǒng)主要包括五個子系統(tǒng)，航路排序子系統(tǒng)、離場排序子系統(tǒng)、協(xié)同決策信息交換平臺、電子進程單子系統(tǒng)和飛行計劃信息處理子系統(tǒng)。從開始進行CDM試運行，廣州本場參與實驗運行的576個航班如按系統(tǒng)發(fā)布的關艙門時間提供地面服務可節(jié)約關艙門后地面等待時間13420min，平均等待時間可減少23.30min。圖4給出了京廣、滬廣統(tǒng)一放行工作一般原則。

5結語

空中交通流量管理問題是一個復雜的、綜合的動態(tài)問題，而且由于實際影響因素很多，造成建模上的困難。本文在CDM的基礎上探討了流量管理的問題，但是還有很多的問題有待研究。如果此系統(tǒng)結合實際情況，通過不斷引進新技術、新設備、新管制手段，不斷深入挖掘空中交通管制的潛力，充分利用科學的方法降低管制員的勞動強度，縮小個體間的技能差異，優(yōu)化區(qū)域、終端和塔臺等各管制部門之間的工作流程，就能減少延誤，保證本區(qū)域內空中交通的安全暢通。

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