航路校驗(yàn)功能在生產(chǎn)運(yùn)行中的應(yīng)用及算法解析

王健

（民航華北地區(qū)空中交通管理局，北京 100621）

航路校驗(yàn)功能在生產(chǎn)運(yùn)行中的應(yīng)用及算法解析

王健

（民航華北地區(qū)空中交通管理局，北京 100621）

本文以華北空管局使用的航路校驗(yàn)?zāi)K為案例，介紹了航班管制運(yùn)行單位，為獲取正確航路信息而采用的主要手段之一“航路檢驗(yàn)功能”，對(duì)該功能的業(yè)務(wù)流程和主要功能做重點(diǎn)描述與分析，闡述了此項(xiàng)功能在當(dāng)前航空運(yùn)輸發(fā)展形勢(shì)下的重要性與必要性。

民航運(yùn)輸量；華北空管局；航路校驗(yàn)

改革開放以來(lái)，中國(guó)民航持續(xù)快速健康發(fā)展，旅客、貨郵運(yùn)輸規(guī)模躍上一個(gè)新臺(tái)階。在這種客觀環(huán)境下，民航局采取了多種手段措施來(lái)解決上述問(wèn)題，例如全國(guó)空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化、靈活使用航路航線以及航班協(xié)同決策放行（CDM）系統(tǒng)的建設(shè)。毫無(wú)疑問(wèn)，這些手段措施的建立，不僅提高了空域容量，增加了多選擇的航路航線，而且利用航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)等科技手段建立了空域、地面資源調(diào)配機(jī)制。有效緩解航班延誤、減輕管制部門壓力，但新措施同時(shí)改變了飛行流量的分布，當(dāng)有較多航班選擇備份或者臨時(shí)城際航線時(shí)，將引起扇區(qū)進(jìn)出端口的流量比例發(fā)生顯著變化，實(shí)際上改變了空域結(jié)構(gòu)，對(duì)航班飛行航路的精準(zhǔn)性，資源調(diào)配的合理性提出了挑戰(zhàn)。而要確保其精準(zhǔn)性、合理性，離不開準(zhǔn)確的航班飛行航路信息。

1 航路校驗(yàn)

1.1 什么是航路校驗(yàn)

航路校驗(yàn)是《中華人民共和國(guó)民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MH/T 4007-2012》[3]規(guī)定中帶有航路信息的電報(bào)與“航班預(yù)先飛行計(jì)劃”中航班航路信息提取、分析、提示的過(guò)程。它能智能地判斷出領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)（FPL）、修訂領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)（CHG，如22編組修訂航路信息）中航路信息是否為管制部門允許航班飛行的正確航路，通過(guò)“雙航路”（電報(bào)報(bào)文中航路與預(yù)先飛行計(jì)劃中航路，今后簡(jiǎn)稱“雙航路”）信息的及時(shí)對(duì)比、驗(yàn)證、告警，檢查報(bào)文中航路信息是否出現(xiàn)偏差，及時(shí)攔截并通知人工干預(yù)，為管制員參照航路信息指揮航班做前瞻校驗(yàn)。

1.2 為什么要使用航路校驗(yàn)

我國(guó)航路航線網(wǎng)絡(luò)自上世紀(jì)70年代初具雛形以來(lái)，經(jīng)歷了一系列的歷史發(fā)展和變革，已由早期城市對(duì)之間的單一連接航線發(fā)展成為包括國(guó)際、國(guó)內(nèi)干線航路，國(guó)內(nèi)主要航線，支線，進(jìn)離場(chǎng)航線以及臨時(shí)航線在內(nèi)的層級(jí)清晰、主次分明、四通八達(dá)的航路航線網(wǎng)絡(luò)，基本滿足了不同時(shí)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人們的出行需求。尤其是近些年，民航局為保障航路交通的可持續(xù)發(fā)展對(duì)航路網(wǎng)進(jìn)行重新優(yōu)化及規(guī)劃，用開辟雙向?qū)︼w航路，新增臨時(shí)城際航線等手段全力保障旅客出行安全、方便、快捷。多而靈活的航路航線無(wú)疑會(huì)使航班在挑選航路時(shí)具備更多選擇的機(jī)會(huì)，使管制部門在調(diào)度方面具有更大的靈活性，但同時(shí)也會(huì)讓航班飛錯(cuò)航路、偏離航道的幾率增加，變相地增加了管制部門對(duì)航班電報(bào)航路審核、航班實(shí)際指揮的難度。例如，按照以往的運(yùn)行模式，航班量較少，從甲地飛往乙地航班，在空中飛行的航路航線單一固定，預(yù)先飛行計(jì)劃航路只有一條，管制部門可以輕松對(duì)比電報(bào)航路與預(yù)先飛行計(jì)劃航路，而現(xiàn)今，不但航班量呈現(xiàn)階梯形增長(zhǎng)，且從甲地飛往乙地航班，在空中飛行的航路航線也不唯一，預(yù)先飛行計(jì)劃航路包含多條，再采用人工對(duì)比、分析，就顯得力不從心了。因此需要一套系統(tǒng)軟件、一套程序算法替管制部門預(yù)先、實(shí)時(shí)的監(jiān)控、判斷、提示航班航路是否正確可行。

1.3航路校驗(yàn)的服務(wù)對(duì)象

圖 1 華北空管局航路校驗(yàn)?zāi)K實(shí)際工作邏輯示意圖

航路校驗(yàn)功能從人員方面考慮，主要服務(wù)對(duì)象為負(fù)責(zé)航班運(yùn)行監(jiān)控人員與航班飛行指揮人員。航班運(yùn)行監(jiān)控人員使用此功能的主要工作有兩點(diǎn)，一是維護(hù)航路校驗(yàn)算法所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，二是負(fù)責(zé)處理經(jīng)過(guò)航路校驗(yàn)功能后出現(xiàn)的各類告警信息。航班飛行指揮人員（管制員）主要參照處理后的航路對(duì)航班進(jìn)行指揮。航路校驗(yàn)功能從系統(tǒng)方面考慮，主要服務(wù)對(duì)象行計(jì)劃管為飛理系統(tǒng)、航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)（CDM），以及航班實(shí)時(shí)飛行指揮（例如“THALES”系統(tǒng)）等系統(tǒng)。該功能主要為各類系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的航路信息。

2 實(shí)際應(yīng)用及重要性

2.1 整體框架介紹

華北空管局目前有四套系統(tǒng)與航路校驗(yàn)功能有著密切的聯(lián)系，分別為自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)，綜合電報(bào)處理系統(tǒng)（即預(yù)先飛行計(jì)劃管理系統(tǒng)）、華北地區(qū)航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)（CDM）、自動(dòng)化系統(tǒng)（即航班飛行實(shí)時(shí)指揮系統(tǒng)），其與航路校驗(yàn)功能的主要邏輯關(guān)系。如圖1所示：

下面我們圍繞這四個(gè)系統(tǒng)，向大家簡(jiǎn)要介紹以下功能以及與航路校驗(yàn)?zāi)K的關(guān)系。

2.2與自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)的關(guān)系

中國(guó)民航自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)網(wǎng)是根據(jù)國(guó)際民用航空組織（ICAO）航空固定電信網(wǎng)（AFTN）和國(guó)際航空電信協(xié)會(huì)（SITA）通信網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的。自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)一級(jí)節(jié)點(diǎn)為8個(gè)空管局結(jié)點(diǎn)：總局、首都機(jī)場(chǎng)、廣州、西安、成都、上海、沈陽(yáng)、烏魯木齊。各空管局下接各空管中心站，華北地區(qū)空管站為：呼和浩特、太原、天津、石家莊、山海關(guān)。華北空管局自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)是中國(guó)民航自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)網(wǎng)的重要組成部分，主要負(fù)責(zé)承載華北地區(qū)內(nèi)部和華北地區(qū)與全國(guó)各地之間的電報(bào)傳輸。航路校驗(yàn)?zāi)K圖1主要負(fù)責(zé)接收其傳輸?shù)腁FTN格式中帶有航路編組的報(bào)文，并通過(guò)提取綜合電報(bào)處理系統(tǒng)中相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)電報(bào)航路進(jìn)行第一時(shí)間校驗(yàn)。

2.3與綜合電報(bào)處理系統(tǒng)的關(guān)系

綜合電報(bào)處理系統(tǒng)圖2作為華北空管局管制運(yùn)行部門日常使用的重要生產(chǎn)信息系統(tǒng)，它承載著航班時(shí)刻表管理、中長(zhǎng)期計(jì)劃管理、航班動(dòng)態(tài)管理、電報(bào)數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)管理、歷史計(jì)劃管理等多項(xiàng)重要任務(wù)，用戶涉及區(qū)域管制中心、運(yùn)行管理中心、飛行服務(wù)中心等多個(gè)管制運(yùn)行單位以及北空、軍分區(qū)等管制協(xié)調(diào)部門。在實(shí)際運(yùn)行中，航路校驗(yàn)?zāi)K圖1實(shí)時(shí)獲取綜合電報(bào)處理系統(tǒng)預(yù)先飛行計(jì)劃航路庫(kù)、全國(guó)航路庫(kù)、區(qū)域內(nèi)航路庫(kù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，將從轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)收到的報(bào)文中航路信息與計(jì)劃航路庫(kù)進(jìn)行拆點(diǎn)對(duì)比，將校驗(yàn)結(jié)果反饋至綜合電報(bào)處理系統(tǒng)，并確定唯一的航班預(yù)先飛行計(jì)劃航路信息。

2.4與航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)的關(guān)系

華北空管局航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)是通過(guò)建立統(tǒng)一的共享信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)、航空公司和管制單位之間的信息整合，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后決定航班放行次序和放行時(shí)刻的綜合協(xié)商決策平臺(tái)。系統(tǒng)主要功能有多機(jī)場(chǎng)航班統(tǒng)一放行、流控信息發(fā)布、4D航跡分析及監(jiān)控、流量預(yù)測(cè)等功能，用戶涉及空管管制部門、各地機(jī)場(chǎng)、各航空公司。在實(shí)際運(yùn)行中，航路信息作為航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)運(yùn)算航班TOBT（目標(biāo)撤輪擋時(shí)間）、CTOT（計(jì)算起飛時(shí)間）、COBT（計(jì)算撤輪檔時(shí)間）的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，由航路校驗(yàn)?zāi)K圖1通過(guò)綜合電報(bào)處理系統(tǒng)②將準(zhǔn)確航路反饋至航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)圖3。只有精準(zhǔn)的航路信息，才能確保系統(tǒng)減少地面跑道、空中移交點(diǎn)時(shí)隙資源浪費(fèi)，并讓機(jī)場(chǎng)、航空公司提前知曉航班預(yù)計(jì)推出時(shí)間，合理安排旅客登機(jī)，減少飛機(jī)在跑道上的等待時(shí)間和旅客在機(jī)艙內(nèi)的等待時(shí)間，提高航班運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)還可以為公司節(jié)約燃油運(yùn)行成本。

2.5與空管自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)系

華北空管局北京區(qū)管中心和終端區(qū)使用的空管自動(dòng)化系統(tǒng)圖4由THALES主用系統(tǒng)和28所應(yīng)急系統(tǒng)組成，2008年4月，北京區(qū)管自動(dòng)化主用系統(tǒng)接入了北京終端區(qū)（BTA）、天津空管分局（TCU）自動(dòng)化系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)首先實(shí)施了ACC-TMA-TCU互聯(lián)的集成運(yùn)行模式。系統(tǒng)主要包括雷達(dá)數(shù)據(jù)處理（RDP）和飛行數(shù)據(jù)處理（FDP）兩大功能。其中飛行數(shù)據(jù)處理功能接收航班的各類飛行計(jì)劃電報(bào)，處理后生成航班的飛行數(shù)據(jù)記錄（FDR）。而航班的各類飛行計(jì)劃電報(bào)航路信息，均經(jīng)過(guò)航路校驗(yàn)?zāi)K圖1進(jìn)行校驗(yàn)處理后發(fā)送至自動(dòng)化系統(tǒng)圖4，為管制員指揮航班飛行提供精準(zhǔn)航路信息。

2.6 實(shí)際應(yīng)用情況

在華北空管局的實(shí)際運(yùn)行生產(chǎn)中，航路校驗(yàn)?zāi)K圖2自上線運(yùn)行以來(lái)，總體運(yùn)行情況良好。目前模塊在運(yùn)算過(guò)程中，參與對(duì)比的預(yù)先飛行計(jì)劃航路數(shù)約為5 100條（包括起降站間多條航路情況）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年模塊平均每天對(duì)比、分析帶有航路信息電報(bào)數(shù)約為6 600份，校驗(yàn)出航路不符或航路有誤電報(bào)約為500份，模塊自動(dòng)處理390份，需人工處理110份，占全部電報(bào)的1.7%，滿足了管制運(yùn)行部門的生產(chǎn)需求，為管制人員減輕了航班航路信息審核、校驗(yàn)、判斷的工作壓力，較大地提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和工作效率。

3 航路校驗(yàn)?zāi)K功能描述

航路校驗(yàn)作為華北空管局管制部門運(yùn)行生產(chǎn)中重要的系統(tǒng)模塊之一，主要包括非區(qū)域內(nèi)航路校驗(yàn)，“錯(cuò)誤電報(bào)航路”校驗(yàn)、“多選型計(jì)劃航路”校驗(yàn),“分叉型計(jì)劃航路”檢驗(yàn)，以及同一航班航路變化校驗(yàn)等功能。用戶涉及該局運(yùn)行管理中心、區(qū)域管制中心。下面介紹下航路校驗(yàn)?zāi)K主要功能。

圖2

3.1 非區(qū)域內(nèi)航路校驗(yàn)

航路校驗(yàn)?zāi)K的首個(gè)任務(wù)，是通過(guò)與航路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的對(duì)比，判斷電報(bào)航路信息是否同自己所轄管制區(qū)域相關(guān)，如相關(guān)進(jìn)入下一流程，不相關(guān)則過(guò)濾該電報(bào)，此項(xiàng)為航路校驗(yàn)基礎(chǔ)功能。

3.2“錯(cuò)誤電報(bào)航路”校驗(yàn)

在實(shí)際運(yùn)行中，航路校驗(yàn)的重要任務(wù)之一是依據(jù)預(yù)先飛行計(jì)劃航路，判斷航班電報(bào)航路是否正確。分兩種情況，一是電報(bào)航路完全與預(yù)先飛行計(jì)劃航路不一致，二是電報(bào)航路部分航段（單段或多段情況均有可能）與預(yù)先飛行計(jì)劃航路不一致。如圖2所示，綠色線條代表計(jì)劃航路，黃色線條為電報(bào)航路，“情況一”中電報(bào)航路完全與計(jì)劃航路不一致，“情況二”中電報(bào)航路與計(jì)劃航路存在部分重疊。如不對(duì)航班電報(bào)航路信息進(jìn)行及時(shí)的校驗(yàn)、攔截、告警，可能使管制部門在按照電報(bào)航路指揮航班飛行時(shí)，出現(xiàn)航班偏航，飛錯(cuò)航路情況，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致航行沖突。

3.3“多選型計(jì)劃航路”校驗(yàn)

現(xiàn)今靈活使用航路航線已在我國(guó)推行，多數(shù)城際之間均開辟了第二航道，未來(lái)存在城際之間開辟第三、第四條航道的可能性。這也造成航班從甲地飛乙地，預(yù)先飛行計(jì)劃航路不唯一。而航路校驗(yàn)?zāi)K的另外一項(xiàng)功能，就是依據(jù)電報(bào)航路確定唯一的計(jì)劃航路，為航班空中態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，以及后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析提供準(zhǔn)確的計(jì)劃航路信息。如圖3所示，航班從甲地飛往乙地，存在兩條原始計(jì)劃航路，在電報(bào)經(jīng)過(guò)航路校驗(yàn)前，管制員無(wú)法確認(rèn)航班選擇哪條航路飛行，而航路校驗(yàn)后則可以確定唯一的計(jì)劃航路，為管制人員及系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的航路信息，當(dāng)然如果校驗(yàn)后電報(bào)航路仍無(wú)法匹配任何一條預(yù)先飛行計(jì)劃航路，則參照“3.2錯(cuò)誤電報(bào)航路校驗(yàn)”，及時(shí)提示管制員手工處理。

圖3

圖4

3.4“分叉型計(jì)劃航路”校驗(yàn)

“分叉型計(jì)劃航路”校驗(yàn)在很多情況下同“多選型計(jì)劃航路”校驗(yàn)相似。以圖4為例，從甲地飛乙地航班，前半段航路一致，過(guò)某航路點(diǎn)后，到達(dá)目的地航線可多選擇。實(shí)際運(yùn)行中，國(guó)際航班或長(zhǎng)航線航班遇此情況較多，航路校驗(yàn)?zāi)K面對(duì)該類航班的處理方式、校驗(yàn)機(jī)理與“多選型計(jì)劃航路”檢驗(yàn)相同，根據(jù)電報(bào)航路確認(rèn)航路點(diǎn)走向，最終確定唯一的計(jì)劃航路。除了本例，前半段航路多選后半段一致，以及中間某段航路多選首尾一致的情況也屬于“分叉型計(jì)劃航路”。

3.5同一航班航路變化校驗(yàn)

航路校驗(yàn)?zāi)K除了對(duì)航路信息的校驗(yàn)，也需要關(guān)注同一航班航路信息的變化情況，及時(shí)將變化的內(nèi)容反饋系統(tǒng)，提示管制員航路信息的變更，以便管制員在第一時(shí)間掌握航班飛行動(dòng)態(tài)。在航路校驗(yàn)?zāi)K中，系統(tǒng)每收到一份與所轄管制區(qū)域相關(guān)的航路信息電報(bào)，均會(huì)將航班號(hào)、起降站、航路等信息進(jìn)行記錄，用于之后的一段時(shí)間內(nèi)（一般為12小時(shí)內(nèi)），再收到該航班號(hào)、起降站的電報(bào)，判斷航路信息是否發(fā)生改變。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，隨著我國(guó)民航事業(yè)的飛速發(fā)展，民航內(nèi)展開了空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化、靈活使用航路航線以及搭建航班協(xié)同決策放行（CDM）系統(tǒng)等多種治理航班延誤，確保旅客出行安全、方便、快捷的措施。但多而靈活的航路航線會(huì)讓航班飛錯(cuò)航路、偏離航道的幾率增加，變相地增加了管制部門對(duì)航班航路信息的審核校驗(yàn)難度，同時(shí)多種“戰(zhàn)略級(jí)”航班飛行決策系統(tǒng)的建立，對(duì)預(yù)先獲取精準(zhǔn)的航路航線信息需求也有所增加。在此背景下，為管制員及各類生產(chǎn)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確無(wú)誤的航班航路信息就顯得至關(guān)重要。

[1]中國(guó)民航概況[R].中國(guó)民用航空局官方網(wǎng)站，2014.

[2]2013年全國(guó)機(jī)場(chǎng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)公報(bào)[R].中國(guó)民用航空局官方網(wǎng)站2014.

[3]中華人民共和國(guó)民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].MH/T 4007-2012，中國(guó)民用航空局官方網(wǎng)站，2014.

V355

A

1671-0037（2014）06-98-3

王?。?968.9），女，大專，工程師，研究方向：民航信息。