時(shí)間度量指導(dǎo)下的空中交通流量管理策略研究

唐珂

摘 要：我國(guó)民航事業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致空中交通擁擠的現(xiàn)象日益凸顯。這種情況下，傳統(tǒng)的空中交通管理已經(jīng)不能滿(mǎn)足我國(guó)民航業(yè)發(fā)展的需要。時(shí)間度量的空中交通流量管理是由美國(guó)聯(lián)邦航空局提出的一種全新的空中流量管理方法。該文針對(duì)時(shí)間度量的空中交通流量管理策略進(jìn)行了研究，對(duì)其運(yùn)行的方法進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，為我國(guó)民航事業(yè)的更好發(fā)展提出了新的思路。

關(guān)鍵詞：空中交通流量管理 時(shí)間度量 新思路

中圖分類(lèi)號(hào)：V355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（b）-0189-01

1 空中流量管理的概念

空中交通流量管理可以有助于空中交通有序及安全，并且可以加速空中交通流量，匹配空中交通機(jī)構(gòu)公布的空中交通容量和極大程度上利用空中交通管制能力的服務(wù)。其任務(wù)主要對(duì)接近或者達(dá)到空中管制可用能力的空中流量進(jìn)行控制和調(diào)整，以保證進(jìn)入或者通過(guò)相應(yīng)領(lǐng)域的空中交通處于最佳的狀態(tài)，進(jìn)而提高空域、機(jī)場(chǎng)的利用率。

關(guān)于空中交通流量管理的分類(lèi)，不同地域存在著差異。歐控將流量管理分為戰(zhàn)略流量管理、預(yù)戰(zhàn)術(shù)流量管理、戰(zhàn)術(shù)流量管理。而我國(guó)將流量管理分為先期流量管理、飛行前的流量管理和實(shí)時(shí)管理這三個(gè)階段。先期流量管理是為了防止飛機(jī)等航空器過(guò)度集中于某一地區(qū)或者機(jī)場(chǎng)而出現(xiàn)的超負(fù)荷流量的現(xiàn)行的發(fā)生，而對(duì)全國(guó)和地區(qū)的航線結(jié)構(gòu)、制定的航班表以及非定期航班的飛行時(shí)刻等在實(shí)施之日前的幾個(gè)月至前幾天進(jìn)行的協(xié)調(diào)和調(diào)整。飛行前的流量管理是通過(guò)改變計(jì)劃航路、地面停止、地面延誤程序等方法，在飛機(jī)起飛前1～2 h之內(nèi)改變起飛時(shí)刻和航線來(lái)避免空中交通堵塞。實(shí)時(shí)的流量管理則是在飛機(jī)飛行過(guò)程中通過(guò)改變飛機(jī)的飛行高度、飛行航路、飛行素等等來(lái)避免可能的空中擁塞?？罩薪煌髁抗芾淼闹饕椒ㄖ饕锌罩薪煌髁拷y(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)、地面等待策略、終端區(qū)排序、改航策略、尾隨間隔管理。

2 時(shí)間度量指導(dǎo)下的空中交通流量管理概念

時(shí)間度量指導(dǎo)下的交通流量管理是取代尾隨間隔流量控制，充分的考慮航空器的性能、運(yùn)行能力及自動(dòng)化程度，可以確定的告知航空器通過(guò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的時(shí)間，更精細(xì)地進(jìn)行交通流量控制，提高了整體效率。時(shí)間度量指導(dǎo)下的流量管理分為兩類(lèi)。一類(lèi)是分流式管理，其在考慮到上游空域資源限制的情況下，獲得區(qū)域交接點(diǎn)和交叉路口的流量的最優(yōu)解，進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的流量分配。相比于分流式流量管理，中心式流量管理是運(yùn)用在扇區(qū)或者更大范圍，在獲得全局信息之后取得最優(yōu)解，對(duì)全局進(jìn)行流量分配，確定各進(jìn)入點(diǎn)的流量分配。

3 時(shí)間度量指導(dǎo)下的空中交通流量管理策略研究

時(shí)間度量指導(dǎo)下的流量管理策略的基本設(shè)計(jì)思路是，在空域單元的交通流量受限或者超過(guò)其接受能力時(shí)，通過(guò)控制未來(lái)到達(dá)該空域單元的航空器的通過(guò)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行的交通流。

基本手段是將通過(guò)該空域的時(shí)間軸進(jìn)行時(shí)隙分配，按照全局效率最優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)，將要通過(guò)的航空器天道時(shí)隙中，而且每架要通過(guò)的航空器要根據(jù)自身的機(jī)動(dòng)性能進(jìn)行時(shí)隙選擇?；跁r(shí)間度量的交通管理策略包括分流式交通流量管理策略和中心式交通流量管理策略。

3.1 時(shí)間度量指導(dǎo)下的分流式流量管理策略

時(shí)間度量指導(dǎo)下的分流式流量管理下，航空器的波動(dòng)范圍是由航空器的機(jī)動(dòng)能力和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的距離決定。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)飛行速度和航班計(jì)劃可以計(jì)算出航空器到度量點(diǎn)的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間。航空器距離度量點(diǎn)越遠(yuǎn)對(duì)應(yīng)的流量管理窗越大，可任意調(diào)整的速度范圍也越大。當(dāng)飛機(jī)距離度量點(diǎn)變近，則可以控制的速度范圍減小，時(shí)間窗逐漸縮小。一個(gè)時(shí)間窗可能包括一個(gè)或者多個(gè)時(shí)隙，代表了在時(shí)間軸上可選的時(shí)隙范圍，并在考慮最優(yōu)的整體效率下，得出最有序列圖。

3.2 時(shí)間度量指導(dǎo)下的中心式流量管理策略

目前管制員為確保終端區(qū)、扇區(qū)等區(qū)域內(nèi)的航空器的數(shù)量不超過(guò)容量，控制進(jìn)入扇區(qū)單元航空器的時(shí)間間隔，航班必須在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)嚴(yán)格按照制定的時(shí)間間隔通過(guò)將控制點(diǎn)進(jìn)入到空域單元，來(lái)控制流量。分流式流量管理策略指定一致的時(shí)間間隔，中心是流量管理策略所不同的是其提供的流量管理較為精細(xì)，只要扇區(qū)區(qū)域內(nèi)的航空器的數(shù)量沒(méi)有超過(guò)容量限制，則同一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以容納多架航空器。基于時(shí)間度量的中心式流量管理策略以全局最優(yōu)為目標(biāo)，在扇區(qū)邊界設(shè)置邊界點(diǎn)進(jìn)行管理的模型。該策略模型以進(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)的航空器的數(shù)量不超過(guò)流量限制為基本原則，以每個(gè)離散時(shí)間片的航班統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，得出邊界上每個(gè)進(jìn)入點(diǎn)在各個(gè)時(shí)段的進(jìn)入率，進(jìn)而對(duì)各個(gè)進(jìn)入點(diǎn)的進(jìn)入率進(jìn)行排序和調(diào)整從而得到航班序列。在該模型中，扇區(qū)時(shí)通過(guò)人為規(guī)定的，航班通過(guò)扇區(qū)邊界點(diǎn)進(jìn)入扇區(qū).

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)民航事業(yè)的發(fā)展，空中交通流量的增長(zhǎng)導(dǎo)致空中交通擁擠現(xiàn)象。傳統(tǒng)的空中交通流量管理已經(jīng)不能符合民航事業(yè)發(fā)展的需要。本文提出給予時(shí)間度量的空中交通流量管理策略，并將其分為分層式流量管理策略和中心式流量管理策略，并對(duì)兩種策略的設(shè)計(jì)思路和運(yùn)行方法進(jìn)行了介紹。時(shí)間度量的流量管理策略需要發(fā)布每架航空器的過(guò)點(diǎn)時(shí)間序列，對(duì)管制員的協(xié)調(diào)時(shí)間能力和合理地配置運(yùn)行機(jī)制提出了要求。管制員、航線、航空器自身性能、天氣等因素都可能對(duì)策略的試試造成影響，如何在考慮這些復(fù)雜因素的情況下建立模型，還需要進(jìn)一步探討。

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