空中交通流量管理技術(shù)及運(yùn)用之研究

陳雪

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民出行需求日益增長，航空需求也不斷增加。然而不斷增長的空中交通需求與相對(duì)縮小的空域之間的矛盾必將進(jìn)一步顯現(xiàn)，航班延誤、空中擁擠以及飛行沖突等問題不僅給大眾出行帶來不良的飛行體驗(yàn)，也增加了航班飛行的安全隱患。因此，空中交通流量管理勢(shì)在必行，在保證航班安全運(yùn)行的前提下提升運(yùn)行效率、提高空中交通管制服務(wù)品質(zhì)。民航局空管局也將空中交通流量管理工作列為空中交通管理的重要組成部分和重點(diǎn)發(fā)展方向，不僅具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，還具有實(shí)現(xiàn)全球航空一體化的戰(zhàn)略意義。

【關(guān)鍵詞】空中交通流量管理；流量預(yù)測(cè)；ATOM；容量評(píng)估；A-CDM

一、引言

根據(jù)國際民航組織的定義，空中交通流量管理是指為有助于空中交通安全、有序和快捷運(yùn)行，確保最大限度地利用空中交通管制服務(wù)，并符合有關(guān)當(dāng)局公布的標(biāo)準(zhǔn)和容量而設(shè)置的一種運(yùn)行服務(wù)。更準(zhǔn)確的講，空中交通流量管理是指當(dāng)空中交通流量接近或達(dá)到空中交通管制可用容量時(shí)，適時(shí)采取有效措施，確保空中交通流最佳流入或通過相應(yīng)管制區(qū)域。不難看出，其本質(zhì)是處理流量和容量間的關(guān)系。因此，空中交通流量管理的基礎(chǔ)是進(jìn)行飛行流量預(yù)測(cè)和容量（空域、航路、扇區(qū)、機(jī)場(chǎng)）評(píng)估工作。

二、我國的空中交通流量預(yù)測(cè)發(fā)展

飛行流量預(yù)測(cè)是指根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長、航班時(shí)刻等基礎(chǔ)信息，然后按照科學(xué)的手段對(duì)未來的流量進(jìn)行測(cè)算，是空中交通流量管理的基礎(chǔ)，也是制定流量管理措施的依據(jù)之一。

歐美國家最早在上個(gè)世紀(jì)六七十年代就已經(jīng)出現(xiàn)了空中交通流量管理的萌芽，然而我國最近幾年才逐漸重視起來，對(duì)于流量預(yù)測(cè)工作也處于初級(jí)階段。2018年7月，數(shù)據(jù)公司研發(fā)的空中交通運(yùn)行管理系統(tǒng)（Air Traffic Operation Management System，簡稱：ATOM）已經(jīng)投入使用，該系統(tǒng)充分利用預(yù)先飛行計(jì)劃系統(tǒng)、航行情報(bào)系統(tǒng)、氣象中心實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)庫、ADS-B與雷達(dá)綜合行及融合系統(tǒng)等平臺(tái)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)集成航班多點(diǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控與預(yù)測(cè)、空域情報(bào)信息綜合顯示等功能，雖然與歐美等發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，但是該系統(tǒng)作為全國級(jí)的空中交通運(yùn)行管理系統(tǒng)，將我國的流量預(yù)測(cè)工作上升了一個(gè)臺(tái)階，具有里程碑的意義。

三、我國空中交通容量管理的發(fā)展

國際民航組織（ICAO）文檔9971對(duì)“容量”的定義為：容量應(yīng)表示為某一給定時(shí)間內(nèi)空中交通管理資源（空域扇區(qū)、航路點(diǎn)、機(jī)場(chǎng)）等能夠接受的最大航空器數(shù)量。通常的時(shí)間片為1小時(shí)。文檔中還指出“運(yùn)行容量”是一種預(yù)測(cè)容量，與機(jī)場(chǎng)、空域的戰(zhàn)術(shù)環(huán)境有關(guān)。在實(shí)際工作中的容量實(shí)際指的是“運(yùn)行容量”，該值是受一些動(dòng)態(tài)因素：氣象、CNS狀態(tài)、機(jī)型、人員等因素影響，可能會(huì)比公布容量要低。

本世紀(jì)以來，歐美已經(jīng)有許多容量評(píng)估的解決方案，不斷提升容量評(píng)估的水平，并著力于解決管制員工作負(fù)荷評(píng)估的難題。日本于上世紀(jì)90年代中期開始進(jìn)行流量管理工作，目前處于亞洲領(lǐng)先水平。而我國的容量評(píng)估研究起步較晚，很長一段時(shí)間處于對(duì)國外評(píng)估技術(shù)和理論的研究階段，目前正在努力實(shí)現(xiàn)將理論應(yīng)用于實(shí)踐。一方面科研院所在進(jìn)行評(píng)估工具的研究和開發(fā)，其中民航二所和民航二十八所的研究人員對(duì)于技術(shù)理論研究處于國內(nèi)的領(lǐng)先水平。另一方面也著力于實(shí)現(xiàn)通過民航院校進(jìn)行流量管理工作的人才培養(yǎng)和與企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合研究，其中南京航空航天大學(xué)建立了“民航空管實(shí)驗(yàn)室”。

四、CDM向A-CDM的轉(zhuǎn)變

CDM（collaborative decision system：協(xié)同決策）概念最早是在美國聯(lián)邦航空管理局（Federal Aviation Administration：簡稱FAA）1993年的一次實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的，最初是為了評(píng)估空中交通流量管理部門提供的航班時(shí)刻表是否能夠提升空中交通效率，事實(shí)也證明了CDM的應(yīng)用的確能夠大幅度減少航班總體延誤。CDM其實(shí)是實(shí)現(xiàn)空中交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，空管、機(jī)場(chǎng)和航空公司等組織之間及其內(nèi)部通過信息互通和數(shù)據(jù)共享，共同參與同一個(gè)工作內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)目標(biāo)，增加對(duì)資源使用的靈活性，減少不必要的時(shí)隙浪費(fèi)，旨在利用協(xié)同技術(shù)和程序提升管理效率，實(shí)現(xiàn)空中交通各利益相關(guān)方利益最大化。華北地區(qū)在2010年進(jìn)行過一次有關(guān)CDM的實(shí)驗(yàn)，然而因?yàn)樾畔⒔换ゲ煌耆蛿?shù)據(jù)的不完整，最后本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不盡如人意。我國目前的CDM運(yùn)行情況是各地運(yùn)行、相互獨(dú)立，并沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的協(xié)同決策。

最新一版的ICAO文檔9971中又引入了A-CDM（Airport collaborative decision making：機(jī)場(chǎng)協(xié)同決策），A-CDM是利用信息化手段來協(xié)調(diào)空管、機(jī)場(chǎng)、航空公司等單位之間以及單位內(nèi)部的信息傳遞和溝通，實(shí)現(xiàn)利益相關(guān)方在共同的情景意識(shí)下的協(xié)同式?jīng)Q策，有效控制航班管理流程，提高資源利用率和交通管理效率。首次將地面服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)引入A-CDM中，優(yōu)化航班過站的程序。引入可變滑行時(shí)間計(jì)算里程碑方法中重要時(shí)間，優(yōu)化飛機(jī)推出、滑行和起飛次序，減少排隊(duì)和滑行道的擁堵。通過協(xié)同起飛前排序，增加排序的透明度、時(shí)間的可預(yù)測(cè)性，從而改善航班正點(diǎn)率。

五、流量管理發(fā)展之我見

（一）依托網(wǎng)絡(luò)化、信息化和大數(shù)據(jù)的高速發(fā)展

我國的空域面積是歐洲的1/3，航班量卻是歐洲的2/3，也就是說我們的空中交通密度是歐洲的兩倍。然而我國的民航起步比較晚，整個(gè)行業(yè)的發(fā)展也相對(duì)落后，因此我們?nèi)匀粚?huì)在很長的一段時(shí)間內(nèi)處于追隨者的位置，需要不斷學(xué)習(xí)歐美甚至是日本的先進(jìn)的航空管理經(jīng)驗(yàn)。但是我們不能一味的“模仿”，對(duì)于空中交通流量管理，我們面臨更大的挑戰(zhàn)，也面臨著更高的要求，我們要做的是依托現(xiàn)在快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化、信息化和大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自身的快速發(fā)展甚至是超越。

（二）建立完整、完善的管理體系

自2009年空管局成立“流量監(jiān)控室”起，我國正式開始了流量管理的體系建設(shè)，到2018年的ATOM開放使用，我國建立起了空管局運(yùn)行管理中心（國家級(jí)），地區(qū)級(jí)流量管理中心和終端級(jí)的管理部門（席位），流量管理體系有了雛形。然而這些僅僅是一個(gè)初級(jí)階段，還存在很多的不足，在部分地區(qū)甚至沒有流量管理專業(yè)人員，流量管理人員與管制人員之間的職責(zé)劃分不夠明確。我們需要在現(xiàn)有體系的基礎(chǔ)上，將各個(gè)流量管理部門進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)合和統(tǒng)一，明確各部門的職責(zé)，合理、有效的運(yùn)用資源，協(xié)調(diào)軍民航關(guān)系最終建立完善的空中交通流量管理體系。

（三）流量管理，人才先行

一方面我們需要加緊對(duì)國外先進(jìn)流量管理技術(shù)的學(xué)習(xí)和研究，縮短自己研發(fā)的時(shí)間進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)理論研究轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用。另一方面我國的民航院校每年都會(huì)輸出大量的航空專業(yè)人才，但是目前還沒有專業(yè)的流量管理人才培養(yǎng)體系。如果能夠在民航院校建立空中交通流量管理的課程體系，不斷培養(yǎng)并持續(xù)的輸出流量管理人才，相信在不久的將來我們的人才隊(duì)伍就會(huì)的到補(bǔ)充和擴(kuò)大。這無疑會(huì)促進(jìn)流量管理的發(fā)展，加快趕超國際先進(jìn)水平的步伐。

六、結(jié)束語

在空中交通流量管理方面雖然我們與歐美航空發(fā)達(dá)國家存在差距，這是我們的發(fā)展不足。但是在新時(shí)代的背景下，在新一代航空人的帶領(lǐng)下，有可以依托的新技術(shù)和新手段，這是我們的優(yōu)勢(shì)。充分利用我們的優(yōu)勢(shì)，在民航業(yè)快速發(fā)展的大趨勢(shì)下，加快腳步努力縮小差距甚至實(shí)現(xiàn)超越。最終從各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)空中交通的安全、高效、經(jīng)濟(jì)和綠色的現(xiàn)代化空中交通管理。

【參考文獻(xiàn)】

《Manual on Collaborative Air Traffic Flow Management》（Doc 9971）

https：//www.faa.gov/https：//www.icao.int/Pages/default.aspx