航班起飛時(shí)刻互換：流量控制情況下的資源分配優(yōu)化

關(guān)鍵詞：航班正常率；流量控制；置換計(jì)算起飛時(shí)間

引言

多年以來(lái)，我國(guó)民航業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展起到關(guān)鍵支撐作用，同時(shí)我國(guó)民用航空交通活動(dòng)整體呈現(xiàn)高基數(shù)、高增長(zhǎng)、高密度的“三高”運(yùn)行態(tài)勢(shì)。因此航班的正常率就尤為重要。航班正常性關(guān)系到旅客對(duì)機(jī)場(chǎng)保障服務(wù)的滿意度高低，同樣也顯著影響著機(jī)場(chǎng)高峰小時(shí)容量的增長(zhǎng)及各航空公司的收益。為進(jìn)一步提高航班起飛正常率，改善旅客出行體驗(yàn)，提升民航服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)提高地面保障資源的運(yùn)行效率及各航空公司的效益，本文通過(guò)分析大連周水子機(jī)場(chǎng)的航班正常率數(shù)據(jù)，對(duì)流量控制過(guò)程、延誤原因及航班起飛正常率等因素進(jìn)行歸納總結(jié)，提出通過(guò)航班起飛時(shí)間置換的方式，優(yōu)化航班起飛時(shí)刻資源，來(lái)實(shí)現(xiàn)改善航班正常性的效果。

航班延誤原因分析

這些年，進(jìn)出港航班量的快速增長(zhǎng)給航班保障工作帶來(lái)了不小的壓力，同時(shí)也對(duì)航班正常性工作提出了更高的要求。以大連周水子機(jī)場(chǎng)為例，每年暑運(yùn)旺季期間的航班量排名都名列前茅，但是航班正常率指標(biāo)排名卻毫不例外，都是全年倒數(shù)前列。在航班旺季期間，機(jī)場(chǎng)保障部門(mén)承受著日運(yùn)行流量和小時(shí)運(yùn)行流量雙高峰的壓力。如果航班運(yùn)行還經(jīng)常受到其他空域用戶活動(dòng)和極端惡劣天氣的影響，極易造成航班延誤。

根據(jù)表1中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，由極端惡劣天氣、其他空域用戶等原因造成的航班延誤占比較大，比重高達(dá)80%，是航班延誤的主要原因。當(dāng)收到其他空域用戶活動(dòng)的需求時(shí)，空管部門(mén)會(huì)發(fā)布流量控制措施，將相關(guān)空域空出。夏季極端惡劣天氣頻發(fā)，當(dāng)極端惡劣天氣影響航班運(yùn)行時(shí)，空管部門(mén)也會(huì)發(fā)布流量控制措施來(lái)保障飛行安全。因此，其他空域用戶和極端惡劣天氣造成的航班延誤也可以認(rèn)為是流量控制造成的航班延誤。從而可以得出結(jié)論，造成航班延誤的主要因素是流量控制。通過(guò)分析相關(guān)航班數(shù)據(jù)得知，有兩種情況會(huì)導(dǎo)致航班因流量控制而延誤。

第一種情況：受到流量控制的影響，航班最新的計(jì)算起飛時(shí)間晚于正常起飛的最后時(shí)刻，進(jìn)而錯(cuò)過(guò)正常起飛的最后時(shí)刻。

第二種情況：機(jī)場(chǎng)或者航空公司的地面保障資源和能力不足，導(dǎo)致地面保障人員不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成航班保障作業(yè)，從而不能趕在最新的計(jì)算起飛時(shí)間起飛，需要重新在系統(tǒng)上申請(qǐng)排序，進(jìn)而錯(cuò)過(guò)正常起飛的最后時(shí)刻。

為了提高航班起飛正常率，需要我們主動(dòng)進(jìn)行人工協(xié)調(diào)，并干預(yù)相關(guān)保障資源的分配過(guò)程，盡量避免以上兩種情況的發(fā)生。下面將分析流量管理系統(tǒng)的計(jì)算過(guò)程，并提出優(yōu)化其計(jì)算結(jié)果的新思路。

流量控制過(guò)程分析及航班起飛時(shí)刻優(yōu)化

在實(shí)際的流量管理中，中國(guó)民航流量管理系統(tǒng)根據(jù)航班計(jì)劃起飛時(shí)間和各段航路飛行時(shí)間，計(jì)算得出航班預(yù)計(jì)飛越各航路點(diǎn)的時(shí)間。當(dāng)收到新的流控措施時(shí)，按照流控措施對(duì)時(shí)隙、間隔的要求，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)航班飛越各航路點(diǎn)的時(shí)間進(jìn)行初次分配排序，進(jìn)而計(jì)算倒推出航班的上跑道起飛時(shí)間。如果航班的計(jì)算起飛時(shí)間晚于正常起飛的最后時(shí)刻，系統(tǒng)就判定這個(gè)航班有延誤的風(fēng)險(xiǎn)，需要特殊關(guān)注。

流量管理系統(tǒng)在進(jìn)行時(shí)隙分配時(shí)，一般只滿足了流量限制性要求，并不滿足航班正常性要求。例如：流量管理系統(tǒng)會(huì)將滿足流控限制要求的過(guò)點(diǎn)時(shí)刻分配給各航班，但不會(huì)根據(jù)航班預(yù)計(jì)延誤情況進(jìn)行時(shí)刻調(diào)整，因此流量管理系統(tǒng)存在時(shí)刻資源分配不合理的現(xiàn)象。

在實(shí)際運(yùn)行中，流量管理系統(tǒng)自動(dòng)篩選受到流控限制影響的航班，綜合計(jì)劃起飛時(shí)間及各航段飛行時(shí)間等信息，通過(guò)計(jì)算，重新得出過(guò)各航路點(diǎn)時(shí)間和計(jì)算起飛時(shí)間，并按照所有受控航班的飛越限制點(diǎn)時(shí)間和計(jì)算起飛時(shí)間，進(jìn)行航班放行排序管理。

在系統(tǒng)更新出最新的計(jì)算起飛時(shí)間后，航空公司和機(jī)場(chǎng)保障部門(mén)會(huì)實(shí)時(shí)根據(jù)最新的計(jì)算起飛時(shí)間來(lái)倒排地面保障工作的順序和進(jìn)度，確定各項(xiàng)保障工作的完成截止時(shí)間，以使受限航班趕上系統(tǒng)給出的計(jì)算起飛時(shí)間。如果航空公司或機(jī)場(chǎng)的地面保障能力不足或者排序不合理，一項(xiàng)或多項(xiàng)保障工作未能按照預(yù)定的截止時(shí)間完成，導(dǎo)致此航班錯(cuò)過(guò)計(jì)算起飛時(shí)間，就會(huì)造成航班延誤（這種情況的航班延誤是系統(tǒng)不能預(yù)判和控制的，也不在本文討論優(yōu)化的范圍內(nèi)）。

以某日中國(guó)民航流量管理系統(tǒng)中的兩個(gè)實(shí)際運(yùn)行航班數(shù)據(jù)為例，具體情況見(jiàn)表2。

表2中的兩個(gè)航班都受到了“過(guò)P74去GURIL除ZSRZ起飛OR去ZSLG落地2架/12分鐘一最小40km”的流控限制。根據(jù)《航班正常管理規(guī)定》的要求，CXA8086的計(jì)劃起飛時(shí)間是0910，航班在0935之前起飛屬于正常，航班起飛不延誤，但實(shí)際起飛時(shí)間是0950，實(shí)際起飛延誤時(shí)長(zhǎng)為15分鐘；CES2710的計(jì)劃起飛時(shí)間是0905，由于前序進(jìn)港航班晚到，航班的目標(biāo)撤輪檔時(shí)間變更為0925，航班保障時(shí)間短，保障壓力大，航班在0930之前起飛屬于正常，航班起飛不延誤，但實(shí)際起飛時(shí)間是0935，實(shí)際起飛延誤時(shí)長(zhǎng)為5分鐘。

從航班正常性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的結(jié)果上看，這兩個(gè)航班都延誤了，且起飛時(shí)間相近、延誤時(shí)間均不長(zhǎng)。但是如果把兩個(gè)航班的計(jì)算起飛時(shí)間進(jìn)行置換，就會(huì)有不一樣的結(jié)果。具體細(xì)節(jié)見(jiàn)表30

CXA8086的計(jì)算起飛時(shí)間是由0950變?yōu)?935，航班起飛正常，不延誤o CES2710的計(jì)算起飛時(shí)間由0935變?yōu)?950，航班的延誤時(shí)長(zhǎng)由5分鐘變?yōu)?0分鐘。同時(shí)，這兩個(gè)航班的預(yù)計(jì)飛越限制點(diǎn)的時(shí)間也隨之進(jìn)行了置換操作，CXA8086預(yù)計(jì)飛越限制點(diǎn)的時(shí)間由1112變?yōu)?103，CES2710預(yù)計(jì)飛越限制點(diǎn)的時(shí)間由1103變?yōu)?112。由于置換前后的兩個(gè)航班飛越限制點(diǎn)相近，所以兩個(gè)航班的預(yù)達(dá)時(shí)間基本沒(méi)有變化，目的地機(jī)場(chǎng)的相關(guān)部門(mén)仍可以按照置換前的時(shí)間進(jìn)行航班保障準(zhǔn)備工作。

通過(guò)置換這兩個(gè)航班的計(jì)算起飛時(shí)間，延誤航班數(shù)量由2架次變?yōu)?架次，成功挽救1架延誤航班，提高了出港航班的正常架次，在保證旅客出行體驗(yàn)基本保持不變且航班平均延誤時(shí)長(zhǎng)未被延長(zhǎng)的情況下，切實(shí)提高了航班的起飛正常率。

上述便是起飛時(shí)刻互換、優(yōu)化資源分配方式的一個(gè)具體案例。為了提高置換計(jì)算起飛時(shí)間操作的效率及成效，本文采用0～1線性優(yōu)化方法，建立計(jì)算起飛時(shí)間資源分配優(yōu)化大模型，以便達(dá)到在受到流控限制時(shí)，通過(guò)置換出港航班計(jì)算起飛時(shí)間的操作，機(jī)場(chǎng)航班起飛正常率能夠得到最大限度提高的目的，具體優(yōu)化分配流程如圖1所示。

結(jié)論及可行性

由此可見(jiàn)，當(dāng)多次航班運(yùn)行受影響導(dǎo)致都有可能延誤，通過(guò)將受控航班計(jì)算起飛時(shí)間進(jìn)行置換的方式，可以挽救部分延誤航班，增加出港航班的正常架次，提高航班起飛正常率。

在運(yùn)行資源優(yōu)化流程，確保航班計(jì)算起飛時(shí)間置換方案具有可行性后，還需要向空管流量管理單位協(xié)調(diào)申請(qǐng)并得到肯定意見(jiàn)后，在確定空管、航空公司、機(jī)場(chǎng)三方均同意置換方案后，才可以在系統(tǒng)上置換兩個(gè)航班的計(jì)算起飛時(shí)間。最終通過(guò)優(yōu)化程序，合理分配時(shí)刻資源，提高出港航班的正常架次，實(shí)現(xiàn)提升航班正常性的目的。本文所闡述的資源分配優(yōu)化大模型具有較大的潛在收益價(jià)值，運(yùn)行此模型可以長(zhǎng)期優(yōu)化航班起飛時(shí)刻資源，改善航班正常性指標(biāo)，并能夠提供機(jī)場(chǎng)和運(yùn)管委等機(jī)構(gòu)向流量管理單位申請(qǐng)協(xié)調(diào)相關(guān)事宜的效率。

另外，機(jī)場(chǎng)和運(yùn)管委等機(jī)構(gòu)需要加強(qiáng)員工的培訓(xùn)，盡快培養(yǎng)出一批精明能干的業(yè)務(wù)精英，來(lái)負(fù)責(zé)計(jì)算起飛時(shí)間置換這項(xiàng)重要的工作。如果員工將錯(cuò)誤的起飛時(shí)刻進(jìn)行了置換操作，非但沒(méi)有緩解航班延誤現(xiàn)狀和提高航班起飛正常率的作用，反而可能造成了保障流程的混亂，甚至?xí)秃桨嗥痫w正常率。因此，從事這項(xiàng)工作的員工不僅需要具備廣闊的知識(shí)面，擁有機(jī)場(chǎng)運(yùn)行保障、航空公司簽派及空中交通管制等方面的知識(shí)，能夠準(zhǔn)確地選出進(jìn)行起飛時(shí)刻資源優(yōu)化最合適的航班，還要具有較強(qiáng)的溝通協(xié)調(diào)能力，可以高效快速的整合各類資源，促使各方面同意起飛時(shí)刻置換方案。只有在機(jī)場(chǎng)或運(yùn)管委等機(jī)構(gòu)的“選出合適航班”“協(xié)調(diào)各方同意”和“進(jìn)行置換操作”等三個(gè)環(huán)節(jié)都成功完成的前提下，才可以通過(guò)互換起飛時(shí)刻的方式，實(shí)現(xiàn)提高航班起飛正常率的目的。