黑妍茹，胡明華

（南京航空航天大學(xué)民航（飛行）學(xué)院，南京 210016）

空域資源優(yōu)化配置及調(diào)整策略研究

黑妍茹，胡明華

（南京航空航天大學(xué)民航（飛行）學(xué)院，南京 210016）

近年來，不斷增長的空中交通需求以及有限的空域資源之間的矛盾日益突出，尤其是在飛行量密集的多機(jī)場地區(qū)。在研究如空域靈活使用等國外空域管理方面的經(jīng)典理論，以及已在實(shí)踐應(yīng)用層面取得的成果和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國空域自身的條件及特點(diǎn)，從低空空域資源、軍民航協(xié)調(diào)機(jī)制、多機(jī)場地區(qū)空域資源統(tǒng)籌三個(gè)方面作為切入點(diǎn)，提出了相應(yīng)的空域資源配置及調(diào)整的構(gòu)想，并詳細(xì)闡述了實(shí)施的方法，得出了采用更科學(xué)優(yōu)化和共享模式的空域資源使用方式才是解決中國空域緊缺的有效手段。

空域管理；空域靈活使用；軍民航協(xié)調(diào)機(jī)制；空域資源

全球經(jīng)濟(jì)一體化促使航空業(yè)蓬勃發(fā)展，伴隨飛行量的驟增，機(jī)場建設(shè)熱正在全國范圍內(nèi)展開。根據(jù)《全國民用機(jī)場布局規(guī)劃》[1]，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和對外開放的進(jìn)一步深入，結(jié)合未來國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體戰(zhàn)略部署，國家將投入約1 400億元人民幣用于機(jī)場建設(shè)，“十一五”期間，全國將新增52個(gè)機(jī)場。僅長三角地區(qū)，現(xiàn)已擁有上海浦東、虹橋機(jī)場，南京祿口機(jī)場，杭州蕭山機(jī)場等大小11個(gè)機(jī)場，預(yù)計(jì)到2020年，這一地區(qū)的民航機(jī)場將增至48個(gè)。

然而，從航空運(yùn)輸業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行的角度出發(fā)，作為整體系統(tǒng)中的硬件設(shè)施，單純地增加機(jī)場及跑道，并不能帶來交通容量的同比增長，事實(shí)是同一機(jī)場內(nèi)以及相鄰機(jī)場間，起降能力不能無限增加，空中交通容量的增加同樣有限。這一方面受限于空管能力的水平，另一方面，還受到空域資源配置及規(guī)劃管理等問題的制約。相對于人為因素的不確定性，空域的合理優(yōu)化及調(diào)整策略顯然更具實(shí)際意義。

國外對如何充分以及更加靈活的使用空域這一問題自20世紀(jì)50年代開始，進(jìn)行了數(shù)十年的研究，“空管一體化”、“一個(gè)天空（SES）”、“空域靈活使用（FUA）”等方法與理念都取得了較多成果。在吸納國外先進(jìn)思想的同時(shí)，也需正視中國特殊國情下空域現(xiàn)狀及其自身特點(diǎn)。本文結(jié)合目前中國空域管理水平和發(fā)展趨勢，研究并提出了幾種具有中國特色且合理有效的空域資源優(yōu)化及配置方法。

1 空域資源配置及調(diào)整

近年來，空域作為資源的概念在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注并得到進(jìn)一步的拓展，其觀點(diǎn)對于以空中交通管理技術(shù)理論為研究中心的“空管學(xué)派”有諸多啟示。

空域資源限制凸顯，表現(xiàn)在繁忙地區(qū)的狹小區(qū)域內(nèi)分布過多的機(jī)場，航班流高度密集，而相對空域資源不變，造成空中航路擁擠、通航能力受到干擾、安全隱患及管制員工作負(fù)荷也隨之增加。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度解讀，這體現(xiàn)了空域作為資源的稀缺性[2]。

同時(shí)，空域具有提供效用和創(chuàng)造價(jià)值的經(jīng)濟(jì)性。因此，提高空域使用效率和提升空域容量的關(guān)鍵問題，是如何優(yōu)化配置及調(diào)整空域資源。

1.1 平衡用戶需求

空域管理是指依據(jù)既定空域結(jié)構(gòu)條件，實(shí)現(xiàn)對空域的充分利用，以滿足不同空域用戶的需求。

顯然，空域用戶的使用需求是配置空域資源的基礎(chǔ)，也是空域劃設(shè)、調(diào)整及使用方案的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)。以航空運(yùn)輸類型來劃分，空域用戶可分為軍事航空（軍用）、公共航空運(yùn)輸（定期商業(yè)航班）、通用航空（其它民用航空活動(dòng)）。

1.1.1 釋放低空空域資源

通用航空涵蓋包括從事工農(nóng)林漁和建筑業(yè)的作業(yè)飛行以及氣象探測、搶險(xiǎn)救災(zāi)、教育培訓(xùn)、商務(wù)飛行等社會(huì)、經(jīng)濟(jì)公共服務(wù)。

2007年，中國全行業(yè)通用航空完成作業(yè)飛行小時(shí)10.96萬小時(shí)，如圖1所示，比2006年增長19.2%，全行業(yè)在冊通用飛機(jī)共457架；2008年全年作業(yè)飛行量達(dá)到12.26萬h，比2007年增長12%，通用飛機(jī)在冊總數(shù)為898架，通用航空機(jī)場70個(gè)，臨時(shí)起降點(diǎn)329個(gè)。根據(jù)中國民航部門預(yù)測，預(yù)計(jì)2010全年通用航空作業(yè)飛行時(shí)間將達(dá)到約14萬h。盡管與美國、加拿大、澳大利亞等國土面積相當(dāng)?shù)耐ê桨l(fā)達(dá)國家相比，中國通用航空的整體規(guī)模不大，如飛機(jī)保有量、飛行小時(shí)數(shù)以及通用機(jī)場數(shù)量都遠(yuǎn)低于這些國家，但未來發(fā)展前景不容置疑。

根據(jù)豪客比奇公司的估計(jì)，如圖2所示，中國通用航空需求量將以每年20%的速度增長，到2015年，通用飛機(jī)總數(shù)達(dá)到2 800架；根據(jù)美國貿(mào)易發(fā)展署、中國美國商會(huì)和中國民航局的估測，到2015年中國將需要1 997架作業(yè)通用飛機(jī)和1 415架培訓(xùn)及私人飛機(jī)，復(fù)合增長率21%；根據(jù)中國民航總局的估測到2020年通用航空機(jī)對規(guī)?？倲?shù)將達(dá)到1萬架，復(fù)合增長率22%。

而以上高速增長的前提條件是，關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施、空域的可用性和有利的運(yùn)行環(huán)境能夠得到保證。三個(gè)因素中，低空空域的開放程度和運(yùn)行管理最為關(guān)鍵。多年來，中國的空域分類問題始終被列為航行缺陷，根據(jù)國家空管部門的“十一五”規(guī)劃，中國空域分類將在2010年完成，這也意味著低空空域?qū)⒅鸩介_放。

以此為基礎(chǔ)，中國的低空空域資源應(yīng)具有這樣的規(guī)劃目標(biāo)：

1）最大程度保證通用航空活動(dòng)的靈活性。在確保公共運(yùn)輸航空、軍事航空使用空域的同時(shí)，考察通用航空需求分布時(shí)段，盡可能多地將低空空域資源釋放給通用航空使用，減少類似不定時(shí)公務(wù)航空為避開民航運(yùn)輸高峰，在主要繁忙機(jī)場只能選擇凌晨00∶00點(diǎn)至06∶00點(diǎn)起降的局限。

2）最大程度保證通用航空活動(dòng)的時(shí)效性。設(shè)立專門的低空飛行管理機(jī)構(gòu)，提供完善詳實(shí)的低空飛行信息服務(wù)的基礎(chǔ)資料，如目視航圖及相關(guān)補(bǔ)充資料，建立信息數(shù)據(jù)的收集、校準(zhǔn)、更新和發(fā)布機(jī)制，劃設(shè)低空監(jiān)視空域和報(bào)告空域，針對性的簡化飛行任務(wù)和計(jì)劃審批程序。

3）最大程度減輕管制員對通用航空提供服務(wù)的工作負(fù)荷。在低空空域應(yīng)用空管新技術(shù)，采用定點(diǎn)式布防低空一次雷達(dá)，建設(shè)無源探測系統(tǒng)等手段，提高對低空空域使用的安全監(jiān)控能力；采用地空通信組網(wǎng)技術(shù)提高對低空管制空域的通信覆蓋能力；繼續(xù)推進(jìn)廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）在通用航空領(lǐng)域的應(yīng)用。以減輕管制工作負(fù)荷為原則，結(jié)合空域分類中低空管制要求，對非管制空域提供飛行情報(bào)服務(wù)和告警服務(wù)，創(chuàng)造用戶和管理者寬松的雙向運(yùn)行空間。

1.1.2 軍民航協(xié)調(diào)機(jī)制

盡管低空空域資源的釋放，將有效緩解空域資源緊張的狀況，但空域擁塞的根本原因并未解決。

中國的航路航線網(wǎng)絡(luò)形成于20世紀(jì)70年代，曾滿足了一定時(shí)期軍民航用戶使用空域的需求。但在近十幾年來，相對于以空軍為主體的空域管理陳舊的空管體制構(gòu)架以及基于原有空域結(jié)構(gòu)的局部修補(bǔ)式調(diào)整和優(yōu)化的是：中國航空運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量年均兩位數(shù)的高速增長。

以軍航為主導(dǎo)的協(xié)調(diào)機(jī)制和空域結(jié)構(gòu)調(diào)整的不徹底性，兩方面都體現(xiàn)同一個(gè)問題，即空軍在空域使用上擁有的絕對話語權(quán)?？哲娂嬗锌沼蚬芾碚吆褪褂谜叩碾p重身份，這意味著在軍民航空域需求出現(xiàn)矛盾以及民航希望推進(jìn)新的航路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，以空域資源利用最大化出發(fā)實(shí)施空域資源再分配的公正性將很難得到保證。

空域靈活使用概念及技術(shù)[3]是目前國外航空發(fā)達(dá)國家積極推進(jìn)和實(shí)施的一項(xiàng)計(jì)劃，旨在通過消除軍民航對空域的控制權(quán)，將空域看作一個(gè)連續(xù)的整體，采取空域三級(jí)管理，采用靈活空域結(jié)構(gòu)和程序?qū)崿F(xiàn)最有效地使用空域。

根據(jù)中國近年軍民航使用空域的協(xié)調(diào)情況，可以看到一種趨勢，即固定航線劃設(shè)越來越少，臨時(shí)航線日漸增多，有數(shù)據(jù)顯示，中國軍民航在2009年新辟臨時(shí)航線35條，全國臨時(shí)航線總數(shù)達(dá)到77條，總距離26 700 km，全年約21.5萬架次航班使用臨時(shí)航線，縮短空中飛行距離約8 650 000 km。軍航其自身多變化的空域需求，使得釋放臨時(shí)性空域正逐漸成為主流，而這正符合基于劃設(shè)臨時(shí)航線的空域靈活使用機(jī)制的構(gòu)想。

由此可見，中國有進(jìn)一步開放空域并實(shí)現(xiàn)靈活使用的需求和能力。但制約其繼續(xù)發(fā)展的是尚不健全的軍民航協(xié)調(diào)機(jī)制。而在FUA概念中，衡量一個(gè)國家的軍航和民航用戶能否通過FUA概念安全、高效地使用空域，完全取決于它在ASM（Airspace Management）三個(gè)等級(jí)中的軍/民航協(xié)調(diào)能力[4]。

對中國軍民航協(xié)調(diào)機(jī)制的改革，首先要明確的是協(xié)調(diào)能力發(fā)揮的多少，最核心的是在軍民航協(xié)作、互信觀念滲透的情況下，空域信息共享方面的透明化和便捷化達(dá)到的程度。因此迫切需要搭建全國范圍內(nèi)軍民航共享的空域管理信息平臺(tái)，統(tǒng)一收集、處理和監(jiān)督各種用戶的空域使用信息。以此為基礎(chǔ)，軍航和民航用戶合作使用空域的具體細(xì)節(jié)才能得以展開和實(shí)現(xiàn)。

其次，對于國家空域管理權(quán)限，在今年空域分類實(shí)施后，預(yù)計(jì)中國也將在開放、公平與互利的空域管理原則上，明確并建立空域的統(tǒng)一管制體系，如軍民航各類運(yùn)輸飛行很可能采用統(tǒng)一的國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到軍事航空的需要及地位，在不能將國家空域的管理權(quán)限完全轉(zhuǎn)交給政府的階段或情況下，為保證空域管理權(quán)限的公平性應(yīng)增強(qiáng)民航空域管理機(jī)構(gòu)協(xié)同軍航?jīng)Q策的權(quán)力，起到平衡或制約軍航對航路航線調(diào)整等空域使用和管理上的絕對控制權(quán)。

另外，依托現(xiàn)有的軍民航三級(jí)協(xié)調(diào)機(jī)制的框架，完成三級(jí)管理從松散聯(lián)系型到緊密合作型的轉(zhuǎn)變。其中，戰(zhàn)略和預(yù)戰(zhàn)術(shù)層面，通過進(jìn)一步制定或者修訂完善相關(guān)法律、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，能夠從宏觀上保證空軍、海軍、民航局三方利益及協(xié)調(diào)機(jī)制的順利推進(jìn)。戰(zhàn)術(shù)層面應(yīng)著重于軍民航實(shí)時(shí)對空域協(xié)調(diào)的能力，如有效應(yīng)對軍事、通用航空使用空域調(diào)整計(jì)劃或應(yīng)急空域使用需求，以及流量控制時(shí)發(fā)生大面積延誤等情況。

根據(jù)EUROCONTROL空域靈活使用在各成員國執(zhí)行情況的最新報(bào)告，由于經(jīng)濟(jì)效益及操作實(shí)施等多方面原因，空域的靈活使用主要集中在戰(zhàn)略和預(yù)戰(zhàn)術(shù)層，而忽略了戰(zhàn)術(shù)層對空域?qū)崟r(shí)的動(dòng)態(tài)管理，因此盡管飛行效率有所提高，但軍民航在空域的分時(shí)復(fù)用領(lǐng)域還未積累經(jīng)驗(yàn)。這說明，達(dá)到透明及高效的空域信息共享網(wǎng)絡(luò)及高度密切合作的軍民協(xié)調(diào)機(jī)制并非易事，需要組織領(lǐng)導(dǎo)、軍民配合、信息聯(lián)網(wǎng)、經(jīng)費(fèi)支持等各方面的建設(shè)支持，為此，建議在中國構(gòu)建空域靈活使用機(jī)制的過程中，在機(jī)制、技術(shù)和手段得到保障的條件下，分階段分步驟監(jiān)督并評(píng)估改革效果。

1.2 基于機(jī)場布局的空域資源配置

中國機(jī)場體系初步形成以北京、上海、廣州為主的三大區(qū)域機(jī)場群體，機(jī)場區(qū)域分布的數(shù)量、規(guī)模和密度與中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平和地理格局相適應(yīng)，這也促使中國民航運(yùn)輸網(wǎng)以基于機(jī)場空間布局的中樞輪輻式與城市對相結(jié)合的方式形成[5]。由于三大區(qū)域機(jī)場系統(tǒng)承擔(dān)全國約70%以上的飛行量，所以此類多跑道多機(jī)場繁忙區(qū)域在空域資源分配與利用上的競爭性具有一定典型性。

以珠三角地區(qū)為例，如圖3所示，珠海和澳門，深圳和香港，機(jī)場間的直線距離很短，整個(gè)區(qū)域內(nèi)五大機(jī)場的跑道密集，同時(shí)跑道方位相互交錯(cuò)，飛行程序相互交織，升降地帶重疊，存在穿越情況，同時(shí)運(yùn)行時(shí)矛盾非常突出，其直接影響是潛在飛行沖突和管制壓力隨之增加。

區(qū)域多機(jī)場空域使用的特點(diǎn)可概括為：多機(jī)場系統(tǒng)空域內(nèi)飛行量密集；各機(jī)場獨(dú)立發(fā)展受空域、環(huán)境、資源等剛性約束條件制約作用明顯；機(jī)場的分布狀況及密集程度，嚴(yán)重影響各機(jī)場相對空域的使用率。

對應(yīng)于三大區(qū)域機(jī)場群的空域結(jié)構(gòu)，多以各機(jī)場在一定時(shí)期內(nèi)的飛行量及機(jī)場定位為依據(jù)分別劃設(shè)，在經(jīng)過幾十年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及區(qū)域建設(shè)之后，尤其是當(dāng)前機(jī)場體系初具規(guī)模的情況下，原有空域結(jié)構(gòu)的限制及與機(jī)場發(fā)展不相匹配的空域配置等都已顯露，這也是中國其他飛行繁忙地區(qū)機(jī)場同樣存在的問題，因此有必要借助科學(xué)的仿真手段，進(jìn)行空域評(píng)估，以此為依據(jù)重新規(guī)劃空域或進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整空域結(jié)構(gòu)。

針對區(qū)域多機(jī)場系統(tǒng)的空域劃設(shè)應(yīng)從機(jī)場布局出發(fā)，需體現(xiàn)區(qū)域整體性特征，內(nèi)部再進(jìn)行飛行流梳理，統(tǒng)籌兼顧區(qū)域及內(nèi)部機(jī)場間的需求。圍繞機(jī)場布局出發(fā)的全面協(xié)作模式的空域資源優(yōu)化和配置需考慮幾個(gè)方面：

一是明確各機(jī)場間的定位和分工，分析空域容量評(píng)估數(shù)據(jù)，進(jìn)行區(qū)域內(nèi)多機(jī)場空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)整，充分協(xié)調(diào)并保證區(qū)域內(nèi)各機(jī)場較高的相對空域使用率，規(guī)劃或調(diào)整航路航線，體現(xiàn)核心機(jī)場對干、支線航空運(yùn)輸協(xié)調(diào)發(fā)展的合理引導(dǎo)作用。

二是有效配置空域資源以充分發(fā)揮區(qū)域多機(jī)場群的整體優(yōu)勢和作用，形成具備區(qū)域乃至全球競爭力的綜合樞紐。同時(shí)，與區(qū)域外其他相鄰空域流暢銜接，保證航空客貨進(jìn)出區(qū)域的快速流動(dòng)，增大空域容量。

總之，定位于區(qū)域多跑道多機(jī)場區(qū)域的全面協(xié)作空域模式，強(qiáng)調(diào)形成緊密協(xié)作和良性競爭的格局，在與軍航規(guī)劃有效銜接的情況下，將分散空域資源進(jìn)行一體化配置，以提升空域利用率和空域容量。

2 結(jié)語

空域資源的有限性及使用價(jià)值已在國內(nèi)外民航界形成廣泛共識(shí)，相關(guān)的課題研究大體分兩類，一類集中在區(qū)域扇區(qū)如何劃分，如動(dòng)態(tài)扇區(qū)合并及拆分問題，此類研究多關(guān)注空域資源劃分后的合理性，即管制員能否在調(diào)整后的扇區(qū)內(nèi)保障航空器安全的問題，具有一定的局限性。另外一類即EUROCONTROL和美國積極推進(jìn)的FUA理念，但由于其具有鮮明的適用范圍及條件，還未能在其它國家和地區(qū)實(shí)施。因此，適于中國空域環(huán)境及民航特點(diǎn)的空域資源整體規(guī)劃及優(yōu)化配置問題長期以來并未形成清晰思路。

本文立足于中國國情，分析研究了中國空域自身特點(diǎn)以及目前面臨的問題，首次在充分空域資源研究方面宏觀與微觀結(jié)合，從釋放未利用的低空空域、完善阻礙空域靈活使用的軍民航協(xié)調(diào)機(jī)制、基于機(jī)場布局的空域結(jié)構(gòu)再優(yōu)化三個(gè)方面詳細(xì)闡述了如何提高空域使用率，提出了相應(yīng)的調(diào)整策略和實(shí)施方法。以使有效空域資源發(fā)揮更大效用。其中，低空空域資源的開放問題與2010年國家空管委確定完成的中國空域分類目標(biāo)掛鉤，未來幾年有望看到低空空域開放后在充分使用空域資源方面帶來的成效。

[1] 中國民用航空總局.全國民用機(jī)場布局規(guī)劃[G].2007.

[2] 劉 軍，米傳民.空域資源的經(jīng)濟(jì)學(xué)分析[J].商業(yè)時(shí)代，2008（5）：100-101，107.

[3] 徐肖豪，王莉莉.完善國家空域資源利用政策的建議[J].綜合運(yùn)輸，2007（6）：28-30.

[4] EUROCONTROL.European Organisation for the Safety of Air Navigation，Directorate of Civil-Military ATM Coordination[G].2007.

[5] 楊 光.基于重大事件的空域結(jié)構(gòu)調(diào)整輔助決策系統(tǒng)研究[D].南京，南京航空航天大學(xué)，2008.

Studies on Optimization of Resource Allocation and Airspace Structure Adjustment

HEI Yan-ru，HU Ming-hua
（The Graduate School College of Civil Aviation， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing 210016， China）

Recent years， the contradiction between the air traffic requirement and the limited airspace becomes more and more conspicuous，especially in the multi-airport region where the most air traffic flow congregated.Based on the international advanced techniques in the field of utilization of airspace such as FUA （flexible use of airspace） and domestic situation， the paper states three methods： low altitude airspace management reform，army-civilian coordination strategy and airspace structure adjustment in the multi-airport region，in order to exploit the current airspace resources effectively and reasonably.

airspace management； flexible use of airspace； civil/Military coordination； airspace resource

V355

A

1674－5590（2011）02－0001－04

2010-09-25；

2010-12-28 基金項(xiàng)目：國家863高技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目（2006AA12A105）

黑妍茹（1985—），女，新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊人，碩士研究生，研究方向?yàn)榭罩薪煌ㄏ到y(tǒng)規(guī)劃管理與仿真研究.

（責(zé)任編輯：李 侃）