程湲清

(中國民航華北地區(qū)空中交通管理局空管中心，北京)

探究空中交通流量管理的關(guān)鍵技術(shù)

程湲清

(中國民航華北地區(qū)空中交通管理局空管中心，北京)

隨著祖國的騰飛，經(jīng)濟(jì)的增長，航空事業(yè)的發(fā)展越來越快，航班越來越多，我國的空中交通擁擠的情況越來越多，造成的經(jīng)濟(jì)損失也就越來越大，因此空中交通流量的管理也就越來越顯得重要。應(yīng)該如何科學(xué)有效的利用空中交通流量管理所使用的系統(tǒng)和技術(shù)？本文就著重對(duì)此進(jìn)行探究和分析。

空中交通;流量管理

1 空域結(jié)構(gòu)

近年來，我國的航空運(yùn)輸發(fā)展和增長的速度位居世界前列，隨著人們對(duì)民航的需求越來越大，國內(nèi)航班的迅猛增加，而配套的空中交通流量管理體系沒有立刻跟上，導(dǎo)致航班延誤問題已經(jīng)成為一個(gè)較為普遍的現(xiàn)象，而新型戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)、配備導(dǎo)致對(duì)空域的需求越來越大。在空管委和各個(gè)相關(guān)部門的共同努力下，目前空域環(huán)境已有較大改善，但是個(gè)別區(qū)域內(nèi)的空域布局并未得到質(zhì)變，軍民空域相互交織，導(dǎo)致“空中堵車”。導(dǎo)致航空質(zhì)量和效率低下，并存在較多的安全隱患。如何解決軍民航之間的資源合資利用分配，提高使用空域的靈活度，成為現(xiàn)在一個(gè)重要而關(guān)鍵的問題。因?yàn)楹桨嗟牟粩嘣黾?，管制員需要經(jīng)常面臨在某一時(shí)刻內(nèi)，航班急劇增加，而空域的資源利用率不高，導(dǎo)致需要使用航班延誤來解決大流量的的突發(fā)狀況。因此，發(fā)展空管流量控制最直接的意義就在于在空中交通緊張的時(shí)段進(jìn)行必要的流量控制，以保障航班的飛行安全。目前我國大部分空域由空軍掌握，發(fā)展流量控制能夠有效保障航班安全，并能合理安排航班架次，提升空域使用效率。

2 我國空域流量的系統(tǒng)和監(jiān)控尚存不足

一是流量控制的部門不明確。在飛行流量較小的地區(qū)，為節(jié)約成本，不設(shè)置專門的流量控制機(jī)構(gòu)，常規(guī)的流量控制工作一般由各個(gè)管制部門自己控制并發(fā)布，基本滿足實(shí)際運(yùn)行的需求。但隨著我國民航事業(yè)飛速穩(wěn)固的發(fā)展，我國幾大機(jī)場(chǎng)的流量已經(jīng)位于世界前列，這時(shí)各地區(qū)急切的需要設(shè)置專門的流量控制部門。由專門的部門來負(fù)責(zé)流量控制，解放了管制的力量，同時(shí)更好的協(xié)調(diào)各個(gè)單位的流量控制工作，能夠在統(tǒng)一的規(guī)劃的指揮下，做好流量控制工作。二是流量控制的綜合管理有著較大的不足。我國尚處于發(fā)展階段，各地區(qū)發(fā)展水平有較大差異，資金預(yù)算不同，各部門的設(shè)備存在不統(tǒng)一，也就存在相當(dāng)多不兼容、不完全兼容的的情況，信息不能及時(shí)傳達(dá)，很大程度上制約了民航的發(fā)展。例如處理航班的動(dòng)態(tài)信息，各地區(qū)使用的系統(tǒng)“各自為陣”，沒用一個(gè)通用的綜合管理系統(tǒng)，兼容性差，綜合利用率低，造成無法做到全國統(tǒng)一流量監(jiān)控。

隨著改革的深入，空管的管理工作取得了很大發(fā)展，開辟了多條國際航路、航線，優(yōu)化相對(duì)擁擠的航路，對(duì)重要航路、航線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大刀闊斧的調(diào)整和改進(jìn)，之前存在的一些沖突點(diǎn)、矛盾點(diǎn)被有效地緩解，航班延誤有明顯改善。并且通過改革飛行高度層，增加了近一倍的飛行高度層，大大緩解了空域的容量不足，提高了航班的流量。

我國民航有統(tǒng)一化管理系統(tǒng)，可以覆蓋全國所有的管制部門，從中央的全國空中交通流量管理中心，到各個(gè)地方的空中交通流量室，以及塔臺(tái)、區(qū)域、終端管制室等空管部門?？紤]到我國特殊的國情，在保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性、安全性的前提下，協(xié)助空軍記錄軍航的航空流量統(tǒng)計(jì)工作。同時(shí)使用的系統(tǒng)具有先進(jìn)性和遠(yuǎn)瞻性,不僅能夠滿足現(xiàn)在，還能保證未來數(shù)十年在民航飛速發(fā)展的情況下依然能滿足需求。

3 空中流量管理方法

從整體角度來看，管理方法主要分為空域容量管理和空中交通流量管理。前者是“大而廣”：研究飛機(jī)類型和飛機(jī)所有經(jīng)過的地方，例如機(jī)場(chǎng)和跑道以及空中飛行區(qū)域結(jié)構(gòu)和管制程序等，并對(duì)此進(jìn)行長期的改進(jìn)、完善，實(shí)現(xiàn)對(duì)空中交通流量完善化的管理。但此方法涉及多方面事物，如何協(xié)調(diào)、怎樣協(xié)調(diào)在實(shí)際應(yīng)用上都存在問題，并且實(shí)現(xiàn)周期長；由于是大局觀思維，因此不能夠完全套用在承擔(dān)空中交通流量管理相關(guān)任務(wù)中。后者則是“小而精”，通過單個(gè)飛機(jī)的起飛降落的時(shí)間和飛行航線等進(jìn)行精細(xì)化整理與管理微調(diào)，從而提高精度進(jìn)而提高空中流量的管理，該方法相對(duì)較易，可行性較高且應(yīng)用廣泛。我國空中交通流量管理起步較早，但就目前情況及其發(fā)展而言，仍有非常大的發(fā)展空間。以下是目前主要的幾類管理系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)：

1）增強(qiáng)型交通管理系統(tǒng)：美國曾使用的空中交通流量管理系統(tǒng)，主要建立在專家的分析和研究的基礎(chǔ)上二次開發(fā)，在全國范圍內(nèi)都可對(duì)飛行流量和空域容量進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，在突發(fā)狀況下的空域優(yōu)化。主要的組件有數(shù)據(jù)交換、流量分析、協(xié)同決策等。

數(shù)據(jù)交換：支持管理部門與航空公司進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，實(shí)現(xiàn)空中交通流量狀態(tài)的實(shí)時(shí)知曉；

流量分析：可定期評(píng)估一定管理空域范圍內(nèi)的飛行狀態(tài)；

協(xié)同決策：支持多個(gè)單位和部門對(duì)具體的某一流量管理方案和內(nèi)容進(jìn)行協(xié)商。

2）終端雷達(dá)管制自動(dòng)化控制技術(shù)：評(píng)估當(dāng)前空中交通狀況，并建立模型。通過模型對(duì)空中交通進(jìn)行決策和管理，同時(shí)還可對(duì)飛行時(shí)隙和航路等任務(wù)進(jìn)行人機(jī)交流，輔助航路的協(xié)調(diào)與管制。

3）全空域和機(jī)場(chǎng)建模：與終端雷達(dá)管制自動(dòng)化控制技術(shù)有些類似，不過建模的目標(biāo)是機(jī)場(chǎng)而不是空中交通?？梢詫?duì)機(jī)場(chǎng)的整體容量（跑道、滑行道、停機(jī)位、航路的容量）以及路徑分配、沖突預(yù)測(cè)等進(jìn)行計(jì)算建模，并給出解決方案。管理部門可用此對(duì)管理效能進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，設(shè)計(jì)出能空域、底面容量更大的方案，協(xié)助優(yōu)化空中交通流量決策。

4）協(xié)同航路技術(shù)：通過過去和現(xiàn)在的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及飛行計(jì)劃等，規(guī)劃和預(yù)測(cè)出未來空域的擁擠度，容量大小，再根據(jù)各個(gè)飛行計(jì)劃中可能存在的狀況和隱患進(jìn)行備選航路與改航以及其造成的影響進(jìn)行分析，最終得出各個(gè)規(guī)避策略，協(xié)助各個(gè)部門和管制員完成流量管理的工作。

5）定期航班規(guī)劃與數(shù)據(jù)管理：以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，對(duì)航班計(jì)劃文件，管理區(qū)域、扇區(qū)等相關(guān)設(shè)施的數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況進(jìn)行存儲(chǔ)管理，為其他的系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。

6）計(jì)算機(jī)輔助時(shí)隙分配：通過高精度的時(shí)間管理，對(duì)飛機(jī)的起飛時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，得到合理的時(shí)隙分配和調(diào)控，提高空域容量利用率。降低飛行沖突狀況概率。

4 結(jié)語

空中交通流量管理是全球航空單位都遇到的難題，設(shè)計(jì)因素多，涉及因素廣，細(xì)節(jié)瑣碎。如何提高管理的合理性和科學(xué)性是幾代航空人為之奮斗的目標(biāo)。我國充分考慮了自身的特殊國情，最大限度利用各種資源和各方面積極溝通努力朝著和諧空域和諧飛行的目標(biāo)努力著。

[1] 何光勤，張進(jìn)，胡明華.美國新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)及其對(duì)中國的借鑒意義[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2011（05）：2012-2014.

[2] 田文.基于不確定需求預(yù)測(cè)的概率空域擁擠管理方法研究[D]. 南京航空航天大學(xué) 2012

[3] 張洪海.機(jī)場(chǎng)終端區(qū)協(xié)同流量管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 南京航空航天大學(xué) 2009

Key technology of air traffic flow management

Cheng Yuanqing
(air traffic control center,Beijing,China)

With the rapid development of the motherland,economic growth,increasingly rapid development of aviation,flight number is increasing,China's air traffic congestion becomes more and more,resulting in economic losses is more and more big,so the air traffic flow management also appears more and more important.Should be how scientific and effective use of air traffic flow management system and technology? This article focuses on the exploration and analysis of this.

air traffic;traffic management