馬宇昊 鄭志敏

摘 要：目前，航空運(yùn)輸為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了強(qiáng)大助力，如何實(shí)現(xiàn)空中資源使用率的最大化等問(wèn)題的提出，使得空中管制工作需要得到了業(yè)內(nèi)人士的重點(diǎn)關(guān)注。協(xié)同決策是一種以信息交換為基礎(chǔ)，政府與企業(yè)相互聯(lián)系相互協(xié)作的理念。本文簡(jiǎn)要概括了協(xié)同決策的理念和內(nèi)涵，分析了協(xié)同決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可能性，以及系統(tǒng)在空中管制中的案例應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：協(xié)同決策；空中管制；系統(tǒng)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、協(xié)同決策理念

“協(xié)同決策”一詞最早出現(xiàn)在美國(guó)，它源于航空管理局的一次實(shí)驗(yàn)，目的是為了檢測(cè)根據(jù)航班信息表能否增加空中利用率，減少航班延誤現(xiàn)象。實(shí)踐證明，協(xié)同決策理念有效緩解了空中交通流量擁堵的現(xiàn)象。航空運(yùn)輸工作并不是任何一個(gè)部門就能單獨(dú)完成的，它需要包括機(jī)場(chǎng)、航空公司、管制部門等多個(gè)部門的協(xié)調(diào)合作。協(xié)同決策理念的實(shí)施，使各部門更清楚明白自身的職責(zé)，同時(shí)允許各方提出需求與限制條件，使其優(yōu)化自身系統(tǒng)與能力，協(xié)調(diào)做出統(tǒng)一、安全、高效的決策，實(shí)現(xiàn)利益的最大化。此外，通過(guò)信息共享的方式加強(qiáng)合作，可使機(jī)場(chǎng)與航空公司之間都能獲得準(zhǔn)確及時(shí)信息，增強(qiáng)多方對(duì)實(shí)際狀況的處理能力，提高航班運(yùn)作過(guò)程中可能發(fā)生事件的預(yù)測(cè)性。

二、民航CDM系統(tǒng)定義及目標(biāo)

民航協(xié)同決策系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放性的信息平臺(tái)，它主要用于實(shí)現(xiàn)信息搜集、信息結(jié)合以及信息共享。該系統(tǒng)由六個(gè)要素組成。其中包括：

（1）信息交換平臺(tái)：以增強(qiáng)對(duì)空中交通流量的預(yù)測(cè)性為目的，建立起實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的信息共享平臺(tái)。

（2）可控制地面滑行時(shí)間：主要指計(jì)算飛行器在跑道上的滑行時(shí)間，其計(jì)算方法可依據(jù)不同情況靈活選擇。

（3）起飛順序：綜合考慮各方面情況，征詢參與部門意見(jiàn)，對(duì)航空器的起飛進(jìn)行排序。

（4）關(guān)鍵事件觸發(fā)：作用在于展現(xiàn)航班從計(jì)劃至起飛的過(guò)程和實(shí)現(xiàn)對(duì)航空器運(yùn)行過(guò)程的精密追蹤。

（5）航行數(shù)據(jù)協(xié)同管理：，各參與部門同空管部門交換更新信息和離港信息并估計(jì)出到港時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)飛行器起飛時(shí)間間隙合理分配的目的。

（6）不利情況的協(xié)同決策：指當(dāng)機(jī)場(chǎng)面臨容量下降的情況時(shí)，促使各部門協(xié)同合作，共同利用許可容量一種工作方式。它的目的在于當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，通過(guò)促使各部門合作使系統(tǒng)訊速恢復(fù)運(yùn)行。

民航CDM系統(tǒng)通過(guò)信息的共享，促使各參與部門協(xié)同工作，高效完成航空運(yùn)輸任務(wù)。具體過(guò)程包括對(duì)航空過(guò)程進(jìn)行精密追蹤、對(duì)起飛順序進(jìn)行排序、獲取航空器具體起飛時(shí)間、計(jì)算到港時(shí)間等。最終實(shí)現(xiàn)合理調(diào)配、降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提升航空運(yùn)行效率的目標(biāo)。隨著CDM系統(tǒng)的運(yùn)用，時(shí)間和空中資源率利用效率將得到明顯改善。

三、航班協(xié)同決策系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

協(xié)同決策理念的運(yùn)用也越來(lái)越廣，當(dāng)前協(xié)同決策系統(tǒng)技術(shù)體系已初步形成。目前，協(xié)同決策系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)大多采用Java EE多層分布式模型，其應(yīng)用邏輯按功能劃分為組件，各個(gè)應(yīng)用組件根據(jù)他們所在的層分布在不同的機(jī)器上。一個(gè)多層化應(yīng)用能夠?yàn)椴煌拿糠N服務(wù)提供一個(gè)獨(dú)立的層實(shí)現(xiàn)其功能。

對(duì)于航班系統(tǒng)決策系統(tǒng)在性能而言，其作用在于實(shí)現(xiàn)異構(gòu)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫(kù)之間實(shí)現(xiàn)信息的交換，系統(tǒng)技術(shù)體系架構(gòu)應(yīng)符合架構(gòu)設(shè)計(jì)，盡可能采用有可持續(xù)發(fā)展能力的最新技術(shù)。目前常用的是架構(gòu)SOA技術(shù)，它是一種面向服務(wù)的架構(gòu)技術(shù)，把空中管制行業(yè)看成是與應(yīng)用程序和它運(yùn)行的計(jì)算機(jī)平臺(tái)相互獨(dú)立的可重用組件或服務(wù)。除此之外，誕生于以網(wǎng)絡(luò)為中心以實(shí)現(xiàn)信息共享的時(shí)代下的SWIM（系統(tǒng)級(jí)信息管理）技術(shù)在搭建系統(tǒng)架構(gòu)中也得到了合理利用。

四、民航協(xié)同決策系統(tǒng)在空管工作中的應(yīng)用

1 民航協(xié)同決策系統(tǒng)在空管工作中的應(yīng)用

為體現(xiàn)出公平分派的協(xié)作理念，協(xié)同決策通常選擇RBS及Compression兩種計(jì)算方法。RBS是以靜態(tài)形式來(lái)根據(jù)順序進(jìn)行計(jì)算的。RBS計(jì)算法是以機(jī)場(chǎng)為中心選擇一個(gè)半徑為r的圓形區(qū)域計(jì)算的。它的優(yōu)勢(shì)在于：

（1）在距離為r以外的航班將免于地面等待。

（2）在距離r以內(nèi)的航班通過(guò)最初時(shí)刻表中最早到達(dá)時(shí)間分配時(shí)間片。

Compression方法則是一種動(dòng)態(tài)形式的計(jì)算方法，Compression算法嚴(yán)格按照時(shí)隙的航空公司屬性進(jìn)行調(diào)配，能夠有效減少飛機(jī)原地等待時(shí)間。Compression流程如下：

（1）掃描所有時(shí)隙，尋找由于航班取消未被使用的時(shí)隙t；

（2）確定時(shí)隙原來(lái)所屬的航空公司，掃描該公司的后續(xù)航班，若存在f∈A，且ETA≤t將航班f移至?xí)r隙t，重復(fù)上述步驟；若不存在，則進(jìn)行下一步；

（3）從整個(gè)航班隊(duì)列中尋找f∈F，且ETA≤t，將航班f移至?xí)r隙t，并將空出的時(shí)隙所有權(quán)轉(zhuǎn)給航空公司A，跳轉(zhuǎn)至初始流程，如圖1所示。

通常情況下，隨著機(jī)場(chǎng)上空出現(xiàn)持續(xù)等待現(xiàn)象，延誤時(shí)間將不斷增加，航空公司會(huì)考慮是否取消后續(xù)部分航班，如果取消將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而通過(guò)運(yùn)用CDM程序，擾亂秩序的航班將會(huì)被除去，協(xié)同決策系統(tǒng)會(huì)為航空公司即刻提供時(shí)刻安排表，之后公司便可以依據(jù)時(shí)間安排，合理制定計(jì)劃，避免出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。如取消部分航班飛行、調(diào)整起飛時(shí)間和順序等，接著將沒(méi)有用到的時(shí)刻信息回饋給系統(tǒng)，這部分時(shí)間就可以被再次利用。系統(tǒng)總運(yùn)行模式如圖2所示。

近年來(lái)，我國(guó)飛行量和旅客量持續(xù)增長(zhǎng)，航班架次也大幅度上漲，航班延誤問(wèn)題激發(fā)市場(chǎng)需求同供給部門之間矛盾。據(jù)中國(guó)民航局、中國(guó)航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)等機(jī)構(gòu)最新公布數(shù)據(jù)顯示，消費(fèi)者對(duì)航空公司的投訴中，包括航班延誤在內(nèi)的航班問(wèn)題，仍居民航消費(fèi)投訴之首。協(xié)同決策理念的應(yīng)用促進(jìn)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行更加有序、正常、高效。通過(guò)使用電子進(jìn)程單，減少塔臺(tái)各席位之間的協(xié)調(diào)工作負(fù)荷：提高塔臺(tái)管制員處理特殊情況的能力；有效地提高管制員工作效率和安全保障水平?？傊畢f(xié)同決策系統(tǒng)在空管工作中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了多方共贏的局面，能夠避免重要航班的延誤，也能夠減少機(jī)場(chǎng)混亂局面的出現(xiàn)。實(shí)踐證明，多個(gè)部門的共同協(xié)作相比空管部門單方面決策更加有效。

2 案例分析

目前，CDM系統(tǒng)已全面應(yīng)用于華東空中管制系統(tǒng)中。民航華東CDM系統(tǒng)主要是通過(guò)促使各部門相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)信息共享，減少航班延誤現(xiàn)象。目前盡管CDM在華東空管運(yùn)行中仍存在部分問(wèn)題，然而，在各方不斷努力下，華東空中管制取得明顯效果，航班準(zhǔn)點(diǎn)率大幅度提升。

CDM系統(tǒng)在華東地區(qū)的應(yīng)用，主要通過(guò)CDM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息整合，包括航班計(jì)劃出來(lái)綜合雷達(dá)航跡的內(nèi)部信息、航空器機(jī)號(hào)和航班動(dòng)態(tài)等外部信息，再通過(guò)計(jì)算方法計(jì)算，便于航路流控，分析機(jī)場(chǎng)運(yùn)行情況，對(duì)航班軌跡預(yù)測(cè)。CDM系統(tǒng)的應(yīng)用確保在前站起飛時(shí)提供確切的落地時(shí)刻，計(jì)算出準(zhǔn)確的TOBT，當(dāng)航班經(jīng)過(guò)本站時(shí)，CDM平臺(tái)給出的COBT能夠被執(zhí)行，最終本站離港時(shí)，平臺(tái)給出的CTOT能被執(zhí)行以減少航班滑行時(shí)間。

CDM在華東空中管制系統(tǒng)中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了機(jī)場(chǎng)停機(jī)位的有效應(yīng)用，高效合理利用機(jī)場(chǎng)資源；而航班動(dòng)態(tài)信息的透明，使旅客更信任航空公司，提升了航空公司的信譽(yù)和效益；此外應(yīng)用此系統(tǒng)減少了航空器滑行時(shí)間、碳排放和環(huán)境污染；CDM系統(tǒng)不斷監(jiān)控航班動(dòng)態(tài)，并計(jì)算落地時(shí)間，使機(jī)場(chǎng)停機(jī)位分配合理。

結(jié)語(yǔ)

民航協(xié)同決策系統(tǒng)通過(guò)信息決策平臺(tái)的建立，整合信息資源，促使各相關(guān)部門協(xié)同合作，減少延誤時(shí)間，提高航班準(zhǔn)確率?？偟膩?lái)說(shuō)，協(xié)同決策系統(tǒng)對(duì)于空管系統(tǒng)而言，意味著更多高效決策，更充足的時(shí)間，更多的容量。對(duì)于提高空中資源利用率、減少延誤時(shí)間、減輕管制人員勞動(dòng)強(qiáng)度起到了不可忽略的作用。

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