蔣丹洋

摘 要：由于空管行業(yè)的特殊性，需要保證整個(gè)航班生命周期過程的安全，因此對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性、可用性及安全性要求極高；而傳統(tǒng)的集中式或分布式數(shù)據(jù)庫架構(gòu)難以滿足相應(yīng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，基于這一問題，本文通過技術(shù)研究及模型的搭建，并于實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用與實(shí)踐，得出一套科學(xué)、合理、適應(yīng)于空管實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)擬合技術(shù)設(shè)計(jì)，同時(shí)也為其他類似的實(shí)時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)提供一種可行的解決方案。

關(guān)鍵詞：里程碑；動(dòng)態(tài)；擬合；空管

中圖分類號(hào)：TP393.08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Air traffic control is indispensable for flight safety in civil aviation industry.The operating system is required to provide with reliability，feasibility and security.It is demonstrated that the traditional centralized and distributed database is not to meet the system operation demands.The essay states a new database structure，which has been utilized in practice and proved to be scientific，reasonable and applicable， and aims at putting forward a practicable resolution for other homogeneous systems.

Keywords：milestone；dynamic；fitting；air traffic control

1 引言（Introduction）

空中交通管制是對(duì)航空器的空中活動(dòng)進(jìn)行管理和控制的業(yè)務(wù)，包括空中交通管制業(yè)務(wù)、飛行情報(bào)和告警業(yè)務(wù)。它的任務(wù)是；防止航空器相撞，防止機(jī)場(chǎng)及其附近空域內(nèi)的航空器同障礙物相撞；維護(hù)空中交通秩序，保障空中交通暢通，保證飛行安全和提高飛行效率。隨著飛行活動(dòng)的頻繁增加、飛行航程的加長、載客量的大幅增加以及飛行速度的增加，迫使空管系統(tǒng)快速發(fā)展，漸漸從單一系統(tǒng)發(fā)展成綜合性服務(wù)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)所覆蓋的地域也由單一城市向地區(qū)型發(fā)展[1]。

機(jī)場(chǎng)協(xié)同決策（CDM）的核心要素是里程碑方法、事件驅(qū)動(dòng)和資源（時(shí)間、空間）動(dòng)態(tài)配置，圍繞這三大要素，對(duì)主要管理對(duì)象航空器需要建立以里程碑、事件和資源配置三位一體的信息模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)航空器以事件驅(qū)動(dòng)的全生命周期的動(dòng)態(tài)管理；以CDM信息模型為基礎(chǔ)，建立支持機(jī)場(chǎng)的核心數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫性能、規(guī)模可覆蓋和接管機(jī)場(chǎng)航班協(xié)同決策的業(yè)務(wù)。

系統(tǒng)通過一連串不同的被稱作“里程碑”的事件航班進(jìn)程（航班進(jìn)場(chǎng)、著陸、滑入、過站、滑出和離場(chǎng)）跟蹤航班進(jìn)程，解釋更新下游信息的規(guī)則并定義預(yù)計(jì)值的目標(biāo)準(zhǔn)確度。機(jī)場(chǎng)的不同參與方將負(fù)責(zé)不同的里程碑，但目的都是將某航班的所有里程碑整合成統(tǒng)一無縫的過程，進(jìn)一步提高所有參與方的共同情景意識(shí)，包括：（1）定義信息更新和觸發(fā)事件：新參數(shù)、下游預(yù)計(jì)值更新、告警電報(bào)、通告等。（2）根據(jù)移動(dòng)時(shí)間窗口，從精確性、及時(shí)性、可靠性、穩(wěn)定性和可預(yù)測(cè)性方面規(guī)定數(shù)據(jù)質(zhì)量。（3）確保進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)航班的連接。（4）事件被干擾時(shí)，能及早做出決策。（5）提高信息質(zhì)量。每個(gè)里程碑之間的時(shí)效及其實(shí)時(shí)更新成為里程碑方法的基本參數(shù)，整個(gè)過程將實(shí)現(xiàn)信息動(dòng)態(tài)擬合，連接形成飛行剖面，通過信息共享方式使各方及時(shí)反應(yīng)、提高可預(yù)測(cè)性和效率。

2 問題提出（The proposing of question）

在整個(gè)航班生命周期從航班的計(jì)劃編制→計(jì)劃實(shí)施→統(tǒng)計(jì)的過程中，系統(tǒng)涉及了不同部門的協(xié)調(diào)、不同的數(shù)據(jù)其處理標(biāo)準(zhǔn)也不相同，某些數(shù)據(jù)對(duì)一致性要求較高、某些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)；并且在實(shí)際工作中出現(xiàn)多種不可預(yù)見情況，要求做出動(dòng)態(tài)的、可復(fù)制性的里程碑方法論，以下提出一些具體問題需要航班過程管控中時(shí)考慮和解決：

（1）目前機(jī)場(chǎng)容量、未來幾個(gè)小時(shí)內(nèi)機(jī)場(chǎng)容量（跑道容量、滑行道容量、停機(jī)門容量）的大小問題。

（2）運(yùn)行的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，持續(xù)時(shí)間對(duì)進(jìn)港航班延誤的影響程度。

（3）滑行延誤的具體表現(xiàn)方式以及延誤程度的考慮。

（4）進(jìn)、出港航班延誤的原因以及預(yù)計(jì)的延誤的時(shí)間、地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間。

3 過站流程的里程碑模型設(shè)計(jì)（Milestone modeldesign of over station flow）

3.1 實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和范圍

通過對(duì)過站流程實(shí)施里程碑方法可進(jìn)一步改善航班動(dòng)態(tài)信息的準(zhǔn)確性。機(jī)場(chǎng)CDM平臺(tái)通過一連串不同的被稱作“里程碑”的事件跟蹤航班進(jìn)程，解釋更新下游信息的規(guī)則并定義預(yù)計(jì)值的目標(biāo)準(zhǔn)確度。機(jī)場(chǎng)CDM的不同參與方可負(fù)責(zé)不同的里程碑，但目的都是將某航班的所有里程碑整合成統(tǒng)一無縫的過程。里程碑方法的主要目標(biāo)是在航班進(jìn)港和過站時(shí)，進(jìn)一步提高所有參與方的共同情景意識(shí)。

（1）具體目標(biāo)

a.確定重要事件并利用這些事件跟蹤航班進(jìn)程，以及關(guān)鍵事件即里程碑的分布。

b.定義信息更新和觸發(fā)事件：新參數(shù)、下游預(yù)計(jì)值更新、告警電報(bào)、通告等。

c.根據(jù)移動(dòng)時(shí)間窗口，從精確性、及時(shí)性、可靠性、穩(wěn)定性和可預(yù)測(cè)性方面規(guī)定數(shù)據(jù)質(zhì)量。

d.確保進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)航班的連接。

e.事件被干擾時(shí)，能及早做出決策。

f.提高信息質(zhì)量。

（2）里程碑方法的重點(diǎn)

a.沿航班進(jìn)程（進(jìn)場(chǎng)、著陸、滑入、過站、滑出和離場(chǎng)）選定一組里程碑，其中涉及不同的參與方。

b.時(shí)效性，對(duì)每個(gè)里程碑或兩個(gè)里程碑之間測(cè)量時(shí)效性。

上述過程連接形成飛行剖面，這樣每個(gè)里程碑之間的時(shí)效及其實(shí)時(shí)更新成為里程碑方法的基本參數(shù)。及時(shí)共享信息是使各方及時(shí)反應(yīng)、實(shí)時(shí)更新里程碑的首要因素。這樣，各方一起行動(dòng)來提高可預(yù)測(cè)性和效率，共享其帶來的益處。

一旦機(jī)場(chǎng)CDM平臺(tái)在收到空管飛行計(jì)劃后激活了某航班，就可以根據(jù)一般規(guī)則和本地規(guī)則為該航班添加一些默認(rèn)值，如停機(jī)位號(hào)，可變滑行時(shí)間，預(yù)計(jì)撤輪擋時(shí)間和目標(biāo)起飛時(shí)間。航空器運(yùn)營人和地勤可查看并根據(jù)某些情況如旅客數(shù)量或聯(lián)程航班的進(jìn)程情況更新某些默認(rèn)值，以提高預(yù)測(cè)質(zhì)量[2]。

機(jī)場(chǎng)CDM對(duì)提高效能的重大貢獻(xiàn)之一就是目標(biāo)撤輪擋時(shí)間。可通過測(cè)量目標(biāo)撤輪擋時(shí)間的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和可預(yù)測(cè)性評(píng)估其質(zhì)量。對(duì)決策的信任度取決于目標(biāo)撤輪擋時(shí)間質(zhì)量，目標(biāo)撤輪擋時(shí)間又依賴其他一些里程碑，因此還需分析每個(gè)里程碑的準(zhǔn)確度，以確定應(yīng)改善哪項(xiàng)里程碑來提高目標(biāo)撤輪擋時(shí)間的準(zhǔn)確度。

自動(dòng)監(jiān)視航班進(jìn)程，隨著航班通過各里程碑，可增加和修改更多信息（即飛行計(jì)劃、ATFM措施、實(shí)際進(jìn)程等），而且下游里程碑也得到相應(yīng)更新，需要時(shí)會(huì)發(fā)出告警。進(jìn)場(chǎng)延誤通常會(huì)影響使用同一航空器航班的離場(chǎng)階段，還會(huì)影響：（1）機(jī)組。（2）運(yùn)送中轉(zhuǎn)旅客的航班。（3）登機(jī)門/停機(jī)位占用以及參與方之后的資源計(jì)劃。

如果航班延誤，航空器運(yùn)營人將得到提示需重新計(jì)劃（如停機(jī)位和登機(jī)門變化）或調(diào)整相應(yīng)離港航班及有關(guān)聯(lián)程航班的時(shí)間。

流程后分析不僅可使參與方檢查機(jī)場(chǎng)CDM的收益，還能幫助他們確定單個(gè)航班未能滿足里程碑要求的具體原因。未來可采取措施降低這些影響，甚至完全消除影響根源，如通過更新默認(rèn)值的方法。

3.2 實(shí)施要求

該要素主要要求有：

（1）具備技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，可實(shí)現(xiàn)信息共享并正常工作。

（2）具有本地協(xié)議，清楚需要何種流程提高過站事件可預(yù)測(cè)性。

（3）恰當(dāng)顯示里程碑流程產(chǎn)生的輸出。

技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施功能基于信息共享的實(shí)現(xiàn)。如果以應(yīng)用軟件的方式呈現(xiàn)，除了所需邏輯計(jì)算外，還需提供額外的數(shù)據(jù)輸入與輸出。里程碑的方法總共定義了16個(gè)基本里程碑，如圖1所示。

4 應(yīng)用實(shí)現(xiàn)（ Application implementation ）

一架航空器過站通常包含一個(gè)進(jìn)場(chǎng)航班和一個(gè)離場(chǎng)航班，這意味著該航空器與兩個(gè)飛行計(jì)劃相關(guān)。整體分為三個(gè)階段，即航班的準(zhǔn)備階段、飛行階段、入港階段，從這三個(gè)階段的具體執(zhí)行過程，完成一輛航班的整個(gè)生命周期[3]。

4.1 航班的準(zhǔn)備階段

對(duì)于協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)場(chǎng)，離港航班為已知?？衫蔑w行計(jì)劃更新某些信息如航空器機(jī)型信息。對(duì)于遠(yuǎn)程航班，ELDT可能與機(jī)場(chǎng)時(shí)隙不同。對(duì)于非協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)場(chǎng)，利用飛行計(jì)劃開始實(shí)施離港航班。航班在不晚于計(jì)劃EOBT15分鐘內(nèi)做好準(zhǔn)備。

對(duì)進(jìn)港航班，在考慮航班實(shí)際進(jìn)程的情況下，通過FUM電報(bào)提供的信息更新ELDT。如起飛機(jī)場(chǎng)距目的地機(jī)場(chǎng)飛行時(shí)間大于三小時(shí)，可從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行部FUM或航空器運(yùn)營人/地勤獲得ATOT。利用ATOT和FPL中的預(yù)計(jì)經(jīng)過時(shí)間可計(jì)算ELDT。如目的地機(jī)場(chǎng)在三小時(shí)飛行距離內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行部利用ETFMS監(jiān)控航班進(jìn)程，并發(fā)送航班更新電報(bào)（FUM）提供進(jìn)程更新[4]。

ELDT的更新可觸發(fā)新的TOBT輸入，可由AO/GH輸入或機(jī)場(chǎng)CDM平臺(tái)自動(dòng)計(jì)算得出。此階段ELDT的準(zhǔn)確度極為重要，因下游需做出決策，如更換停機(jī)位/登機(jī)門/航空器，預(yù)測(cè)進(jìn)場(chǎng)順序，準(zhǔn)備地面操作，聯(lián)程旅客的安排。

4.2 航班的飛行階段

在此階段若不確定ELDT或其值不準(zhǔn)確會(huì)增加做出錯(cuò)誤決策或倉促?zèng)Q策以及內(nèi)擾的風(fēng)險(xiǎn)。為滿足減少在最后30分鐘改變停機(jī)位和登機(jī)門次數(shù)的目標(biāo)，需要高度準(zhǔn)確的離場(chǎng)和進(jìn)場(chǎng)時(shí)間。因此，考慮到滑入時(shí)間（EXIT），不希望停機(jī)位或登機(jī)門在ELDT前30分鐘內(nèi)發(fā)生變化。在該里程碑之后，相關(guān)離場(chǎng)航班的TOBT被更新。在此時(shí)做出有關(guān)過站時(shí)間、聯(lián)程旅客等的決策且需保證其不會(huì)突然變化。利用ELDT和預(yù)計(jì)滑入時(shí)間可計(jì)算預(yù)計(jì)擋輪擋時(shí)間（EIBT）。

更新ELDT可確定新的TOBT。當(dāng)航班到達(dá)該階段時(shí)，通常距著陸大約2至5分鐘（取決于空管設(shè)置的參數(shù)）。這就提示許多參與方應(yīng)開始調(diào)配與航班相關(guān)的資源，如停機(jī)引導(dǎo)到位和地面服務(wù)就緒。ALDT的出現(xiàn)觸發(fā)更新下游預(yù)測(cè)值：根據(jù)離場(chǎng)航班確定的過站時(shí)間，自動(dòng)更新TOBT和TTOT，或由航空器運(yùn)營人/地服人工輸入更新?？筛鶕?jù)ALDT+EXIT確定更新EIBT。

最終TOBT的目的是對(duì)撤輪擋時(shí)間進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確和可靠的估計(jì)。在發(fā)生干擾的情況下（內(nèi)部或外部），可望獲得共享TOBT的最大益處。在這些情況下，EOBT（空管、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行部和停機(jī)位/登機(jī)門管理共享）和TOBT的差異可能很重要。

4.3 航班的入港階段

在EOBT前t分鐘準(zhǔn)確確定TOBT是空管建立推出/離場(chǎng)前順序的前提條件。強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，航空器運(yùn)營人需整合其策略，為有關(guān)航班計(jì)算TOBT。收到TOBT后，空管系統(tǒng)將基于預(yù)計(jì)的交通負(fù)荷、登機(jī)門/停機(jī)位位置、使用跑道和在等待點(diǎn)的等待時(shí)間等計(jì)算并提供預(yù)計(jì)滑出時(shí)間（EXOT）。

將航班排入離場(chǎng)前順序。航空器運(yùn)營人/地服與機(jī)組人員協(xié)調(diào)，可相應(yīng)地管理過站流程。航班排定離場(chǎng)前順序。航空器運(yùn)營人/地服與機(jī)組人員協(xié)調(diào)，可相應(yīng)地管理過站流程。登機(jī)開始能向機(jī)場(chǎng)CDM參與方表明TOBT/TSAT是否能被遵守?？展苄拚x場(chǎng)前順序。駕駛員與地服（簽派員/監(jiān)督員/搬運(yùn)工）協(xié)調(diào)后，在TSAT前申請(qǐng)開車。

空管向駕駛員證實(shí)TSAT，以便保證航空器在離場(chǎng)前的排序。假如航空器準(zhǔn)時(shí)做好準(zhǔn)備（ARDT），則由空管確保受限航班能遵守其CTOT。收到空管同意，航空器將開車、推出和開始滑行，考慮到EXOT，更新TTOT，發(fā)送FSA和MVT電報(bào)。

5 空管信息動(dòng)態(tài)擬合技術(shù)結(jié)果分析（Dynamic fitting of air traffic control information result analysis）

5.1 里程碑?dāng)M合技術(shù)結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述本系統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)和應(yīng)用設(shè)計(jì)，通過航班的實(shí)際飛行過程，將里程碑分為四個(gè)部分結(jié)構(gòu)，即航班計(jì)劃預(yù)處理計(jì)算、航班前站數(shù)據(jù)處理、航班本站飛行前運(yùn)行流程和航班本站地面運(yùn)行，如圖2所示。

5.2 調(diào)試方案

整個(gè)調(diào)試過程必須建立在運(yùn)營者和參與者多方協(xié)作的基礎(chǔ)上，結(jié)合電報(bào)系統(tǒng)、一體化系統(tǒng)、CDM系統(tǒng)，以及基于ESB理念的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)展開，如圖3所示。

6 結(jié)論（Conclusion）

本文提出了一套適應(yīng)于空管實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息運(yùn)行的方法，該擬合技術(shù)設(shè)計(jì)通過實(shí)際應(yīng)用滿足了系統(tǒng)安全性、可靠性的運(yùn)行需求，同時(shí)也為其他類似實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)的建設(shè)提供了一種可行的解決方案。

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