空中交通流量管理方法初探

引言

以市场为导向的改革在最近的20年里使我国经济实现了几近两位数的增长，并使得我国民航运输业得到了迅猛的发展。我国空中交通流量与国际上航空大国相比相差甚远，再加上一些飞行繁忙区域的空域规划有待进一步改进，针对在我国东部地区和北京、上海、广州等国际机场以及一些较繁忙的航线上，出现因飞机在某一时间和地段过于集中的情况，需要采取流量控制手段，以疏散空中交通流量。目前，我国还未建立专门的空中交通流量管理机构，而代之行使流量管理职能的是各级空中交通管制单位。

1流量管理的定义和目的

图1所示是我国现行的空中交通流量管理机构示意图。实际上，空中交通流量管理（AirTrafficFlowmanagement，ATFM）是指科学地安排空中交通量，使得空中交通管制系统中总的交通量与其容量相适应。所谓空中交通流量，就是单位时间和空间范围内航空器飞行的数量。空中交通流量管理的主要作用是监视一定范围内的空中交通状态，进行交通流量的预测和管理，防止特定航线、区域或扇区的流量过分集中，以求增大整个航空管制区的处理容量，减少空中和地面飞机的延误，防止空中交通管理系统超负荷运转，保证空中交通的安全和畅通。ATFM的目的主要是为了安全而有效地使用现有的空域、ATC的服务和机场能力，并且给飞行员提供及时、精确的信息以规划和实施一种经济的空中运输，以尽可能准确地预报飞行情报而减少延误。

尽管流量管理是民航运输发展的正常现象，但其对民航运输的发展还是有一定的制约。因此，流量管理有其两面性。我们对待流量管理不能一味排斥，也不能掉以轻心。实施流量管理在我国还属于初始阶段，随着航空运输业的发展，这种情况会日趋加重。因此，我们要认真对待，采取积极有效措施，使其起到促进、保证航空运输事业持续、快速、健康发展的作用。

2区域导航的应用

区域导航（RNAV）是一种导航方法，它涉及到航路结构和空域环境。传统的无线电导航方法的航路结构固系在地面电台连线上，区域导航则不受此限制，因而空域环境不同，ATC管制上也不同。这种新的导航实施方法与传统的导航方法的区别在于航线结构：传统导航方法的航线和导航台连线在一起，不能脱离这些导航之间的连线，只能实现逐台飞行;区域导航允许在管制区域内脱离电台连线，在相对固定的区域内实现逐点飞行、跳点穿插，甚至实现出发点和到达点之间的直飞，易于建立临时绕飞、平行偏飞、等待航线等，可以缩短航程和提高空域利用率。

区域导航航路(线)的建立和使用是新航行系统中的导航方式发展的必然趋势，它的应用最直接带来的效益是可以建立更为便捷的航线，缩短飞行距离和飞行时间，节约燃油及飞行运营成本；允许建立平行或双线航路，提高空域的利用率和交通流量；为偏远地区、海洋地区受地理环境限制的而无法建立地面导航设备的空域中建立更多的航线及临时偶用航线；另一方面从空域的使用上也体现出了利用率的提高，增加了绝对飞行流量，由于实施近、离港航线分流，管制员更易于调配飞行冲突，更方便地提供空中交通管制服务。

3协作机构的一体化

在一个空域内有一家管制指挥是国家统一管制一体化的一大特征，即航路内飞行的所有航空器均由民航负责管制指挥；航路夕卜飞行的所有航空器均由军航管制指挥；航线上飞行的航空器的飞行矛盾由军民双方协商解决，从而实现了管制指挥一体化。这样既有利于解决航路内外的飞行矛盾，又可解决飞行冲突的时效性和安全性。

航行管制部门与航空公司运营人建立起新的协作关系：这种关系化解了航空公司与航行部门间的安全信息交流的障碍。航行管制部门不再单一的是“指挥者”，他们开始为各航空公司承担签派代理业务，便于飞行人员汇总了解情报、气象、通讯等多部门的信息，统一办理放行业务，减少中间环节，使放行手续更简化；航空公司也积极为航管人员提供航线实习和模拟机训练，有助于他们了解各种机型的特性，方便他们熟悉航线、航路及起落机场的运行状况。

4空中交通管理协同决策系统(CDM)

近年来，为满足航班量增长需求，各繁忙机场陆续开展二跑道或三跑道的扩建工程，机场容量有所提升，但场面运行复杂程度也相应提高，各驻场单位的协同配合对运行效率至关重要。随着流量的持续增长，现行的工作模式暴露的问题日益突出。

为了缓解航班量需求快速增加，飞行流量与保障能力、空域容量之间的矛盾，旅客长时间等待的问题，珠三角机场引进了航班运行协同决策系统。建设航班运行协同决策系统,可以整合机场各运行单位有关航班运行的信息资源，实现预排序功能，实现优化航班离港排序，及时处理与发布相关流控信息，提高跑道利用率；优化机场机动区的地面交通；优化航空器推出开车时间，合理安排旅客登机时间，减少航空器开车后地面等待时间。图2所示就是一个终端区多机场离场航路排序示意图。

这种协同决策系统简称CDM(CollaborationDecisionMaking)，是一个开放性的信息采集、融合、共享与预测平台，该系统由六个核心元素构成：信息交换平台、关键事件触发事件驱动、可控地面滑行时间、起飞预排序、不利情况下的的协同决策、协同管理航行数据。CDM是通过更加透明的信息共享，实现各运行保障单位间更加高效的协同工作机制。通过精确跟踪航班运行流程关键节点、实施起飞预排序。离港排序子系统通过信息交换平台获取更加精确的目标起飞时间(TargetTakeOffTime)，计算并输出计算起飞时间(CalculatedTake-offTime)，实现有计划的流量调配，提高整体空域运行效率。

事实上，CDM并不是独立运行的。为实现精确跟踪航班运行流程，协同决策系统需要从各个参与单位引接实时航班运行数据；为实现起飞预排序，提前给出计算撤轮挡时间及计算起飞时间，需要离场排序子系统接收空管部门提交的容量数据；针对我国空域特点，在繁忙航路、时段上需要统筹安排多个汇聚交通加入航路的问题，协同决策系统需要接收航路排序工具发布的加入航路时间。CDM与周边各系统的关系如图3所示。

本文以广州白云机场为例：广州白云机场CDM系统主要包括五个子系统，航路排序子系统、离场排序子系统、协同决策信息交换平台、电子进程单子系统和飞行计划信息处理子系统。从开始进行CDM试运行，广州本场参与实验运行的576个航班如按系统发布的关舱门时间提供地面服务可节约关舱门后地面等待时间13420min，平均等待时间可减少23.30min。图4给出了京广、沪广统一放行工作一般原则。

5结语

空中交通流量管理问题是一个复杂的、综合的动态问题，而且由于实际影响因素很多，造成建模上的困难。本文在CDM的基础上探讨了流量管理的问题，但是还有很多的问题有待研究。如果此系统结合实际情况，通过不断引进新技术、新设备、新管制手段，不断深入挖掘空中交通管制的潜力，充分利用科学的方法降低管制员的劳动强度，缩小个体间的技能差异，优化区域、终端和塔台等各管制部门之间的工作流程，就能减少延误，保证本区域内空中交通的安全畅通。

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