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1、空中交通管理 2 0 0 7 年第 9 期一、概述1.民航运输业持续快速发展近年来，随着国民经济的高速增长，中国民航运输业的市场需求不断扩大，民航运输量始终保持很高的增长率在发展。根据民航总局公布的统计结果，2 0 0 5年全国通航机场共保障飞机起降架次为3 0 5.7万 架 次，比 上 年 增 长1 4.7。民航全行业航空运输周转量、旅客运输量和货邮运输量分别达到 2 5 9.2亿吨公里、1.3 8亿人次和 3 0 3.5万 吨，分 别 比 2 0 0 0年增长 1 1 1.6%、1 0 5.3%和 8 9.2%，年均增长 1 6.2%、1 5.5%和 1 3.6%。截至 2 0 0 5年底
2、，民航共有运输飞机 8 6 3架，根据民航总体规划，“十一五”期间我国将购置7 0 0 多架运输机，航空运输总量与目前相比将增加一倍。“十一五”期间，我国航空运输将会保持1 2 1 4%的高速增长率。2 0 0 8年 北 京 奥 运 会、2 0 1 0年上海世博会和广州亚运会，将给东部地区带来航班飞行量的跳跃性增长。2.增强空中交通管制综合保障能力随着近年来航空运输飞行量高速发展，民航运输的保障能力越来越引起社会各界的关注，党中央、国务院对我国航空事业发展也越来越重视，中央领导专门就提高我国重点地区的航空飞行保障能力有过重要批示。我国通过建设北京、上海、广州区域管制中心、引进先进的空管自动化系
3、统、改造空域环境、采用雷达管制技术等重要举措，大幅提高了空中交通管制综合保障能力，一定程度上缓解了航班增长对空管安全保障带来的巨大压力。“十一五”期间航空公司众多新飞机的不断引进，航空运输企业希望增加飞行量；希望飞行更安全、方便和快捷；希望通过高效的空中交通的管理提高运营效率，降低运营成本；希望空管部门提供更高水平服务的需求日益强烈。因此，除了进一步改善影响管制运行的外部环境以外，空中交通管制部门需要不断深入挖掘管制潜力，充分利用新技术、新设备、新的管制手段，用科学的方法降低管制员劳动强度，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，提高空中交通管制综合保障能力。3.
4、国外经验从国外的经验来看，在美国、欧洲以及澳大利亚，不少繁忙机场和终端区以及区域都使用了航班进离港排序辅助决策系统。以澳大利亚为例，2 0 0 0年悉尼奥运会前，悉尼安装了 M A E S T R O 进港排队辅助决策系统（A M A N），该系统与其使用的 E u r o c a t 管制自动化系统相结合，有效地降低了区域和进近管制员的工作负荷，达到了加速进入终端区流量并降低延误的目的。排队辅助决策系统不但使机场附近区域及终端区空中交通更加有序，提高了管制安全水平，而且减少了燃油消耗，为航空公司节约了大量的运行成本。鉴于悉尼机场的成功应用，2 0 0 3年澳大利亚民航局还在墨尔本和布里斯班机
5、场建设了M A E S T R O 系统。在欧洲，航班进离港排序辅助决策系统（D M A N）还被认 为 是 未 来 开 展 G a t e-T o-G a t e空中交通流量管理的重要部分，此系统的发展前景十分广阔。目前欧洲很多机场都在使用A M A N和 D M A N，使每架飞机的降落时间平均减少 1.1 分钟，大幅降低油耗，每月可节省 1 3 0 万美元的燃油。自从安装 A M A N 和 D M A N 系统以来，F r a p o r t机场每天增加了 2 3空中交通排队辅助决策系统(A MA N/D MA N)D e c i s i o nS u p p o r tS y s t
6、 e m f o rA i rT r a f f i cQ u e u i n g(A MA N/D MA N)民航总局空管局副局长吕小平专业探索通信导航监视/C N S1 8A i rT r a f f i cM a n a g e m e n t/2 0 0 7(9)个降落时隙，提高容量 3.5%，一年增加收入 9 5 0 万美元。4.功能需求空中交通战术流量管理包含航班进港和离港排序辅助决策两个子系统，属于战术流量管理范畴。航班进港排序辅助决策系统的功能是优化航班进港排序，提高机场流量水平；向管制员提供进港排序的管制决策建议，优化机场附近终端区/进近以及部分区域范围内空中交通秩序，缩短航
7、空器进近时间，提高跑道使用率；增强特殊情况下管制员处置进港航班的能力。航班进港排序辅助决策系统主要运行原理是：首先通过雷达信息和飞行计划计算出航空器预计落地时间，然后根据航空器预计落地时间、航空器进港航路、跑道使用方式等因素，动态地自动优化计算航空器的落地排序和时间，给管制员提供航空器进近的综合信息及参考管制辅助建议。航班离港排序辅助决策系统的功能是：优化航班离港排序，提高跑道利用率，减少进离场延误；优化机场机动区的地面交通；优化航空器推出开车时间，减少航空器开车后地面等待时间；通过电子进程单，减少塔台各个席位之间及塔台与进近间的协调工作负荷；提高塔台管制特殊情况处置能力。二、系统概念1.C
8、D M-协同决策C D M 是用来增强空中交通管理能力的一个工具，它意在让机场和航空公司在同一个运行级别上工作，增加它们之间的相互了解。C D M基于一个复杂的信息管理系统，为每个人提供最适合的信息，帮助决策者在目前以及未来的交通态势下最终做出最佳决策。提高机场跑道的容量，使时隙保持一个较高的利用率。鉴于 C D M 对空中交通管理的巨大作用，E U R O C O N T R O L 从1 9 9 8 年开始全面推行 C D M 概念。C D M 系统的主要功能是优化可用跑道能力的利用率，减少起飞和降落的延迟。C D M 系统中最主要的两个模块是起飞管理(D M A N)和降落管理(A M
9、A N)。（见附图）附图2.A MA N目前，在大多数欧洲机场降落顺序都是由进近管制员(A p p r o a c hC o n t r o l A P P)确定，他的职责就是在最后进近阶段引导降落航班尽快降落，保证跑道和进近区域的容量最大化。相邻两架飞机的间隔，在很大程度上是由 A P P 的经验和飞行员的反应来保持的，所以可能没有充分利用系统的容量。此外，由于管制员的工作负担很重，降落航班经常被维持在制定区域进行盘旋等待，以保证必要的飞行间隔。计算机辅助降落管理(A M A N)的含义是：利用航班数据，包括飞机类型、位置、飞行速度和 A T C C s 的上行航路，计算出航班的预计降落时间
10、(E T A)。A M A N 逐渐将天气、多跑道等影响 E T A 的因素，转化成能最大化降落容量的一些措施。如果飞机大约在离机场 2 0 0 海里以外的区域就能提前知道期望降落时间R T A，那么 R T A与 E T A的差值就可以通过速度控制来消除掉，这样就可以避免的空中等待的消耗。A M A N所需要的数据，如位置信息和飞行速度，以及由此派生出的数据，如准确的 E T A，都将被包含在 C D M 的数据管理系统中，方便其它模块或子系统使用，如 D M A N。3.D MA N在 C D M环 境 中，起 飞 管 理(D M A N)是作为 A M A N的补充。因为A M A N和
11、 D M A N实际影响同一条跑道，所以两个系统间存在很多交互。在离场程序中，D M A N可以辅助管制员进行航班排序、测量和建议服务，例如：在时隙分配过程中，为关键航班分配比普通航班更高的优先级。在混合模式下优化跑道容量：在与一个 A M A N系统协调下，降落流可以被安排在缩短时间间隔的起飞流中。根据排队理论，这样就减少了总体的延迟。通过对起飞航班进行排序，安排相邻航班使用不同的起飞跑道，较好的分散了交通流量。在操作中为关键航班分配更高的权重而获得的利益，要高于因推迟非关键航班而造成的损失。因为所有航空公司都有一些重要航班对时间要求非常高，所以所有参加的航空公司都能从更加灵活的航班安排中获
12、益。对 D M A N 的进一步使用可以使对站台和走廊口的管理更加有效，增加跑道的吞吐能力。D M A N需 要 E s t i m a t e d O f f-B l o c kT i m e(E O B T)的可靠信息，而且至少要在航班起飞 2 0 分钟前就获得。D M A N将利用所有预测信息进行降落顺序的重新计划，然后更新估计起飞时间(E T D)并写回到系统中。所有的航空公司都对 E T D 非常感兴趣。总而言之，A M A N和 D M A N是C D M 环境中两个强大的工具，通过通信导航监视/C N S1 9空中交通管理 2 0 0 7 年第 9 期专业探索在欧洲一些主要机场的
13、运行，已经可以看到它们强大的运行效果。三、功能描述1.降落管理自动化支持降落管理的一个主要功能是使跑道的约束和限制条件跟随机航班流相适应。基于速度的降落管理支持工具已经在很多欧洲机场得以实现，如阿姆斯特丹（私人降落系统），法兰克福（C o m p a s s），巴黎（M a e s t r o），哥本哈根（M a e s t r o+）。降落管理系统包含主动和被动模式。在主动模式下，A M A N为管制员提供战术级的顺序控制建议，如经过约束点的速度信息。在被动模式下，A M A N将根据飞机经过约束点时测量仪器得到的数据向管制员提供建议。可以更好的利用空域，减少管制员的工作负担。“基于速度”的
14、系统并不要求管制员完全按照工具产生的计划来执行，这限制了最终的执行效果。对自动计划完全执行，能够确保管制员维持最佳的容量和效率。2.起飞管理自动化支持在目前的空中交通管制系统中，跑道容量被看作是首要的限制条件。在考虑优化起飞顺序时存在几个问题。推迟起飞，起飞时间和滑行时间的不确定性限制了机场的容量，影响管制工作的最终执行效果。所以能够参与决策的参与者都能影响起飞的顺序，使跑道的利用率无法达到最优值。起飞管理的目标就在于消除某个参与者执行独立的优化程序。D M A N利用跑道的容量来计算起飞调度，并且同时兼顾考虑 C F M U、航空公司和机场的利益。协同决策的原则将被应用到起飞管理之中，管制员
15、必须考虑自动化系统提供的起飞顺序建议。尽管如此，管制员与 D M A N 之间仍能很容易的进行信息交流。3.完整的降落、起飞和场面活动自动管理支持在以前的系统中，降落、起飞和场面活动管理三个功能都被分散在各自独立的系统中。通过完全整合降落、起飞和场面活动管理系统来实行机场运行的增强，可以增加机场的吞吐能力。降落、起飞和场面活动管理的完全整合将产生一个连续、迅速的、有序的降落、起飞航班流。场面管理也将从事地面交通工具的移动，以及通过数据链路发布起飞、推迟起飞和滑行的结束信号。4.将飞机数据引入降落、起飞和场面活动管理目前降落、起飞和场面活动管理支持工具，三者功能独立，未能同时接受飞机和地面监测设
16、备传送的数据。空中交通排队辅助决策系统将包含完整高效的数据处理工具，包含飞机导出的数据和地面监测设备得到的数据。降落、起飞和场面活动管理支持工具将能够共享这些原始测量数据。四、系统作用通过引入空中交通排队辅助决策系统，能够使机场获得以下实际利益：降落容量增加；终端区等待减少；提高走廊口的利用率；提高对外信息发布的实时性和准确性。航空公司可以获得的利益是：增加航班架次；提高燃油使用效率，避免了空中等待的消耗；提高航班正班率；提高行李管理、场面管理的服务质量。允许航空公司根据自己内部航班的优先级不同调整它们的降落顺序，这样可以最大化航空公司的利益。对时间敏感的关键航班，如连续航班，应保持高优先级，
17、在需求的时候可以与非关键航班交换降落时隙。提高旅客对航空公司服务的满意度。通过引入空中交通排队辅助决策系统，可以为目前整体的空中交通管理带来如下好处：1.提高空域利用率，增加单位小时流量，实现机场容量最大化。空中交通排队辅助决策系统能够根据预计的进出港流量灵活的确定区域、终端、塔台之间的移交间隔，可以提高机场的单位时间内起飞放行率和着陆接受率，提高有限空域的利用率，使机场的运行容量保持在最大化的状态。2.合理分配使用跑道，满足机场多跑道运行。从整体运行的角度出发合理分配使用跑道，降低管制调配难度和复杂性，缩短航空器飞行时间，增加安全余度，使空中管制和机场运行更加有序、顺畅。空中交通排队辅助决策
18、系统将集成停机位信息、地面交通信息和空中交通信息进行智能化计算得出最优的航空器跑道分配方案。3.减少地面等待延误，提高航班正点率。空中交通排队辅助决策系统统筹考虑进出港流量和外部流量控制，在进港顺序中预留出起飞间隔，根据预计起飞时刻倒推出航空器在停机位推出、开车时间，可以实现对出港航空器进行优化排序，达到提高航班正点率的目的。4.降低航空公司和机场运行成本。在国际和国内燃油价格飞涨的背景下，不断挖掘空中交通管制潜力，充分利用有限资源，能够为航空公司提供更优质的服务，提高机场使用效率，减少延误，节省燃油，降低运行成本，具有更加重大的意义。5.减轻管制员的工作负荷。空中交通排队辅助决策系统将优化的
19、排序方案提供给(下转第4 9页)通信导航监视/C N S2 0A i rT r a f f i cM a n a g e m e n t/2 0 0 7(9)(上接第2 0页)管制员参考，显著的降低管制协调量，减轻管制员的工作负荷，充分利用跑道和空域资源，减少航空器飞行时间，降低管制协调和调配难度。6.提高空管指挥的安全可靠性。在遇到更换跑道、复飞以及航空器故障等特殊情况时，系统可根据实时情况迅速提供直观的解决方案，通过管制部门协同配合实现安全、有序、顺畅。7.改进工作程序，更新管制理念，适应未来发展需要。排队辅助决策系统可以综合分析各个方面的需求，与各个运行部门之间搭建一个高效的辅助决策平台
20、，满足提高保障能力和运行效率的需求。在多机场、多扇区、多跑道运行环境中，提供统一的自动化协调决策机制，增加信息交互。程，获取一致性数据，在对延误和航班取消原因进行分析的基础上，制定出长期解决方案。制定“容量标准”关于延误问题至关重要的一步是要为国家前 3 0 位的机场制定一套“容量标准”。建立这些标准对于理解航空公司排班活动和确定是从技术还是从新跑道解决问题上都至关重要，F A A 2 0 0 1 年开发了这些标准。量化现代化工程的益处F A A 在空管现代化投资方面一个重要特点就是有易于操作和维护现代化技术来提高安全或者更换到期设备这不能提高容量。他们在分析了 F A A 当时的投资特点后认
21、为，F A A 在 2 0 0 2 年新系统装备前，还看不到自由飞行第一阶段技术（原则上是新的管制员可用的自动化工具）给容量会带来多大效益。新的通信、导航和监视技术会在减少飞行时间和更加灵活的航路方面见到明显效益，但这需要长期的努力，不可能一蹴而就。同时这些新技术带来的益处还要有赖于 F A A（新的地面系统）和空域用户（新的机载设备）的同步投资，这个投资是巨大的。除新跑道外，新技术对容量问题的缓解应该是个渐变的过程。在 F A A 建立一个面向结果的空中交通服务组织 增加实现结果的责任对于 F A A 作为基于结果的组织来运行的建议已经不是什么新的建议，这至少可以追溯到 1 9 9 6年（当
22、时 F A A 被从联邦采购和用人制度中排除出来，并被责令建立一个成本核算体系），并于 1 9 9 7 年由国家 民 航 顾 问 委 员 会 确 定 下 来。A I R-2 1中再次强调了这些建议内容，以大幅度增加 F A A 的预算和进行不同“结构性”改革，这包括扩大管理咨询理事会的作用、设立空中交通分会和首席运营官负责制等。2 0 0 0 年 1 2 月 7 日，美国总统以总统令的形式确定要将空管重组成一个“基于业绩”的组织。A I R-2 1 的实施F A A开始实施 A I R-2 1中规定的多项改革，这包括组建管理咨询理事会和空中交通分委会；但当时尚未选出首席运营官。这些措施都潜在地
23、支持 F A A 过渡成一个更加面向结果的组织，是否会成功还有待时间的检验。面向结果运行的前提条件作为 F A A 按一个面向结果的组织运行，该机构需要具有实际意义的航空系统效益，F A A 雇员和其合作方必须以满足相应时间和预算目标为衡量尺度，F A A 也需要一个成本核算系统（C A S）来衡量出哪些是高投入低产出的，哪些对于运行是投资效益好的。美国国会将 F A A从联邦采购和用人程序和法规中排除出来，并给 F A A 增加预算、期望用人和采购制度改革更面向结果，且希望 C A S 要尽快投入使用。掌控 F A A 利用新技术增加安全、效率和容量的努力 加强对主要系统采购的管理F A A
24、 一直在游说：联邦采购的相关程序和法规阻碍了国家空域系统的现代化进程，1 9 9 5年国会将F A A 从联邦采购的相关程序和法规中排除出来。从那时起，F A A 已经有效地推进了一些现代化的进程，自由飞行第一阶段已经基本部署完毕；完成了现实系统改造项目（通过更换到期显示设备来实现国内航路管制中心的现代化）。F A A对一些建设工作采取更为稳妥的方式（“边建边试”）来处理过去遗留的问题。但是对于像 W A A S和 S T A R S这样一些对软件要求强的工程，F A A 继续经历着按着大的时间表推进和投资不断增加的尝试。三、总结总之，美国在上世纪末对空管发展战略进行了调整，使其更注重结果；更注重投入产出；更注重系统整体效益。我们可以看到根据其规划进行的改革是系统的，其中很多经验可供我们借鉴。首先，不论F A A 还是运输部，乃至社会的一些机构对美国国家空域系统面临的问题给予了足够的关注，投入了很大的人力和财力进行研究分析；其次是根据研究结果，国家制定出了相应政策，并在法律层面给予强有力的支持。与此同时，相关部门根据行动路线图步为营、扎实落实，正在探索一条适合其国情的发展道路。(张鹏宇编校)国际交流/WO R L D WI D E E X C H A N G E!4 9