协同式空中交通流量管理关键技术分析

协同式空中交通流量管理关键技术分析

赖俊豪

中国民航华东地区空中交通管理局 上海市 200335

摘要：随着传统的基于中心决策模式的空中交通流管理(ATFM)方案逐渐不能适应日益增长的空中交通流量，基于分布式决策的协同决策(CDM)理论在20世纪90年代被引入空中交通流量管理系统。在欧美等国家，基于CDM的流量管理系统得到了广泛的应用并取得了显著的效益，协同式ATFM已成为空中交通流量管理领域的研究热点。

关键词：协同式；空中交通流量管理；关键技术

为了充分适应空中交通流量的变化，需不断改善管理技术和方式，根据信息共享的基本原理，协同管理有效利用了计算机技术。通过数据的评价和交换，各管理系统制定了科学的管理方案，有效缓解了空中交通拥堵问题，提高了空中交通运输的安全性及可靠性。本文探讨了协同式空中交通流量管理的关键技术。

一、协同式空中交通流量管理

1、空中交通流量管理。空中交通流量管理是在空中交通运行中，在流量方面实行的一种管理方式，深层次讲，为了保证空中交通运行安全，有利于空中交通更加有序和快捷的流通，以确保最大限度地利用空中交通管制服务的容量并符合有关空中交通服务当局公布的标准和容量，进而设置的一项流量控制服务。空中交通流量管理最初是当作一种紧急程序而被应用，随着航空事业的不断发展，后来逐渐被当作一种普通化工具运用。

2、协同式空中交通流量管理。协同式空中交通流量管理是由政府和工业组成的一种联合行动，旨在协作技术和程序设置情况下，实现对空中交通流量的管理和改进，最终达到双方利益最大化。协同式空中交通流量管理是基于协同合作理念的基础上，通过技术支持、资源分享及程序完善等多重手段，对空中飞行流量状况实行的一种联合措施。协同式空中交通流量管理将管理机构和机场紧密联系在一起，通过信息交流、数据共享等方式，最终使空中交通管理效率得到有效提高。

二、空中交通流量管理现状

1、航班数量急剧增加。为适应人们日益提升的生活水平和消费需要，越来越多的航空公司加大了航班的数量，而且其在增长速度上，也呈现出日益提升的趋势，从而使我国空中交通的运行量大幅增加，而我国实际的交通管理环境及管理能力却较为落后，在现有水平上还不能对这种高流量进行有效控制与管理。

2、受天气环境影响因素大。近年来，科技的发展为各个先进设备的产生提供了可能与技术支撑，越来越多像现代导航仪器这样的新设备被广泛应用到空中交通领域中．为人们的生活和物质产生活动提供便利与服务。然而，该类新设备的运行易受台风、暴雷等天气影响，进而对航班的时刻分布产生严重干扰，加大了空中交通流量管理难度。

3、空中交通流量管理技术有待提升。我国交通流量管理在相当一段时间内是在我国民航运作为主要模式上的一种辅助性管理，这种管理方式缺乏针对性，不能满足日益发展的空中交通运输量，从而使我国空中交通运输效率，甚至运输安全受到一定程度的影响。

三、交通流量管理应用研究

一方面是协同式空中交通流量管理，期间广泛采用协同式地面等待、协同机场场面管理及协同改航策略等。在协同决策运行模式下，航空公司、研究机构及流量管理部门等可实现实时交流。参与决策的航空公司主要为流量管理部门指挥中心及时提供航班运行信息，如机械延误、航班取消等。期间信息传递方式发生了较大改变，航空公司的运行中心可与流量管理部门获得同样的运行数据，从而以此为依据制定此后的运行计划与决策，保证了信息的实时性。另一方面是传统空中交通流量管理，属于紧急特殊的程序系统，且在民航发展中变为经常使用的工具。随着新航行系统的出现，空中交通流量呈现出快速增长的趋势，管理方案重要性愈加明显，在空中交通管理期间占据重要的作用，能在最大限度改进期间设置灵活的管理程序，从而准确预报飞行情况，保证空中交通的迅速性及安全性。

四、协同式空中交通流量管理技术

1、协同式地面等待技术。该技术是一种能通过等待而对空中航班进行合理分配的一种新技术，这一技术的使用可有效保证航班能准点到达，具体操作方法为：①空中管理部门对需要控制阶段的空中流量情况进行分析，然后用FSM对航班的运行情况进行监视，同时，对机场的容量做出新的决策：②对一定空间区域内的飞机情况进行分析，确定飞行开始和结束的时间，结合这些情况对即将起飞航班发送飞行意见；③航空公司在收到协同地面等待给出的意见后，根据要起飞的情况做出延迟、取消或替换的决定，决定出来后，整个流程就算真正的结束了。由于空中环境因素的影响，所以，这个流程是随时能发生变化的，例如，雷雨天气转晴，这样就能恢复正常，所以，需随时调整参数，直到在ACO中看到最后定下来的方案为止，一项程序运行结束。

2、协同式SMS管理系统。该系统主要针对机场场面规划问题,若机场容量下降,就需对机场场面资源进行合理分配,使进场及离场的航班流可适应场面变化,为管理决策提供重要依据。该系统功能为：①预测机场场面的流量,同时确认即将离场及进场飞机的移动轨迹；②根据上一步预测及确认的结果来制作场面操作方法；③将操作计划发布给使用者,并为其提出合适的建议。为了实现这些功能,该系统必须与其他管理系统连通,对信息进行实时交换。为了优化系统配置,整个系统分为三部分管理,第一部分是TM部分,这部分主要负责对数据进行评价,并对管理计划进行模拟仿真,为制定科学的计划提供依据；第二部分是CT部分,主要负责支持管理人员执行航班战术；第三部分是TFM部分,主要负责收集和共享航班数据。为了顺利实现这些功能,要开发并使用专门的决策工具,将机场场面管理工作自动化,尤其对离场航班要从ATC角度管理,主要进行以下操作：首先，监视场面,获取真实准确的航班数据；其次，根据以上数据准确预测航班牵引时间。

3、航路改变技术。若要运用协同式航路改变这一技术，要先确保协同航路具备以下条件：首先，空中区域以内滞留了因气候与航班量太大而导致堵塞，让机场场面上准备飞行的飞机不能根据预先拟定的计划实施飞行，又或不能根据原本制定的飞行路线进行飞行。其次，优先处理具体信息。如相同航空公司的不相同的2个航班需在相同时间进入一个空域，在该空域中发生堵塞情况，要按AOC上的情况控制空域，因而只能取决于航空公司，观察先让哪一个航班进入该空域。最后，假设AOC无法处理航班问题，则应结合FAA的参考意见，处理空间区域堵塞问题。针对空域堵塞问题的处理方式：①预先4小时分析空间区域容量。②预先了解航班计划，了解怎么才能充分管理空间区域的使用计划。③分析已得到的使用计划，获得最好的意见或按计划拟定航线调整策略。④对资源开展再分配的举措，处理由于航班容量问题而不能有效解决的情况。⑤按航班调整情况，科学组织班次，将空间区域利用率大幅提升。⑥修正及调节参数，促使方案更加科学有效。

结束语：近年来，我国空中交通流量持续增加，飞机延时时有发生。在高峰期，许多机场起降架次甚至达到饱和，这就需要空中管制员对空中交通流量进行管理控制，以确保区域内的飞机数量小于区域内的最大飞机容量，使飞机能在正常时间到达。目前，美国、欧洲、日本的空中流量管理系统较其他国家先进，我国可借鉴其中的优点，发展我国的航空事业。我国已建立了7大航空区管中心，中心的建立和新导航方式的运用，逐步推动了流量管理的开展。然而，不能仅仅依靠空中交通流量控制来对空中进行管理，这远远不能满足空中交通流量控制需求。为了建立一个高效、完善的空中流量管理体系，需了解与解决当前空中交通管理中存在的问题，进而通过改变这些问题来提高整体空中交通管理水平。

参考文献：

[1]王亦墨.探究协同式空中交通流量管理关键技术[J].科技经济导刊,2018(16).