基于航班协同决策系统在空管工作中的应用
   来源:中国科技博览     2021年07月22日 06:20

刘易阳

[摘 要]本文简要介绍了民航协同决策(CDM)系统的概念和产生背景,通过对欧美等空中交通流量管理发达国家使用CDM的情况说明,并从我国空管系统的现状出发,初步探讨如何让CDM系统服务于我国民航系统。随着民航空管CDM应用的深入,飞行效率将得到提高,航班延误情况也将得到缓解。

[关键词]协同决策,CDM,空中交通流量管理,运行效率

中图分类号:V355 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)05-0071-01

1 协同决策的概念和产生背景

近年来,全球航空运输发展势头迅猛,空中交通流量的上升造成了各国空中交通堵塞、航班延誤。针对这种情况,各国政府都采取了相应的措施,如增加本国的空域范围与基础设施等。不可否认,这些举措缓解了现状,但随着各国国民经济的进一步发展,以上做法还不能从根本上解决空中交通的拥挤问题。各国逐步意识到航空运输一体化的重要性,在空中交通运输系统中,空管、机场、航空公司等组织之间,以及各组织内部,在进行相应的工作过程中,往往需要多个组织同时参与一个工作流程,实现同一目标。但目前缺少一种标准化的协同机制,导致无论是在各组织之间还是组织内部都缺乏对工作流程所需信息的实时掌握,对资源的使用灵活性差、利用率低,造成了不必要的资源浪费。提高相关部门之间的协同决策的能力,增强管制水平已成为了共识,而协同决策(collaborative decision making,简称CDM)正是一种在管制部门与航空公司之间进行协调的有效方法。

作为一个创新的概念,CDM(Airport Collaborative Decision Making机场协同决策机制)主要致力于提高民用机场的空中交通流量以及流量管理水平,通过减少航班延误,提高CDM系统成员对航班运转过程中各种事件的可预测性和优化各种资源的使用。

实施协同决策,能够允许各参与方通过与其他参与方协作,提出自身需求及实际与预计限制,在各单位间建立共同情景意识,按协定的程序和各自的职责分工,共同进行各种运行决策。

CDM系统是一种政府与行业之间的联合行动,可以让每个系统成员在与其他成员合作时,通过信息共享,在处理实时状况和做预案时能更清楚了解自身的选择余度和局限性,从而优化自身的决策。大多数与航空运行相关的运行措施都是为了单个成员组织的执行力的提高,很显然,想要提高团队执行力先必须提高个体的执行力。团队的特点是所有个体必须通过信息和资源共享协调他们的决断和行为来达到共同的目标。

通常来说,CDM系统成员包括:机场当局、航空公司、地服公司、空管部门、流量管理中心(专门的流量管理中心,独立于当地空管部门),其他相关单位如公安、消防、海关、边防等。首先由管制部门定出约束条件,然后航空公司在这些约束条件下优化自己的运作,最后在决策问题上达成一致。

对于我国民航来说,通过航空公司和机场当局和空管部门之间充分的信息共享,通过信息交流、数据共享和改善决策支持工具,努力提高控制交通管理效率,提高安全管理水平,缓解资源局限冲突,提高服务质量,确保空管、航空公司和机场获得用于计划运作的实时、准确的信息,帮助决策过程,旨在利用协作技术和程序改进空中交通流量管理,为各方提供最大利益。从而提高民航总体运行效率,为此,通过开发一个高效的信息管理系统和一整套运行决策程序,从而建立一个高效、合理、透明的运行协调决策机制就显得非常必要了。

2 协同决策在欧美国家的发展情况

这一概念产生最早起源于上世纪九十年代欧美国家。在欧洲,CDM目标是欧洲民航联合会上作为一项战略目标在制定90年代规划上提出的,美国最早成功导入CDM概念主要用在恶虐天气导致机场或进离场走廊流量大幅度减少的情况,旧金山国际机场1998年开始实验运行CDM计划,实验期间减少了百分之十五的地面延误,今天CDM系统在美国得到全面应用。

2.1 在美国的发展情况

协同决策是美国实施“自由飞行”项目第一阶段的五个核心成果之一,是流量管理的一个子系统,致力于流量的优化控制[2]。美国在1993年提出的协同决策概念,其最初主要成果是著名的CDM GDP(Ground Delay Procedure)程序。

它利用先进的计算机技术、通信技术、开放式数据库管理技术和网络技术将各个航空子系统的信息进行融合、提炼,以一定的专家知识和经验数据为背景进行模拟与预测,从而实现一定的辅助性决策,进而提高各个空中交通管理部门和航空公司的应变与自动决策能力,通过协同工作以达到宏观规模效益的目的性手段。

美国引入CDM是因为航路或机场恶劣天气造成容量减小,在这样的条件下,对于空中交通管理来说最好的策略就是航空器在出发机场进行等待,以平衡容量和需求。空管部门根据机场可接受容量按照公平原则进行时隙分配模拟,并通过将这些分配的时隙信息跟航空公司进行共享,航空公司可以根据延误的时间决策是否取消、合并航班来减少对容量的需求。通过双方的信息共享、协同决策,在容量大幅减少时,航空公司可以通过减少、合并航班来减少容量需求,既可以提高公司经济效益同时也可以满足空中交通安全需求,是协同决策在美国最成功、最经典的应用之一,既减轻了空管压力、同时还能为航空公司带来大幅收益。

2.2 在欧洲的发展情况

欧洲航空安全组织(Euro control,简称欧控)在1989-1999年先后投入9000万欧元开展PHARE项目(Program for Harmonized Air Traffic Management Research in Euro control),该项目产生了大量的应用成果,比如大家耳熟能详的AMAN(Arrival Manager)、DMAN(Departure Manager)等等,但PHARE项目只研究空中的问题,不研究机场和地面的问题。因为研究的是空管交通管理在空中的协同问题,所以此阶段通常不认为是欧洲协同决策的开始。

2000年开始,欧控开始研究协同决策概念在机场的应用。通过多年研究,欧控逐渐发展出机场协同决策的概念。欧控协同决策概念更多针对的是在机场这个特定运行环境中,各参与方(包括航空公司、机场、管制部门、流量管理等等单位间)通过信息共享和利用共享信息为各参与方相关的各类工作提供决策信息支持。这种应用跟美国最大的不同在于不仅仅局限在某一件工作上面。譬如:机场可以根据共享的信息更合理的分配机位资源,航空公司可以根据空管共享的信息采取类似美国的取消、合并航班操作等等。

3 协同决策在中国的发展现状

目前中國尚未建立起全国性的空中交通流量管理系统,根据国外的成功经验,一个完整的协同决策协调机制需要在流量管理中心处建立一个协同决策中心协调席位,在全国范围内协调各区之间的流量时隙分配规划,又分别在区级流量管理单元和终端区流量管理单元上建立各自的协同决策席位。中心协调主要负责区域级的流量时隙分配规划,当需要跨区级协调时隙分配时则负责上报上一级协同决策协调单位,最后在终端区、塔台、机场和航空公司设立相应的协同决策席位,负责时隙调整反馈、飞行计划更正、航路修正计划提交等工作。

CDM系统关注重点在于航班进离港过程和地面运行过程。重要概念包括:CDM的循环,CDM关键点,决策窗口时间,共享信息等。CDM的循环过程是指航班的到达再到起飞或反向的循环过程中,通过对情景目标的获取建立一系列关注点,这些关键点帮助CDM系统决策,是否需要促发重新计划或允许作出协同决断。CDM关键点:发生在计划或航班过程中的一个重要事件,一个成功完成的关键点将在下行数据链引发决策制定,并通过成员网络影响航班的下一步进程,并提高该过程可以预测的准确性。决策窗口时间:一个决策制定后需要保持一定的稳定性避免频繁更改决策,影响相关部门的运行。地面代理公司:计划数据,飞行计划,航班循环时间,航班运行数据,运行时间,优先航班,机型更改等;机场当局:机位分配,环境信息,特殊事件,容量减少,机场轮档数据,目的机场情况,正点撤轮档时间;空管:预计落地时间,实际落地时间,航班开车时间,航班起飞时间,跑道和滑行道条件,航班滑行时间,离场航路分配,跑道容量等;流量控制中心:航班计划库,分配撤档时间,变更的撤挡时间信息,变更或取消计划,实际运行信息,预计落地时间,航班更新信息等。另外还包括其他服务机构:除冰公司,气象部门,消防,公安,海关,油料,边防等关注的信息。

CDM系统通过在成员间建立相关数据接口,用于及时获取航班信息和地面保障信息。对于空管部门而言,通过与航空公司的数据接口,了解航班的计划信息、旅客人数、延误信息,值机情况,这样能够更加精确地分配离场时刻,还可以根据计划起飞时间,可以更合理地安排开车和推出时间。空管部门通过与机场当局的数据接口,可以提早得知航班停机位信息或其更改信息、航班有特殊要求的信息和紧急情况的信息以及现场运行过程出现的各种可能影响空管正常运行的信息等,这样空管部门可以向机场提供更为合理的起降序列和更加准确的起降时间。机场当局可根据空管部门的信息,及时调整停机位分配、合理调整地面服务,更好的提供特情处置预案等。

由于CDM系统作为一个集安全、容量、效率为一体的综合平台,能够根据飞行电报和空管动态情况等信息计算出未来一定时间范围内航班的最优时隙,使空管、机场、公司第一时间内在平台上共享空域资源、机场资源、航班准备情况等信息,并设计出合理、准确的航班放行队列,将包含航班协调关舱门时刻等信息及时显示在终端界面。因此,民航局提出要将全民航统一的CDM系统覆盖至所有的机场、航空公司、空管、油料等单位,实现由点到线再到面的升级;要进一步统一三大区管中心流量管理的标准和工作流程,通过CDM系统明确航班放行时刻,配套流量管理措施,缓解航班延误,提高整体正常性。

一是要把CDM系统推广下去,不断地升级,把各机场、航空公司、外航所有的数据都要录入系统,扩大CDM系统的覆盖面;

二是加强对CDM系统执行程度的监管工作,先由各管理局拿出监管方案;

三是CDM系统要面向社会、面向市场,进行商业化运作,方便公众,方便旅客,提供数据服务;

四是深入研发并完善CDM系统,做好民航整体工作衔接,使彼此融为一体,成为民航管理的有效手段。

4 结论

综上所述,协同决策是一种新的工作机制,是在原有基础上建立的一种新的工作流程。在一次民航领域业务流程中有两个以上的流程参与者共同参与的情形下,希望通过标准化的协同方式实现“由正确的人、正确数据和正确输入信息,做出更好的决策”,在充分考虑各参与者自身利益的同时,最大程度利用各种资源。意味着更多机场和航路容量,更充裕的决策时间,提高流量管理中心分配时间的执行率,减少滑行道和机场的拥挤,减少浪费的撤挡时间,也意味着空管系统将减轻系统和人员工作的压力,得到相关部门更多理解和信任,同时也能为相关单位提供更高的服务品质和收获更好的客户满意度。

参考文献

[1] 阎建中,贾斌.《协调决策机制与中国民航运行管理》民航总局空管局运行管理中心.

[2] 闫然.民航协同决策(CDM)概念及分析.

文章 航班 机场