协同决策在空中交通管制工作中的应用研究
   来源:中国科技博览     2021年07月24日 02:10

赖平

[摘 要]近年来,我国民航事业一直处于高速发展状态,快速增长的航班量与有限的空中交通管制保障能力之间的矛盾愈演愈烈,空管保障能力提升滞后逐渐成为制约我国民航发展的枷锁。如何开拓创新,解放和挖掘空管保障能力是当代空管人的责任和使命,更是挑战和机遇。协同决策将空管、航空公司和机场联系起来,通过信息交流和数据共享,优化空管运行模式,提高空中交通管制效率,从而实现缓堵保畅,提高空管保障能力,提高航班正常率。本文从协同决策概念出发,简述了CDM(协同放行系统)在中国民航的使用现状,提出了其在空中交通管制工作中的进一步应用措施。

[关键词]协同决策;空中交通管制;应用措施

中图分类号:G276 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)03-0319-01

引言

目前我国的航空事业正在高速发展,航班的飞行量每年呈快速上涨的趋势。流量增大势必造成拥堵,拥堵就造成航班延误,而近年来航班正点率的呼声越来越高,民航局也把航班正点率作为近一两年的工作重点,是仅次于飞行安全的重点把控对象。在航班量逐年增长和空域资源十分有限的背景下,如何破解难题,缓堵保畅,是各个空管单位迫在眉睫的难题。

众所周知,天气不好,影响航班正常起降、巡航,势必造成航班延误,这是人力无法改变的客观事实;飞机故障,需要机务检测和维修,短时间无法投入使用时甚至需要调用另一架飞机执行任务,这会造成延误;机场或者管制区域流量过大,超出管制单位保障能力,也会在一定程度上造成航班延误。飞机故障,天气情况,机场、管制区域的繁忙程度等等很多因素都会影响一个航班是否能准点起飞和落地,而这些因素又来自于不同的航空运行单位,各单位自行处理的话很难找到切实有效的解决办法。CDM(协同放行系统)就是把所有影响航班正常起降的因素汇总到一起,综合评估之后反馈到相关管制单位,再由相关管制单位实施统一的管制和指挥,把航班运行过程中受到各种因素的影响降到最低,在保证安全的同时提高空域资源利用率,最大限度的提高空管保障能力和航班的正点率。

1 协同决策的概念

在七十年代初,美国的交通流量开始大幅度上涨,相关的管制部门就有了一定的认知,若是单靠扩建机场和增加跑道等方式在容量上进行增加,不能够彻底解决空中交通拥堵的情况。从1993年开始,美国联邦航空局和航空公司就针对航班各项数据和流量管理进行了一系列的研究和实验,并在1996年测试完成了CDM的概念和应用。之后的两年不断的改进和试运行,在1998年十月将CDM系统推广到全美所有机场使用。经过多年的实验和实际运行经验,CDM系统能够减少10%-40%左右的延误率,给旅客和航空公司节省了大量的时间和运营成本。因此可以看出,只有进行协同决策才能够更好的解决交通拥堵,尽可能减少航班的延误,从而进一步提升空中交通的稳定性和安全性,为航空公司争取最大的利益。在我国经济持续高速发展的情况下,航空运输行业也处于快速发展的时期。但是随着航班流量剧增,航班的延误情况也逐渐的增多。这不是中国特有的情况,各个国家在民航运输业的发展过程中都会有相同的困扰,这不仅给航空公司和乘客带去了一定的经济损失,让航空公司在社会上产生负面影响,也给中国民航事业的快速发展造成了一定程度的阻碍。当前中国的航班延误情况正在逐渐的显露出来,而随着国民经济的快速提高,旅游行业的持续火爆,人民群众对乘坐飞机出行的需求越来越高,航班延迟的情况若不能够及时的解决,就会对我国经济的发展以及人们的生活形成很大的影响,这也是航空公司和空管部门亟待解决的问题。

2 协同决策在空中交通管制工作中的具体应用

近年来,我国各地区空管单位也陆续引进了CDM概念,在仔细分析了美国和欧洲的流量管理系统之后,结合中国空域和航路结构的实际情况之后,开发出了自己的CDM(协同放行系统)。CDM的运行是建立在空管、航空公司和机场三方协同的基础上,它首先是一个三方的信息数据交互平台,航空公司提供各个航班的预计关舱门时间、预计推出时间和预计起飞时间等数据;机场方面能够提供上客時间、实际关舱门时间等数据;空管各部门则可以提供停机位、跑道运行模式,本场、相关航路以及目的地机场的流量控制等相关数据。空管、航空公司和机场的数据在CDM系统汇总之后,各方都可以在系统上查询航班时刻、飞行流量和流控限制等各项运行数据,并根据这些数据合理制定相关计划。其次,CDM系统能够实现航班时刻预发布,提前90分钟向航空公司和机场发布预计推出和预计起飞时间,这样航空公司和机场就能提前90分钟掌握离港航班的运行态势,对预计需要长时间等待的航班进行灵活上客,从而避免旅客在关舱门后长时间等待,甚至上客等待之后再下客的情况。第三,CDM系统放行时刻的发布是基于专职的流量管理体系,通过专职的流量管理人员进行大范围间隔的统一管理,准确把握各个方向的空中交通流量。一方面消除了以往传统流量管理手段常用的间隔加码;另一方面避免了之前以航班准备好为推出条件的放行发布方式。有效的减少了航空器在地面和空中等待的几率和时间,不仅提高了停机坪和空域等资源的利用率,还降低了航空公司的运营成本。

目前,CDM系统通过空管、航空公司和机场三方的运行信息共享,向航空公司提供新的协调手段,实现了关舱门时间的提前发布,合理的指导上客,避免了关舱门之后的长时间等待,减少了运行成本;为空管各部门增加了应对大规模延误的手段,降低了工作压力和难度,提高了空域和跑道等资源的利用率,降低了流量控制的影响强度;也提高了机场对停机坪和廊桥等资源的利用率。

3 协同决策在空中交通管制工作中应用的进一步探索

自从CDM系统投入运行以来,在一定程度上解决了空管、航空公司和机场在信息共享和提高航班正点率方面的问题,降低了延误对公司和旅客的影响,但其效果还没有达到设计之初的预期,也没有跟上中国民航事业快速发展的步伐。目前的CDM只考虑到了流控、机场放行以及航空公司等方面的问题,而忽略了航空器在飞行过程中的运行状态。在航空器的飞行过程中,影响其正常飞行的因素主要有两个:一个是航路天气,另一个就是空管的管制指挥。航路上天气的影响是主要的因素,尤其是春夏季,大规模雷雨天气经常发生,航空器避让天气就需要大范围绕航,根据天气影响范围绕航距离从几十到几百公里不等,给航班造成的影响就是几分钟甚至几十分钟的延误。空管的管制指挥影响相对较小,通常是几分钟的机动飞行来完成间隔调配。然而不管是什么原因造成的空中延误,都必然影响空中的交通流量,进而影响到CDM放行时刻的准确性。CDM发布放行时刻的原则是过某一航路点要满足发布的流量管理间隔,如果经过CDM放行的飞机在航路上发生延误,它们经过既定航路点的时间就会发生偏差,甚至出现几架飞机同时出现在该航路点的情况。这种情况一旦发生就需要指挥飞机通过机动飞行或者盘旋等待来做出规定的间隔,这样的情况会加重管制员的工作压力,甚至造成空中交通拥堵,CDM也就失去了它的价值和意义。

所以,我们需要不断的完善CDM的参数和功能,在CDM数据里面加入实时的航班运行数据,根据航班飞过各个航路点的时间来动态的监控和管理航班的运行状态,再根据空中的动态信息给未起飞的航班发布预计起飞时间。从而提高CDM放行时刻的准确度,减少航空器在空中的延误时间,这样既减少了航空公司的运行成本,也降低了空中交通管制员的工作压力,提高了安全余度和空域的利用率。

结语

在整个空中交通管制工作中,协同决策是十分重要和必要的,特别是面对大流量、恶劣天气以及大面积流控延误的情况下,协同决策能够降低航班的延误率,减少航班的延误时间;降低空中交通管制员的工作压力,提高工作效率;可以提高空域和机场方面的资源利用率;从而全方位的提升民航各部门的保障能力,实现中国民航的快速发展。

参考文献

[1] 闫然.民航协同决策(CDM)概念及分析[J].中国科技术语,2012,(06):50-53.

[2] 陈世林.协同式空中交通流量管理关键技术及若干算法研究[D].南京航空航天大学,2009.

[3] 刘芳.协同决策(CDM)在空中交通管理中应用的研究[J].信息化建设,2016,(02):13-14.

[4] 李伟钢,唐朝生,Antonio C.de A.Junior,刘鹏,张亚明.航空交通协同决策方法研究[J].复杂系统与复杂性科学,2015,(02):46-52.

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