航路校驗功能在生產(chǎn)運行中的應用及算法解析

王健

（民航華北地區(qū)空中交通管理局，北京 100621）

航路校驗功能在生產(chǎn)運行中的應用及算法解析

王健

（民航華北地區(qū)空中交通管理局，北京 100621）

本文以華北空管局使用的航路校驗模塊為案例，介紹了航班管制運行單位，為獲取正確航路信息而采用的主要手段之一“航路檢驗功能”，對該功能的業(yè)務流程和主要功能做重點描述與分析，闡述了此項功能在當前航空運輸發(fā)展形勢下的重要性與必要性。

民航運輸量；華北空管局；航路校驗

改革開放以來，中國民航持續(xù)快速健康發(fā)展，旅客、貨郵運輸規(guī)模躍上一個新臺階。在這種客觀環(huán)境下，民航局采取了多種手段措施來解決上述問題，例如全國空域結構優(yōu)化、靈活使用航路航線以及航班協(xié)同決策放行（CDM）系統(tǒng)的建設。毫無疑問，這些手段措施的建立，不僅提高了空域容量，增加了多選擇的航路航線，而且利用航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)等科技手段建立了空域、地面資源調(diào)配機制。有效緩解航班延誤、減輕管制部門壓力，但新措施同時改變了飛行流量的分布，當有較多航班選擇備份或者臨時城際航線時，將引起扇區(qū)進出端口的流量比例發(fā)生顯著變化，實際上改變了空域結構，對航班飛行航路的精準性，資源調(diào)配的合理性提出了挑戰(zhàn)。而要確保其精準性、合理性，離不開準確的航班飛行航路信息。

1 航路校驗

1.1 什么是航路校驗

航路校驗是《中華人民共和國民用航空行業(yè)標準MH/T 4007-2012》[3]規(guī)定中帶有航路信息的電報與“航班預先飛行計劃”中航班航路信息提取、分析、提示的過程。它能智能地判斷出領航計劃報（FPL）、修訂領航計劃報（CHG，如22編組修訂航路信息）中航路信息是否為管制部門允許航班飛行的正確航路，通過“雙航路”（電報報文中航路與預先飛行計劃中航路，今后簡稱“雙航路”）信息的及時對比、驗證、告警，檢查報文中航路信息是否出現(xiàn)偏差，及時攔截并通知人工干預，為管制員參照航路信息指揮航班做前瞻校驗。

1.2 為什么要使用航路校驗

我國航路航線網(wǎng)絡自上世紀70年代初具雛形以來，經(jīng)歷了一系列的歷史發(fā)展和變革，已由早期城市對之間的單一連接航線發(fā)展成為包括國際、國內(nèi)干線航路，國內(nèi)主要航線，支線，進離場航線以及臨時航線在內(nèi)的層級清晰、主次分明、四通八達的航路航線網(wǎng)絡，基本滿足了不同時期的社會經(jīng)濟發(fā)展與人們的出行需求。尤其是近些年，民航局為保障航路交通的可持續(xù)發(fā)展對航路網(wǎng)進行重新優(yōu)化及規(guī)劃，用開辟雙向對飛航路，新增臨時城際航線等手段全力保障旅客出行安全、方便、快捷。多而靈活的航路航線無疑會使航班在挑選航路時具備更多選擇的機會，使管制部門在調(diào)度方面具有更大的靈活性，但同時也會讓航班飛錯航路、偏離航道的幾率增加，變相地增加了管制部門對航班電報航路審核、航班實際指揮的難度。例如，按照以往的運行模式，航班量較少，從甲地飛往乙地航班，在空中飛行的航路航線單一固定，預先飛行計劃航路只有一條，管制部門可以輕松對比電報航路與預先飛行計劃航路，而現(xiàn)今，不但航班量呈現(xiàn)階梯形增長，且從甲地飛往乙地航班，在空中飛行的航路航線也不唯一，預先飛行計劃航路包含多條，再采用人工對比、分析，就顯得力不從心了。因此需要一套系統(tǒng)軟件、一套程序算法替管制部門預先、實時的監(jiān)控、判斷、提示航班航路是否正確可行。

1.3航路校驗的服務對象

圖 1 華北空管局航路校驗模塊實際工作邏輯示意圖

航路校驗功能從人員方面考慮，主要服務對象為負責航班運行監(jiān)控人員與航班飛行指揮人員。航班運行監(jiān)控人員使用此功能的主要工作有兩點，一是維護航路校驗算法所需基礎數(shù)據(jù)，二是負責處理經(jīng)過航路校驗功能后出現(xiàn)的各類告警信息。航班飛行指揮人員（管制員）主要參照處理后的航路對航班進行指揮。航路校驗功能從系統(tǒng)方面考慮，主要服務對象行計劃管為飛理系統(tǒng)、航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)（CDM），以及航班實時飛行指揮（例如“THALES”系統(tǒng)）等系統(tǒng)。該功能主要為各類系統(tǒng)提供精準的航路信息。

2 實際應用及重要性

2.1 整體框架介紹

華北空管局目前有四套系統(tǒng)與航路校驗功能有著密切的聯(lián)系，分別為自動轉報系統(tǒng)，綜合電報處理系統(tǒng)（即預先飛行計劃管理系統(tǒng)）、華北地區(qū)航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)（CDM）、自動化系統(tǒng)（即航班飛行實時指揮系統(tǒng)），其與航路校驗功能的主要邏輯關系。如圖1所示：

下面我們圍繞這四個系統(tǒng)，向大家簡要介紹以下功能以及與航路校驗模塊的關系。

2.2與自動轉報系統(tǒng)的關系

中國民航自動轉報網(wǎng)是根據(jù)國際民用航空組織（ICAO）航空固定電信網(wǎng)（AFTN）和國際航空電信協(xié)會（SITA）通信網(wǎng)的相關標準建設的。自動轉報一級節(jié)點為8個空管局結點：總局、首都機場、廣州、西安、成都、上海、沈陽、烏魯木齊。各空管局下接各空管中心站，華北地區(qū)空管站為：呼和浩特、太原、天津、石家莊、山海關。華北空管局自動轉報系統(tǒng)是中國民航自動轉報網(wǎng)的重要組成部分，主要負責承載華北地區(qū)內(nèi)部和華北地區(qū)與全國各地之間的電報傳輸。航路校驗模塊圖1主要負責接收其傳輸?shù)腁FTN格式中帶有航路編組的報文，并通過提取綜合電報處理系統(tǒng)中相關基礎數(shù)據(jù)，對電報航路進行第一時間校驗。

2.3與綜合電報處理系統(tǒng)的關系

綜合電報處理系統(tǒng)圖2作為華北空管局管制運行部門日常使用的重要生產(chǎn)信息系統(tǒng)，它承載著航班時刻表管理、中長期計劃管理、航班動態(tài)管理、電報數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計數(shù)據(jù)管理、歷史計劃管理等多項重要任務，用戶涉及區(qū)域管制中心、運行管理中心、飛行服務中心等多個管制運行單位以及北空、軍分區(qū)等管制協(xié)調(diào)部門。在實際運行中，航路校驗模塊圖1實時獲取綜合電報處理系統(tǒng)預先飛行計劃航路庫、全國航路庫、區(qū)域內(nèi)航路庫等基礎數(shù)據(jù)信息，將從轉報系統(tǒng)收到的報文中航路信息與計劃航路庫進行拆點對比，將校驗結果反饋至綜合電報處理系統(tǒng)，并確定唯一的航班預先飛行計劃航路信息。

2.4與航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)的關系

華北空管局航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)是通過建立統(tǒng)一的共享信息平臺，實現(xiàn)機場、航空公司和管制單位之間的信息整合，經(jīng)過系統(tǒng)處理后決定航班放行次序和放行時刻的綜合協(xié)商決策平臺。系統(tǒng)主要功能有多機場航班統(tǒng)一放行、流控信息發(fā)布、4D航跡分析及監(jiān)控、流量預測等功能，用戶涉及空管管制部門、各地機場、各航空公司。在實際運行中，航路信息作為航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)運算航班TOBT（目標撤輪擋時間）、CTOT（計算起飛時間）、COBT（計算撤輪檔時間）的重要基礎數(shù)據(jù)，由航路校驗模塊圖1通過綜合電報處理系統(tǒng)②將準確航路反饋至航班協(xié)同決策放行系統(tǒng)圖3。只有精準的航路信息，才能確保系統(tǒng)減少地面跑道、空中移交點時隙資源浪費，并讓機場、航空公司提前知曉航班預計推出時間，合理安排旅客登機，減少飛機在跑道上的等待時間和旅客在機艙內(nèi)的等待時間，提高航班運行效率和服務質量的同時還可以為公司節(jié)約燃油運行成本。

2.5與空管自動化系統(tǒng)的關系

華北空管局北京區(qū)管中心和終端區(qū)使用的空管自動化系統(tǒng)圖4由THALES主用系統(tǒng)和28所應急系統(tǒng)組成，2008年4月，北京區(qū)管自動化主用系統(tǒng)接入了北京終端區(qū)（BTA）、天津空管分局（TCU）自動化系統(tǒng)，在國內(nèi)首先實施了ACC-TMA-TCU互聯(lián)的集成運行模式。系統(tǒng)主要包括雷達數(shù)據(jù)處理（RDP）和飛行數(shù)據(jù)處理（FDP）兩大功能。其中飛行數(shù)據(jù)處理功能接收航班的各類飛行計劃電報，處理后生成航班的飛行數(shù)據(jù)記錄（FDR）。而航班的各類飛行計劃電報航路信息，均經(jīng)過航路校驗模塊圖1進行校驗處理后發(fā)送至自動化系統(tǒng)圖4，為管制員指揮航班飛行提供精準航路信息。

2.6 實際應用情況

在華北空管局的實際運行生產(chǎn)中，航路校驗模塊圖2自上線運行以來，總體運行情況良好。目前模塊在運算過程中，參與對比的預先飛行計劃航路數(shù)約為5 100條（包括起降站間多條航路情況）。據(jù)統(tǒng)計，2013年模塊平均每天對比、分析帶有航路信息電報數(shù)約為6 600份，校驗出航路不符或航路有誤電報約為500份，模塊自動處理390份，需人工處理110份，占全部電報的1.7%，滿足了管制運行部門的生產(chǎn)需求，為管制人員減輕了航班航路信息審核、校驗、判斷的工作壓力，較大地提高了系統(tǒng)的自動化程度和工作效率。

3 航路校驗模塊功能描述

航路校驗作為華北空管局管制部門運行生產(chǎn)中重要的系統(tǒng)模塊之一，主要包括非區(qū)域內(nèi)航路校驗，“錯誤電報航路”校驗、“多選型計劃航路”校驗,“分叉型計劃航路”檢驗，以及同一航班航路變化校驗等功能。用戶涉及該局運行管理中心、區(qū)域管制中心。下面介紹下航路校驗模塊主要功能。

圖2

3.1 非區(qū)域內(nèi)航路校驗

航路校驗模塊的首個任務，是通過與航路基礎數(shù)據(jù)的對比，判斷電報航路信息是否同自己所轄管制區(qū)域相關，如相關進入下一流程，不相關則過濾該電報，此項為航路校驗基礎功能。

3.2“錯誤電報航路”校驗

在實際運行中，航路校驗的重要任務之一是依據(jù)預先飛行計劃航路，判斷航班電報航路是否正確。分兩種情況，一是電報航路完全與預先飛行計劃航路不一致，二是電報航路部分航段（單段或多段情況均有可能）與預先飛行計劃航路不一致。如圖2所示，綠色線條代表計劃航路，黃色線條為電報航路，“情況一”中電報航路完全與計劃航路不一致，“情況二”中電報航路與計劃航路存在部分重疊。如不對航班電報航路信息進行及時的校驗、攔截、告警，可能使管制部門在按照電報航路指揮航班飛行時，出現(xiàn)航班偏航，飛錯航路情況，嚴重時甚至會導致航行沖突。

3.3“多選型計劃航路”校驗

現(xiàn)今靈活使用航路航線已在我國推行，多數(shù)城際之間均開辟了第二航道，未來存在城際之間開辟第三、第四條航道的可能性。這也造成航班從甲地飛乙地，預先飛行計劃航路不唯一。而航路校驗模塊的另外一項功能，就是依據(jù)電報航路確定唯一的計劃航路，為航班空中態(tài)勢預測，實時動態(tài)監(jiān)控，以及后續(xù)的統(tǒng)計分析提供準確的計劃航路信息。如圖3所示，航班從甲地飛往乙地，存在兩條原始計劃航路，在電報經(jīng)過航路校驗前，管制員無法確認航班選擇哪條航路飛行，而航路校驗后則可以確定唯一的計劃航路，為管制人員及系統(tǒng)提供精準的航路信息，當然如果校驗后電報航路仍無法匹配任何一條預先飛行計劃航路，則參照“3.2錯誤電報航路校驗”，及時提示管制員手工處理。

圖3

圖4

3.4“分叉型計劃航路”校驗

“分叉型計劃航路”校驗在很多情況下同“多選型計劃航路”校驗相似。以圖4為例，從甲地飛乙地航班，前半段航路一致，過某航路點后，到達目的地航線可多選擇。實際運行中，國際航班或長航線航班遇此情況較多，航路校驗模塊面對該類航班的處理方式、校驗機理與“多選型計劃航路”檢驗相同，根據(jù)電報航路確認航路點走向，最終確定唯一的計劃航路。除了本例，前半段航路多選后半段一致，以及中間某段航路多選首尾一致的情況也屬于“分叉型計劃航路”。

3.5同一航班航路變化校驗

航路校驗模塊除了對航路信息的校驗，也需要關注同一航班航路信息的變化情況，及時將變化的內(nèi)容反饋系統(tǒng)，提示管制員航路信息的變更，以便管制員在第一時間掌握航班飛行動態(tài)。在航路校驗模塊中，系統(tǒng)每收到一份與所轄管制區(qū)域相關的航路信息電報，均會將航班號、起降站、航路等信息進行記錄，用于之后的一段時間內(nèi)（一般為12小時內(nèi)），再收到該航班號、起降站的電報，判斷航路信息是否發(fā)生改變。

4 結語

綜上，隨著我國民航事業(yè)的飛速發(fā)展，民航內(nèi)展開了空域結構優(yōu)化、靈活使用航路航線以及搭建航班協(xié)同決策放行（CDM）系統(tǒng)等多種治理航班延誤，確保旅客出行安全、方便、快捷的措施。但多而靈活的航路航線會讓航班飛錯航路、偏離航道的幾率增加，變相地增加了管制部門對航班航路信息的審核校驗難度，同時多種“戰(zhàn)略級”航班飛行決策系統(tǒng)的建立，對預先獲取精準的航路航線信息需求也有所增加。在此背景下，為管制員及各類生產(chǎn)系統(tǒng)提供準確無誤的航班航路信息就顯得至關重要。

[1]中國民航概況[R].中國民用航空局官方網(wǎng)站，2014.

[2]2013年全國機場生產(chǎn)統(tǒng)計公報[R].中國民用航空局官方網(wǎng)站2014.

[3]中華人民共和國民用航空行業(yè)標準[S].MH/T 4007-2012，中國民用航空局官方網(wǎng)站，2014.

V355

A

1671-0037（2014）06-98-3

王?。?968.9），女，大專，工程師，研究方向：民航信息。