空中交通容量的流量控制和評估研究

廖洋

摘 要：隨著空中交通流量持續(xù)增長與有限的空間容量之間矛盾的日益突出，提高空域容量評估能力十分重要。該文介紹了造成流量控制的因素、流量控制方法和空中交通容量評估的意義，提出了SMMOD模型及其計(jì)算方法，分析了容量評估模型的未來發(fā)展方向，力求為航空業(yè)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：空中交通容量 流量控制 評估

中圖分類號：TP183 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0029-01

1 空中交通容量的流量控制

1.1 造成流量控制的因素

不合理的空域結(jié)構(gòu)對空域容量有著直接影響，我國空域結(jié)構(gòu)劃分不合理是限制其流量的重要因素之一。例如，我國大多數(shù)機(jī)場都設(shè)置了供飛機(jī)進(jìn)離場使用的固定走廊，其寬度通常為十千米甚至更短，沒有充分考慮因天氣因素需要繞行的情況，調(diào)配余地小；航線設(shè)計(jì)如果不合理會使航線交匯處流量過分集中；進(jìn)出場走廊不能滿足大型飛機(jī)的需要，造成航空器的擁擠；在交通流量較大的機(jī)場附近，限制空域如果較多，其使用效率就會大大降低。

相對落后的管制設(shè)備和方式是我國航空業(yè)發(fā)展所面臨的障礙之一。我國各地由于在技術(shù)設(shè)備投入、備份手段和飛行動態(tài)監(jiān)視信號等方面水平的差異，其管制方式存在很大不同。現(xiàn)階段，國內(nèi)大部分地區(qū)仍然實(shí)施程序管制方式，只有北京、珠海、廣州陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)監(jiān)控管制，后者要比前者提高幾倍的空域容量，在航路較多的情況下，差距更加懸殊。空域管制方式是制約空域容量上限的關(guān)鍵因素，不同的管制方式會造成間隔標(biāo)準(zhǔn)劃分方式不同，進(jìn)而導(dǎo)致各部門協(xié)調(diào)工作的困難。所以，提升航空管制方式能增加飛行流量，提高空域利用率。

我國各地區(qū)天氣和氣候情況非常復(fù)雜，低空切風(fēng)、晴空湍流、雷電交加等都會對航空安全帶來巨大影響。惡劣的天氣使航空飛行需要改變原有的計(jì)劃線路，甚至不能正常起飛、降落，導(dǎo)致地面和空域的航班堆積，增加了交通流量壓力。

管制員的管制技能也能對空中交通流量造成影響，嫻熟的業(yè)務(wù)技能對航空安全起到了重要作用。對管制扇區(qū)的同一個問題，技能較高的管制員能應(yīng)對自如，而技能較低的管制員則要對航空器進(jìn)行流量控制才能完成。

軍事活動是另一個影響空中交通流量的因素。很多飛機(jī)場和航路附近分布著軍事活動限制領(lǐng)域和軍事機(jī)場，對航空飛行流量有一定的限制。

1.2 流量控制方法

空中交通流量的控制方法包括短期、中期和長期流量控制，空中交通流量控制的長期調(diào)配措施是指在實(shí)際飛行前的幾個月內(nèi)對長期航班時刻表進(jìn)行規(guī)劃。通常是每年十一月份通過統(tǒng)計(jì)分析以往的飛行數(shù)據(jù)，合理預(yù)測下一年的飛行數(shù)據(jù)。中期流量調(diào)配措施是指在實(shí)際飛行前的幾天內(nèi)對長期航班時刻表進(jìn)行規(guī)劃。短期流量調(diào)配措施是指在實(shí)際飛行當(dāng)天再次對航班時刻表進(jìn)行確認(rèn)。

目前廣泛實(shí)施的是飛行前流量控制和實(shí)時流量控制。前者可以有效避免本場和本區(qū)域機(jī)場航線較多情況下的流量高峰，航線較少的情況下則沒有保障。后者方法過于簡單，雖然適用于大多數(shù)情況，但是有時會適得其反，造成航班延誤。

2 空中交通容量評估

2.1 空中交通容量評估意義

我國航空運(yùn)輸量快速增長，航空終端區(qū)的流量擁堵現(xiàn)象常有發(fā)生，原因之一就是沒有對空中交通容量進(jìn)行科學(xué)合理地評估。空中交通流量不平衡使終端區(qū)和航路交匯處的飛行沖突現(xiàn)象日益突出，存在很大的安全隱患。首先，對機(jī)場的各項(xiàng)改擴(kuò)建方案進(jìn)行評估分析，為管理者的決策提供參考，提高了資源利用率和合理性。其次，機(jī)場容量評估對CDM理念和流量管理的實(shí)施有著重要作用。根據(jù)機(jī)場地面和空中的交通容量，提高機(jī)場系統(tǒng)的資源使用效率，在滿足管制規(guī)則要求的同時保證航班安全、有序、快速流動。機(jī)場地面及空中交通容量評估對改善地面空中交通阻塞、提高容量可用范圍有著至關(guān)重要的作用。

2.2 SMMOD模型

SMMOD是動態(tài)的離散模型，事件發(fā)生在相應(yīng)的時間點(diǎn)上。例如，航空器是一個跑道起飛序列中的事件，它能改變狀態(tài)參數(shù)的即時發(fā)生。SMMOD在下一個事件發(fā)生前，評估這項(xiàng)事件的作用，并分析事件引起的一系列變化。如果用該模型測算跑道序列中航空器的平均延誤時間，需要考慮如下狀態(tài)參數(shù)：航空器進(jìn)入起飛序列的時刻；跑道是否被占用；在跑道序列前面的航空器進(jìn)入跑道時的狀態(tài)；為跑道起飛序列的航空器標(biāo)示序號。

2.3 模型的計(jì)算方式

在模型計(jì)算中，首先會對數(shù)字序列進(jìn)行大小排序，即把第一個數(shù)字依次與后面的數(shù)字進(jìn)行比較，若比后一個數(shù)字大則保持不變，若比后一個數(shù)字小則交換兩個數(shù)字的位置，然后再將第二個數(shù)字與第三個數(shù)字比較，依次類推，直至所有數(shù)字的順序是從大到小排列的。飛機(jī)飛行時間越小，空域的容量就越大。對空中交通容量的評估就是將飛行時間進(jìn)行排列，若新計(jì)算的時間比原來的大，則進(jìn)行交換，確保容量不會縮小；若新計(jì)算的時間比原來的小，說明容量有所增加，則不需要交換。這種模型計(jì)算方式能夠判斷出空中交通的最大容量。

2.4 容量評估模型的未來發(fā)展方向

為了達(dá)到精準(zhǔn)的評估目的，容量評估模型需要大量的信息和若干外圍評估模塊。為了獲得最大限度的數(shù)據(jù)支持，空中交通容量評估模型的建立需要對現(xiàn)有的評估軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，為系統(tǒng)內(nèi)軟件數(shù)據(jù)的自由交換創(chuàng)造有利條件。將容量模型嵌入到流量管理系統(tǒng)中，或直接把容量數(shù)據(jù)交換到動態(tài)航路劃設(shè)系統(tǒng)。對現(xiàn)有機(jī)場模型的集成是空域容量評估的另一個重點(diǎn)。我國幅員遼闊，各地采用的飛行制度也有所不同，所以根據(jù)具體情況有針對性的制定評估模型，使評估結(jié)果更真實(shí)的反映實(shí)際情況十分重要。加強(qiáng)北京、上海、廣州三大中心的合作，逐漸擴(kuò)大模型的評估范圍，綜合考慮多個機(jī)場的終端區(qū)運(yùn)行情況，對改航和備降進(jìn)行科學(xué)合理的安排，減少航班延誤概率。

3 結(jié)語

由于空域結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和空中交通流量的多變性，傳統(tǒng)的空域容量評估方法已經(jīng)不再適用。借鑒國內(nèi)外相關(guān)空域容量評估理論，利用評估模型，科學(xué)合理地對空中交通容量進(jìn)行評估，更好的處理復(fù)雜的空域結(jié)構(gòu)下多變的交通流量，有效實(shí)施機(jī)場流量管理策略。目前建立的評估模型種類繁多、各有利弊、層次分明，從機(jī)場實(shí)際運(yùn)行的角度深入系統(tǒng)地分析評估，是減少航班延誤和保障飛行安全的重要依據(jù)。

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