空中交通流量管理中的扇區容量評估研究

廖如賓

摘 要：隨著航空運輸業的高速發展，空中交通管理、空中交通流量管理日益緊迫，它是實現為人們提供便捷高效飛行服務的重要活動，對促進航空運輸業繁榮發展、科學可持續發展具有重要意義。鑒于此，本文對空中交通流量管理定義、基本原則和扇區容量評估做了相應介紹，并對扇區容量評估在空中交通流量管理中的應用進行了一定探究。

關鍵詞：空中交通流量管理；扇區容量評估；空域容量

在空中交通流量管理中，對空中交通流量水平的有效評估是非常關鍵的一環。通過評估我們可以及時了解當前空中交通流量管理水平，發現管理中存在哪些缺陷和不足。但扇區容量評估在實際應用中存在一定片面性，為了彌補這一缺陷，需要對扇區容量評估策略進行優化。

1 空中交通流量管理的定義及管理原則

空中交通流量管理，國際民航組織ICAO在《空中交通管理》對其下的定義是：為了實現對空中交通容量的最大化利用，保證空中交通快捷、安全、有序的流通，依據有關空中交通服務當局標準對空中交通進行管理的一種服務。從定義中可以分析出，實施空中交通流量管理的主要目的是為航空公司提供及時、準確的信息，保證空中交通可以正常有序、安全的運營，促進空中交通管制流量最大化利用。

空中交通流量管理分為3種形式，分別為空中調速、空中等待和地面等待，從這3種形式出發對空中交通流量進行管理，必須遵循如下幾項基本原則：經濟性、安全性、及時性和平等性。提高空中交通流量管理的經濟性，應以地面等待為主，空中調速為輔，將對流量的限制放在地面進行，從而減少空中對燃料的消耗，減少成本[1]。安全性原則主要是針對管制人員和管制場所而言的，實施空中交通流量管理工作時，應避免管制人員的超負荷工作，避免管制現場混亂，消除一切不安全因素。平等性要求空中交通盡可能做到先到先服務。及時性原則要求空中交通流量管理盡量減少空中等待時間，降低空中交通容量壓力。

2 空中交通流量管理的扇區容量評估

2.1 扇區容量評估模型的建立

目前，基于空中交通流量管理的扇區容量模型主要有航路容量模型、終端區（機場）容量模型和空域（跑道）容量模型3種。航路容量模型，受空域的限制，航班從機場起飛后只能按照既定的航路進行巡航飛行，若空中航班飛行航班較多就會造成空中交通擁堵。航路容量評估模型就是為了避免這類情況發生的一種評估工具。機場容量模型，到達目的地的航班通過進近路線落向跑道經過一段地面緩沖最后停落在機場，是空中交通容量評估中的一種復雜情形。跑道容量模型，隨著航班班次的逐漸增加，對機場容量和跑道容量的要求越來越高，為了實現容量的最大化利用，需要對機場跑道實施容量評估[2]。

鑒于空中交通流量管理以空域容量為基礎和前提，目的是為了依據當前容量需求實現對所有航班容量起飛時間的合理分配，因而本文將以空域容量模型的建立為例，對扇區容量評估法在空域容量模型建立中的應用進行分析。空域容量和空中交通服務容量指的是在某一特定時間內，機場所能夠接收的最大航空器架次。一般情況下，空域容量分為實際容量（也稱運行容量）和最大容量兩種，實際容量指的是在不超出所能夠接受航班延誤水平前提下，對于在指定時間段內某一機場或空域范圍內所能夠服務的最大航空器數量[3]。

2.2 基于管制員工作負荷的扇區容量評估

本文采用簡單易行、可操作性強、對實際容量和最大容量均適用的基于管制員工作負荷的容量評估法來對空域容量進行評估。基于管制員工作負荷的扇區容量評估，以管制員的模擬機操作為基礎，借助多種測量工具對管制員在模擬操作時的各項工作指標進行定量測試，并繪制成表格，通過數據分析最終得出評估結果。空中交通管制主要是由管制員根據心智模型和ATC系統實時描述，通過雷達、飛行進程單等工具來為航空器提供間隔服務，包括垂直間隔與水平間隔。心智模型中包涵了大量的業務技能及知識信息，可通過與系統的直接相互作用來實現解決實際工作中的一系列問題，對管制員起著引導和認知作用。隨著航班量的增加，管制員工作負荷對空域容量的約束作用也變得更強[4]。這里，將統計時間段設為3分鐘，3分鐘以內的航班架次為管制員在該段時間內所指揮且操作過的航空器數量。若某一空域存在多個扇區，則管制員需要進行協調，以時間單元來設定，安排好航班計劃。對各時間段內的航空器架次進行統計，求出對應的統計值并與權值相乘，再將各統計結果相加最終得到某時間段對應的管制員工作負荷，如下：

其中，Ga-e為管制區域內管制員在各種情況下的工作負荷權值，Qa-e為管制區域內各種情況下管制員處理的航空器數量，Qxt為管制員協調多扇區的工作負荷。將有效范圍內的航班架次除以時間便可以求出空域內扇區容量。

3 總結

通過上文分析我們知曉空中交通流量管理與機場容量、空域容量、空中交通管制、航班起飛時刻分配等各方面均存在緊密聯系，其流量管理水平高低直接影響著整個航空業的發展與服務質量。所以，人們應改進扇區容量評估方法，提高空中交通流量水平評估有效性，從而加強空中交通流量管理。

參考文獻

[1]黃斌.空中交通流量管理中容量評估系統設計與實現[D].電子科技大學，2013.

[2]彭瑛.空中交通流量統計、預測系統及容量評估問題研究[D].南京航空航天大學，2012.

[3]張建平，劉丹，程延松，等.基于空中交通管制運行品質的扇區容量評估[J].航空計算技術，2014，（3）：1-3.

[4]張功.基于管制員工作負荷的扇區容量評估技術研究[D].南京航空航天大學，2013.

（作者單位：民航貴州空中交通管理分局）