空中交通流量管理技術及運用之研究

陳雪

【摘 要】隨著國民經濟的快速發展，人民出行需求日益增長，航空需求也不斷增加。然而不斷增長的空中交通需求與相對縮小的空域之間的矛盾必將進一步顯現，航班延誤、空中擁擠以及飛行沖突等問題不僅給大眾出行帶來不良的飛行體驗，也增加了航班飛行的安全隱患。因此，空中交通流量管理勢在必行，在保證航班安全運行的前提下提升運行效率、提高空中交通管制服務品質。民航局空管局也將空中交通流量管理工作列為空中交通管理的重要組成部分和重點發展方向，不僅具有十分重要的現實意義，還具有實現全球航空一體化的戰略意義。

【關鍵詞】空中交通流量管理；流量預測；ATOM；容量評估；A-CDM

一、引言

根據國際民航組織的定義，空中交通流量管理是指為有助于空中交通安全、有序和快捷運行，確保最大限度地利用空中交通管制服務，并符合有關當局公布的標準和容量而設置的一種運行服務。更準確的講，空中交通流量管理是指當空中交通流量接近或達到空中交通管制可用容量時，適時采取有效措施，確保空中交通流最佳流入或通過相應管制區域。不難看出，其本質是處理流量和容量間的關系。因此，空中交通流量管理的基礎是進行飛行流量預測和容量（空域、航路、扇區、機場）評估工作。

二、我國的空中交通流量預測發展

飛行流量預測是指根據經濟發展、人口增長、航班時刻等基礎信息，然后按照科學的手段對未來的流量進行測算，是空中交通流量管理的基礎，也是制定流量管理措施的依據之一。

歐美國家最早在上個世紀六七十年代就已經出現了空中交通流量管理的萌芽，然而我國最近幾年才逐漸重視起來，對于流量預測工作也處于初級階段。2018年7月，數據公司研發的空中交通運行管理系統（Air Traffic Operation Management System，簡稱：ATOM）已經投入使用，該系統充分利用預先飛行計劃系統、航行情報系統、氣象中心實時氣象數據庫、ADS-B與雷達綜合行及融合系統等平臺。該系統能夠實現集成航班多點動態監控與預測、空域情報信息綜合顯示等功能，雖然與歐美等發達國家還有一定的差距，但是該系統作為全國級的空中交通運行管理系統，將我國的流量預測工作上升了一個臺階，具有里程碑的意義。

三、我國空中交通容量管理的發展

國際民航組織（ICAO）文檔9971對“容量”的定義為：容量應表示為某一給定時間內空中交通管理資源（空域扇區、航路點、機場）等能夠接受的最大航空器數量。通常的時間片為1小時。文檔中還指出“運行容量”是一種預測容量，與機場、空域的戰術環境有關。在實際工作中的容量實際指的是“運行容量”，該值是受一些動態因素：氣象、CNS狀態、機型、人員等因素影響，可能會比公布容量要低。

本世紀以來，歐美已經有許多容量評估的解決方案，不斷提升容量評估的水平，并著力于解決管制員工作負荷評估的難題。日本于上世紀90年代中期開始進行流量管理工作，目前處于亞洲領先水平。而我國的容量評估研究起步較晚，很長一段時間處于對國外評估技術和理論的研究階段，目前正在努力實現將理論應用于實踐。一方面科研院所在進行評估工具的研究和開發，其中民航二所和民航二十八所的研究人員對于技術理論研究處于國內的領先水平。另一方面也著力于實現通過民航院校進行流量管理工作的人才培養和與企業進行聯合研究，其中南京航空航天大學建立了“民航空管實驗室”。

四、CDM向A-CDM的轉變

CDM（collaborative decision system：協同決策）概念最早是在美國聯邦航空管理局（Federal Aviation Administration：簡稱FAA）1993年的一次實驗中出現的，最初是為了評估空中交通流量管理部門提供的航班時刻表是否能夠提升空中交通效率，事實也證明了CDM的應用的確能夠大幅度減少航班總體延誤。CDM其實是實現空中交通運輸系統中，空管、機場和航空公司等組織之間及其內部通過信息互通和數據共享，共同參與同一個工作內容，實現同一個目標，增加對資源使用的靈活性，減少不必要的時隙浪費，旨在利用協同技術和程序提升管理效率，實現空中交通各利益相關方利益最大化。華北地區在2010年進行過一次有關CDM的實驗，然而因為信息交互不完全和數據的不完整，最后本次實驗的結果并不盡如人意。我國目前的CDM運行情況是各地運行、相互獨立，并沒有實現真正意義上的協同決策。

最新一版的ICAO文檔9971中又引入了A-CDM（Airport collaborative decision making：機場協同決策），A-CDM是利用信息化手段來協調空管、機場、航空公司等單位之間以及單位內部的信息傳遞和溝通，實現利益相關方在共同的情景意識下的協同式決策，有效控制航班管理流程，提高資源利用率和交通管理效率。首次將地面服務提供者的數據引入A-CDM中，優化航班過站的程序。引入可變滑行時間計算里程碑方法中重要時間，優化飛機推出、滑行和起飛次序，減少排隊和滑行道的擁堵。通過協同起飛前排序，增加排序的透明度、時間的可預測性，從而改善航班正點率。

五、流量管理發展之我見

（一）依托網絡化、信息化和大數據的高速發展

我國的空域面積是歐洲的1/3，航班量卻是歐洲的2/3，也就是說我們的空中交通密度是歐洲的兩倍。然而我國的民航起步比較晚，整個行業的發展也相對落后，因此我們仍然將會在很長的一段時間內處于追隨者的位置，需要不斷學習歐美甚至是日本的先進的航空管理經驗。但是我們不能一味的“模仿”，對于空中交通流量管理，我們面臨更大的挑戰，也面臨著更高的要求，我們要做的是依托現在快速發展的網絡化、信息化和大數據實現自身的快速發展甚至是超越。

（二）建立完整、完善的管理體系

自2009年空管局成立“流量監控室”起，我國正式開始了流量管理的體系建設，到2018年的ATOM開放使用，我國建立起了空管局運行管理中心（國家級），地區級流量管理中心和終端級的管理部門（席位），流量管理體系有了雛形。然而這些僅僅是一個初級階段，還存在很多的不足，在部分地區甚至沒有流量管理專業人員，流量管理人員與管制人員之間的職責劃分不夠明確。我們需要在現有體系的基礎上，將各個流量管理部門進行有機的聯合和統一，明確各部門的職責，合理、有效的運用資源，協調軍民航關系最終建立完善的空中交通流量管理體系。

（三）流量管理，人才先行

一方面我們需要加緊對國外先進流量管理技術的學習和研究，縮短自己研發的時間進程，實現理論研究轉化為實際應用。另一方面我國的民航院校每年都會輸出大量的航空專業人才，但是目前還沒有專業的流量管理人才培養體系。如果能夠在民航院校建立空中交通流量管理的課程體系，不斷培養并持續的輸出流量管理人才，相信在不久的將來我們的人才隊伍就會的到補充和擴大。這無疑會促進流量管理的發展，加快趕超國際先進水平的步伐。

六、結束語

在空中交通流量管理方面雖然我們與歐美航空發達國家存在差距，這是我們的發展不足。但是在新時代的背景下，在新一代航空人的帶領下，有可以依托的新技術和新手段，這是我們的優勢。充分利用我們的優勢，在民航業快速發展的大趨勢下，加快腳步努力縮小差距甚至實現超越。最終從各個階段實現空中交通的安全、高效、經濟和綠色的現代化空中交通管理。

【參考文獻】

《Manual on Collaborative Air Traffic Flow Management》（Doc 9971）

https：//www.faa.gov/https：//www.icao.int/Pages/default.aspx