關于南京地區空域優化和容量提升的思考

□ 民航江蘇空管分局 冷 杰/文

作為江蘇省重要核心機場，南京祿口機場在國內甚至國外同行業競爭中的壓力越來越大。祿口機場容量去年雖進一步提升，但是航班正常率不高，繼續提升祿口機場容量和提升祿口機場運行品質已經成為江蘇省民航亟需解決的關鍵問題。本文從南京地區空域運行出發，定量分析了祿口機場終端空域、南京進近管制區運行特征，總結出祿口機場運行存在的瓶頸；研究了祿口機場空域的靜態結構、運行規則、管制程序等，復現了南京地區空域運行環境特征，為各優化方案評估等后續研究提供參考。

現狀分析及仿真

主要對南京地區現行空域場景進行了分析，包含當前實際運行中的進離港航線，扇區劃設方案，飛越航班走向，跑道運行模式，管制規則與協議等，得出當前空域及扇區的運行容量。

（一）現行空域分析

1.南京祿口機場空域概況

南京祿口國際機場位于南京市東南部，是江蘇省和南京市的門戶，是長三角地區重要的大型樞紐機場，是國家主要干線機場、一類航空口岸，華東地區的主要貨運機場。南京進近管制區位于華東地區西部，是我國東部沿海航空運輸熱線的樞紐區域，是聯接我國西部地區至東南沿海、華南和港澳臺地區的主要航空通道。

南京祿口國際機場空中交通服務空域范圍主要包括塔臺管制區范圍和進近管制區范圍兩部分，其中南京進近管制區南北長約420公里，東西寬約260公里，東瀕黃海，北接山東，西連安徽，東南與上海、浙江接壤，業務范圍約9萬平方公里、高度6000米（含）以下，是全國面積最大的進近管制區。

2.飛行保障量情況

2017年，南京祿口國際機場保障約20.9萬架次，日高峰707架次，日均574架次，南京進近管制區保障約38.9萬架次，位居全國第六，日高峰1205架次，日均1067架次；截止2018年9月，南京祿口國際機場保障約16.5萬架次，日高峰719架次，日均607架次，南京進近管制區保障約32.7萬架次，日高峰1417架次，日均1212架次。

南京祿口機場航班進出口主要有四個方向，其中西向（往西北、西南、華南）的流量約占62%，北向（往華北、東北）的流量約占23%，南向（往東南沿海、港澳臺）的流量約占12%，東向（往東出境）的流量約占3%。

3.跑道運行模式

常態下采用隔離運行模式，向東運行以06號跑道起飛、07號跑道落地；向西運行以24號跑道起飛、25號跑道落地。

4.南京進近扇區劃分情況

南京進近管制區現劃分為4個管制扇區，主要負責包括南京祿口機場、淮安漣水機場所有起降航班，以及蘇南碩放機場、常州奔牛機場、揚州泰州機場、南通興東機場、鹽城南洋機場、徐州觀音機場、連云港白塔埠機場、臨沂沭埠嶺機場和日照山字河機場起降且飛越南京進近管制區的航班，如圖1所示。

通過計算機構建南京空域基準仿真模型，仿真示意如圖2、圖3所示。

基于南京機場終端區運行現狀，構建精細化計算機仿真模型，經初步仿真分析，得出南京終端區總體空域容量等結果如表1所示。

表1：南京終端基準仿真結果（單位：分鐘）

（二）扇區評估分析

通過結合祿口本場進離場航班與主要飛越南京進近的航班，包括南通、無錫、常州、揚州等機場起降航班，對南京進近主要管制扇區進行仿真模擬，得出基準場景下的扇區容量，以及沖突次數，管制員負荷指數等指標。如表2到表4所示。

表2：南京機場管制扇區小時容量

表3：南京扇區沖突次數匯總統計

表4：南京扇區負荷指數

（三）日常流控分析

經統計，南京機場的放行限制主要集中于南京機場往西(往西北、西南、華南)、往北（往華北、東北）和往南（往東南沿海、港澳臺）三個方向，其中南京機場往西的放行限制最多，往FYG、IKUBA和P179方向普遍在10分鐘/架或100公里/架以上。2017年南京進近流控匯總見表5所示。

從表5看出，天氣和軍事活動的影響是南京進近對外發布流控的主要原因。

2018年8、9、10月份南京祿口機場各方向放行數據見表6所示。

縱觀祿口機場2018年8、9、10三個月的航班放行情況，祿口機場各方向的航班放行正常率范圍在72～85%之間，其中南昌方向相對最高，平均達到84.96%；鄭州方向最低，平均約72.92%。濟南方向、上海方向航班量小，但航班放行正常率僅超過80%。

發布單位 受流控方向 流控主要原因 總計軍事活動 天氣影響 其他合肥方向 120 137 83 340半塔方向 114 118 47 279杭州方向 103 88 22 213總計 337 343 152 632南京進近

表6：南京祿口機場2018年8、9、10月各方向放行數據

經統計，8月主要受天氣影響，總體放行正常率相對較低，9月、10月天氣影響相對較弱，但軍事活動增多，總體放行正常率略有提升。當天氣比較惡劣時，濟南、杭州和上海方向放行正常率受到影響相對較大；當軍事活動影響較大時，鄭州、武漢、青島方向放行正常率受到影響相對較大；南昌方向總體比較平均，天氣的影響對該方向相對大些。

杭州、鄭州、青島方向放行正常率偏低，均在80%以下，都與軍事活動、天氣影響以及航路航線結構等原因分不開。

長三角空域精細化管理的實施，使得結構性臨時空域資源的供給有所增加，臨時緩解了關鍵運行節點的矛盾，加上天氣適航，民航內部各單位協同配合順暢和對運行總量開始進行把控，促進了長三角地區主要機場航班正常性的提升，取得了一定的成效。但這種臨時性的資源供給還具備不穩定性，空域釋放力度未得到明顯改善，用于航路結構性優化的航路航線里程（包含臨時航線）等空域資源的年均增幅大幅落后于航班架次的年均增幅，不能從根本上滿足未來的發展需求。

南京機場空域運行面臨的問題

（一）流量控制方面問題

當鄭州、武漢或南昌等方向（離港航空器從駱崗端口分流至上述方向）對華東離港航班有流量限制時，祿口機場放行正常率受影響較大。究其原因，駱崗端口不僅僅是南京祿口機場離場的主要端口，也是華東地區蘇中、上海兩場、杭州往我國西北華中地區的重要航路點，上海兩場、杭州等機場往這些方向的航班由于距離駱崗端口較遠，所以在駱崗端口離港排序中，航班先于南京機場起飛，不僅能優先上高度，甚至決定了南京機場與中小機場相關航班的可用高度資源，導致祿口機場與南通、常州、無錫、揚州、淮安等機場往這些方向上可用高度資源有限，只能拉平飛間隔，導致祿口機場延誤加大。

（二）航路航線方面問題

1.進離場航路、航線未完全分離，影響空域安全系數和容量的提升航路航線網絡相對進出和交叉匯聚以及進離場航線未能及時有效分離導致安全風險較高；通過性交通和源發性交通沒有分離，進出港航班流與飛越航班流向不一致，上升下降運行頻繁，相對飛行沖突點過多，結構性風險系數較高。整體上而言，現有空域安全風險仍較高，容量受限問題比較明顯。

來自南通、無錫、常州、揚泰等機場的飛越航班日益增長，加上軍航活動空域的廣泛分布對區內幾條骨干航路容量產生一定影響，R343、A593均是南京進近范圍內的主要骨干航路，不僅雙向運行而且每天都承擔著全國排名靠前的航班流量，而南京進近管制區的高度層是比較有限，因此飛越航班帶來沖突激增，給管制員帶來的工作負荷成倍增長。

2.航路航線數量增量不足

南京終端管制航路航線里程的增幅遠遠落后于保障航班架次量的增幅，軍方活動時，部分臨時航線關閉，造成南京機場進出港航班調配難度增加，離場航班延誤增加，需要新辟臨時航線來緩解此類問題。

（三）扇區與跑道運行模式問題

1.扇區劃設還存在提升優化空間

因南京進近空域面積位居全國第一，存在“小馬拉大車”的現象，為提升空管保障能力和運行效率，適應發展需求，保障空管安全，有必要優化及增設管制扇區并相應調整進近管制區范圍。

2.南京機場雙跑道運行效能發揮受限制

祿口機場目前實行隔離運行，由于空域受限等問題，尚未發揮雙跑道獨立離場，相關進近等混合進離場模式的優勢。由于馬鞍、土山、蕪湖等機場訓練空域的存在，使得祿口機場跑道兩端與兩側空域有限，無足夠的雷達引導空間，限制了祿口機場雙跑道效能的提升。

3.空管保障能力與水平需持續提升

近五年來，南京進近管制區年保障架次平均增長率超過7%，除了上述來自南京區域內外部空域制約等影響外，空管在新技術使用、管制運行標準上存在滯后于飛行流量增長的趨勢。

南京機場空域優化方案分析

（一）航路航線優化方案

1.R343航路上飛越航班分離

如圖4，建議新辟ESBAG-PIMUS-MLJ-VEMEX航線，連接W163航線，形成R343副線，如圖中黃線，供無錫、揚州、常州、南通機場起飛往HFE含以遠方向航班使用，新辟OREVO-OLRIS航線，連接W164-W51航線，如圖中紅線，供HFE含以遠方向至南通、無錫、常州、揚州落地航班使用。這樣不僅實現該方向上飛越航班進出分離單向循環更是有效的增大了兩條航線間的側向間隔，也不再受限于目前的V14、V64臨時航線的使用限制。

經仿真初步顯示，涉及扇區沖突次數，管制員負荷與通行能力變化情況如表7、圖5和圖6所示。

由表7、圖5和圖6可知：

（1）增設R343副線后，降低南京進近02（或03）管制扇區工作負荷，無錫、常州、揚州、南通機場起降往返合肥方向航班可以更加順暢的上升（下降）高度，南京往合肥方向離場航班上升高度也相對順暢，管制指令明顯減少。

（2）南京進近02、03管制扇區內飛行矛盾沖突減少，無錫、常州、揚州、南通機場起降往返合肥方向的航班之間的相對沖突明顯減少，南京往合肥方向離場航班與合肥方向至無錫、常州、揚州、南通進港航班之間的側向間隔進一步增大。

（3）常州、揚州、南通、無錫機場起飛往HFE方向航班與上海兩場、杭州機場等往HFE方向航班建立了側向間隔，在縱向間隔不夠時，仍然有側向間隔保證，相比之前可以更順暢的將飛越航班移交給上海區管，同時給南京離場航班騰出空間。

2.OF方向進離場航線分離

南京機場終端區在現有基礎上實行OF（半塔）方向進離場分離，如圖7和圖8所示。

經計算機初步仿真顯示，OF方向實行進出分離后，相關扇區的管制負荷、飛行沖突、通行能力都能得到一定程度的提升，其運行效率變化情況如表8所示。

表7：增設R343副線前后運行效率變化情況

由表8可知，當OF方向實行進離場分離后，所涉及的南京02扇區與04扇區潛在沖突次數有效減少，同時管制員負荷指數也在減少，通行能力增強。綜合來看，OF方向進離場分離后，能有效提升南京管制扇區運行效率，增加扇區通行能力。

3.增設臨時航線與等待空域

為了進一步提高空域利用率，提升管制運行效率，建議增設臨時航線和等待空域，如圖9、圖10和圖11所示。

連云港軍航活動時，建議增設IDKOT-RUPUD、OFATVAD-IDKOT臨時航線。沿H28航線至南京落地的航班，經IDKOT-RUPUD加入A470航線向OF歸航。此舉可增加相對飛行的側向間隔，保證南京出港航班的連續上升，提高放行效率。可以減小南京機場起飛的流量控制。

表8：OF方向分離前后運行效率變化情況

空域放開情況下，建議增設LYG-RUPUD, OF-ATVAD-A（N350318E11921）兩條臨時航線。沿H28航線至南京合肥落地的航班，經LYG-RUPUD加入A470航線向OF歸航。此舉可以實現進出港分離，利用足夠的水平間隔進行上升下降，既滿足軍方活動的高度要求，同時減少短距離相對穿越帶來的風險。

增設VEMEX和AKSIG等待空域，方案如圖10、11。

VEMEX等待空域使用高度2100～6000米。主要供南京機場合肥方向進離場航班使用盤旋等待，增加管制航班調配空間，減少飛行矛盾，提高運行保障能力，提升管制運行效率，確保空中交通安全。

AKSIG等待空域使用高度3900～6000米，主要供南京機場OF方向進離場航班盤旋等待，增加管制調配空間，減少飛行矛盾，提高運行保障能力，提升管制運行效率，確保空中交通安全。

4.調整部分班機航線走向

目前合肥往青島方向（青島，大連，沈陽等航班）進出港航班都是經MADUK走W73加入W95后加入H28航路，與南京機場飛往合肥方向航班由于航線距離短，共用高度層，造成飛行沖突增多。如圖12和圖13所示。其中，合肥出港走向：LEGIV-MADUK-NOBEM-OF-LAGAL -P74；合肥進港走向：P74-LAGAL-OF-NOBEM-MADUK -LEGIV。

調整后，合肥出港走向為HFE-H2-濟南區域（北京區域）；合肥進港走向為P74-連云港導航臺-RUPUD-OF-NOBEMMADUK -LEGIV。此舉能有效降低祿口機場終端區內飛行沖突風險，同時減少管制員負荷。

（二）運行模式優化

1.劃分進離場扇

隨著祿口機場航班量的快速增長，很有必要將目前南京進近01號管制扇區劃分進離場扇區，進場01扇區（ARR）、離場05扇區（DEP）。但是受限于目前的進離場航線結構和空域資源，還無法一步到位的劃分進離場扇區。劃分的進場扇區還分管部分離場航班，同樣離場扇區還分管部分進場航班。

以向東運行時為例，01扇區主要負責祿口機場進港航班的指揮工作，05扇區主要負責祿口機場離港航班以及東向、南向進港航班的部分航段指揮工作。如圖14和圖15所示。

通過計算機初步仿真表明，01扇區分扇后，新劃設進場扇區與離場扇區容量如表9所示。

采取另一種按高度層劃分01扇區的方法，0～1800m為一個扇區，1800～3600m為一個扇區，通過計算機初步仿真表明，01扇區分扇后，新劃設進場扇區與離場扇區容量如表10所示。

由表10可知，當01扇區劃分進場與離場扇區后由兩個管制員分別主要管理進場與離場航班，使得原有01扇區容量得到較大幅度提升，能夠為南京機場容量創造前提。在扇區劃分與管制工作機制上還需要進一步細化。

表9：01扇區劃分前后容量變化情況

表10：01扇區劃分前后容量變化情況

2.扇區劃設優化

隨著祿口本場及周邊南通、無錫、常州、揚州、合肥等航班量迅速增長，南京02、03和04扇區壓力進一步增大，擬調整AP02、AP03和AP04的范圍，并在其基礎上增設AP06。AP06扇區主要負責南京機場OF方向航班進離港以及合肥、鹽城、淮安、徐州、連云港、無錫、南通、常州、揚州等機場的進離港航班。如圖16所示。

3.縮小管制運行間隔

縮小南京終端管制扇區內運行間隔，包括航空器五邊落地間隔、扇區內縱向管制間隔等。

將航空器五邊落地間隔從10公里逐步縮小至6公里，分析對整個終端區運行容量方面的影響，其中機場高峰服務架次、平均延誤、扇區內沖突次數等指標如表11所示。

由表11可知，當管制間隔不斷縮小時，保持南京機場終端區平均延誤基本不變的前提下，機場高峰服務架次能夠得到有效提升，但同時扇區內潛在航班沖突次數也在增加，風險加大。

表11：不同五邊間隔下南京終端區運行效率指標匯總

總結與展望

本文主要通過對祿口終端空域及南京進近空域的分析，從管制本身角度提出了提升空域利用率和提升空域容量的優化辦法，但這一切的真正實現與空域管理體制有著密切的關系；同時，隨著祿口機場容量的提升，長三角空域的航路航線網絡將進一步擁堵，長三角以及外圍空域情況將成為制約祿口機場發展的新瓶頸。

未來將進一步擴大范圍，研究整個長三角地區的空域情況，優化長三角地區空域運行環境，提升整個長三角地區的空域運行效率和運行容量，為長三角民航的良性發展打好基礎。