基于統計分析的A機場航班開車時刻參考初探

鄭瀟雨

基于統計分析的A機場航班開車時刻參考初探

鄭瀟雨

（中國民用航空飛行學院，四川 廣漢 618307）

隨著協同決策系統（CDM）的應用，大多數機場根據航班起飛時刻和預計機場滑行時間給出航班開車指令。離場航空器滑行時間受諸多因素影響，借鑒大數據思維，通過統計分析機場歷史滑行時間，給出不同停機位分區和使用跑道下的滑行時間建議，作為塔臺給出航班開車指令的參考，以避免因開車晚，錯過起飛時刻導致航班起飛時刻浪費以及長時間開車滑行導致不必要的油耗。

機場滑行時間；協同決策（CDM）；統計分析；航班開車時刻

CDM（Collaborative Decision Making，協同決策）系統廣泛得到應用，一定程度上減小了航班延誤次數以及航班延誤對旅客服務的影響。國內大多數機場已實施CDM運行，通過CDM系統為離場航空器分配起飛時刻（以下稱CTOT-計算的起飛時刻）來實現離場航空器的排序。塔臺或機場管制根據航班分配到的CTOT以及航班所在停機位給出航班的推出開車許可時刻。

目前各CDM系統會根據CTOT以及預計機場滑行時間逆推航班推出開車時刻，即COBT計算的撤輪檔時刻，作為推出開車參考。大多數機場在推算時均使用固定的機場滑行時間，由于不同停機位分區距使用跑道頭的距離不同，或不同運行時段的航班流量不同，均會導致航班滑行時間差異較大，因此部分航班可能因此而錯過CTOT，使得需要再次分配CTOT，導致航班時隙的浪費。當航班流量大時甚至加劇航班延誤，同時，因錯過CTOT需等待重新分配CTOT而長時間地面滑行，導致不必要的耗油。本文分析了機場滑行時間的影響因素，借鑒大數據的思維，通過統計手段，分析A機場不同停機位分區和使用起飛跑道的歷史滑行時間，作為航班開車時刻的一種參考。

1 機場滑行時間影響因素

1.1 航空器地面滑行規則

航空器地面滑行的目的是能夠順暢地從停機位滑行至跑道起飛，因此，在地面滑行時應避免航空器之間的沖突碰撞，需考慮航空器的地面滑行速度、尾流等，保持安全間隔。

1.2 航空器停放位置及滑行路徑

航空器停放位置和地面滑行路徑是航空器地面滑行時間的主要影響因素。航空器停放在不同停機位時，所需滑行距離不同，需要的轉彎次數也不同。同時，航空器地面滑行時需遵守滑行速度限制，需考慮直線段滑行速度限制和轉彎段滑行速度限制，因此不同停機位至使用跑道的滑行路徑距離和轉彎段數量直接影響著航空器地面滑行時長。此外，機場道面需定期維護或因道面破損需要維護，主用滑行道需維護關閉時，將會影響航空器至使用跑道的滑行路徑，對地面滑行時間造成影響。

針對航空器地面滑行路徑的優化，國內外學者做出了較多的研究，黃邦菊等[1]考慮了航空器滑行規則、機型滑行油耗、避讓等待等因素，以油耗最低為目標函數構建航空器滑行路徑優化模型；趙嶷飛等[2]基于改進的暢通滑行時間構建多元線性回歸模型，研究了從首都機場某一停機位區域到某一跑道的暢通滑行時間；王湛等[3]從滑行時間和油耗的關系出發，研究基于油耗的滑行路徑優化；其他學者[4-5]分別結合停機位調度、考慮不同滑行策略下的路徑優化等。

1.3 單位時間機場進離港計劃航班量

單位時間機場進出港計劃航班量較大時，將導致機場地面航班擁擠，很可能會超過機場跑道容量限制而需要將部分航班延誤到下一時間段執行或者因連續較多航班進港，使得較多離港航班需在滑行道上排隊等待，大大延長了航班地面滑行時間。

1.4 人為因素

航班地面滑行時間與飛行員及指揮管制員有一定關系。飛行員技術級別、機場運行經歷一定程度上影響著航班地面滑行速度，管制員負荷、運行經驗及其對安全間隔的把握等因素同樣會影響航班地面滑行時間。

2 A機場滑行時間統計分析

2.1 A機場停機位分區

因不同停機位與使用跑道之間的距離相差較大，且航班所需的轉彎次數也可能不同，導致不同停機位航班的滑行時間差異較大，因此，根據A機場停機位分布，對停機位進行分區，將相同分區的停機位作為一個整體，以分析滑行道使用跑道頭所需滑行時間。

2.2 A機場滑行時間統計分析

根據歷史航班運行數據統計，本文以A機場停機位分區1區至02L跑道的滑行時間作為實例進行分析。A機場停機位分區1區至02跑道部分滑行時間數據如表1所示。

表1 部分滑行時間數據

航班停機位使用跑道起飛時刻（PEK）滑行時間/min F120802L1612 F220702L1710 F320502L115 F420502L099 F520402L148 F620602L168 F720302L098 F845202L0716 F920602L077 F1020402L0718

借助SPSS軟件，對A機場停機位分區1區至02跑道滑行時間進行分析。已獲得如下數據，并將獲得的數據作為參考，以作為開車時刻的建議性數據。滑行時間描述性數據如表2所示。滑行時間百分位數如表3所示。莖葉圖如圖1所示。

表2 滑行時間描述性數據

統計量標準誤 VAR00007均值9.693 1.124 40 均值的95%置信區間下限9.448 8 上限9.937 3 5%修整均值9.615 0 中值9.000 0 方差10.941 標準差3.307 73 極小值3.00 極大值20.00 范圍17.00 四分位距4.00 偏度.328.092 峰度-.070.184

表3 滑行時間百分位數

　百分位數 5102550759095 加權平均VAR000074.000 05.000 08.000 09.000 012.000 014.000 016.000 0 Tukey的樞紐VAR00007　　8.000 09.000 012.000 0　　

由表3可知，停機位分區1區至02跑道的95%的航班滑行時間小于等于16 min，90%的航班滑行時間小于等于14 min。由圖1可知，停機位分區1區至02跑道的所有航班中，滑行時間頻次最高的為8 min。因此，可考慮將8～14 min滑行時間作為停機位分區1區至02跑道航班的滑行時間的參考范圍。在實際運行中，同一停機位分區的航班滑行路徑相對固定，造成同一停機位分區在不同運行時段的航班滑行時間差異較大的主要原因是航班量差異，塔臺管制員可根據實際航班量的情況，結合滑行時間的參考范圍來發布航班開車指令。

3 結論與展望

本文以A機場的停機位分區至跑道滑行時間的統計分析作為實例探討通過統計分析的方法確定機場滑行時間，從而提供一種航班開車時刻參考的簡單快速的方法。但本文未能很好地考慮機場高峰時段，需提出評判機場運行高峰期的計算方法。此外，隨著數據科學的快速發現，應著手綜合考慮機場滑行的影響因素，包括滑行路徑、航空器、天氣、停機位、使用跑道、人為因素等，通過數據挖掘的方法，尋找機場滑行時間與各影響因素之間的相關性，挖掘出更為準確的機場滑行時間，從而得到更準確的航班開車時刻參考。

［1］黃邦菊，李婷.航空器場面滑行路徑優化研究［J］.海峽科技與產業，2016（6）：96-98.

［2］趙嶷飛，唐華龍.北京首都機場暢通滑行時間研究［J］.中國民航大學學報，2016，4（34）：1-5.

［3］王湛.航空器場面滑行速度與油耗研究［J］.武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2017，3（41）：391-394.

［4］陳浩.機場航空器滑行路徑優化技術研究［D］.南京：南京航空航天大學，2015.

［5］張紅飛.航空器低排放場面滑行策略研究［D］.天津：中國民航大學，2017.

V355

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.017

2095－6835（2019）14－0044－02

鄭瀟雨（1988—），女，四川資陽人，碩士，助教，研究方向為空中交通管理。

〔編輯：王霞〕