基于航跡的空管運行模式綜述

崔亞偉

中國民用航空中南地區空中交通管理局湖北分局 湖北武漢 430000

航跡就是航行的軌跡，飛機在空中飛行需要遵循飛行航跡。當前各國的空管系統都是以基于航跡的空管運行模式（TBO）作為主要技術手段，依據該技術模式以航空器的四維航跡預測為基礎，尤其是對未來航跡的預判，以此確保航空器之間的正確間隔，同時實現空管部門、航空公司以及航空器之間的航跡信息共享，確保航空運輸系統效率，做好飛行、管制二者間的協同決策。

1 基于航跡運行概述

基于航跡的空管運行模式是以航空器的四維航跡預測作為基礎，并打破傳統的運行模式，改變以航空器當前所處位置作為已知條件進行運行的空管模式，實現對飛行未來航跡的合理預測，有效提升空中交通管理效率[1]?；诤桔E運行的一個重要特點就是空管部門以及飛行部門都會將飛行航跡作為中心，對航跡進行規劃、信息共享、協同決策和執行等，以此做到對航班的全程管控[2]。在TBO模式的飛行管制運行中，通過航跡信息數據的共享發布，同時整個協商過程也在共享信息管理系統之中，這樣就能幫助運行單位及時準確的掌握全面的飛行信息。

1.1 戰略航跡規劃

“戰略航跡規劃運行程序是用戶針對之前數年的飛行數據進行全面分析和探究，然后再長期計劃的軌跡規劃，而這樣生成的航跡并不進行共享”。而這里所說的飛行數據主要包括：航班飛行需求（定期、不定期都包含），空中交通管理資源的容量、性能等方面的合理預測、新程序運行變化的影響、機場設施的使用情況、各季節的天氣情況等。

1.2 預戰術航跡規劃

“空域用戶在飛行數月之前，需要依據戰略軌跡規劃階段的相關要求，向需求與容量平衡服務部門提供精準預測的飛行信息，這樣更有利于戰略空域組織和管理工作的順利開展，這就是預戰術航跡規劃運行程序”。此運行程序中的航跡主要包含用戶此次運行的目的，空域、航空器、天氣等方面的運行情況是否受限，未來氣象限制因素的長期預測，同時航跡信息也要在信息管理系統中進行共享。

1.3 戰術航跡規劃

這里所講到的運行程序主要是航跡相關的運行單位，航跡協商的備案信息會作為事后評估依據，而戰術航跡規劃運行程序所包括的各個運行單位，比如航跡預定會通過的區域管制中心、起始目的地等，將對氣象預測的實時信息、空中交通需求實時信息、運行需求、各自運行限制情況等，進行飛行軌跡的正確預測評估和協同決策。在進行航跡協商時，無論需要經過多少次的協商，都需要將整個協商過程在信息管理系統中進行共享發布，駕駛艙也會對信息管理系統中的航跡進行確認。

1.4 航跡執行階段

在航路巡航過程中，航路運行程序、終端區進離場運行程序都屬于航跡執行階段運行程序。在此階段中，基于航跡的空管運行模式主要涵蓋依據最終接收到的離場時間、氣象數據、預計時間和高度等信息情況，航空器再進行飛行；航跡偏差情況共享、協商發布，另外航空器在自主間隔情況下，能夠與地面進行信息通信，最終通過對氣象情況、飛行高度等方面的具體分析選擇最佳航跡。這個過程中所提到的航跡偏差，主要是因為一些不可預測的情況，比如天氣、空域限制、到達地區出現進場延誤、管制沖突、其他突發緊急情況等[3]。而航空器設備自身就具有對到達時間進行定時的功能，能夠依據航空器的實時性能情況對飛行速度進行適時調節，在飛航過程中一旦發現預測航跡同最終航跡出現的偏差并不在合理范圍內，就需要對當前航跡進行自動更新，而且當限制情況出現變化時，也需要對航跡信息進行手動更改。

1.5 進場運行程序

在航空器進場運行程序中，系統需要根據已經離場的各路飛行航跡、機場內的限制情況、航空器自身性能情況等信息對進場路徑進行正確預測，依據既定進場時間制定進場順序，以此為航跡預測到達時間，同時航空器也要及時與地面進行進場時間間隔協商，據此進行航跡調整，這樣能夠保證航空器保持最佳航跡下降進場。在航空器進場時，有時會遇到不可預測情況，而為了保證進場航跡就需要在航路階段解決這類問題。當航空器將進場程序啟動時，會將巡航速度、下行風速、飛行性能限制的相關信息數據進行上傳，并將要求的到達時間進行下載，一旦不能按要求時間到達，要及時與地面人員進行聯系，告知相關情況，直至協商一致，再按協商后的到達時間進行航向和速度的調整和控制，并最終按要求到達時間進場。

2 基于航跡的空管運行模式在全球的運行情況

基于航跡的空管運行模式包含在2005年由美國制定的“下一代航空運輸系統”計劃中，此次NextGen計劃的制定，主要是為了將空管系統進行有效提升，使其更加智能、靈活，促使空管系統安全水平得到提升。歐洲則在2004年制定了“單一歐洲天空空管研究計劃”，該計劃的主要目的就是將“基于空域的運行概念轉變為基于航跡的空管運行模式”，以此提升空管運行效率，在這個計劃中實現模式轉變需要經歷三個階段，基于時間的運行——基于航跡的空管運行——基于性能的運行，其中第一階段是計劃的基礎，第二階段則注重飛行效率、飛行環境等方面，而第三階段針則主要針對計劃本身的高級性能，至今對基于航跡的空管運行模式已經進行多次仿真實驗，并在Initial Four-Dimensional推動下，加快了Full-4D的進程。

3 結語

近些年來，我國民航運輸量不斷攀升，同時軍事航空也隨著國家戰略利益的不斷發展而持續擴大規模，無論是民航運輸還是軍事航空都對我國的空域資源和空域需求提出更高的要求?；诤桔E的空管運行模式能夠更好的提升運輸效率，改變傳統的空管運行模式，有效應對飛行流量、飛機數量、航空運輸量等不斷增加的情況，并將航跡動態信息在空管部門、航空公司以及航空器三者間進行共享，達到飛行與管制的高度平衡，據此保證航空運行的安全。