中國大型民用機場節能減排優化運行技術研究

肖志成 潘健 張秋 王超 李冬

摘 要：為平衡民航運輸發展與氣候環境之間的關系，切實履行“平安機場、綠色機場、智慧機場、人文機場”建設的要求，以保證民航持續安全發展為前提，以節約能源和減少二氧化碳排放為重點，以強化精細化管理和科學技術創新為支撐，積極探索適用于中國民航的機場運行節能減排對策。本文立足不同角度、不同維度提出了適用于中國國情的民用機場節能減排優化運行技術，其中涉及到空管、航空公司和機場等多家不同單位。主要從進場交通管理、地面運行管控模式、跑道運行模式、機坪運行效率等方面進行優化，為機場運行節能環保優化提供新思路。其中有部分措施已經成功實施并產生了實際效果，也有部分舉措正在探索與驗證之中，總而言之都以建設“四型”機場為目標，從而實現節能環保，可持續發展的目標。

關鍵詞：節能減排;點融合;地面運行管控;跑道運行模式

中圖分類號：V19 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0013-02

航空運輸在便捷公眾出行的同時，對全球和地區的環境造成了嚴重影響。統計表明，民用航空運輸產生的碳排放量約占人類活動碳排放總量的2%，成為增長最快的溫室氣體排放者，民航運輸節能減排迫在眉睫。

國外多個組織和機構對機場運行節能減排技術進行了大量研究，當前成果主要包括持續下降運行/持續爬升運行（CDO/CCO）、通過排序改善交通流（AMAN/DMAN）、先進的場面指引和控制系統（A-SMGCS）、機場協同決策（A-CDM）、基于性能導航（PBN）技術等。出于不同的國情和運行要求，大部分運行技術中國民航不能直接照搬使用。根據2011年民航局《關于加快推進行業節能減排工作的指導意見》，本文從進場交通優化、地面運行管控模式優化、跑道運行模式優化和機坪運行優化等方面，提出機場節能環保優化新思路。

1 基于點融合技術的進場交通優化

1.1 點融合系統及系統組成

點融合（Point Merge System）是一種系統化的進場排序方法，作為ICAO航空系統組塊升級（ASBU）的一部分，可支持CCO/CDO運行。為了更好地將多條進場交通流順暢地整合為一條有序的交通流，點融合進近程序的航路結構包含下列組成部分：

（1）融合點：融合點是終端區內的一個物理上坐標點，該點負責將進場過程中的多個交通流進行整合，通過該點排好進場順序的航空器沿著統一的進場航路飛行直到離開點融合進近系統;

（2）排序邊：在點融合之前，排序邊被設計用來專門進行航空器飛行路徑的延伸或縮短，航空器飛行在排序邊上任意時刻，都可以被管制員引導直飛到融合點;

（3）距融合點標準距離：為了方便管制員可直觀地根據航空器實際運行情況以確定向每架航空器發出直飛指令的時機，同時在這些指令發布的時候，管制員只需要考慮如何建立并保持與序列中前面航空器之間的間隔，而不需要建立或依賴新的其他地面支持工具。圖1給出了基本的點融合系統結構圖。

1.2 點融合系統的運行效果

2019年12月5日零時，融入了“點融合”、“航線外等待”等運行新理念的飛行程序正式在上海浦東、虹橋機場實施。這是中國民航首次實踐“點融合”、“航線外等待”等程序，將對繁忙機場飛行程序調整優化起到良好的示范作用。經評估，上海浦東、虹橋機場運行效率提升了10% 以上。

2 地面運行管控模式優化

地面運行管控模式設計將充分利用大數據、云計算、微服務、人工智能（AI）、移動（4G/5G）等最新技術，進一步按照客機、貨機全流程保障節點貫穿整個地面運行管控模式的指導思想，優化業務管理細節，實現“四全”。

2.1 全流程保障預警

實時匯聚、分析天氣、空管、A-CDM等系統的數據，通過大數據分析技術進行實時數據分析，實現客機、貨機全流程保障節點以WTOT（延誤預警時間）為基礎預警，對落后于保障節點時間航班進行告警。

2.2 全覆蓋保障人員通知提醒

消息、數據能夠大容量、可靠、及時傳送給機場用戶，是機場運營信息系統的關鍵能力之一。在高性能分布式消息總線技術支撐下，實現對全體保障人員進行保障預警消息提醒，不但對PC端實現提醒，也對移動端進行提醒，實現全網絡設備全覆蓋式統一提醒。

2.3 全自動切換運營視頻監控

通過AI智能算法，按照航班信息、全流程保障節點，自動調出航班對應需要監控的視頻點圖像，可大大提高操作效率。應用該技術后，可不再需要操作人員手工切換監控視頻查看保障情況，也避免了經常出現的“無人查看保障監控”、“固定監控個別視頻”、“運營視頻監控切換不及時”的情況，大大加強了保障監控管理力度。

2.4 全口徑運行管控數據目錄管理

在高性能分布式消息總線、全量數據目錄管理等技術的支撐下，實現把天氣、空管、A-CDM等方面與機場運行管控相關的數據集中，從而實現全量數據目錄管理，這作為全流程保障預警、全覆蓋保障人員通知提醒等功能實現的前提。

3 跑道運行模式優化

通過優化跑道運行模式，深入發掘提升跑道使用效率，可大幅提高航班放行正常率，減少航空器地面等待時間，在提升運行效率的同時實現節能減排。

3.1 跑道運行情況分析

以廣州白云機場為例，基于實際運行數據，對當前跑道使用情況進行分析，如圖2所示。

基于以上數據分析，可得出以下結論：在早高峰時間段離港航空器數量明顯多于進港航空器，且使用東、西跑道離港起飛的航空器數量不均衡，在大多數情況下西跑道較為繁忙。當實施分流時，可緩解東、西跑道使用不均的情況，從而減少部分航班等待時間，挽救可能因為等待起飛而造成延誤的航班。

3.2 優化運行方法

（1）實施分流。若預判得知兩側跑道使用情況分布嚴重不均，在無其他影響且保證安全的前提下，可實施分流方法，將部分使用繁忙跑道離港起飛的航空器安排至非繁忙跑道起飛，以緩解單側繁忙的航班積壓情況。

（2）控制西跑道落地。若預判得知使用西跑道的離港航空器數量遠大于進港航空器，且進港航空器對起飛造成影響時，可減少甚至不使用西跑道落地。在進港航班較少的情況下，僅使用東外跑道落地對整體運行效率無影響，但對于消化排隊航空器的效率將大幅提高。

4 機坪運行節能提效

4.1 航班推出預管理

機坪管制員根據空管放行時間，確定推出時間和推出次序，航司將信息發給各相關保障單位，在完成關艙門、撤廊橋等保障工作后，機務則根據預推出的時間、次序提前做好拖車保障，實現“閃燈即推”。

4.2 機坪滑行通道“同進同出”

“同進同出”是一個全新的概念和工作，也是在全國民航業內的首次嘗試。廣州白云機場在“同進同出”項目上已取得第一階段的運行成功，其“同進同出”優化方法主要包括：機位分組，增設啟動點，優化進出規則及實施風險管控。

5 結論

本文立足不同角度、不同維度提出了機場節能減排優化運行對策，其中涉及到空管、航空公司和機場等多家不同單位。從終端區空域角度提出了通過采用點融合系統化進場排序方法對目標機場飛行程序進行優化;從信息化角度提出了地面運行管控模式優化，實現“四全”管控;通過對跑道端積壓航班情況與空管協調優化跑道運行模式，實現跑道靈活使用;通過對航班放行和滑行通道管控環節的節能優化，減少進離港航班滑行等待。其中部分措施已經成功實施并產生了實際效果，也有部分舉措正在探索與驗證之中，總而言之都以建設“四型”機場為目標，從而實現節能環保，可持續發展的目標。