空中交通流量控制的現(xiàn)狀與策略分析

溫濤濤

摘 要：隨著空中交通的發(fā)展，空中交通管理中的擁堵問題逐漸顯現(xiàn)，空域資源日趨緊張。作為空中交通管理的重要內(nèi)容，空中交通流量控制對于減輕空中交通壓力、提高空中飛行安全度以及提升空管運(yùn)行質(zhì)量具有十分重要的意義。本文根據(jù)空中交通流量控制的現(xiàn)狀和發(fā)展要求，結(jié)合空中交通管理的新發(fā)展趨勢，提出空中交通流量控制管理的優(yōu)化策略，以期為解決空中交通擁擠問題貢獻(xiàn)一定力量。

關(guān)鍵詞：空中交通管理;空中流量控制;空域資源利用

中圖分類號：V355 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

近年來，我國空中交通流量管理取得了一定的進(jìn)步，然而相較于一些發(fā)達(dá)國家，我國的流量管理還處于起步和探索階段，通過全面分析我國當(dāng)前空中交通流量控制現(xiàn)狀，有針對性的對空中交通流量控制管理策略進(jìn)行優(yōu)化，是新時期我國空中交通事業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求。

1 空中交通流量控制概述

空中交通流量控制是指最大限度利用空中交通管制服務(wù)（ATC）的容量，在符合空中交通服務(wù)當(dāng)局公布的標(biāo)準(zhǔn)和容量前提下，為飛機(jī)運(yùn)營者提供精準(zhǔn)、及時的信息以保證經(jīng)濟(jì)空中運(yùn)輸實(shí)施而開展的服務(wù)[1]。空中交通流量控制根據(jù)實(shí)施時間不同可以分為先期流量管理、飛行前流量管理和實(shí)時流量管理，實(shí)施空中交通流量管控的基本原則是以先期流量管理和飛行前流量管理為主，以實(shí)時流量管理為輔。

從本質(zhì)上看，空中交通流量控制管理是一種服務(wù)，通過實(shí)施科學(xué)合理的交通流量控制手段，可以進(jìn)一步規(guī)范空中交通流通，使空中交通流通更加有序、快捷，以實(shí)現(xiàn)空中交通的最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，即盡可能準(zhǔn)確的預(yù)報飛行情況而減少延誤。

2 空中交通流量控制現(xiàn)狀

近年來，空中交通流量迅速增加，為了更好的利用我國的空域資源，中國民航空管系統(tǒng)對行業(yè)管理體系進(jìn)行優(yōu)化，形成了民航局空管站、地區(qū)空管站和空管分局（站）三級管理模式，建立了以區(qū)域管制、進(jìn)近管制、機(jī)場管制為主線的三級空中交通服務(wù)體系，我國空中交通流量控制也逐步向系統(tǒng)化管理階段邁進(jìn)，并取得了一定的成績。然而，在取得成績的同時，我國空中交通流量控制中也存在一定的問題，一是技術(shù)和管理創(chuàng)新不足，缺乏新時代空管建設(shè)的內(nèi)驅(qū)動力，在管理系統(tǒng)應(yīng)用、更新的全面性和效率上還有待提升;二是流量管理戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)功能訓(xùn)練不足，統(tǒng)籌規(guī)劃協(xié)調(diào)能力有待提升;三是在流量管控管理保障層面投入不足，還需要發(fā)揮政府、社會等多方力量，共同開展航班運(yùn)行保障工作。

優(yōu)化空中交通流量控制的基礎(chǔ)是要摸清空中交通流量的特點(diǎn)，我國空中交通流量具有兩個主要特點(diǎn)，一是空中交通流量增長速度快，對軍航、民航空管系統(tǒng)都造成了極大的壓力，空中交通流量的狀況取決于航線條數(shù)及長短、機(jī)場和飛機(jī)數(shù)量、起降架次等。二是，空中交通流量分布不均衡，空中流量集中在了政治中心、經(jīng)濟(jì)中心所在的城市機(jī)場，隨著旅游業(yè)的發(fā)展，文化旅游中心城市機(jī)場的流量也在不斷增加[2]。

3 空中交通流量控制管理的策略分析

結(jié)合我國空中交通流量特點(diǎn)，做好空中交通流量控制管理要從以技術(shù)創(chuàng)新入手，不斷驅(qū)動管理創(chuàng)新，強(qiáng)化機(jī)構(gòu)建設(shè)和人員管理，建立空管機(jī)構(gòu)、航空公司、機(jī)場的協(xié)同溝通機(jī)制，充分利用各航空公司、機(jī)場及空管的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過流量管理戰(zhàn)略、預(yù)戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)術(shù)以及復(fù)盤等各功能模塊，有效發(fā)揮統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)全局、提升效率的作用[3]。以技術(shù)驅(qū)動管理創(chuàng)新的空中交通流量控制策略可以從以下幾個方面入手：

（1）地面等待策略。地面等待是指讓飛機(jī)在地面等待的方式控制和管理空中交通流量的一種策略，最基本的問題就是決定哪架航班應(yīng)該延遲而且應(yīng)該延遲多長時間，盡可能減少航班空中等待，保證航空飛行安全[4]。我國機(jī)場的容量限制突出、航班延遲現(xiàn)象嚴(yán)重，應(yīng)分別從單機(jī)場等待策略修正、多機(jī)場地面等待策略優(yōu)化以及基于航班優(yōu)先級單機(jī)場、多機(jī)場地面等待策略入手。

單機(jī)場修正模型的實(shí)際以起飛容量無限大為設(shè)想，只考慮因降落機(jī)場容量限制因素，即假設(shè)條件下的機(jī)場容量為機(jī)場的起降綜合容量限制。在原有地面等待策略基礎(chǔ)上，把等待成本細(xì)化為地面等待成本和延遲成本，并將延遲成本作為目標(biāo)函數(shù)的一部分，以使優(yōu)策略化后的目標(biāo)函數(shù)變?yōu)榭偟臋C(jī)場地面等待成本和延遲成本最低，這樣的模型更加貼近了當(dāng)前我國實(shí)行的乘客延遲經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償政策，所計(jì)算出的結(jié)果更具經(jīng)濟(jì)性。

（2）機(jī)場終端區(qū)飛機(jī)排序策略。飛機(jī)終端區(qū)排序問題是終端區(qū)流量管理的重要任務(wù)。機(jī)場終端區(qū)飛機(jī)排序是一類組合優(yōu)化策略，利用不同類型飛機(jī)之間要求保持的尾流間隔不同的特點(diǎn)，通過采用現(xiàn)代化算法來求解不斷增加的飛機(jī)數(shù)目以達(dá)到減少排序時間的目的。目前，對終端區(qū)著陸飛機(jī)的排序，還沒有實(shí)現(xiàn)全面科學(xué)分析和理論計(jì)算，單純依靠管制員人工判斷，效率極低。因此，持續(xù)開發(fā)自動化的排序咨詢系統(tǒng)，利用人工智能優(yōu)勢，根據(jù)單跑道終端區(qū)著陸飛機(jī)隊(duì)列特點(diǎn)，建立優(yōu)化飛機(jī)隊(duì)列著陸時間的模型，通過約束條件實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)隊(duì)列的各種現(xiàn)實(shí)，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)的確立，引入計(jì)算機(jī)編程模擬優(yōu)化算法，尋求對于終端區(qū)飛機(jī)排序的最佳策略。

（3）改航策略。惡劣天氣、導(dǎo)航設(shè)備故障等問題所產(chǎn)生的航班延誤、改期、備降問題凸顯了空中交通流量管理的重要性，應(yīng)運(yùn)而生的改航策略就是空中流量管理的重要組成部分。在特殊情形下，機(jī)場、空域容量下降，利用改航策略可以組織航班放飛以及選擇臨時航路避免進(jìn)入容量限制區(qū)域，以降低經(jīng)濟(jì)損失。我國改航策略研究應(yīng)用的時間比較晚，在這個領(lǐng)域還有較大的延伸空間。部分研究者利用拉格朗日乘子法解決改行問題，雖有一定的長處，但也存在簡化過多、不完全符合空管工作實(shí)際的缺陷。實(shí)際上，改航問題不僅僅只是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)的最短路問題，還需要規(guī)劃所有航班的飛行方案。在實(shí)際操作中，要符合空管習(xí)慣和規(guī)定，使用動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的算法來解決改航問題，制定改航策略。

（4）航班時刻優(yōu)化策略。航班時刻優(yōu)化是指在固定的航班周期內(nèi)，建立旅客平均累計(jì)需求的時間函數(shù)，利用旅客延誤成本最小化原則，建立航班時刻的優(yōu)化模型。實(shí)際上，這是一種對于航班順序的優(yōu)化策略，利用時間窗的概念，可以動態(tài)的進(jìn)行飛機(jī)指派，進(jìn)一步優(yōu)化了航班時刻排序。該優(yōu)化策略的目標(biāo)出發(fā)點(diǎn)仍為航班運(yùn)營成本、旅客溢出成本以及飛機(jī)購置成本之和的最小化，充分考慮了旅客延誤的因素以及與航班時刻排序之間的關(guān)系，利用數(shù)學(xué)軟件對所建立的航班時刻優(yōu)化模型進(jìn)行求解，以求得最優(yōu)排序。

4 結(jié)束語

綜上所述，以技術(shù)驅(qū)動管理創(chuàng)新的空中交通流量管理思路，為空中交通流量控制指明了新的發(fā)展方向，在體制創(chuàng)新、強(qiáng)化管理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化地面等待策略、機(jī)場終端區(qū)飛機(jī)排序策略、改航策略和航班時刻優(yōu)化策略，將促進(jìn)我國空中交通流量管理水平不斷提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫銳，季托，丁軼.空中交通流量管理系統(tǒng)綜述[J].電子質(zhì)量，2020，41（05）：59-62.

[2]吳丹清，丁一波，張暉.空中交通指揮控制和流量管理發(fā)展研究[J].信息化研究，2020，46（02）：6-12.

[3]王博文.空中交通流量控制的現(xiàn)狀、策略以及發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，7（17）：70.

[4]姚志華.基于經(jīng)濟(jì)效應(yīng)與航空安全平衡的空中流量控制策略研究[J].硅谷，2015，8（03）：266+270.