中国空中交通流量管理现状探析

吕菁

前言

自2010年以来，我国民航的飞行流量急剧增加，某些繁忙地区、主要航路、繁忙机场出现了交通流量大幅度增加、空中交通管制能力难以应付的局面。因此，分析探究适合中国目前实际的空中交通流量管理模式现状、寻求国内外流量管理差异已经迫在眉睫。同时也希望通过本次探讨与分析，能为今后中国空中交通管制提供科学的优化策略提供帮助。

1、空中交通流量管理概念

在航路上或进近区域内按照一定高度、速度和航向连续飞行的航空器形成了空中交通流。空中交通流量是指在单位时间和特定空间范围内在航路上或进近区域内按照一定安全间隔飞行的航空器的数量。

流量管理的概念是在流量控制概念的基础上发展而来。ICAO和FAA对流量控制的相关定义分别为：当空中交通管制单位已经明显觉察某一地点或者区域在特定时段内，除已接收的飞行外，再不能接收其他飞行时，或仅能按照一定的接收率接收其他飞行时，该单位必须把此情况通知已知的或者认为有关的其他空中交通管制单位，还必须将预计延误或者将实施的限制通知预定飞往所述地点或者区域的航空器机长和己知的或者认为有关的经营人；为保证空域的有效使用而采取的调整进入特定空域、航路和机场空中交通流的方法。

与流量控制相比流量管理的范围更加宽泛：流量控制仅仅对起飞后的航空器发挥作用而流量管理则可通过地面等待方案等在航空器起飞前便发生作用；流量控制主要通过限制流量来避免空中交通拥挤而流量管理在调整流量的同时还可通过适当的调整容量来减少空中交通的拥挤。因此，空中交通流量管理的定义可以概括为：科学地安排空中交通流量，使得空中交通管理系统中总的交通流量与其容量相适应，其主要作用是监视一定范围的空中交通流量，进行交通流量的预测和控制，防止特定航线、区域或扇区的流量过分集中，以求增大整个航空管制区的处理容量，减少空中和地面飞机的延误，防止空中交通管理系统超负荷运转，保证空中交通的安全和畅通[4]。

2、空中交通流量管理发展历史

空中交通流量管理源于航空发达国家,它的英文名是AirTrafficFlowManagement,简称ATFM。早在20世纪70年代,由于多种因素致使某一空域中的空中管制能力无法应付管制局面,在探讨其解决办法的过程中提出了“空中交通流量控制”(AirTrafficFlowControl)的概念。

1987年Odoni最早概念化的提出实时调度航班以最小化阻塞费用的问题。1990年,Terrab和Odoni完整地对单机场地面等待方案(SAGHP)问题进行了研究。1994年,Varanas等人研究了地面等待方案的实时性问题和多机场受限的地面等待方案问题。Varanas还研究了欧洲空中交通流量的最优时隙分配问题(OptimalSlotAlloca2tion)。1997年Patterson进一步研究在机场网络中的最优速度调整问题以及为了绕开恶劣天气的空域航班重新选择飞行路线的问题,提出了空中流量管理问题(TFMP)和空中流量管理再寻径问题(TFMRP)。我国学者胡明华等人在1998年研究了多元受限的地面等待方案问题,并提出了一个启发式和专家系统相结合的流量管理新算法。2010年程朋等人研究了有关空中交通流短期流量管理的动态网络流量模型。

3、空中交通流量管理的分类

流量管理可分为先期流量管理、飞行前流量管理和实时流量管理。先期流量管理是在宏观上对交通流量进行管理和调度,主要研究地面等待方案问题。终端区交通流量管理主要是指在本终端区的范围内进行飞行前流量控制和时实交通管理,主要研究终端区飞机降落的排序问题。

3.1先期流量管理

先期流量管理的主要方法包括：(1)扩建机场和跑道，调整空域和航路结构，采用大型飞机；(2)优化航班时刻，调整非定期航班时刻。其中方法(1)主要从扩大容量的角度出发，方法(2)的主要目的是科学的安排航班时刻，避免高峰时段的航班架次过于集中，以免在实时流量管理中埋下隐患，达到“削峰填谷”的目的。

3.2飞行前流量管理

飞行前流量管理的方法主要有两种，即地面等待方案和改航策略。地面等待方案是指在航班起飞前当预测到目的地机场或飞行通过的空域在航班到达时将发生拥挤（流量大于容量）时，将航班可能的空中等待时间转化为在起飞机场的地面等待时间，即调整航班的起飞时刻。改航策略主要研究在特殊情况下（如恶劣天气、导航设备失效等）机场、空域容量骤减，如何组织航班的放行以及如何为各航班动态的选择临时航路以避开容量限制区域，使产生的总损失最小，即以少量的空中飞行时间换取大量的地面等待时间。

3.3实时流量管理

实时流量管理的方法主要包括：调整飞行速度，空中等待盘旋、绕飞和增开扇区。其中绕飞指管制员在空域允许范围内适当的延长航班飞行线路，控制经过导航台的时间（如延长航班进场时的“三边”飞行距离或直角航线飞行等），因此它与空中盘旋等待一样，同属空中等待范畴，只是根据不同的空域结构和需要等待的时间而采取的不同管制手段。增开扇区则属于通过增大容量来达到稀释流量的管制方法，其通常是按照事先制定好的程序执行。在实时流量管理的工作中调速与空中等待往往相互配合使用。

4、空中交通流量管理国内外现状对比

根据不同的流量管理方法和相应的实施时间，我国将空中交通流量管理分为先期流量管理、飞行前流量管理和实时流量管理，与ICAO、美国相比略有不同。

近二十年来，美国的空中交通延误急剧增加，这些延误主要体现在航空器在机场上空“空中盘旋等待”。

为了解决这一延误问题，FAA提出了到场计量程序（ArrivalMeteringProgram），将出现的到场延误分摊到整个航路飞行阶段。同时采用控制航空器沿航路飞行间隔的航路计量程序吸收航路延误。到场计量程序和航路计量程序构成了美国初期的空中交通流量管理手段。

随后又出现了将到场延误(Ar-rivalDelay)转化为起飞延误(De-partureDelay)的思想，需要协调多个空中交通管制单位的工作，这最终导致了中央流量控制机构（CFCF—CentralFlowControlFacility）的出现。

位于华盛顿特区的CFCF和位于全国各管制单位的TMU(TrafficManagementUnit)构成了美国先期的国家流量管理系统。以此为基础，FAA和美国运输部（DOT）开发完善了相应的软硬件系统，升级为增强的流量管理系统（ETMS）。

2004年建成的空中交通流量指挥中心（ATCSCC）拥有最庞大、最复杂和成熟的设备，拥有许多成功的支持系统。ATCSCC的任务是管理美国本土庞大的空中交通流。

美国流量管理系统在不断地更新，目前的流量管理系统正呈现出从以机场为核心的GDP程序向以空域为核心的GDP程序的发展趋势。

5、国外空中交通流量管理系统的发展启示

第一，应主动建设和发展空中交通流量管理系统；

第二，必须建立一个独立、完整的空中交通流量管理组织，并在空中交通流量管理与空中交通管制之间建立十分紧密的合作关系；

第三，网络是空中交通流量管理系统的重要基础设施，信息是空中交通流量管理系统的命脉；

第四，空中交通流量管理系统的核心技术需要不断完善。

结束语

我国民航对空中交通流量管理问题的研究工作已进行了多年。期间，民航总局空管局、有关院校和科研机构对空中交通流量管理问题的理论和应用技术的探索取得了一些重要成果。通过这些自发的科研活动，不但在基础理论和应用技术上有了长足进步，更重要的是培养和锻炼了一批技术骨干。

我们相信，随着中国民航现代化的区域管制中心和航空公司运行管理系统的建成，在政府、服务提供方、航空公司、机场和相关机构的支持和关注下，在不久的将来中国民航必将建立起一个高效实用的空中交通流量管理系统，为我国民航的发展与壮大提供坚实基础。