協(xié)同式空中交通流量管理關(guān)鍵技術(shù)分析

摘要：隨著傳統(tǒng)的基于中心決策模式的空中交通流管理(ATFM)方案逐漸不能適應(yīng)日益增長的空中交通流量，基于分布式?jīng)Q策的協(xié)同決策(CDM)理論在20世紀(jì)90年代被引入空中交通流量管理系統(tǒng)。在歐美等國家，基于CDM的流量管理系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用并取得了顯著的效益，協(xié)同式ATFM已成為空中交通流量管理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。關(guān)鍵詞：協(xié)同式；空中交通流量管理；關(guān)鍵技術(shù)為了充分適應(yīng)空中交通流量的變化，需不斷改善管理技術(shù)和方式，根據(jù)信息共享的基本原理，協(xié)同管理有效利用了計算機(jī)技術(shù)。通過數(shù)據(jù)的評價和交換，各管理系統(tǒng)制定了科學(xué)的管理方案，有效緩解了空中交通擁堵問題，提高了空中交通運(yùn)輸?shù)陌踩约翱煽啃浴１疚奶接懥藚f(xié)同式空中交通流量管理的關(guān)鍵技術(shù)。一、協(xié)同式空中交通流量管理1、空中交通流量管理。空中交通流量管理是在空中交通運(yùn)行中，在流量方面實行的一種管理方式，深層次講，為了保證空中交通運(yùn)行安全，有利于空中交通更加有序和快捷的流通，以確保最大限度地利用空中交通管制服務(wù)的容量并符合有關(guān)空中交通服務(wù)當(dāng)局公布的標(biāo)準(zhǔn)和容量，進(jìn)而設(shè)置的一項流量控制服務(wù)?？罩薪煌髁抗芾碜畛跏钱?dāng)作一種緊急程序而被應(yīng)用，隨著航空事業(yè)的不斷發(fā)展，后來逐漸被當(dāng)作一種普通化工具運(yùn)用。2、協(xié)同式空中交通流量管理。協(xié)同式空中交通流量管理是由政府和工業(yè)組成的一種聯(lián)合行動，旨在協(xié)作技術(shù)和程序設(shè)置情況下，實現(xiàn)對空中交通流量的管理和改進(jìn)，最終達(dá)到雙方利益最大化。協(xié)同式空中交通流量管理是基于協(xié)同合作理念的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)支持、資源分享及程序完善等多重手段，對空中飛行流量狀況實行的一種聯(lián)合措施。協(xié)同式空中交通流量管理將管理機(jī)構(gòu)和機(jī)場緊密聯(lián)系在一起，通過信息交流、數(shù)據(jù)共享等方式，最終使空中交通管理效率得到有效提高。1、航班數(shù)量急劇增加。為適應(yīng)人們?nèi)找嫣嵘纳钏胶拖M(fèi)需要，越來越多的航空公司加大了航班的數(shù)量，而且其在增長速度上，也呈現(xiàn)出日益提升的趨勢，從而使我國空中交通的運(yùn)行量大幅增加，而我國實際的交通管理環(huán)境及管理能力卻較為落后，在現(xiàn)有水平上還不能對這種高流量進(jìn)行有效控制與管理。2、受天氣環(huán)境影響因素大。近年來，科技的發(fā)展為各個先進(jìn)設(shè)備的產(chǎn)生提供了可能與技術(shù)支撐，越來越多像現(xiàn)代導(dǎo)航儀器這樣的新設(shè)備被廣泛應(yīng)用到空中交通領(lǐng)域中.為人們的生活和物質(zhì)產(chǎn)生活動提供便利與服務(wù)。然而，該類新設(shè)備的運(yùn)行易受臺風(fēng)、暴雷等天氣影響，進(jìn)而對航班的時刻分布產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，加大了空中交通流量管理難度。3、空中交通流量管理技術(shù)有待提升。我國交通流量管理在相當(dāng)一段時間內(nèi)是在我國民航運(yùn)作為主要模式上的一種輔助性管理，這種管理方式缺乏針對性，不能滿足日益發(fā)展的空中交通運(yùn)輸量，從而使我國空中交通運(yùn)輸效率，甚至運(yùn)輸安全受到一定程度的影響。三、交通流量管理應(yīng)用研究一方面是協(xié)同式空中交通流量管理，期間廣泛采用協(xié)同式地面等待、協(xié)同機(jī)場場面管理及協(xié)同改航策略等。在協(xié)同決策運(yùn)行模式下，航空公司、研究機(jī)構(gòu)及流量管理部門等可實現(xiàn)實時交流。參與決策的航空公司主要為流量管理部門指揮中心及時提供航班運(yùn)行信息，如機(jī)械延誤、航班取消等。期間信息傳遞方式發(fā)生了較大改變，航空公司的運(yùn)行中心可與流量管理部門獲得同樣的運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而以此為依據(jù)制定此后的運(yùn)行計劃與決策，保證了信息的實時性。另一方面是傳統(tǒng)空中交通流量管理，屬于緊急特殊的程序系統(tǒng)，且在民航發(fā)展中變?yōu)榻?jīng)常使用的工具。隨著新航行系統(tǒng)的出現(xiàn)，空中交通流量呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，管理方案重要性愈加明顯，在空中交通管理期間占據(jù)重要的作用，能在最大限度改進(jìn)期間設(shè)置靈活的管理程序，從而準(zhǔn)確預(yù)報飛行情況，保證空中交通的迅速性及安全性。四、協(xié)同式空中交通流量管理技術(shù)1、協(xié)同式地面等待技術(shù)。該技術(shù)是一種能通過等待而對空中航班進(jìn)行合理分配的一種新技術(shù)，這一技術(shù)的使用可有效保證航班能準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)，具體操作方法為：①空中管理部門對需要控制階段的空中流量情況進(jìn)行分析，然后用FSM對航班的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視，同時，對機(jī)場的容量做出新的決策：②對一定空間區(qū)域內(nèi)的飛機(jī)情況進(jìn)行分析，確定飛行開始和結(jié)束的時間，結(jié)合這些情況對即將起飛航班發(fā)送飛行意見；③航空公司在收到協(xié)同地面等待給出的意見后，根據(jù)要起飛的情況做出延遲、取消或替換的決定，決定出來后，整個流程就算真正的結(jié)束了。由于空中環(huán)境因素的影響，所以，這個流程是隨時能發(fā)生變化的，例如，雷雨天氣轉(zhuǎn)晴，這樣就能恢復(fù)正常，所以，需隨時調(diào)整參數(shù)，直到在ACO中看到最后定下來的方案為止，一項程序運(yùn)行結(jié)束。2、協(xié)同式SMS管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要針對機(jī)場場面規(guī)劃問題,若機(jī)場容量下降，就需對機(jī)場場面資源進(jìn)行合理分配,使進(jìn)場及離場的航班流可適應(yīng)場面變化，為管理決策提供重要依據(jù)。該系統(tǒng)功能為：①預(yù)測機(jī)場場面的流量，同時確認(rèn)即將離場及進(jìn)場飛機(jī)的移動軌跡；②根據(jù)上一步預(yù)測及確認(rèn)的結(jié)果來制作場面操作方法；③將操作計劃發(fā)布給使用者，并為其提出合適的建議。為了實現(xiàn)這些功能，該系統(tǒng)必須與其他管理系統(tǒng)連通,對信息進(jìn)行實時交換。為了優(yōu)化系統(tǒng)配置，整個系統(tǒng)分為三部分管理，第一部分是TM部分，這部分主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行評價，并對管理計劃進(jìn)行模擬仿真，為制定科學(xué)的計劃提供依據(jù)；第二部分是CT部分，主要負(fù)責(zé)支持管理人員執(zhí)行航班戰(zhàn)術(shù)；第三部分是TFM部分，主要負(fù)責(zé)收集和共享航班數(shù)據(jù)。為了順利實現(xiàn)這些功能，要開發(fā)并使用專門的決策工具，將機(jī)場場面管理工作自動化,尤其對離場航班要從ATC角度管理，主要進(jìn)行以下操作：首先，監(jiān)視場面,獲取真實準(zhǔn)確的航班數(shù)據(jù)；其次，根據(jù)以上數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)測航班牽引時間。3、航路改變技術(shù)。若要運(yùn)用協(xié)同式航路改變這一技術(shù)，要先確保協(xié)同航路具備以下條件：首先，空中區(qū)域以內(nèi)滯留了因氣候與航班量太大而導(dǎo)致堵塞，讓機(jī)場場面上準(zhǔn)備飛行的飛機(jī)不能根據(jù)預(yù)先擬定的計劃實施飛行，又或不能根據(jù)原本制定的飛行路線進(jìn)行飛行。其次，優(yōu)先處理具體信息。如相同航空公司的不相同的2個航班需在相同時間進(jìn)入一個空域，在該空域中發(fā)生堵塞情況，要按AOC上的情況控制空域，因而只能取決于航空公司，觀察先讓哪一個航班進(jìn)入該空域。最后，假設(shè)AOC無法處理航班問題，則應(yīng)結(jié)合FAA的參考意見，處理空間區(qū)域堵塞問題。針對空域堵塞問題的處理方式：①預(yù)先4小時分析空間區(qū)域容量。②預(yù)先了解航班計劃，了解怎么才能充分管理空間區(qū)域的使用計劃。③分析已得到的使用計劃，獲得最好的意見或按計劃擬定航線調(diào)整策略。④對資源開展再分配的舉措，處理由于航班容量問題而不能有效解決的情況。⑤按航班調(diào)整情況，科學(xué)組織班次，將空間區(qū)域利用率大幅提升。⑥修正及調(diào)節(jié)參數(shù)，促使方案更加科學(xué)有效。結(jié)束語：近年來，我國空中交通流量持續(xù)增加，飛機(jī)延時時有發(fā)生。在高峰期，許多機(jī)場起降架次甚至達(dá)到飽和，這就需要空中管制員對空中交通流量進(jìn)行管理控制，以確保區(qū)域內(nèi)的飛機(jī)數(shù)量小于區(qū)域內(nèi)的最大飛機(jī)容量，使飛機(jī)能在正常時間到達(dá)。目前，美國、歐洲、日本的空中流量管理系統(tǒng)較其他國家先進(jìn)，我國可借鑒其中的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展我國的航空事業(yè)。我國已建立了7大航空區(qū)管中心，中心的建立和新導(dǎo)航方式的運(yùn)用，逐步推動了流量管理的開展。然而，不能僅僅