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空中交通流量管理系统效果评估指标分析 王亮来源：物联网技术2012年第09期摘要：随着我国航空运输业的蓬勃开展及飞行流量的急剧增加，空中交通流量管理问题 日益突出。对空中交通流量管理系统效果进行评估，需要从科学、客观、实用的角度来建立空 中交通流量管理系统效果评估指标。文中根据目前国内外采用的空中交通流量评估指标，分别 从含义、统计方法、计算方法、解决方案及意义等不同角度，对空中交通流量评估指标进行了 分析和研究。关键词：航空管制；空中交通；流量管理系统；评估指标中图分类号：TP183文献标识码：A文章编号：2()95-1302(2()12)09-0()69-()3Analysis of indicators to evaluate air traffic flow management effectWANG Liang(CAAC Central and Southern Regional Administration Training Center, Guangzhou 510405, China)Abstract: With growth of the national air traffic transportation, air traffic flow increases rapidly. Air traffic flow management (ATFM) is becoming more and more important. To evaluate the effect of air traffic management system, it is necessary to analyze and study the effects evaluating indicators for air traffic flow management system from the scientific, objective and practical standpoints. Based on the current indicators and related research works, this paper analyzes and studies the evaluating indicators from the meaning, statistical method, computation method, solutions and significance perspectives respectively.Keywords: air traffic control; air traffic; traffic flow management system; evaluation indicator。引言随着经济的开展，航空运输进入了高速开展阶段。航空运输的高速开展使国内现行空中交 通流量管理系统开展滞后的问题逐渐显现出来。在我国民航空管“十二五”规划中，已经正式将 空中交通流量管理系统列入建设工程之中。因此，在充分调研国内外现有流量管理系统的功能 及状况的基础上，对空中交通流量管理系统效果评估指标进行研究，对于建设我国自己的空中 交通流量管理系统具有很大的参考价值。同时，国内对于空中交通流量管理系统的需求将会随 着航空运输的开展显得越来越迫切。本文结合我国实际，并借鉴了国外相关的先进经验.比照 我国空中交通流量管理系统，分析了其现状及存在的问题，归纳出我国空中交通流量管理效果 的各个指标，以期完善我国空中交通流量管理系统，从而实现优化流量，提高空域利用率的目 标。1空中交通流量管理系统现状空中交通流量管理系统的概念产生于20世纪70年代，是在航空运输事业迅猛开展致使空 中交通管制系统不能适应航空运输需求的情况下，首先由美国等航空兴旺国家提出的。系统最 初是为了缓解局部航运阻塞而设计和开发的专用系统，状况与我国现在相似。经过80年代、 90年代和本世纪初几年来的开展，已经成为空中交通管理系统中必不可少的重要组成局部。 我国空中交通流量与国际上航空大国相比相差甚远，同时，我国的空中交通管制技术手段也比 较落后，为了全部实现雷达管制，在北京、上海、广州等国际机场，往往出现因飞机在某一时 间和地段过于集中的情况，需要采取流量控制手段，以疏散空中交通量。目前，我国空中交通 流量管理系统存在的主要问题：一是缺乏专门的空中交通流量管理机构；二是实施流量管理的 自动化程序不高；三是管理规章需要进一步健全。2建立空中交通流量管理系统效果评估指标的意义建立空中交通流量管理系统效果评估指标能够对空中交通流量管理系统进行全面的认识和 有效的评估，使运营主管部门了解自己的优势和劣势，从而有的放矢地加以改进。在我国，目 前国内的空中交通快速开展，但空中交通流量管理的研究却十分缺乏和薄弱，空中交通流量管 理系统面临着重大挑战。针对上述存在的各种问题和弊端，有必要设置有关空中交通流量管理 系统效果的评估指标，对评估指标进行空中交通流量管理系统效果进行综合评价，这对于提高 空中交通流量，减少航班延误，与国际顺利接轨等，都具有重要的意义。3流量管理系统效果评估指标分析评价一个空中交通流量管理系统是否“高效”，就是看该系统能否在最小的交通生产资源投 入的情况下，最大程度地实现其管理效果。虽然空中交通流量管理的评价内容涉及很多方面， 但从空中交通流量管理系统的开展看，该系统应当具有以下基本的评价标准：第一是最小交通需求标准。通过科学的空中交通布局和规划，使得维持空中交通与空域管 理所需的交通需求最小（或较小）。第二是最正确服务标准。空中交通流量管理系统（包括管理制度）能够使各种交通需求得到最 大限度的满足。第三是最小环境影响标准。即空中交通环境对人的生存环境和活动的影响和干扰最小(或 较小)。3.1 交通需求评估指标使用交通需求这一指标对空中交通流量管理系统进行评估，能够对未来空中交通流量管理 系统进行需求预测，而需求预测是系统在规划过程中确定所需设施及其规模和时间的必要环 节，也是在评价资金收入和回收及进行本钱-效益分析所必需的依据之一。同时，评估交通需 求可以为空管单位的战略流量管理以及航空公司的运营管理提供数据参考，从而到达提高整体 服务水平及经济效益的目的。所以，用交通需求来评估空中交通流量管理系统的效果是非常有 战略意义的。图1所示为欧洲实施流量管理机构中央流量管理单元(Cenlral Flow Management Unit, CFMU)的日常交通量。图I CFMU日常交通量从图1可以看出，年平均交通量总体成上升趋势，而月平均在下半年成下降趋势。一月中 交通最繁忙是每月中旬，一年中最繁忙是6月末，9月初，其峰值也会因地区不同而变化。年 平均交通增长率为5% 6%,平均季变化率约为17%。根据这些统计可以为交通需求预测提 供依据，特别是在繁忙时间，可以科学地根据交通需求增加航班架次。根据上述统计，预测交 通需求，为航空公司制定航班计划以及战略流量管理提供数据参考。3.2 航班延误评估指标航班延误是指在班期时刻表公布的离站时间后15分钟(北京、上海、广州、深圳25分钟) 之内仍未起飞的航班，或者是在班期时刻公布的到达时间未翻开舱门的航班。影响航班延误的 主要因素有以下几种：(1)航空承运人原因导致的航班延误；(2)飞机执行的上一航班晚到导致的航班延误；(3)安检原因导致的航班延误；(4)国家航空体系原因导致的航班延误；恶劣天气原因导致的航班延误。表1所列是美国FAA对2010年16月份全美范围内航班延误状况的简要统计。从中可 以看出，除了由于航空公司自身原因(例如机票超售、飞机运力调配、飞机机械故障等)造成航 班延误外，恶劣天气原因、国家航空体系(NAS)中存在的问题、安检因素、飞机所执行的上一 航班延迟抵达等因素均是导致航班延误的重要原因。就严重程度而言，NAS中所存在的诸多 问题更是导致航班延误的首要因素。这说明，航班延误的解决方案属于“一揽子方案二需要综 合地加以解决。表1 2010年16月份美国主要航空公司航班延误情况月份1月2月3月4月5月6月航空承运人原因导致的航班延误航班延误数 32 476 26 755 25 760 23 678 27 719 35 700延误航班占总航班比重5.56% 4.83% 4.28% 4.06% 4.66% 6.06%飞机的上一航班晚到导致的航班延误航班延误数 33 466 31 689 3() 557 26 704 34 400 45 783延误航班占总航班比重5.73% 5.72% 5.08% 4.58% 5.79% 7.78%安检原因导致的航班延误航班延误数 424 342 280 260 237 422延误航班占总航班比重 0.07% 0.06% ().05% 0.04% 0.04% 0.07%国家航空体系原因导致的航班延误航班延误数 53 963 49 883 43 941 39 974 52 073 57 483延误航班占总航班比重9.24% 9.01% 7.31 % 6.86% 8.76% 9.76%恶劣天气原因导致的航班延误航班延误数 7 907 5 848 3 494 3 129 6 591 9 339延误航班占总航班比重1.35% 1.06% 0.58% 0.54% 1.11% 1.59%航空延误的重要原因之一就是现有的基础设施（如机场跑道、候机楼等设施）的增长速度大 大落后于运输量的快速增长。世界主要机场航班延误日趋严重的背景之一即是航空公司对机场 设施的需求接近或超过机场自身的容量，在导致航班延误的几种主要原因中，恶劣天气原因所导致的延误难以防止，而由于飞机执 行的上一个航班延迟抵达所导致的延误并不能单独构成一种原因。安检原因所占比重不大，而 且在美国“911”事件后，航空安全考虑凸显的情况下，也难以通过降低安检流程或标准的方式 来减少航班延误。这样，减少航班延误的努力主要集中在减少航空公司自身原因和整个航空体系中存在问题 所导致的延误。前者可以通过促使航空公司改善其经营管理来减除，而后者那么需要航空公司间 以及航空公司与机场、空管等机构间更为顺畅的协调机制加以解决。因此，解决航班延误，一 方面要促使航空公司主动地采取措施来减少航班延误；另一方面，要有效提高各方的协调性， 以系统地解决整个航空体系中存在的问题。其主要方法是：（1）需要将经济、法律手段作为一种主要的方式来使用，但其使用过程中，不仅要考虑一 些制度性因素的影响，还需要注重技术上的支持（如航班延误性质和程度的界定）；（2）在市场化的大背景之下，结合民航业自身的经营特点和中国民航业特定开展阶段的特 点，同时考虑到机场多是属于公共产品的定位，行政手段的应用仍具有一定的使用空间；（3）此外，还应借助其他的一系列配套措施（如建立完善的信息系统、通过扩建或修建第二 机场来提高繁忙的机场容量、改进现有工作流程等）改善航班运营的整体环境，从长远的角度 减少航班延误现象的发生。3.3 机场容量评估指标机场容量评估是空中交通流量管理的关键技术之一，跑道容量是决定机场容量最为重要的 因素。在机场容量的评估过程中，跑道作为机场中最容易形成瓶颈的子系统，往往决定了整个 机场的容量水平。机场容量是指机场处理一定交通（需求）业务量的能力“也即机场系统各项设施在一定时间 段（通常为1人也可为1年或1天）通过不同运输对象（飞机、旅客、货物等）的最大能力，称为 容量或最大容量。331容量与延误关系为实现最大容量，必须对该设施连续不断地供应均衡的运输对象。由于运输要求的变化和 波动，实际上很难到达这一点，因此，在运输需求量接近极限容量时，运输对象必然会因等待 通过而出现延误。需求量越接近最大容量，平均延误时间越大。延误造成经济损失，延误多少 也反映了服务水平和服务质量。依据某个可接受的服务水平，也即某个相应的可容许的平均延 误时间所确定的容量，称作实际容量。图2所示是容量与延误的关系曲线。图2容量与延误的关系由图2可知，延误不是仅仅发生在容量极限时的一种现象, 一些延误在机场远没有到达容 量极限之前就已经出现，并且随着需求的增长，延误呈指数增长。容量是不能超越的一个极限，否那么运行将受到限制。在流量管理时考虑机场容量限制，意 味着在一个连续的时间段内进入系统接受服务的飞机数量，必须要小于系统在这个时间段可以 提供的服务数量。这样考虑问题的方式比拟符合空域使用的实际情况。空域资源和人力资源的 使用应尽量匹配，否那么会造成空域资源和人力资源的浪费。不同机场的跑道数量、跑道构型以及跑道的功能都大不相同。有的小型机场只有一条单一 的跑道，有的机场跑道相互平行，而且还有的机场存在着跑道相互交叉的情况。在功能上，有的 跑道只用于起飞，有的只用于降落,而有的跑道可以混合使用。跑道的构型及其功能也直接影响 了跑道的容量限制，从而也影响了机场的容量限制。计算方法假如定义为系统在从放行第一架飞机到放行第二架飞机之间所需要的时间，为的平均 值。式中，为每种飞机与前面一种飞机进入终端区的时间间隔，可为这样的飞机对在整个飞机 流中出现的概率。这样，其客观容量c可以用下式来求解：333容量指标的作用空中交通容量的估计对空中交通流量管理系统具有非常重要的作用。一方面，飞行流量的 快速增加，现有空域容量的严重缺乏，再加上导航设施及技术水平的落后，空中交通的瓶颈现 象已变得十分严重。空管部门实施的流量控制已难以解决航班的大量延误，因此，基于系统全 局优化的空中交通流量管理(Air Traffic Flow Management, ATFM)方法日益得到了重视。而空 中交通容量的研究是流量管理的基础和前提，因此，对空中交通容量的研究就显得十分必要。 另一方面，这也是空中交通管制主管部门制订有关空管规章，合理计划与布局空管保障系统设 备，优化配置管制席位和空域规划的依据之一。因此，对管制区的容量问题的研究在理论和实 际应用方面均具有重要的意义。4结语空中交通流量管理是空中交通管理的重要组成局部,它对保障空中交通的安全、减少飞机 延误等待的时间、减少飞行冲突、增大空中交通容量以及实现空中交通资源的高效利用等都有 着非常重要的作用。本文根据空中交通流量管理系统及与其相关系统(如航空运输生产系统等) 的特点，选取了交通需求、航班延误、机场容量等三个评估指标，分别从含义、统计方法、计 算方法、解决方案及意义等不同角度进行了重点分析和研究，并且进行了空中交通流量管理系 统效果评估指标的研究。这对于我们科学客观地评价我国空中交通流量管理体系，对于空中交 通流量管理系统的现代化建设，对于我国空中交通流量管理事业的开展，推动民航事业的开展 等都具有十分重要的意义。参考文献1赵嶷飞，徐肖豪.建设全国空中交通流量管理系统的设想C空中交通流量管理研讨会 论文集，1991.2赵嶷飞，任新惠.空中交通流量管理系统组织结构研究JL中国民航学院学报， 2OO5(ZI) ： 4-6.卢伟，范虹.借鉴国外解决航班延误的方法JL国际航空，2004(12) ： 34-36.4李雄.基于本钱分析的空中交通流量地面等待算法研究D.天津：中国民用航空学院， 2()04.李鹤.航班延误本钱研究DL天津：中国民用航空学院，20()6.