擁擠機場的排隊問題和解決

1、擁擠機場的排隊問題和解決空管at啊文/呂小平(民航總局空管局)擁擠機場的排隊問題和解決solutionstoqueuingprobleminbusyairports伴譬ii的迅速增長,特別是中東和中國的機場.根據2006年theairportcouncilintemational(aci)的報告,北京首都機場的旅客流量增長了l8%,貨運流量增長了32%,航班起降架次增長了10%,首都機場的旅客流量在世界排名第15位,而在2000年,甚至還沒有進入前30名.根據統(tǒng)計,2006年中國國內起降架次前五名的機場分別是北京首都,廣州新白云,上海浦東,上海虹橋,深圳寶安機場,五個機場的起降架次占到全國總起

2、降的35%.排名前十的機場起降架次占到全國總起降的47.5%.附表2006年全國機場起降架次前5名嬲斕糕凝隳網麟黼嬲排名2006焦2005增減%全國3486397305652114.1北京首都378888341681】0.9廣州新白丟23199420504613.1上海浦東23240421130910.0上海虹橋1776261699574.5深圳寶安169493151430l1.9靈活使用(fua),開辟臨時空域,可以獲得更多的臨時航線.從理論上講空域的容量近乎無限.cfmu對歐洲地區(qū)航班的延誤情況顯示,盡管日均流量從2001年的23001架次提高到2006年的26286架次,但是航班在航路上

3、的平均延誤仍然從2.5分鐘下降到了1.1分鐘.空域的持續(xù)優(yōu)化,給機場帶來了更大的壓力,機場的跑道已經成為空中交通流最主要的匯聚點,航班在空中飛行采用不同的航線和高度層,但是最后必然在機場的跑道上進行著陸,位于機場不同停機位的航班,必須通過相應滑行道,到達跑道一側,進行起飛.從2001年到2006年,由于機場原因造成的平均延誤基本沒有變化,始終維持在0.80.9分鐘左右,機場正在成為造成航班延誤的最主要的地點.為整個運營過程中的瓶頸所在.但是由于跑道本身的物理限制,而且修建新跑道的周期長,投資大,過程復雜,短時間內難以起到效果.因此充分提高現有跑道的容量成為一種較為快捷,經濟的方式.目前提高機場

4、跑道容量的較為成熟有效的方法是建立輔助決策系統(tǒng),對機場的進港航班和離港航班進行排隊管理,實現合理的降落隊列和起飛隊列.充分利用跑道資源,提高現有容量.在歐洲以及澳大利亞,不少繁忙機場和終端區(qū)以及區(qū)域都使用了該類型輔助決策系統(tǒng).目前使用進港排隊系統(tǒng)的機場和系統(tǒng)名稱為:荷蘭阿姆斯特丹,asa;一一德國法蘭克福,compas,根據來自歐洲的經驗,通過實行雷達管制,rvsm等一系列技術手段,空域的容量可以有較大的提高,而通過空域的圖1歐洲航班延誤情況分析機場跑道已經成為整個飛行過程中f最為脆弱的環(huán)節(jié),跑道容量的限制已經成1darts4daman;_法國巴黎,mae一一丹麥哥本哈根,maestro;瑞士

5、蘇黎世,cain.瑞典斯德哥爾摩,maestro;澳大利亞悉尼,墨爾本,布里斯班,maestro.目前使用離港排隊系統(tǒng)的機場和系統(tǒng)名稱為:76照嘲空管瑞士蘇黎世,darts4d-dman一一德國法蘭克福,darts4ddman:丹麥哥本哈根,prelude.航班甫助決策系統(tǒng)的功能包括(1)優(yōu)化航班進港排序,提高機場流量水平;(2)向管制員提供進港排序的管制決策建議;(3)優(yōu)化機場附近終端區(qū)/進近以及部分區(qū)域范圍內空中交通秩序;(4)縮短航空器進近時間;(5)提高跑道使用率;(6)增強特殊情況下管制員處置進港航班的能力.進港排隊輔助決策系統(tǒng)的原理是:(1)動態(tài)航班著陸時間精確預測根據從雷達獲取的

6、航班實際位置(高度,坐標),速度,航向,以及飛行計劃數據,航班性能,高空風和地面風向風速的影響,通過檢測在終端區(qū)內實際飛行的路線來精確計算航班著陸時間,為航班進港排序優(yōu)化提供實時精確的eta時間.(2)航班行為智能識別構建運行知識庫,通過持續(xù)不斷的比較計劃順序和實際空中交通狀況來預測管制員的意圖,同時能夠自動識別和處理航班進近失敗,復飛等情況.圖2進港排隊管理流程圖3darts4d-aman系統(tǒng)圖4離港排隊管理流程(3)進港航班著陸次序實時持續(xù)優(yōu)化根據動態(tài)信息和計劃的差異來對進港航班序列進行持續(xù)優(yōu)化.提供航班預計進港時間,以及航班調配的預計落地時間提前/延遲數值;實時更新最優(yōu)化排序結果和管制輔

7、助建議;當機場,終端區(qū)運行參數發(fā)生變化時,立即對進港航班重新進行優(yōu)化排序.航班進港排序輔助決策系統(tǒng)的效果包括:縮短進近時間;提高跑道利用率;自動優(yōu)化排序;連續(xù)優(yōu)化直到著陸;更加精確的上輪擋時間;降低管制員工作強度.以德國dfs的darts4d-aman系統(tǒng)為例,系統(tǒng)自動生成整個進近的隊列順序,并且使整個過程對所有使用者透明.系統(tǒng)從整體考慮acc管制員和app管制員的交接工作,制定合理的航班進入終端區(qū)的順序,并同當前航班速度,位置相比較,提示acc管制員采取適當的措施,確保所有航班的交接盡可能的如期,而且該過程是持續(xù)優(yōu)化的.同時系統(tǒng)可以根據雷達數據的不斷更新,將飛機目前的方向,速度,高度動態(tài)同本

8、地的飛行程序庫相比較,識別app管制員的意圖,并根據app管制員的意圖自動提出航班的落地順序和相應跑道建議.系統(tǒng)提供的隊列順序降低了誤差,提供了更為緊湊的隊列,預測的落地時間和實際時間的差精確到秒.整個過程中管制員基本不用進行手工操作,系統(tǒng)可以識別管制員的意圖并重新安排隊列計劃,acc和app管制員間也可以不進行語音通信,任何參數的更改都可以自動通知對方,實現了靜默協(xié)調.使用了該系統(tǒng),法蘭克福機場的容量提高了3.5%,每天增加23個額外時隙,平均進近時間減少1.1分鐘,給atc部門,機場和航空公司都帶來了巨大收益.航班離港排序輔助決策系統(tǒng)的功能是:(1)優(yōu)化航班離港排序;(2)提高跑道利用率;

9、(3)減少進離場延誤;(4)優(yōu)化機場機動區(qū)的地面交通;(5)優(yōu)化航空器推出開車時間,減少航空器開車后地面等待時間;(6)通過電子進程單,減少塔臺各個席位之間及塔臺與進近間的協(xié)調工作負葡(7)提高塔臺管制特殊情況處置能力.航班離港排序輔助決策系統(tǒng)的原理是:(1)根據參數和優(yōu)化條件產生一個經過優(yōu)化的起飛順序.根據這些限制條件,例如滑行時間,時刻表起飛時間,以及使用的跑道,每個航班都獲得了一個計劃起飛時間(ptot).(2)基于ptot,發(fā)動機開車或者推出的時間(pobt)都可以倒推出來.在此不同的滑行時間(從不同的停機位到計劃的跑道),不同機型的開車時間,不同推出程序的推出時間,穿越跑道需要消耗的

10、時間以及排隊等待放飛的時間都需要考慮.pobt對所有的機場運營參與者代表77空管tm了整個處理流程的開始.(3)根據外部事件不斷進行隊列的更新,優(yōu)化,例如來自外部系統(tǒng)的新的etd時間(estimatedtimeofdeparture),由管制員輸入的新的計劃(例如推遲開車,手工序列調整等)或者機場運行條件的改變(跑道模式的變化,停機坪的占用等),重新計算并且更新計劃.排序算法可以根據機場不同的狀態(tài)進行優(yōu)化調整,這些計劃的變更會自動反饋給其它系統(tǒng)和相關管制人員.使用進港排序系統(tǒng)的效果包括:接近實時的離場需求;降低離場延誤;優(yōu)化場面運行;系統(tǒng)的機場之一,該機場采用的darts4d-dman同機場多

11、個運行系統(tǒng)相連,飛機推出,滑行位置等信息都能通過系統(tǒng)間數據交換而獲得自動更新,管制員在整個過程中無需進入繁瑣的數據錄入,只要很少的鼠標操作即可完成工作,減少了管制員工作負荷,使管制員可以集中精力觀察地面情況.darts4d-dman系統(tǒng)為蘇黎世機場帶來的巨大的收益:增加了機場容量;一一擁有可以依賴的,經過協(xié)調的及時準確的數據;實現持續(xù)穩(wěn)定的交通流;提高了航班的準時性;圖5蘇黎世機場darts4d-dman系統(tǒng)結構圖6提高終端區(qū)容量的利用率;降低管制員工作強度.瑞士蘇黎世機場是最早采用dman實現可預測的,健壯的運行;減少了滑行時間.根據對2004年的研究,機場共有270000個起降,減少了4.1%的滑行時間,節(jié)省燃油約1150噸.航班進港排序和航班離港排序從降落和起飛兩個不同的方面建立了優(yōu)化流程,進行了排隊建模,但是兩種方式是相互獨立的,之間沒有耦合關系.管制員必須依靠自己的經驗,將兩種流程合并,這是一個非常具有挑戰(zhàn)性的問題.第三代進離港排序系統(tǒng),著眼于將進港和離港融合為統(tǒng)一的流程進行考慮,通過平衡進離港之間的需求來進一步提高容量,該類型系統(tǒng)(代表為darts4daman/dman)目前正在歐洲主要機場進行試驗和驗證.o(編輯王璇)?簡訊?民航總局審議20一20年歐英遠程國際航線分配方案caacexamines2oo8-2o0