拥挤机场的排队问题和解决.docx
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拥挤机场的排队问题和解决
拥挤机场的排队问题和解决
空管AT啊
文/吕小平（民航总局空管局）
拥挤机场的排队问题和解决
SolutionstoQueuingProbleminBusyAirports
伴譬II的迅速增长,特别是中东和中国
的机场.根据2006年theAirportCouncil
Intemational（ACI）的报告,北京首都机场
的旅客流量增长了l8%,货运流量增长了
32%,航班起降架次增长了10%,首都机
场的旅客流量在世界排名第15位,而在
2000年,甚至还没有进入前30名.
根据统计,2006年中国国内起降架
次前五名的机场分别是北京首都,广州新
白云,上海浦东,上海虹桥,深圳宝安机
场,五个机场的起降架次占到全国总起降
的35%.排名前十的机场起降架次占到全
国总起降的47.5%.
附表2006年全国机场起降架次前5名
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排名2006焦2005增减%
全国3486397305652114.1
北京首都378888341681】0.9
广州新白丢23199420504613.1
上海浦东23240421130910.0
上海虹桥1776261699574.5
深圳宝安169493151430l1.9
灵活使用（FUA）,开辟临时空域,可以
获得更多的临时航线.从理论上讲空域的
容量近乎无限.CFMU对欧洲地区航班的
延误情况显示,尽管日均流量从2001年的
23001架次提高到2006年的26286架次,
但是航班在航路上的平均延误仍然从2.5
分钟下降到了1.1分钟.空域的持续优
化,给机场带来了更大的压力,机场的跑
道已经成为空中交通流最主要的汇聚点,
航班在空中飞行采用不同的航线和高度
层,但是最后必然在机场的跑道上进行着
陆,位于机场不同停机位的航班,必须通
过相应滑行道,到达跑道一侧,进行起飞.
从2001年到2006年,由于机场原因造成
的平均延误基本没有变化,始终维持在
0.8～0.9分钟左右,机场正在成为造成航
班延误的最主要的地点.
为整个运营过程中的瓶颈所在.但是由于
跑道本身的物理限制,而且修建新跑道的
周期长,投资大,过程复杂,短时间内难
以起到效果.因此充分提高现有跑道的容
量成为一种较为快捷,经济的方式.
目前提高机场跑道容量的较为成熟
有效的方法是建立辅助决策系统,对机场
的进港航班和离港航班进行排队管理,实
现合理的降落队列和起飞队列.充分利用
跑道资源,提高现有容量.
在欧洲以及澳大利亚,不少繁忙机
场和终端区以及区域都使用了该类型辅助
决策系统.
目前使用进港排队系统的机场和系
统名称为:
——
荷兰阿姆斯特丹,ASA;
一一
德国法兰克福,COMPAS,
根据来自欧洲的经验,通过实行雷
达管制,RVSM等一系列技术手段,空域
的容量可以有较大的提高,而通过空域的
图1欧洲航班延误情况分析
机场跑道已经成为整个飞行过程中f
最为脆弱的环节,跑道容量的限制已经成1
darts4D—AMAN;
——
_'法国巴黎,MAE
一一
丹麦哥本哈根,
MAESTRO;
——
瑞士苏黎世,CAIn.
——
瑞典斯德哥尔摩,
MAESTRO;
——
澳大利亚悉尼,墨
尔本,布里斯班,MAESTRO.
目前使用离港排队系统的机场和系
统名称为:
76
照嘲空管
——
瑞士苏黎世,darts4D-DMAN~
一一
德国法兰克福,darts4D—
DMAN:
——
丹麦哥本哈根,Prelude.
航班甫助决策系统的功能包括
（1）优化航班进港排序,提高机场流
量水平;
（2）向管制员提供进港排序的管制
决策建议;
（3）优化机场附近终端区/进近以及
部分区域范围内空中交通秩序;
（4）缩短航空器进近时间;
（5）提高跑道使用率;
（6）增强特殊情况下管制员处置进
港航班的能力.
进港排队辅助决策系统的原理是:
（1）动态航班着陆时间精确预测
根据从雷达获取的航班实际位置（高
度,坐标）,速度,航向,以及飞行计划数
据,航班性能,高空风和地面风向风速的
影响,通过检测在终端区内实际飞行的路
线来精确计算航班着陆时间,为航班进港
排序优化提供实时精确的ETA时间.
（2）航班行为智能识别
构建运行知识库,通过持续不断的
比较计划顺序和实际空中交通状况来预测
管制员的意图,同时能够自动识别和处理
航班进近失败,复飞等情况.
图2进港排队管理流程
图3darts4D-AMAN系统
图4离港排队管理流程
（3）进港航班着陆
次序实时持续优化
根据动态信息和
计划的差异来对进港
航班序列进行持续优
化.提供航班预计进
港时间,以及航班调
配的预计落地时间提
前/延迟数值;实时
更新最优化排序结果
和管制辅助建议;当
机场,终端区运行参
数发生变化时,立即
对进港航班重新进行
优化排序.
航班进港排序辅
助决策系统的效果包
括:
——
缩短进近时
间;
——
提高跑道利
用率;
——
自动优化排
序;
——
连续优化直
到着陆;
——
更加精确的
上轮挡时间;
——
降低管制员
工作强度.
以德国DFS的
darts4D-AMAN系
统为例,系统自动生
成整个进近的队列顺
序,并且使整个过程
对所有使用者透明.系统从整体考虑
Acc管制员和APP管制员的交接工作,
制定合理的航班进入终端区的顺序,并同
当前航班速度,位置相比较,提示ACC管
制员采取适当的措施,确保所有航班的交
接尽可能的如期,而且该过程是持续优化
的.
同时系统可以根据雷达数据的不断更
新,将飞机目前的方向,速度,高度动态
同本地的飞行程序库相比较,识别APP管
制员的意图,并根据APP管制员的意图自
动提出航班的落地顺序和相应跑道建议.
系统提供的队列顺序降低了误差,提供了
更为紧凑的队列,预测的落地时间和实际
时间的差精确到秒.
整个过程中管制员基本不用进行手
工操作,系统可以识别管制员的意图并重
新安排队列计划,ACC和APP管制员间
也可以不进行语音通信,任何参数的更改
都可以自动通知对方,实现了静默协调.
使用了该系统,法兰克福机场的容
量提高了3.5%,每天增加23个额外时隙,
平均进近时间减少1.1分钟,给ATC部
门,机场和航空公司都带来了巨大收益.
航班离港排序辅助决策系统的功能
是:
（1）优化航班离港排序;
（2）提高跑道利用率;
（3）减少进离场延误;
（4）优化机场机动区的地面交通;
（5）优化航空器推出开车时间,减少
航空器开车后地面等待时间;
（6）通过电子进程单,减少塔台各个
席位之间及塔台与进近间的协调工作负葡
（7）提高塔台管制特殊情况处置能力.
航班离港排序辅助决策系统的原理
是:
（1）根据参数和优化条件产生一个
经过优化的起飞顺序.根据这些限制条
件,例如滑行时间,时刻表起飞时间,以
及使用的跑道,每个航班都获得了一个计
划起飞时间（PTOT）.
（2）基于PTOT,发动机开车或者推
出的时间（POBT）都可以倒推出来.在
此不同的滑行时间（从不同的停机位到计
划的跑道）,不同机型的开车时间,不同推
出程序的推出时间,穿越跑道需要消耗的
时间以及排队等待放飞的时间都需要考
虑.POBT对所有的机场运营参与者代表
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空管^TM
了整个处理流程的开始.
（3）根据外部事件不断进行队列的
更新,优化,例如来自外部系统的新的
ETD时间（EStimatedTimeof
Departure）,由管制员输入的新的计划
（例如推迟开车,手工序列调整等）或者机
场运行条件的改变（跑道模式的变化,停
机坪的占用等）,重新计算并且更新计划.
排序算法可以根据机场不同的状态进行优
化调整,这些计划的变更会自动反馈给其
它系统和相关管制人员.
使用进港排序系统的效果包括:
——
接近实时的离场需求;
——
降低离场延误;
——
优化场面运行;
系统的机场之一,该机场采用的darts4D-
DMAN同机场多个运行系统相连,飞机
推出,滑行位置等信息都能通过系统间数
据交换而获得自动更新,管制员在整个过
程中无需进入繁琐的数据录入,只要很少
的鼠标操作即可完成工作,减少了管制员
工作负荷,使管制员可以集中精力观察地
面情况.
darts4D-DMAN系统为苏黎世机场
带来的巨大的收益:
——
增加了机场容量;
一一
拥有可以依赖的,经过协调的
及时准确的数据;
——
实现持续稳定的交通流;
——
提高了航班的准时性;
图5苏黎世机场darts4D-DMAN系统结构
图6
——
提高终端区容量的利用率;
——
降低管制员工作强度.
瑞士苏黎世机场是最早采用DMAN
——
实现可预
测的,健壮的运行;
——
减少了滑
行时间.根据对
2004年的研究,机
场共有270000个起
降,减少了4.1%的
滑行时间,节省燃
油约1150吨.
航班进港排
序和航班离港排序
从降落和起飞两个
不同的方面建立了
优化流程,进行了
排队建模,但是两
种方式是相互独立
的,之间没有耦合
关系.管制员必须
依靠自己的经验,
将两种流程合并,
这是一个非常具有
挑战性的问题.
第三代进离
港排序系统,着眼
于将进港和离港融
合为统一的流程进
行考虑,通过平衡
进离港之间的需求
来进一步提高容
量,该类型系统（代
表为darts4D—
AMAN/DMAN）目前正在欧洲主要机场
进行试验和验证.o
（编辑王璇）
?
简讯?
民航总局审议20∞一20∞年欧英远程
国际航线分配方案
CAACExamines2OO8-2O09AllocationPlaIl
forDomesticAirlinesofLong-rangeInterna.
tionalRoutestoEuropeandUS
8月28日.民航总局促进国际航空运
输发展领导小组召开专题会议.研究确定
20o8—2009年国内航空公司远程欧美国际
航线分配方案.
为进一步促进国际航空运输发展以
懋际航班iji一:
-≯hm蚰AirtLjIlmdIM_日;
78
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