拥挤机场的排队问题和解决.docx

1、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theAirportCouncilIntemational(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

2、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名嬲斓糕凝隳网麟黼嬲排名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2628

3、6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0.80.9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,

4、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1darts4DAMAN;_法国巴黎,MAE一一丹麦哥本哈

5、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,darts4DDMAN: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

6、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

7、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

8、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

9、;(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

10、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77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(EStimatedTimeofDeparture),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dart

11、s4D-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270

12、000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darts4DAMAN/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CAACExamines2OO8-2O09AllocationPlaIlforDomesticAirlinesofLong-rangeInterna.tionalRoutestoEuropeandUS8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20o82009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