空中交通流量管理技术及运用之研究
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【摘 要】随着国民经济的快速发展，人民出行需求日益增长，航空需求也不断增加。然而不断增长的空中交通需求与相对缩小的空域之间的矛盾必将进一步显现，航班延误、空中拥挤以及飞行冲突等问题不仅给大众出行带来不良的飞行体验，也增加了航班飞行的安全隐患。因此，空中交通流量管理势在必行，在保证航班安全运行的前提下提升运行效率、提高空中交通管制服务品质。民航局空管局也将空中交通流量管理工作列为空中交通管理的重要组成部分和重点发展方向，不仅具有十分重要的现实意义，还具有实现全球航空一体化的战略意义。
【关键词】空中交通流量管理；流量预测；ATOM；容量评估；A-CDM
一、引言
根据国际民航组织的定义，空中交通流量管理是指为有助于空中交通安全、有序和快捷运行，确保最大限度地利用空中交通管制服务，并符合有关当局公布的标准和容量而设置的一种运行服务。更准确的讲，空中交通流量管理是指当空中交通流量接近或达到空中交通管制可用容量时，适时采取有效措施，确保空中交通流最佳流入或通过相应管制区域。不难看出，其本质是处理流量和容量间的关系。因此，空中交通流量管理的基础是进行飞行流量预测和容量（空域、航路、扇区、机场）评估工作。
二、我国的空中交通流量预测发展
飞行流量预测是指根据经济发展、人口增长、航班时刻等基础信息，然后按照科学的手段对未来的流量进行测算，是空中交通流量管理的基础，也是制定流量管理措施的依据之一。
欧美国家最早在上个世纪六七十年代就已经出现了空中交通流量管理的萌芽，然而我国最近几年才逐渐重视起来，对于流量预测工作也处于初级阶段。2018年7月，数据公司研发的空中交通运行管理系统（Air Traffic Operation Management System，简称：ATOM）已经投入使用，该系统充分利用预先飞行计划系统、航行情报系统、气象中心实时气象数据库、ADS-B与雷达综合行及融合系统等平台。该系统能够实现集成航班多点动态监控与预测、空域情报信息综合显示等功能，虽然与欧美等发达国家还有一定的差距，但是该系统作为全国级的空中交通运行管理系统，将我国的流量预测工作上升了一个台阶，具有里程碑的意义。
三、我国空中交通容量管理的发展
国际民航组织（ICAO）文档9971对＂容量＂的定义为：容量应表示为某一给定时间内空中交通管理资源（空域扇区、航路点、机场）等能够接受的最大航空器数量。通常的时间片为1小时。文档中还指出＂运行容量＂是一种预测容量，与机场、空域的战术环境有关。在实际工作中的容量实际指的是＂运行容量＂，该值是受一些动态因素：气象、CNS状态、机型、人员等因素影响，可能会比公布容量要低。
本世纪以来，欧美已经有许多容量评估的解决方案，不断提升容量评估的水平，并着力于解决管制员工作负荷评估的难题。日本于上世纪90年代中期开始进行流量管理工作，目前处于亚洲领先水平。而我国的容量评估研究起步较晚，很长一段时间处于对国外评估技术和理论的研究阶段，目前正在努力实现将理论应用于实践。一方面科研院所在进行评估工具的研究和开发，其中民航二所和民航二十八所的研究人员对于技术理论研究处于国内的领先水平。另一方面也着力于实现通过民航院校进行流量管理工作的人才培养和与企业进行联合研究，其中南京航空航天大学建立了＂民航空管实验室＂。
四、CDM向A-CDM的转变
CDM（collaborative decision system：协同决策）概念最早是在美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration：简称FAA）1993年的一次实验中出现的，最初是为了评估空中交通流量管理部门提供的航班时刻表是否能够提升空中交通效率，事实也证明了CDM的应用的确能够大幅度减少航班总体延误。CDM其实是实现空中交通运输系统中，空管、机场和航空公司等组织之间及其内部通过信息互通和数据共享，共同参与同一个工作内容，实现同一个目标，增加对资源使用的灵活性，减少不必要的时隙浪费，旨在利用协同技术和程序提升管理效率，实现空中交通各利益相关方利益最大化。華北地区在2010年进行过一次有关CDM的实验，然而因为信息交互不完全和数据的不完整，最后本次实验的结果并不尽如人意。我国目前的CDM运行情况是各地运行、相互独立，并没有实现真正意义上的协同决策。
最新一版的ICAO文档9971中又引入了A-CDM（Airport collaborative decision making：机场协同决策），A-CDM是利用信息化手段来协调空管、机场、航空公司等单位之间以及单位内部的信息传递和沟通，实现利益相关方在共同的情景意识下的协同式决策，有效控制航班管理流程，提高资源利用率和交通管理效率。首次将地面服务提供者的数据引入A-CDM中，优化航班过站的程序。引入可变滑行时间计算里程碑方法中重要时间，优化飞机推出、滑行和起飞次序，减少排队和滑行道的拥堵。通过协同起飞前排序，增加排序的透明度、时间的可预测性，从而改善航班正点率。
五、流量管理发展之我见
（一）依托网络化、信息化和大数据的高速发展
我国的空域面积是欧洲的1/3，航班量却是欧洲的2/3，也就是说我们的空中交通密度是欧洲的两倍。然而我国的民航起步比较晚，整个行业的发展也相对落后，因此我们仍然将会在很长的一段时间内处于追随者的位置，需要不断学习欧美甚至是日本的先进的航空管理经验。但是我们不能一味的＂模仿＂，对于空中交通流量管理，我们面临更大的挑战，也面临着更高的要求，我们要做的是依托现在快速发展的网络化、信息化和大数据实现自身的快速发展甚至是超越。
（二）建立完整、完善的管理体系
自2009年空管局成立＂流量监控室＂起，我国正式开始了流量管理的体系建设，到2018年的ATOM开放使用，我国建立起了空管局运行管理中心（国家级），地区级流量管理中心和终端级的管理部门（席位），流量管理体系有了雏形。然而这些仅仅是一个初级阶段，还存在很多的不足，在部分地区甚至没有流量管理专业人员，流量管理人员与管制人员之间的职责划分不够明确。我们需要在现有体系的基础上，将各个流量管理部门进行有机的联合和统一，明确各部门的职责，合理、有效的运用资源，协调军民航关系最终建立完善的空中交通流量管理体系。
（三）流量管理，人才先行
一方面我们需要加紧对国外先进流量管理技术的学习和研究，缩短自己研发的时间进程，实现理论研究转化为实际应用。另一方面我国的民航院校每年都会输出大量的航空专业人才，但是目前还没有专业的流量管理人才培养体系。如果能够在民航院校建立空中交通流量管理的课程体系，不断培养并持续的输出流量管理人才，相信在不久的将来我们的人才队伍就会的到补充和扩大。这无疑会促进流量管理的发展，加快赶超国际先进水平的步伐。
六、结束语
在空中交通流量管理方面虽然我们与欧美航空发达国家存在差距，这是我们的发展不足。但是在新时代的背景下，在新一代航空人的带领下，有可以依托的新技术和新手段，这是我们的优势。充分利用我们的优势，在民航业快速发展的大趋势下，加快脚步努力缩小差距甚至实现超越。最终从各个阶段实现空中交通的安全、高效、经济和绿色的现代化空中交通管理。
【参考文献】
《Manual on Collaborative Air Traffic Flow Management》（Doc 9971）
https：//www.faa.gov/https：//www.icao.int/Pages/default.aspx