空管协同决策平台的应用论文_杨树辉

空管协同决策平台的应用论文_杨树辉

中国民用航空新疆空中交通管理局新疆乌鲁木齐844000

摘要:随着世界范围内空中交通流量持续增加,交通拥挤问题已经愈演愈烈,成为制约空中交通发展、影响空中交通安全的重要因素之一,持续增长的飞行量和空域有限的矛盾日益凸显,航班延误已成为“热点”问题,这迫切要求我们加快空中交通流量管理体系建设,促进空域规划,提高空域资源的科学管理水平,保障航班准时准点、交通安全、高效顺畅。

关键词:协同决策、空中交通流量管理、

天空虽大,但是可用的空域资源十分有限,为确保航空安全,除了给一定飞机要各行其道之外,还要规定飞机之间必须保证一定的安全间隔,无论是垂直间隔还是侧向间隔,都必须确保飞机能够安全平稳地运行,这就要求空管部门事先进行流量的预测,经过周密的部署和计划进行空中交通流量管理。

而流量管理的核心任务是流量和容量的匹配以及最大化的利用容量,通过协同决策平台(CDM-Collaborative Decision Making),达到各参与方信息共享,各参与方利用共享信息做出更好的决策。根据中国民航的定义,协同决策是一种基于资源共享和信息交互的多主体(空管、机场、公司等)联合协作运行理念。

1.协同决策概念在美国的发展和应用

20世纪90年代,美国空中交通管制系统指挥中心联合几家航空公司进行了CDM概念系统的头图运行前验证,试验表明通过数据交互,航空公司延误率减少了10%—40%,1996年3月,美国联邦航空局成立了通信工作组以及协同航路工作组,通信工作组主要负责研究哪些实时数据将被交换,协同航路工作组则对起飞前以及航路阶段航空公司改航进行航路协同,1997年2月,通信工作组设计了AOCnet网,7个美国航空公司入网运行,同年10月数据整合工作组将国家空域状态信息项纳入AOCnet网。1998年1月,美国联邦航空局在旧金山和纽瓦克机场进行了CDM GDP“原型系统”试验,试验表明,最多可以减少48%的延误并节约大量成本。终于,在2000年,CDM GPDE(协同决策增强型地面等待程序)结束“原型试验”,正式投入运行。

随后美国开发出大量的协同决策工具,譬如:协同对流天气预报(CCFP),机场需求图(ADC),航班进程分析(FSA),航班进程监视(FSM),集成终端天气显示系统(ITWS)等。

关于美国联邦航空局的定义,协同决策是不同的航空运输部门之间,包括政府和企业间,协同努力通过交换信息以做出更好的决策的过程。

目前来看,空中交通流量管理在美国经历了由简到繁、由窄到宽的发展过程,逐步形成了流量管理中心、区域管制中心和终端繁忙机场塔台的三级流量管理系统,共享航班信息,与所有空域用户共同建立协同决策机制,共同协调制定流量管理,减少地面延误。

2.协同决策概念在欧洲的发展和应用

欧洲航行安全组织在1989年至1999年间共投资9000万欧元开展协同空中交通管理的研究工作,经过10年的研究获得了大量的研究成果,其中广为人知的进场排序管理(AMAN)、离场排序管理(DMAN)、冲突探测等一系列高级工具,促进了管制效率的提升,促进了节能减排。

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欧洲航空安全组织在2000年开始研究机场协同决策(A-CDM),在2006年,欧控,国际航协以及欧洲国际机场协会经过多年的研究联合发布了机场协同决策执行手册,正式投入运行,欧洲机场协同决策将传统的以协同流量管理为目的应用,扩展到以机场运行为核心的机场相关单位间协同运行,这不仅提高了机场运行环境中相关方的协作,同时也大大提高了机场运行以及流量管理的可预测性,提高了航班运行品质,减少了航班延误和旅客在飞机上的长时间等待,节约大量运行成本,从真正意义上显示了多方协同和共赢的目标,取得良好的经济效益和社会效益。

3.协同决策概念在我国的发展和应用

协同决策在我国的发展跟日本和韩国类似,主要是各参与方组织集聚在一起通过会议的形式解决问题。2007年,深圳空管站通过民航局科技立项开始研究机场航班运行协同决策,通过借鉴欧洲机场协同决策的理念,深圳空管站于2012年成功开发出航班运行协同决策系统工具。深圳航班运行协同决策系统实际上是由四个系统组成,分别是:

(1)飞行计划集中处理系统

(2)电子进程单系统

(3)ATRS(相当于欧洲的流量管理系统,范围局限在珠海终端区)

(4)ACDM(相当于欧洲的A-CDM中的CDM website或者信息共享平台)

2012年,在民航局的大力推动下,各地区开始大力发展协同决策工作,目前为止,各大地区基本已成功开发出部分协同决策工具,并具备协同决策的部分功能。

4空中交通流量管理主要以下三种策略:

(一)地面等候。延长航班的起飞时间,让航班在地面上做好一切的起飞准备并等候起飞,避免因为航线的饱和度在空中做不必要的盘旋。也就是说,为了解决潜在的矛盾,实现机场实际需求与机场容纳率之间的平衡,避免航空延误带来的高昂成本。

(二) 改变导航。为了减少等候时间,让一些航班绕航线运行,改变原有的航道,改变原有的飞行计划,从而减少航线上的饱和度。这种方法是以延长航线路线为代价的,这个就避免不了增加燃油的损耗,从而增加了经济负担。所以这个方法也要权衡利弊,要考虑飞行成本和飞行时间的。

(三)终端区域优化排序策略。由于各种不确定性因素的存在和信息交互的非实时性,在采取上述措施后,终端区域的拥塞无法完全消除。最优排程是根据不同飞机之间的尾迹间隔,合理地安排进场顺序,以尽量减少空中延误。

结语:众所周知,航空运输业在世界经济领域的活动中扮演着重要的角色,同时飞机出行也是人们出行交通必不可少的高效交通工具,随着近些年来空中交通流量的持续增长,更加高效、快速、安全的飞行越来越成为人们追求的目标,基于此,实施协同决策成为实施流量管理的重要手段,它可以通过在可行政策下应用有效的技术,在公平、平等的透明环境中共享更加及时准确的可用信息,更加灵活地解决空中交通流量所带来的问题。相信在不远的将来,协同决策将全面发展,保障出行安全,合理预测交通流量,为我们的民航事业锦上添花。

参考文献

参考文献:

[1]阳康.贵州空管服务安全风险预警系统分析设计[D].电子科技大学.2010:56

[2]郭慧.企业IT危机预警模型研究[D].武汉理工大学.2010:32-35

[3]梁丽琴.虚占时刻航班异常延误行为研究[D].电子科技大学.2010:12

论文作者:杨树辉

论文发表刊物:《科技新时代》2019年3期

论文发表时间:2019/5/8

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