关键词：空中交通管制、复杂性、跟踪研究、影响因素、交通密度、航路结构
引言
空中交通复杂度随着近年来空中交通的增长和空管系统的饱和大幅度提高，因此研究空中交通的复杂性为后续的分析提高理论和事实依据。也能为今后分析复杂性在空中交通管理中的应用、改善我国空域结构、优化空中交通程序提供基础。
一、复杂性的概念
1.1 复杂性的定义
“复杂性”是指一种“难以分离、分析、或解决…”的情况，大多数都与人的直觉有关。
一个复杂的系统，其中各成分之间的联系是很难被分析透彻的，目前一个系统复杂需要具备下列特征：
·系统中大量成分之间的联系用传统的数学方法无法分析；
·各成分之间的动态联系包括能量或信息转换；
·系统冗余允许一些系统子集可以独立实现整个系统的功能；
·各成分之间存在局部的信息缺乏；
·成分之间的非线性联系使得任一成分都有可能对系统造成巨大的影响。
Mogford等人定义“复杂性”是“一个包括静态扇区特征和动态交通模式的多维概念，”并解释这个概念是要从管制员的主观角度来定义的。“…有三个成分，第一，空中交通的自然几何特征；第二，交通的运作与程序处理；第三，管制员自身特点与行为（经验，规律等）…”[1]
1.2 与复杂性相关的概念
容量：容量对于空中交通管理系统来说就是这个系统对一定量的空中交通提供导航服务的能力，它与高等级的安全性目标相符，同时在正常的环境下，不强加明显操作，以及在经济和环境方面没有无谓的花费。
扇区容量：小时扇区容量是在一个小时内能被安全分配给扇区管制员的最大的航空器数量，也就是扇区管制员在不超出最大工作量的前提下能处理的所有航空器数量。
空中交通复杂性：空中交通复杂性是使得给定数量的航空器易于或者不易于管制员操作的特性。
工作负荷：对于一个管制员来说在一段给定时间里处理所有任务所花费的时间就是这个时间段内他的工作负荷。
二、复杂性的影响因素
在过去，大家一直认为交通密度是与复杂性联系最紧密的唯一因素。但是，随着研究的深入，密度本身逐渐表现为一个很不充分的指标。而且许多迹象表明管制员认为工作中面临到的困难，并不仅仅是交通密度造成的，而是一系列相关联的交通复杂性因素。大家越来越认识到复杂性因素是按照非线性规律相互作用、相互联系的，同时，管制员的个体差异，导致不同的管制员，在面对相同的复杂性因素形成的问题时，是会做出不同反应的[2]。
2.1 交通密度
交通密度是指飞机在空域中的分配。 这些飞机可以集中于某些地区的领空，也可以集中在某一天交通的波峰和波谷。 当飞机不均衡分布时，复杂度往往会增加。管制员就不得不在一个较小的领空和/或更少的时间来处理更多的飞机。一些内部因素可以影响交通密度，比如航路结构。然而，航班的不均匀分配主要是由于外部因素引起的。 这些因素包括：
•基本的交通需求，这可能是集中在某些领空和/或在一天中的某时候。
•军事领域，其限制了可用的领空。
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2.2 流量结构
这里的流量结构指的是飞机的水平活动。通常情况下，航空器的交叉流量相对平行流量更加复杂。 交叉流量的存在主要是交通需求的结果（外部因素） 。然而，它们的位置可以受航路结构的影响。例如，如果改变了空中导航服务提供者（ANSP）的航路结构，将会导致交叉点从一个区域管制中心到另一个区域管制中心的移动，这将影响管制员的复杂性（内部因素） 。毗邻空中导航服务提供者（ANSP）的航路结构也可以影响交叉点的存在和位置（外部因素）[3] 。
2.3 交通组合
这一部分主要是看航空器速度的变化，其目的是为了获得不同的性能特点。当航空器拥有相同的速度时，假设情况不是很复杂，但是进场航空器如果拥有不同的速度也会增加复杂性。
一般情况下，速度的差异是由于飞机的类型特点，因此被认为是一个外在因素。
2.4 航路结构
这里指的是空域内的航路结构。 虽然航线结构往往反映了潜在的交通需求（外部因素），它的优化在很大程度上是内部因素。例如， 空中导航服务提供者（ANSP）可以在其空域内重建航路或改变双向航路，相对单向航路来说，这是更复杂的。 但是，必须指出的是，空中交通服务提供者全面优化航路结构的能力通常被外部因素制约，如军区。
2.5 军方空域
因为军方空域，管制员不得不在较小的空域内处理航空器或不得不使用替代航路，从而使复杂度大幅增加。军方空域的位置和范围通常是外部制约因素，这是空中导航提供者（ANSP）无法控制的。 军方空域对管制员工作量的影响也取决于军民协调的效率和结果。
2.6空中交通拥挤
空中交通拥挤,对于出行者来说,主要是对时间和飞行速度的感觉,即航空器在机场跑道等待起飞放行,以及航空器在终端区走廊口附近等待降落等等。
空中交通拥挤具有时间性和空间性,换而言之,交通拥挤现象并非呈现在一天的任何时刻或任何地点。因此,在很多情况下,对于空中交通来说,交通拥挤是到港、离港需求没有充分或是不合理利用空中交通管理系统资源,或者是空域划分不合理造成的。
交通拥挤的大多数定义都反映出拥挤产生的影响――即反映了超出出行者可接受的时间或延误的增长。因此,出行时间及其相关指标在交通拥挤定义和评价中被广泛应用。但是,出行者可接受的出行时间、速度和延误反映的拥挤是随着地理位置(机场所在城市位置)和时间段而变化的。根据机场、空域规模、拥挤发生地点、拥挤时段和拥挤人群的不同,对交通拥挤的接受程度也不同。实际上,交通拥挤总是存在的,只是有的拥挤可以接受,而有的拥挤则不可接受。本文所要解决的拥挤问题主要是针对不可接受的拥挤。不可接受拥挤 (unacceptable congestion)是当出行时间或延误超过了一致标准的拥挤。对于空中交通领域来说,这个一致标准随着机场设施、飞行时间等的不同而不同.。此对应,可接受拥挤(acceptable congestion)是当飞行时间或延误超过自由流状态下飞行时间或延误时形成的拥挤[4]。
三、复杂性的研究意义
伴随着空中交通流量的持续增加，及民用航空可用空域资源的相对有限，使得以保证飞行安全为主要目标的空中交通管制系统越来越不能满足广大旅客和各个航空公司的需求，因此，由于流量控制而导致的航班延误频发，旅客和航空公司因而蒙受了重大损失就是这一问题的集中体现。而且随着各个国家飞机数量的不断增加，空中交通越发复杂。与国外同行相比，我国航空业整体发展水平低，普遍规模小，经济效益差，综合实力弱。因此，对交通复杂程度的研究就显示出其重要性。研究交通复杂度有助于提高对交通流量的进一步认识，也是研究航空交通延误问题的前提条件，可以解决空中交通拥挤和航班延误现象，减少不必要的空中等待，也可以使得空域的使用最大化、效率最大化。而且航空交通复杂程度直接影响到管制员工作负荷和工作性质的难易程度,从而对航空的安全起着举足轻重的作用。此外，还可以为我国民用航空提高整体实力，研究结构调整、发展趋势等问题提供一种新的研究思路。
参考文献
[1] Air traffic complexity: An input-output approach，Lee, Keumjin; Feron, Eric; Pritchett, Amy Source: Proceedings of the American Control Conference, p 474-479, 2007, Proceedings of the 2007 American Control Conference, ACC。
[2] Air traffic control complexity and safety: Framework for sector design based on controller interviews of complexity factors ，Majumdar, Arnab; Ochieng, Washington Yotto Source: Transportation Research Record, n 2007, p 70-80, 2007, Aviation 2007。
[3] 姚玲: 空中交通拥挤评价方法研究，中国民航大学学报, 2008。
[4] G.M Flynn,C.Leleu,and L.Zerrouki. Traffic complexity indicators and sector typology analysis of U S.and european centres. Tech-nical report,Eurocontrol. 2003。
论文作者:何雨佳
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：交通论文; 复杂性论文; 管制论文; 拥挤论文; 航路论文; 空域论文; 因素论文; 《科技中国》2018年4期论文;