空中交通流量管理系統(tǒng)試驗(yàn)報(bào)告

1、對(duì)空中交通流量管理系統(tǒng)的認(rèn)識(shí) 在之前的空中交通管理基礎(chǔ) 課程中， 我們學(xué)到空中交通管理主要包括空中交通服務(wù)、 空中交通流量管理和空域管理三個(gè)方面。 空中交通服務(wù)包括空中交通管制服務(wù)、 飛行情報(bào)服 務(wù)和告警服務(wù)。 空中交通管制服務(wù)的任務(wù)是防止航空器與航空器相撞及在機(jī)動(dòng)區(qū)內(nèi)航空器與 障礙物相撞， 維護(hù)和加快空中交通的有序流動(dòng)。 飛行情報(bào)服務(wù)的任務(wù)是向飛行中的航空器提 供有助于安全和高效地實(shí)施飛行的建議和情報(bào)。 告警服務(wù)的任務(wù)是向有關(guān)組織發(fā)出需要搜尋 援救航空器的通知， 并根據(jù)需要協(xié)助該組織或協(xié)調(diào)該項(xiàng)工作的進(jìn)行。 空中交通流量管理的任 務(wù)是在空中交通流量接近或達(dá)到空中交通管制可用能力時(shí)， 適時(shí)地進(jìn)行

2、調(diào)整， 保證空中交通 量最佳地流入或通過相應(yīng)區(qū)域， 盡可能提高機(jī)場(chǎng)、 空域可用容量的利用率。 空域管理的任務(wù) 是依據(jù)既定空域結(jié)構(gòu)條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)空域的充分利用，盡可能滿足經(jīng)營(yíng)人對(duì)空域的需求。隨著我國(guó)民航事業(yè)迅猛的發(fā)展， 航空器的數(shù)量不斷增加， 經(jīng)常出現(xiàn)這樣的問題， 在一年 的某些時(shí)期內(nèi)、 在一個(gè)星期的某些時(shí)間內(nèi)和在一天的某些小時(shí)內(nèi)， 某一空域、 某一航線上飛 機(jī)過于集中和擁擠或因氣候等其他原因造成某一空域的空域管制中心的管制能力無法應(yīng)付 的局面，為此， 往往通過流量控制的方式解決問題。隨著國(guó)內(nèi)飛行量的增加，因流量控制造 成的航班延誤量日益增加， 流量管制原因和流量管理誘發(fā)的其他原因已成為造成航班延

3、誤的 主要原因之一。 同時(shí)，流量控制措施常常導(dǎo)致在起飛前的飛行延遲、飛行中的等待、使用不 經(jīng)濟(jì)的飛行高度層、 改變航線或改航、 打亂班機(jī)時(shí)刻、 給航空器經(jīng)營(yíng)人帶來經(jīng)濟(jì)與燃油損耗、 機(jī)場(chǎng)或候機(jī)樓的擁擠和旅客不滿意等多種負(fù)面影響。因此，空中交通流量管理 (ATFM) 成為 民航當(dāng)前極為迫切的任務(wù)。國(guó)際民航組織對(duì)空中交通流量管理定義為： 為有助于空中交通安全， 有序和快捷的流通， 以確保最大限度的利用空中交通管制服務(wù)的容量并符合有關(guān)空中交通服務(wù)當(dāng)局公布的標(biāo)準(zhǔn) 和容量而設(shè)置的服務(wù)。 它的目的主要是為空中交通安全、 有序和流量的加速提供服務(wù)， 確保 最大限度地利用 ATC 容量， 為飛機(jī)運(yùn)營(yíng)者提供及時(shí)、

4、 精確的信息以規(guī)劃和實(shí)施一種經(jīng)濟(jì)的 空中運(yùn)輸，以盡可能準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)飛行情報(bào)而減少延誤。 ATFM 是 ATM 的主要組成部分。隨 著我國(guó)民航運(yùn)輸量的不斷攀升， 空中交通流量日益增加， 空中擁堵具有很高的必然性。 通過 對(duì)過去的工作分析，我國(guó)空中交通流量管理需要克服以下幾個(gè)方面的問題： 1、航班量迅速 增加。在過去的 10 年里，中國(guó)大陸民航的實(shí)際航班飛行量年均增長(zhǎng)都在15%左右，再加上航班活動(dòng)范圍主要集中在北京， 上海，廣州，成都以及一些沿海城市，進(jìn)一步加大了空中交 通管理系統(tǒng)均衡流量和處理沖突的工作負(fù)荷。2、空域管理存在的問題。目前，中國(guó)大陸只有一小部分的空域開放為民航使用， 空域的開放程度嚴(yán)

5、重不足， 這與空中交通發(fā)達(dá)國(guó)家 90% 左右的空域用于民航形成強(qiáng)烈反差。3、惡劣天氣的影響。盡管現(xiàn)代航空器都安裝了先進(jìn)的航行設(shè)備，但仍然不能完全抵御低云低能見度、雷暴和臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的影響。4、空軍活動(dòng)的影響。 一旦空軍活動(dòng)開始， 就會(huì)帶來相關(guān)空域不能使用以及相應(yīng)高度不能飛行等相關(guān)問 題，這使得本來就狹小的民航空域變得更小， 機(jī)動(dòng)余度變得更小， 勢(shì)必會(huì)造成進(jìn)入該區(qū)域的 航班空中擁擠，造成航班延誤。 5、嚴(yán)重缺乏空中交通流量管理的技術(shù)手段。多年來中國(guó)民 航以空中交通管制服務(wù)兼顧空中交通流量管理的作業(yè)方式， 在空中交通活動(dòng)增加到較高的水 平時(shí)， 干擾了正常的交通管制服務(wù)， 影響了安全， 與此同時(shí)，

6、 也很難達(dá)到完善空中交通流量 管理的目的。隨著國(guó)際民航、 中國(guó)民航的發(fā)展， ATFM 越來越體現(xiàn)出其重要性。 流量管理系統(tǒng)在國(guó)際 上起源于本世紀(jì) 70 年代中期，最初是為了緩解局部航運(yùn)阻塞而設(shè)計(jì)和開發(fā)的專用系統(tǒng)，狀 況與我國(guó)現(xiàn)在的狀況較為相似。經(jīng)過 80 年代和 90 年代的發(fā)展，已成為 ATM 系統(tǒng)中必不可 少的重要組成部分。 他們的共同特點(diǎn)是： 擁有中央數(shù)據(jù)庫的支持、 專門的流量管理部門和先 進(jìn)的流量管理系統(tǒng)。在歐洲，1989年成立了 CFMU （中央流量管理機(jī)構(gòu)），為ECAC（歐洲民用航空委員會(huì)） 的所有成員國(guó)提供 ATFM服務(wù)。CFMU建立在ICAO的CTMO （集中ATFM組織）概念

7、基 礎(chǔ)上，到 1995 年底，已初步在歐洲提供以下技術(shù)設(shè)備：有關(guān)空中交通需求的戰(zhàn)略數(shù)據(jù)庫、 綜合初始飛行計(jì)劃的處理系統(tǒng)、 包含飛行計(jì)劃的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)庫、 利用戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的工具， 特別是 間隔自動(dòng)分配功能、連接 CFMU與FMP （流量管制席位）和 AO（ IFR飛行和通用航空的 用戶）的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行 ATFM 規(guī)劃和質(zhì)量控制統(tǒng)計(jì)的檔案數(shù)據(jù)庫。在日本，于 1988 年設(shè)計(jì) ATFM 系統(tǒng)概念， 1991 年開始開發(fā)， 1993 年基本完成投入使 用， 主要由流量管理中心和四個(gè)區(qū)域管制中心和主要機(jī)場(chǎng)終端組成。在美國(guó)，F(xiàn)AA （美國(guó)聯(lián)邦航空局） 采用ETMS （增強(qiáng)的交通管理系統(tǒng)） 用于ATM服務(wù)。 其

8、中重要組成部分為 ASD （航空器狀態(tài)顯示器），安裝在ATSCC （空中交通系統(tǒng)指揮中心） 和 20 個(gè) ARYCC （航路交通管制中心）和一些需要的 TRACON （終端雷達(dá)進(jìn)近管制）設(shè)施 內(nèi)，實(shí)現(xiàn)其 流量管理功能。整個(gè)系統(tǒng)在 ATM 系統(tǒng)集成、監(jiān)控告警、解決方案、專家系統(tǒng) 及評(píng)估和易于擴(kuò)展方面，均顯示了其強(qiáng)大的功能。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室學(xué)到的交通流量管理系統(tǒng)主要是通過綜合考慮空中交通容量評(píng)估模型多 約束條件 （操作區(qū)域，隨機(jī)波動(dòng)因素， 噪聲， ATC 管制規(guī)則，系統(tǒng)延遲） 、天氣變化、 通信、 導(dǎo)航和監(jiān)視設(shè)備的性能、空域結(jié)構(gòu)與程序的調(diào)整以及系統(tǒng)保障能力的改變對(duì)空域容量的影 響，并結(jié)合管制員工作負(fù)荷

9、，將空中交通容量評(píng)估模型擴(kuò)展為單機(jī)場(chǎng)、多機(jī)場(chǎng)、單終端區(qū)、 多終端區(qū)、 單區(qū)域、 多區(qū)域的容量評(píng)估模型， 可對(duì)現(xiàn)有空域類型或航路結(jié)構(gòu)，或者新設(shè)計(jì)的 空域類型或航路結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效地評(píng)估， 最終對(duì)評(píng)估對(duì)象的容量得出比較客觀的數(shù)值或語言描 述?？沼蛉萘吭u(píng)估系統(tǒng)主要包括空域設(shè)計(jì)模塊、 理論容量評(píng)估模塊、 實(shí)際容量評(píng)估模塊和基 于管制員工作負(fù)荷容量評(píng)估模塊，各模塊之間的關(guān)系是：進(jìn)行理論容量和實(shí)際容量評(píng)估時(shí)， 根據(jù)空域設(shè)計(jì)模塊提供的空域結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)， 分別通過無延誤下的容量模型計(jì)算得出理論容量和 一定延誤水平下的實(shí)際飛行計(jì)劃仿真得出實(shí)際容量； 基于管制員工作負(fù)荷容量評(píng)估， 可在管 制現(xiàn)場(chǎng)或在模擬機(jī)上練習(xí)時(shí)統(tǒng)計(jì)對(duì)管

10、制員的工作負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 得出在管制員工作負(fù)荷達(dá)到 飽和時(shí)的主觀容量。 根據(jù)以上一種或多種評(píng)估方法得到的數(shù)據(jù)， 綜合分析空域容量評(píng)估結(jié)果。 機(jī)場(chǎng)地面評(píng)估參數(shù)設(shè)置界面可分為 “滑行道前后機(jī)距離 ”， “飛機(jī)流設(shè)置 ”、“仿真速度選擇 ”、 “跑道使用策略 ”等幾大塊。其中 “滑行道前后機(jī)距離 ”又可以分別為重型， 中型和輕型三種機(jī) 型設(shè)置滑行道前后機(jī)平均距離的九個(gè)參數(shù)， 選擇跑道使用策略， 選擇是否啟用專機(jī)坪滑行道， 設(shè)置停機(jī)位總數(shù)以及平均滑行速度。 “飛機(jī)流設(shè)置 ”中可以調(diào)整停機(jī)位占用數(shù)， 國(guó)際航班比例 以及設(shè)置 “隨機(jī)飛機(jī)流總架數(shù) ”?！芭艿朗褂貌呗?”，可以選擇 “方式 1 離場(chǎng)，方式 1

11、 進(jìn)場(chǎng) ”或 者“方式 2 離場(chǎng)，方式 2 進(jìn)場(chǎng) ”，也可以選擇是否啟用專機(jī)坪滑行道。對(duì)于 “仿真速度 ”，可 以選擇快速， 中速，慢速三種速度。 設(shè)置選擇完畢后， 就可以選擇 “開始仿真 ”或者點(diǎn) “取消 ”。 在機(jī)場(chǎng)地面容量靜態(tài)評(píng)估中， 可通過滑行路徑設(shè)置界面來設(shè)置每個(gè)停機(jī)位、 不同機(jī)型、 在不 同跑道上進(jìn)場(chǎng)或離場(chǎng)的路徑。設(shè)置好評(píng)估基本參數(shù)和路徑后， 可對(duì)終端區(qū)和地面的運(yùn)行情況進(jìn)行仿真， 仿真過程中界 面右下角隨著動(dòng)態(tài)變化顯示著已離場(chǎng)的飛機(jī)數(shù)、 已進(jìn)場(chǎng)的飛機(jī)數(shù)、 仿真時(shí)間。 隨時(shí)并可隨時(shí) 更改滑行路徑后進(jìn)行再次評(píng)估。同時(shí)， 我們還接觸到了中南地區(qū)空中交通流量管理系統(tǒng)， 中南地區(qū)空中交通流量

12、管理系 統(tǒng)包括主控模塊、 統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模塊、 區(qū)調(diào)監(jiān)控模塊、 進(jìn)近監(jiān)控模塊和塔臺(tái)監(jiān)控模塊等主要模塊。主控模塊的主要功能有： 基于沖突探測(cè)和雷達(dá)、 電報(bào)數(shù)據(jù)的飛行計(jì)劃實(shí)時(shí)優(yōu)化處理； 優(yōu) 化前后各重要點(diǎn)和扇區(qū)的流量統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)；空中交通流量/容量比較顯示；空域視圖顯示及飛行仿真； 空域變更及復(fù)現(xiàn)； 對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的空中交通狀況的時(shí)間環(huán)仿真； 對(duì)監(jiān)控點(diǎn)空中交通狀 況的時(shí)間軸顯示；基于實(shí)際空域狀況和氣象變化的空域容量實(shí)時(shí)變更策略；基于跑道變更、 航線變更、 扇區(qū)合并、 及容量變更請(qǐng)求的實(shí)時(shí)空中交通流量管理策略； 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù) 庫管理。統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模塊的主要功能有：基于人機(jī)交互、數(shù)據(jù)與圖形交互的空域視圖；對(duì)選定的

13、航線以及扇區(qū)合并狀態(tài)，空域視圖的實(shí)時(shí)調(diào)整；流量和容量的綜合顯示；對(duì)重要航路點(diǎn)、 任意航線段、扇區(qū)進(jìn)行流量統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè).；對(duì)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，指出了高峰時(shí)段和高峰流量值； 多種數(shù)據(jù)的融合， 在航班時(shí)刻表以及飛行動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上結(jié)合雷達(dá)數(shù)據(jù)和電報(bào)數(shù)據(jù) 進(jìn)行修正； 任意統(tǒng)計(jì)時(shí)間段和時(shí)間間隔的選擇； 任意統(tǒng)計(jì)日期的選擇； 根據(jù)航班動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)預(yù) 測(cè)的結(jié)果與經(jīng)過主控席位優(yōu)化以后的結(jié)果之間的比較； 歷史統(tǒng)計(jì)結(jié)果的查詢和管理； 統(tǒng)計(jì)預(yù) 測(cè)結(jié)果的多種查詢與顯示方式； 統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)結(jié)果的打印輸出。 區(qū)域調(diào)控模塊的主要功能有： 基 于人機(jī)交互、 數(shù)據(jù)與圖形交互的空域視圖； 根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的航線狀態(tài)和扇區(qū)狀態(tài)對(duì)空域視圖 進(jìn)行實(shí)

14、時(shí)調(diào)整； 對(duì)現(xiàn)有的扇區(qū)根據(jù)當(dāng)時(shí)的流量情況由管制員進(jìn)行動(dòng)態(tài)合并； 新扇區(qū)容量的更 改；當(dāng)天扇區(qū)合并記錄的查詢； 對(duì)經(jīng)過各區(qū)調(diào)扇區(qū)優(yōu)化后的航班隊(duì)列的查詢； 對(duì)查詢的航班 隊(duì)列根據(jù)航班號(hào)，預(yù)計(jì)過交接點(diǎn)的時(shí)間，起飛機(jī)場(chǎng)，到達(dá)機(jī)場(chǎng)，預(yù)計(jì)起飛時(shí)間，實(shí)際起飛時(shí) 間等進(jìn)行排序； 多種數(shù)據(jù)的融合， 在優(yōu)化后的航班計(jì)劃的基礎(chǔ)上結(jié)合了雷達(dá)數(shù)據(jù)和電報(bào)數(shù)據(jù)； 控制單元的容量，優(yōu)化前流量和優(yōu)化后流量的比較；控制單元的容量的變更；容量/流量比較的多種查詢與顯示方式； 當(dāng)天容量變更記錄查詢。 進(jìn)近監(jiān)控模塊的主要功能有： 根據(jù)當(dāng)時(shí) 的空域使用情況調(diào)整進(jìn)離場(chǎng)航線， 并將變更信息實(shí)時(shí)傳送給主控模塊； 根據(jù)當(dāng)時(shí)的天氣情況 改變進(jìn)近扇區(qū)容量，并將變更信息實(shí)時(shí)傳送給主控模塊；根據(jù)當(dāng)時(shí)空域空中交通流量情況， 進(jìn)行扇區(qū)合并與拆分， 并將變更信息實(shí)時(shí)傳送給主控模塊； 實(shí)時(shí)接收與顯示來自主控模塊的 流量管理決策； 對(duì)當(dāng)日各個(gè)時(shí)間段重要點(diǎn)的飛機(jī)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 并以多種形式顯示； 對(duì)當(dāng)日 的各個(gè)時(shí)刻扇區(qū)內(nèi)的飛機(jī)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 并以多種形式顯示； 對(duì)當(dāng)日的進(jìn)場(chǎng)、 離場(chǎng)和過重要 點(diǎn)的航班序列進(jìn)行查詢；對(duì)當(dāng)日的航班進(jìn)行不同方式仿真（時(shí)間軸、時(shí)間環(huán)、和距離環(huán)） 。 塔臺(tái)監(jiān)控模塊的功能有： 先期流量統(tǒng)計(jì)： 出港走廊口航