空中交通流量控制的现状与策略分析

温涛涛

摘 要：随着空中交通的发展，空中交通管理中的拥堵问题逐渐显现，空域资源日趋紧张。作为空中交通管理的重要内容，空中交通流量控制对于减轻空中交通压力、提高空中飞行安全度以及提升空管运行质量具有十分重要的意義。本文根据空中交通流量控制的现状和发展要求，结合空中交通管理的新发展趋势，提出空中交通流量控制管理的优化策略，以期为解决空中交通拥挤问题贡献一定力量。

关键词：空中交通管理;空中流量控制;空域资源利用

中图分类号：V355 文献标识码：A

近年来，我国空中交通流量管理取得了一定的进步，然而相较于一些发达国家，我国的流量管理还处于起步和探索阶段，通过全面分析我国当前空中交通流量控制现状，有针对性的对空中交通流量控制管理策略进行优化，是新时期我国空中交通事业发展的内在要求。

1 空中交通流量控制概述

空中交通流量控制是指最大限度利用空中交通管制服务（ATC）的容量，在符合空中交通服务当局公布的标准和容量前提下，为飞机运营者提供精准、及时的信息以保证经济空中运输实施而开展的服务[1]。空中交通流量控制根据实施时间不同可以分为先期流量管理、飞行前流量管理和实时流量管理，实施空中交通流量管控的基本原则是以先期流量管理和飞行前流量管理为主，以实时流量管理为辅。

从本质上看，空中交通流量控制管理是一种服务，通过实施科学合理的交通流量控制手段，可以进一步规范空中交通流通，使空中交通流通更加有序、快捷，以实现空中交通的最佳经济状态，即尽可能准确的预报飞行情况而减少延误。

2 空中交通流量控制现状

近年来，空中交通流量迅速增加，为了更好的利用我国的空域资源，中国民航空管系统对行业管理体系进行优化，形成了民航局空管站、地区空管站和空管分局（站）三级管理模式，建立了以区域管制、进近管制、机场管制为主线的三级空中交通服务体系，我国空中交通流量控制也逐步向系统化管理阶段迈进，并取得了一定的成绩。然而，在取得成绩的同时，我国空中交通流量控制中也存在一定的问题，一是技术和管理创新不足，缺乏新时代空管建设的内驱动力，在管理系统应用、更新的全面性和效率上还有待提升;二是流量管理战略、战术功能训练不足，统筹规划协调能力有待提升;三是在流量管控管理保障层面投入不足，还需要发挥政府、社会等多方力量，共同开展航班运行保障工作。

优化空中交通流量控制的基础是要摸清空中交通流量的特点，我国空中交通流量具有两个主要特点，一是空中交通流量增长速度快，对军航、民航空管系统都造成了极大的压力，空中交通流量的状况取决于航线条数及长短、机场和飞机数量、起降架次等。二是，空中交通流量分布不均衡，空中流量集中在了政治中心、经济中心所在的城市机场，随着旅游业的发展，文化旅游中心城市机场的流量也在不断增加[2]。

3 空中交通流量控制管理的策略分析

结合我国空中交通流量特点，做好空中交通流量控制管理要从以技术创新入手，不断驱动管理创新，强化机构建设和人员管理，建立空管机构、航空公司、机场的协同沟通机制，充分利用各航空公司、机场及空管的运行数据，通过流量管理战略、预战术、战术以及复盘等各功能模块，有效发挥统筹规划、协调全局、提升效率的作用[3]。以技术驱动管理创新的空中交通流量控制策略可以从以下几个方面入手：

（1）地面等待策略。地面等待是指让飞机在地面等待的方式控制和管理空中交通流量的一种策略，最基本的问题就是决定哪架航班应该延迟而且应该延迟多长时间，尽可能减少航班空中等待，保证航空飞行安全[4]。我国机场的容量限制突出、航班延迟现象严重，应分别从单机场等待策略修正、多机场地面等待策略优化以及基于航班优先级单机场、多机场地面等待策略入手。

单机场修正模型的实际以起飞容量无限大为设想，只考虑因降落机场容量限制因素，即假设条件下的机场容量为机场的起降综合容量限制。在原有地面等待策略基础上，把等待成本细化为地面等待成本和延迟成本，并将延迟成本作为目标函数的一部分，以使优策略化后的目标函数变为总的机场地面等待成本和延迟成本最低，这样的模型更加贴近了当前我国实行的乘客延迟经济补偿政策，所计算出的结果更具经济性。

（2）机场终端区飞机排序策略。飞机终端区排序问题是终端区流量管理的重要任务。机场终端区飞机排序是一类组合优化策略，利用不同类型飞机之间要求保持的尾流间隔不同的特点，通过采用现代化算法来求解不断增加的飞机数目以达到减少排序时间的目的。目前，对终端区着陆飞机的排序，还没有实现全面科学分析和理论计算，单纯依靠管制员人工判断，效率极低。因此，持续开发自动化的排序咨询系统，利用人工智能优势，根据单跑道终端区着陆飞机队列特点，建立优化飞机队列着陆时间的模型，通过约束条件实现对飞机队列的各种现实，以实现目标函数的确立，引入计算机编程模拟优化算法，寻求对于终端区飞机排序的最佳策略。

（3）改航策略。恶劣天气、导航设备故障等问题所产生的航班延误、改期、备降问题凸显了空中交通流量管理的重要性，应运而生的改航策略就是空中流量管理的重要组成部分。在特殊情形下，机场、空域容量下降，利用改航策略可以组织航班放飞以及选择临时航路避免进入容量限制区域，以降低经济损失。我国改航策略研究应用的时间比较晚，在这个领域还有较大的延伸空间。部分研究者利用拉格朗日乘子法解决改行问题，虽有一定的长处，但也存在简化过多、不完全符合空管工作实际的缺陷。实际上，改航问题不仅仅只是静态网络的最短路问题，还需要规划所有航班的飞行方案。在实际操作中，要符合空管习惯和规定，使用动态网络中的算法来解决改航问题，制定改航策略。

（4）航班时刻优化策略。航班时刻优化是指在固定的航班周期内，建立旅客平均累计需求的时间函数，利用旅客延误成本最小化原则，建立航班时刻的优化模型。实际上，这是一种对于航班顺序的优化策略，利用时间窗的概念，可以动态的进行飞机指派，进一步优化了航班时刻排序。该优化策略的目标出发点仍为航班运营成本、旅客溢出成本以及飞机购置成本之和的最小化，充分考虑了旅客延误的因素以及与航班时刻排序之间的关系，利用数学软件对所建立的航班时刻优化模型进行求解，以求得最优排序。

4 结束语

综上所述，以技术驱动管理创新的空中交通流量管理思路，为空中交通流量控制指明了新的发展方向，在体制创新、强化管理的基础上，进一步优化地面等待策略、机场终端区飞机排序策略、改航策略和航班时刻优化策略，将促进我国空中交通流量管理水平不断提升。

参考文献：

[1]孙锐，季托，丁轶.空中交通流量管理系统综述[J].电子质量，2020，41（05）：59-62.

[2]吴丹清，丁一波，张晖.空中交通指挥控制和流量管理发展研究[J].信息化研究，2020，46（02）：6-12.

[3]王博文.空中交通流量控制的现状、策略以及发展趋势[J].科技创新与应用，2017，7（17）：70.

[4]姚志华.基于经济效应与航空安全平衡的空中流量控制策略研究[J].硅谷，2015，8（03）：266+270.