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[摘 要]随着空中交通流量持续增长与有限的空间容量之间矛盾的日益突出，提高空域容量评估能力十分重要。空域系统结构的复杂性和交通流特征的多变性决定了现有空域容量评估方法在实际应用中具有一定的局限性。以下分析造成流量控制的因素、流量控制方法和空中交通容量评估的意义以及容量评估模型的未来发展方向，力求为航空业的发展奠定基础。
[关键词]空中交通；容量；流量控制；评估
中图分类号：H137.52+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0288-01
1 空中交通容量研究背景及意义
由于民航运输量呈快速增长趋势，导致在飞行繁忙的一些终端区经常出现长期的流量拥堵情况，主要原因是现有机场容量的相对不足。终端区不同于跑道，影响空域容量的因素非常多：如飞机的速度、飞行轨迹、飞行员和飞机对管制指令的反应等，都会受很多因素的干扰；管制员在指挥时采用的管制措施也很难用数学模型完整地表达出来。为了解决以上矛盾，提出仿真研究的方法，通过考虑多种约束条件实际运行情况，再对仿真结果进行分析统计得出容量结果。
2 空中交通容量的流量控制
2.1 造成流量控制的因素
不合理的空域结构对空域容量有着直接影响，我国空域结构划分不合理是限制其流量的重要因素之一。例如，我国大多数机场都设置了供飞机进离场使用的固定走廊，其宽度通常为十千米甚至更短，没有充分考虑因天气因素需要绕行的情况，调配余地小；航线设计如果不合理会使航线交汇处流量过分集中；进出场走廊不能满足大型飞机的需要，造成航空器的拥挤；在交通流量较大的机场附近，限制空域如果较多，其使用效率就会大大降低。
我国各地区天气和气候情况非常复杂，低空切风、晴空湍流、雷电交加等都会对航空安全带来巨大影响。恶劣的天气使航空飞行需要改变原有的计划线路，甚至不能正常起飞、降落，导致地面和空域的航班堆积，增加了交通流量压力。
管制员的管制技能也能对空中交通流量造成影响，娴熟的业务技能对航空安全起到了重要作用。对管制扇区的同一个问题，技能较高的管制员能应对自如，而技能较低的管制员则要对航空器进行流量控制才能完成。
軍事活动是另一个影响空中交通流量的因素。很多飞机场和航路附近分布着军事活动限制领域和军事机场，对航空飞行流量有一定的限制。
2.2 流量控制方法
空中交通流量的控制方法包括短期、中期和长期流量控制，空中交通流量控制的长期调配措施是指在实际飞行前的几个月内对长期航班时刻表进行规划。通常是每年十一月份通过统计分析以往的飞行数据，合理预测下一年的飞行数据。中期流量调配措施是指在实际飞行前的几天内对长期航班时刻表进行规划。短期流量调配措施是指在实际飞行当天再次对航班时刻表进行确认。
目前广泛实施的是飞行前流量控制和实时流量控制。前者可以有效避免本场和本区域机场航线较多情况下的流量高峰，航线较少的情况下则没有保障。后者方法过于简单，虽然适用于大多数情况，但是有时会适得其反，造成航班延误。
3 空中交通容量评估
3.1 空中交通容量评估意义
我国航空运输量快速增长，航空终端区的流量拥堵现象常有发生，原因之一就是没有对空中交通容量进行科学合理地评估。空中交通流量不平衡使终端区和航路交汇处的飞行冲突现象日益突出，存在很大
的安全隐患。首先，对机场的各项改扩建方案进行评估分析，为管理者的决策提供参考，提高了资源利用率和合理性。其次，机场容量评估对CDM理念和流量管理的实施有着重要作用。根据机场地面和空中的交通容量，提高机场系统的资源使用效率，在满足管制规则要求的同时保证航班安全、有序、快速流动。机场地面及空中交通容量评估对改善地面空中交通阻塞、提高容量可用范围有着至关重要的作用。
3.2 SMMOD模型
SIMMOD是为空域和飞机场设计项目而计算各种各样的航空器延迟和航行时间性能指标的离散事件模拟模型。在SIMMOD研究中第一步将有对机场环境详尽的理解。这个环境包括空中交通管理规程、跑道操作步骤和滑行道活动。要获得机场环境的这些知识，也许必须到实地采访空中交通管制员和机场操作人员。通过这个过程对创建仿真模型的输入。这些规程从真实世界的操作被变换到模拟模型中。
SMMOD是动态的离散模型，事件发生在相应的时间点上。例如，航空器是一个跑道起飞序列中的事件，它能改变状态参数的即时发生。SMMOD在下一个事件发生前，评估这项事件的作用，并分析事件引起的一系列变化。如果用该模型测算跑道序列中航空器的平均延误时间，需要考虑如下状态参数：航空器进入起飞序列的时刻；跑道是
否被占用；在跑道序列前面的航空器进入跑道时的状态；为跑道起飞序列的航空器标示序号。SIMMOD完成一个事件的排序后（包括随着事件的改变更新状态参数）将为下个事件检查事件时间表。SIMMOD用户通过输入数据定义和预定的外部事件，能引起一系列后续的，互相影响事件。SIMMOD是一个随机程序模型。它使用任意的变化量来输出独特的数据用于描述在空中交通现象中的逐渐变化。因为SIMMOD被设计为从任何的特定数据库的建立的请求的重复中来输出可靠的结果，它通常需要重复单一的数据库来建立在统计学上重要的趋向。通过一系列连续的重复运算，报告程序将得出适用的总数、平均值和标准方差。
3.3 模型的计算方式
在模型计算中，首先会对数字序列进行大小排序，即把第一个数字依次与后面的数字进行比较，若比后一个数字大则保持不变，若比后一个数字小则交换两个数字的位置，然后再将第二个数字与第三个数字比较，依次类推，直至所有数字的顺序是从大到小排列的。飞机飞行时间越小，空域的容量就越大。对空中交通容量的评估就是将飞行时间进行排列，若新计算的时间比原来的大，则进行交换，确保容量不会缩小；若新计算的时间比原来的小，说明容量有所增加，则不需要交换。这种模型计算方式能够判断出空中交通的最大容量。
3.4 容量评估模型的未来发展方向
为了达到精准的评估目的，容量评估模型需要大量的信息和若干外围评估模块。为了获得最大限度的数据支持，空中交通容量评估模型的建立需要对现有的评估软件进行标准化处理，为系统内软件数据的自由交换创造有利条件。将容量模型嵌入到流量管理系统中，或直接把容量数据交换到动态航路划设系统。对现有机场模型的集成是空域容量评估的另一个重点。我国幅员辽阔，各地采用的飞行制度也有所不同，所以根据具体情况有针对性的制定评估模型，使评估结果更真实的反映实际情况十分重要。加强北京、上海、广州三大中心的
合作，逐渐扩大模型的评估范围，综合考虑多个机场的终端区运行情况，对改航和备降进行科学合理的安排，减少航班延误概率。
4 结语
由于空域结构的复杂性和空中交通流量的多变性，传统的空域容量评估方法已经不再适用。借鉴国内外相关空域容量评估理论，利用评估模型，科学合理地对空中交通容量进行评估，更好的处理复杂的空域结构下多变的交通流量，有效实施机场流量管理策略。目前建立的评估模型种类繁多、各有利弊、层次分明，从机场实际运行的角度深入系统地分析评估，是减少航班延误和保障飞行安全的重要依据。
参考文献
[1] 刘松.美国机场及空域容量评估概况[J].空中交通管理，2013（3）
[2] 蒋兵.空域评估模型与方法研究[D].南京：南京航空航天大学，2010.
[3] 刘松.美国机场及空域容量评估概括[J].空中交通管理，2013（3）.
[关键词]空中交通；容量；流量控制；评估
中图分类号：H137.52+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0288-01
1 空中交通容量研究背景及意义
由于民航运输量呈快速增长趋势，导致在飞行繁忙的一些终端区经常出现长期的流量拥堵情况，主要原因是现有机场容量的相对不足。终端区不同于跑道，影响空域容量的因素非常多：如飞机的速度、飞行轨迹、飞行员和飞机对管制指令的反应等，都会受很多因素的干扰；管制员在指挥时采用的管制措施也很难用数学模型完整地表达出来。为了解决以上矛盾，提出仿真研究的方法，通过考虑多种约束条件实际运行情况，再对仿真结果进行分析统计得出容量结果。
2 空中交通容量的流量控制
2.1 造成流量控制的因素
不合理的空域结构对空域容量有着直接影响，我国空域结构划分不合理是限制其流量的重要因素之一。例如，我国大多数机场都设置了供飞机进离场使用的固定走廊，其宽度通常为十千米甚至更短，没有充分考虑因天气因素需要绕行的情况，调配余地小；航线设计如果不合理会使航线交汇处流量过分集中；进出场走廊不能满足大型飞机的需要，造成航空器的拥挤；在交通流量较大的机场附近，限制空域如果较多，其使用效率就会大大降低。
我国各地区天气和气候情况非常复杂，低空切风、晴空湍流、雷电交加等都会对航空安全带来巨大影响。恶劣的天气使航空飞行需要改变原有的计划线路，甚至不能正常起飞、降落，导致地面和空域的航班堆积，增加了交通流量压力。
管制员的管制技能也能对空中交通流量造成影响，娴熟的业务技能对航空安全起到了重要作用。对管制扇区的同一个问题，技能较高的管制员能应对自如，而技能较低的管制员则要对航空器进行流量控制才能完成。
軍事活动是另一个影响空中交通流量的因素。很多飞机场和航路附近分布着军事活动限制领域和军事机场，对航空飞行流量有一定的限制。
2.2 流量控制方法
空中交通流量的控制方法包括短期、中期和长期流量控制，空中交通流量控制的长期调配措施是指在实际飞行前的几个月内对长期航班时刻表进行规划。通常是每年十一月份通过统计分析以往的飞行数据，合理预测下一年的飞行数据。中期流量调配措施是指在实际飞行前的几天内对长期航班时刻表进行规划。短期流量调配措施是指在实际飞行当天再次对航班时刻表进行确认。
目前广泛实施的是飞行前流量控制和实时流量控制。前者可以有效避免本场和本区域机场航线较多情况下的流量高峰，航线较少的情况下则没有保障。后者方法过于简单，虽然适用于大多数情况，但是有时会适得其反，造成航班延误。
3 空中交通容量评估
3.1 空中交通容量评估意义
我国航空运输量快速增长，航空终端区的流量拥堵现象常有发生，原因之一就是没有对空中交通容量进行科学合理地评估。空中交通流量不平衡使终端区和航路交汇处的飞行冲突现象日益突出，存在很大
的安全隐患。首先，对机场的各项改扩建方案进行评估分析，为管理者的决策提供参考，提高了资源利用率和合理性。其次，机场容量评估对CDM理念和流量管理的实施有着重要作用。根据机场地面和空中的交通容量，提高机场系统的资源使用效率，在满足管制规则要求的同时保证航班安全、有序、快速流动。机场地面及空中交通容量评估对改善地面空中交通阻塞、提高容量可用范围有着至关重要的作用。
3.2 SMMOD模型
SIMMOD是为空域和飞机场设计项目而计算各种各样的航空器延迟和航行时间性能指标的离散事件模拟模型。在SIMMOD研究中第一步将有对机场环境详尽的理解。这个环境包括空中交通管理规程、跑道操作步骤和滑行道活动。要获得机场环境的这些知识，也许必须到实地采访空中交通管制员和机场操作人员。通过这个过程对创建仿真模型的输入。这些规程从真实世界的操作被变换到模拟模型中。
SMMOD是动态的离散模型，事件发生在相应的时间点上。例如，航空器是一个跑道起飞序列中的事件，它能改变状态参数的即时发生。SMMOD在下一个事件发生前，评估这项事件的作用，并分析事件引起的一系列变化。如果用该模型测算跑道序列中航空器的平均延误时间，需要考虑如下状态参数：航空器进入起飞序列的时刻；跑道是
否被占用；在跑道序列前面的航空器进入跑道时的状态；为跑道起飞序列的航空器标示序号。SIMMOD完成一个事件的排序后（包括随着事件的改变更新状态参数）将为下个事件检查事件时间表。SIMMOD用户通过输入数据定义和预定的外部事件，能引起一系列后续的，互相影响事件。SIMMOD是一个随机程序模型。它使用任意的变化量来输出独特的数据用于描述在空中交通现象中的逐渐变化。因为SIMMOD被设计为从任何的特定数据库的建立的请求的重复中来输出可靠的结果，它通常需要重复单一的数据库来建立在统计学上重要的趋向。通过一系列连续的重复运算，报告程序将得出适用的总数、平均值和标准方差。
3.3 模型的计算方式
在模型计算中，首先会对数字序列进行大小排序，即把第一个数字依次与后面的数字进行比较，若比后一个数字大则保持不变，若比后一个数字小则交换两个数字的位置，然后再将第二个数字与第三个数字比较，依次类推，直至所有数字的顺序是从大到小排列的。飞机飞行时间越小，空域的容量就越大。对空中交通容量的评估就是将飞行时间进行排列，若新计算的时间比原来的大，则进行交换，确保容量不会缩小；若新计算的时间比原来的小，说明容量有所增加，则不需要交换。这种模型计算方式能够判断出空中交通的最大容量。
3.4 容量评估模型的未来发展方向
为了达到精准的评估目的，容量评估模型需要大量的信息和若干外围评估模块。为了获得最大限度的数据支持，空中交通容量评估模型的建立需要对现有的评估软件进行标准化处理，为系统内软件数据的自由交换创造有利条件。将容量模型嵌入到流量管理系统中，或直接把容量数据交换到动态航路划设系统。对现有机场模型的集成是空域容量评估的另一个重点。我国幅员辽阔，各地采用的飞行制度也有所不同，所以根据具体情况有针对性的制定评估模型，使评估结果更真实的反映实际情况十分重要。加强北京、上海、广州三大中心的
合作，逐渐扩大模型的评估范围，综合考虑多个机场的终端区运行情况，对改航和备降进行科学合理的安排，减少航班延误概率。
4 结语
由于空域结构的复杂性和空中交通流量的多变性，传统的空域容量评估方法已经不再适用。借鉴国内外相关空域容量评估理论，利用评估模型，科学合理地对空中交通容量进行评估，更好的处理复杂的空域结构下多变的交通流量，有效实施机场流量管理策略。目前建立的评估模型种类繁多、各有利弊、层次分明，从机场实际运行的角度深入系统地分析评估，是减少航班延误和保障飞行安全的重要依据。
参考文献
[1] 刘松.美国机场及空域容量评估概况[J].空中交通管理，2013（3）
[2] 蒋兵.空域评估模型与方法研究[D].南京：南京航空航天大学，2010.
[3] 刘松.美国机场及空域容量评估概括[J].空中交通管理，2013（3）.