民航協(xié)同決策系統(tǒng)的實現(xiàn)與管制應用

馬宇昊 鄭志敏

摘 要：目前，航空運輸為國民經濟的發(fā)展提供了強大助力，如何實現(xiàn)空中資源使用率的最大化等問題的提出，使得空中管制工作需要得到了業(yè)內人士的重點關注。協(xié)同決策是一種以信息交換為基礎，政府與企業(yè)相互聯(lián)系相互協(xié)作的理念。本文簡要概括了協(xié)同決策的理念和內涵，分析了協(xié)同決策系統(tǒng)實現(xiàn)的可能性，以及系統(tǒng)在空中管制中的案例應用。

關鍵詞：協(xié)同決策；空中管制；系統(tǒng)應用

中圖分類號：TP317 文獻標識碼：A

一、協(xié)同決策理念

“協(xié)同決策”一詞最早出現(xiàn)在美國，它源于航空管理局的一次實驗，目的是為了檢測根據航班信息表能否增加空中利用率，減少航班延誤現(xiàn)象。實踐證明，協(xié)同決策理念有效緩解了空中交通流量擁堵的現(xiàn)象。航空運輸工作并不是任何一個部門就能單獨完成的，它需要包括機場、航空公司、管制部門等多個部門的協(xié)調合作。協(xié)同決策理念的實施，使各部門更清楚明白自身的職責，同時允許各方提出需求與限制條件，使其優(yōu)化自身系統(tǒng)與能力，協(xié)調做出統(tǒng)一、安全、高效的決策，實現(xiàn)利益的最大化。此外，通過信息共享的方式加強合作，可使機場與航空公司之間都能獲得準確及時信息，增強多方對實際狀況的處理能力，提高航班運作過程中可能發(fā)生事件的預測性。

二、民航CDM系統(tǒng)定義及目標

民航協(xié)同決策系統(tǒng)是一個開放性的信息平臺，它主要用于實現(xiàn)信息搜集、信息結合以及信息共享。該系統(tǒng)由六個要素組成。其中包括：

（1）信息交換平臺：以增強對空中交通流量的預測性為目的，建立起實時、準確的信息共享平臺。

（2）可控制地面滑行時間：主要指計算飛行器在跑道上的滑行時間，其計算方法可依據不同情況靈活選擇。

（3）起飛順序：綜合考慮各方面情況，征詢參與部門意見，對航空器的起飛進行排序。

（4）關鍵事件觸發(fā)：作用在于展現(xiàn)航班從計劃至起飛的過程和實現(xiàn)對航空器運行過程的精密追蹤。

（5）航行數據協(xié)同管理：，各參與部門同空管部門交換更新信息和離港信息并估計出到港時間，以實現(xiàn)飛行器起飛時間間隙合理分配的目的。

（6）不利情況的協(xié)同決策：指當機場面臨容量下降的情況時，促使各部門協(xié)同合作，共同利用許可容量一種工作方式。它的目的在于當出現(xiàn)突發(fā)狀況時，通過促使各部門合作使系統(tǒng)訊速恢復運行。

民航CDM系統(tǒng)通過信息的共享，促使各參與部門協(xié)同工作，高效完成航空運輸任務。具體過程包括對航空過程進行精密追蹤、對起飛順序進行排序、獲取航空器具體起飛時間、計算到港時間等。最終實現(xiàn)合理調配、降低工作人員勞動強度、提升航空運行效率的目標。隨著CDM系統(tǒng)的運用，時間和空中資源率利用效率將得到明顯改善。

三、航班協(xié)同決策系統(tǒng)關鍵技術

協(xié)同決策理念的運用也越來越廣，當前協(xié)同決策系統(tǒng)技術體系已初步形成。目前，協(xié)同決策系統(tǒng)的實現(xiàn)大多采用Java EE多層分布式模型，其應用邏輯按功能劃分為組件，各個應用組件根據他們所在的層分布在不同的機器上。一個多層化應用能夠為不同的每種服務提供一個獨立的層實現(xiàn)其功能。

對于航班系統(tǒng)決策系統(tǒng)在性能而言，其作用在于實現(xiàn)異構結構與數據庫之間實現(xiàn)信息的交換，系統(tǒng)技術體系架構應符合架構設計，盡可能采用有可持續(xù)發(fā)展能力的最新技術。目前常用的是架構SOA技術，它是一種面向服務的架構技術，把空中管制行業(yè)看成是與應用程序和它運行的計算機平臺相互獨立的可重用組件或服務。除此之外，誕生于以網絡為中心以實現(xiàn)信息共享的時代下的SWIM（系統(tǒng)級信息管理）技術在搭建系統(tǒng)架構中也得到了合理利用。

四、民航協(xié)同決策系統(tǒng)在空管工作中的應用

1 民航協(xié)同決策系統(tǒng)在空管工作中的應用

為體現(xiàn)出公平分派的協(xié)作理念，協(xié)同決策通常選擇RBS及Compression兩種計算方法。RBS是以靜態(tài)形式來根據順序進行計算的。RBS計算法是以機場為中心選擇一個半徑為r的圓形區(qū)域計算的。它的優(yōu)勢在于：

（1）在距離為r以外的航班將免于地面等待。

（2）在距離r以內的航班通過最初時刻表中最早到達時間分配時間片。

Compression方法則是一種動態(tài)形式的計算方法，Compression算法嚴格按照時隙的航空公司屬性進行調配，能夠有效減少飛機原地等待時間。Compression流程如下：

（1）掃描所有時隙，尋找由于航班取消未被使用的時隙t；

（2）確定時隙原來所屬的航空公司，掃描該公司的后續(xù)航班，若存在f∈A，且ETA≤t將航班f移至時隙t，重復上述步驟；若不存在，則進行下一步；

（3）從整個航班隊列中尋找f∈F，且ETA≤t，將航班f移至時隙t，并將空出的時隙所有權轉給航空公司A，跳轉至初始流程，如圖1所示。

通常情況下，隨著機場上空出現(xiàn)持續(xù)等待現(xiàn)象，延誤時間將不斷增加，航空公司會考慮是否取消后續(xù)部分航班，如果取消將會帶來巨大的經濟損失。而通過運用CDM程序，擾亂秩序的航班將會被除去，協(xié)同決策系統(tǒng)會為航空公司即刻提供時刻安排表，之后公司便可以依據時間安排，合理制定計劃，避免出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。如取消部分航班飛行、調整起飛時間和順序等，接著將沒有用到的時刻信息回饋給系統(tǒng)，這部分時間就可以被再次利用。系統(tǒng)總運行模式如圖2所示。

近年來，我國飛行量和旅客量持續(xù)增長，航班架次也大幅度上漲，航班延誤問題激發(fā)市場需求同供給部門之間矛盾。據中國民航局、中國航空運輸協(xié)會等機構最新公布數據顯示，消費者對航空公司的投訴中，包括航班延誤在內的航班問題，仍居民航消費投訴之首。協(xié)同決策理念的應用促進機場運行更加有序、正常、高效。通過使用電子進程單，減少塔臺各席位之間的協(xié)調工作負荷：提高塔臺管制員處理特殊情況的能力；有效地提高管制員工作效率和安全保障水平?？傊畢f(xié)同決策系統(tǒng)在空管工作中的應用實現(xiàn)了多方共贏的局面，能夠避免重要航班的延誤，也能夠減少機場混亂局面的出現(xiàn)。實踐證明，多個部門的共同協(xié)作相比空管部門單方面決策更加有效。

2 案例分析

目前，CDM系統(tǒng)已全面應用于華東空中管制系統(tǒng)中。民航華東CDM系統(tǒng)主要是通過促使各部門相互協(xié)作，實現(xiàn)信息共享，減少航班延誤現(xiàn)象。目前盡管CDM在華東空管運行中仍存在部分問題，然而，在各方不斷努力下，華東空中管制取得明顯效果，航班準點率大幅度提升。

CDM系統(tǒng)在華東地區(qū)的應用，主要通過CDM平臺實現(xiàn)信息整合，包括航班計劃出來綜合雷達航跡的內部信息、航空器機號和航班動態(tài)等外部信息，再通過計算方法計算，便于航路流控，分析機場運行情況，對航班軌跡預測。CDM系統(tǒng)的應用確保在前站起飛時提供確切的落地時刻，計算出準確的TOBT，當航班經過本站時，CDM平臺給出的COBT能夠被執(zhí)行，最終本站離港時，平臺給出的CTOT能被執(zhí)行以減少航班滑行時間。

CDM在華東空中管制系統(tǒng)中應用實現(xiàn)了機場停機位的有效應用，高效合理利用機場資源；而航班動態(tài)信息的透明，使旅客更信任航空公司，提升了航空公司的信譽和效益；此外應用此系統(tǒng)減少了航空器滑行時間、碳排放和環(huán)境污染；CDM系統(tǒng)不斷監(jiān)控航班動態(tài)，并計算落地時間，使機場停機位分配合理。

結語

民航協(xié)同決策系統(tǒng)通過信息決策平臺的建立，整合信息資源，促使各相關部門協(xié)同合作，減少延誤時間，提高航班準確率?？偟膩碚f，協(xié)同決策系統(tǒng)對于空管系統(tǒng)而言，意味著更多高效決策，更充足的時間，更多的容量。對于提高空中資源利用率、減少延誤時間、減輕管制人員勞動強度起到了不可忽略的作用。

參考文獻

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