淺談進港排序管理系統(tǒng)AMAN在管制運行中的應(yīng)用

張笑寒，曹敦波，楊洪儒，王 楠

（民航新疆空中交通管理局，新疆 烏魯木齊 830016）

淺談進港排序管理系統(tǒng)AMAN在管制運行中的應(yīng)用

張笑寒，曹敦波，楊洪儒，王 楠

（民航新疆空中交通管理局，新疆 烏魯木齊 830016）

隨著航空運輸量的高速增長，航班延誤情況日益嚴重，而對飛機進行進港排序管理和跑道調(diào)度，能有效提高機場吞吐量，減少飛機燃油花費，從而緩解航班延誤的情況，提高經(jīng)濟效益。簡要介紹了南京萊斯空管自動化系統(tǒng)引用了比利時Barco Orthogon公司開發(fā)的進港排序管理系統(tǒng)（AMAN系統(tǒng)）的相關(guān)情況，該系統(tǒng)在投入烏魯木齊區(qū)管中心運行后，能夠更好地發(fā)揮其技術(shù)支持作用，提高空中交通管制綜合保障能力。

進港排序管理系統(tǒng)；空中交通管制；航班延誤；短航線

隨著“一帶一路”的提出和新疆民航業(yè)的凌空騰飛，新疆空管局迎來了跨越式發(fā)展。駛?cè)肟燔嚨赖男陆展芫置媾R著巨大的壓力，而現(xiàn)行進港排序都是依靠人工排序來制訂指揮預(yù)案。隨著航班量的日益增多，管制員的工作負荷也隨之增大，如何高效保證航班運行，進港排序管理AMAN（ARRIVALMANAGER）系統(tǒng)為我們指明了一個新的方向。

1 概述

1.1 進港排序管理系統(tǒng)

進港排序管理系統(tǒng)（AMAN），是一種輔助管制員進場排序決策系統(tǒng)，它能提供一個高效、安全的機場降落順暢航班流。AMAN旨在減輕繁忙終端區(qū)管制負擔，提高安全系數(shù)。系統(tǒng)在區(qū)管階段提前計算所有進港航班，以此來構(gòu)建一個優(yōu)化的進港隊列。使用該系統(tǒng)的用戶包括塔臺、進近、區(qū)管實時指揮人員和流量管理人員，利用它，可以在很大程度上減輕繁忙終端區(qū)的管制負擔，實現(xiàn)區(qū)管與進近之間的無縫隙協(xié)調(diào)。

AMAN系統(tǒng)屬于戰(zhàn)術(shù)流量管理范疇，作為航班進港排序輔助決策系統(tǒng)，為管制員提供一個決策支持工具，用來幫助其實施對落地航班的管理，并實現(xiàn)進港排序建議、最小化的航班延誤、提高機場流量水平和降低航空器油耗等目標。作為一個計劃工具，管制員可以參照AMAN系統(tǒng)的建議制訂指揮預(yù)案，并將預(yù)案與其他管制員共享。AMAN系統(tǒng)將管制員的輸入、自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)和進一步的配置數(shù)據(jù)整合在一起，形成了AMAN的系統(tǒng)排序。

1.2 AMAN系統(tǒng)的排序功能

1.2.1 基礎(chǔ)原理

AMAN系統(tǒng)從自動化系統(tǒng)中接收飛行計劃數(shù)據(jù)、航跡數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，依此計算每一個落地航跡的軌跡。軌跡預(yù)測包含航路分配、初始跑道和計算出的合理飛行高度。依據(jù)軌跡預(yù)測，AMAN系統(tǒng)計算出每個航班在航路上的預(yù)計過點時間（ETO）、預(yù)計落地時間（ETA）。根據(jù)尾流種類和跑道容量等因素，ETA進一步反應(yīng)了相應(yīng)飛機優(yōu)化的落地序列。同時，AMAN系統(tǒng)會提供相應(yīng)的建議（比如消耗時間、追及時間、盤旋等待、調(diào)速等）給不同部門（比如區(qū)域、終端）的管制員。AMAN系統(tǒng)從自動化系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)包括從飛行數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中獲取的飛行計劃，從雷達數(shù)據(jù)系統(tǒng)中獲取航跡、高空風數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時間（NTP）。AMAN系統(tǒng)向自動化系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包括飛行計劃排序。

1.2.2 排序方式

AMAN系統(tǒng)提供的排序建議有2種方式，即到達跑道的排序和指定報告點的排序。管制員不僅可以看到飛機到達跑道的先后順序，也可以看到不同進港方向指定報告點的排序情況。例如，管制員通過選擇功能窗口可以查看R/W25的進港排序建議，也可以查看經(jīng)AGOXA方向進港航班的進港順序，而進近管制員可以根據(jù)系統(tǒng)提供的排序建議制訂調(diào)配預(yù)案。在任何情況下，管制員可以人工干預(yù)AMAN系統(tǒng)的排序方案，這些干預(yù)包括變更系統(tǒng)計算序列的條件參數(shù)（比如落地間隔），設(shè)置使用跑道，直接修改預(yù)定序列順序。AMAN系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控流量的變化和主系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的修改，并根據(jù)參數(shù)配置情況，適應(yīng)性地動態(tài)調(diào)整序列順序。AMAN系統(tǒng)顯示的到達順序反映的只是系統(tǒng)建議的計劃進港順序，而不是真正顯示在雷達屏幕上的航班順序。

1.2.3 航路處理

AMAN系統(tǒng)內(nèi)部使用預(yù)先設(shè)定好的AMAN系統(tǒng)航路，命名為AMAN STAR，當AMAN系統(tǒng)收到一份FPL電報時，計劃中航路將會與AMAN STAR中航路比時，然后選擇出最匹配的AMAN STAR。為了能夠找到AMAN STAR，要求FPL電報航路中選項至少有AMAN STAR的最后航路點（起始進近定位點IAF尤為重要）。此外，人工輸入的點應(yīng)該是可匹配的。如果AMAN系統(tǒng)無法從FPL電報中匹配出航路選項中相應(yīng)的AMAN STAR，系統(tǒng)將無法為該航班排序。如果一個航班已經(jīng)通過了AMAN STAR中制定的點，AMAN系統(tǒng)將不會更新飛行計劃航路。由此可見，AMAN STAR是系統(tǒng)建立航班軌跡計算的基礎(chǔ)，預(yù)先設(shè)定的AMAN STAR的質(zhì)量將決定系統(tǒng)航路處理的結(jié)果，并直接影響系統(tǒng)排序建議的可實施性。在現(xiàn)有區(qū)管自動化系統(tǒng)中，烏魯木齊進近管制室根據(jù)最新的進離場程序，預(yù)先設(shè)置了多條AMAN STAR進場程序，共計33條，分別對應(yīng)跑道25/07.同時，結(jié)合進近范圍內(nèi)的RNAV進場程序和現(xiàn)行的“雙三邊”引導(dǎo)方法，相關(guān)部門又制訂了相關(guān)的AMAN STAR航路。

1.2.4 等待區(qū)劃設(shè)和短航線定義

1.2.4.1 等待區(qū)劃設(shè)

等待區(qū)劃設(shè)的意義是，當AMAN排序系統(tǒng)給出延誤信息建議時，當延誤時間超過一定參數(shù)設(shè)定值，前期規(guī)劃好的等待點AMAN系統(tǒng)就會給出航班進行相應(yīng)調(diào)整的等待時間建議數(shù)值。同時，當發(fā)生跑道被占用、跑道暫時不可用的情況時，這些等待點也可以被管制員利用起來作為盤旋等待的參照點，通過對跑道不可用時間的設(shè)定，AMAN也會自行計算預(yù)計下次進近時間，從而為相關(guān)情報服務(wù)提供更準確、直接的依據(jù)。當然，所有的功能都是在AMAN STAR航路設(shè)定準確無誤的情況下實現(xiàn)的。

等待點的劃設(shè)減輕了管制員的工作負荷，減少了雷達引導(dǎo)量，為機組提供了最簡單、有效的管制意圖。

1.2.4.2 短程航線定義

短程航線的定義在情報區(qū)內(nèi)有十分重要的作用，在疆內(nèi)放行的流量控制方面，AMAN系統(tǒng)在優(yōu)化且準確的AMAN STAR航路設(shè)定下，可以給出較精準的放行建議，這在流量管理的戰(zhàn)略性意義上有著至關(guān)重要的作用，直觀且可行度高。圖1為短航線起飛時刻參考圖。

圖1 短航線起飛時刻參考圖

從圖1中可以看出，對于CSN6849、GCR7556、CSN6885、GCR7486，AMAN均給出了系統(tǒng)綜合處理后較合理的起飛時間。對于夜航時段，本場集中進港，疆內(nèi)放行的可參考性較好。例如，GCR7486，預(yù)計庫爾勒起飛時刻0434.

1.2.5 全模式排序

AMAN系統(tǒng)計算出的排序依據(jù)是通過軌跡計算得出的ETA。為了找到最優(yōu)化序列，AMAN系統(tǒng)圍繞其最佳位置的飛行比較了不同的序列位置，并評價了每個實驗位置的優(yōu)化功能。此優(yōu)化函數(shù)總結(jié)了該序列的總延遲為懲罰值，并就飛行的優(yōu)選位置增加了一個額外的適應(yīng)性的懲罰值。當懲罰值最小時，AMAN系統(tǒng)會將該航班放在相應(yīng)的序列里。這個序列位置表述了計劃落地時間（STA）。這個優(yōu)化過程適用于航班的重排序，在這個優(yōu)化過程中，AMAN系統(tǒng)只會將要重排序的航班進行排序，其他航班在序列中位置保持不變。

1.2.6 落地航班的重排序與重新計劃

給定順序航班的自動順序更改（稱之為“重排序”）和自動更改計劃時間而不改變順序（稱之為“重計劃”），是由一系列外部事件觸發(fā)的。對于重排序而言，額外的區(qū)分是通過全局和部分重排序?qū)崿F(xiàn)的。重排序包括序列的重計劃。全局重排序是一種會影響好幾個航班順序的操作，它是不斷變化全局順序參數(shù)的結(jié)果。全局重排序?qū)⑼ㄟ^改變跑道的方向?qū)崿F(xiàn)。跑道方向改變后，所有的航班將被重新排序，時間間隔將會增長。部分重排序是只改變一個航班序列的操作，如果發(fā)生以下事件，將會觸發(fā)該程序：①飛行航路改變。如果新的航路還是能到達原跑道，那么，重排序只有在|STA-ETA|的絕對值（比如延誤）增大的時候才會增強。②航班得到了優(yōu)先權(quán)。③新航班插入序列。④手動提交了自動重排序的請求（觸發(fā)新的最佳排序搜索）。⑤該航班的預(yù)計到達時間變化超過一個閾值，并且飛行仍處于自由排序的一部分，并且|STA-ETA|（即延遲）呈增加趨勢。⑥航班飛過了最終進近定位點。最初的排序和自動重排序，例如，ETA發(fā)生了重大的變化，包括優(yōu)化航班排序位置。重計劃不會改變航班排序位置，而只是修改計劃時間的一種操作。

下列事件的發(fā)生將會觸發(fā)重計劃：①先前位置的航班計劃時間改變；②同跑道連續(xù)航班的間隔被改變；③插入了起飛時間，或保留了起飛時間；④一個額外的間隔持續(xù)時間被改變；⑤航班的ETA被改變，但是，改變小于閾值；⑥航班ETA改變，且航班已經(jīng)處在凍結(jié)狀態(tài)。對于處在有限狀態(tài)的航班是可以例外的，它們可以在自由部分改變序列位置，即便是上述情況也是可以的，這樣做是為了保證它們零延誤。

圖2 系統(tǒng)給定延誤數(shù)值

1.2.7 延誤建議

AMAN系統(tǒng)使用航路處理功能計算出航班的預(yù)計ETA，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的排序規(guī)則得出計劃的STA。STA即為系統(tǒng)提供的計劃到達時間。系統(tǒng)計算出航班的延誤建議為：延誤＝STA－ETA。延誤可以是正值（需要追及時間）或是負值（需要消耗時間），延誤建議會通過人機界面提供給管制員。同時，AMAN系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控軌跡位置，并且會根據(jù)ETA和STA的變化做出相應(yīng)延誤的更新。系統(tǒng)會根據(jù)延誤值的多少提出延誤建議，其支持5種不同的延誤吸收程序，即：①建議航班更改航路，小范圍機動飛行；②建議航班盤旋等待（適用于大范圍延誤）；③建議航班調(diào)速；④建議航空器地面等待（適用于情報區(qū)內(nèi)起飛到本場落地的短航線航班）；⑤建議地面等待時間。系統(tǒng)給定延誤數(shù)值如圖2所示，圖2白框中的數(shù)字即為延誤建議數(shù)值。

1.2.8 預(yù)演What-if

烏魯木齊區(qū)管中心所運行的AMAN支持排序推演功能，即在預(yù)演重要的場景調(diào)整結(jié)果，以便管制員能有效評估調(diào)整效果。啟用What-if功能時，基于當前時刻的真實數(shù)據(jù)進行推演，修改What-if推演的序列不會影響真實的運行序列。What-if推演支持以下人工操作方式：①在線更改跑道的運行模式；②設(shè)定跑道的臨時關(guān)閉時段；③修改某一航班的降落跑道；④為航班分配無延遲的優(yōu)先級；⑤對某個航班重新排序；⑥對某個航班去排序；⑦修改跑道的到達間隔；⑧方式調(diào)整航班的降落時間；⑨分派額外的到達間隔；⑩修改航班的優(yōu)先級；?修改航班的STAR；?修改航班的等待區(qū)。

2 功能需求及優(yōu)化項

2.1 計量點間隔MIT應(yīng)設(shè)置為在線可調(diào)參數(shù)

在具體工作中，建議將計量點間隔MIT參數(shù)劃設(shè)為跑道策略中的在線可調(diào)整參數(shù)，以便各管制單位間因協(xié)議變更在移交間隔期可以隨時在線進行相關(guān)調(diào)整。

2.2 相關(guān)信號源應(yīng)包涵ADS-B信號

在新疆區(qū)域內(nèi)有ADS-B信號相關(guān)，在今后幾年內(nèi)會大范圍覆蓋，因此，ADS-B相關(guān)應(yīng)作為可靠的監(jiān)視源信號，應(yīng)將ADS-B和雷達信號相關(guān)做等效處理。

2.3 人工干預(yù)做權(quán)限區(qū)分

對于人工干預(yù)的AMAN排序，優(yōu)先級別高的干預(yù)，較低級別的干預(yù)是不可操作或無效的，以避免人為干預(yù)引發(fā)不必要的問題出現(xiàn)。對于操作權(quán)限，建議后期優(yōu)化可劃分為4類不同的權(quán)限，即總主任、流量室主任和終端管制主任、區(qū)域主任和塔臺主任、一般管制員。

3 結(jié)束語

AMAN系統(tǒng)作為航班進港排序輔助決策系統(tǒng)，能有效降低管制員的疲勞強度，縮小管制員個體間的技能差異。負責調(diào)配進港排序的進近管制員參照AMAN系統(tǒng)的排序建議，能盡早制訂調(diào)配預(yù)案，集中精力進行五邊間隔精細化，提高綜合保障能力。同時，要將AMAN系統(tǒng)應(yīng)用到實際生產(chǎn)運行中還需要一個探索磨合的過程，一方面，需要管制單位調(diào)整工作模式，加強管制員對系統(tǒng)的熟悉度和掌握度；另一方面，需要深入開發(fā)系統(tǒng)功能，使之滿足不斷發(fā)展的管制需求。

［1］陳閩哲，孔令罡.沈陽進港排序管理系統(tǒng)功能淺析［J］.空中交通，2015（3）：3-5.

V355

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.009

2095－6835（2018）02－0009－03

本文部分參考文獻因著錄項目不全被刪除。

張笑寒（1990—），男，江蘇南通人，管制員。

白潔〕