摘要
航空运输量的快速增长客观上要求我国民用航空的建设和管理与之相适应。而我国目前航空运输流量分布很不均衡。目前，民航旅客吞吐量的95.3%集中在 43个主要机场，其中北京、上海和广州三大城市机场旅客吞吐量占全部旅客吞吐量得39.6%。随着旅客吞吐量和飞行运行总架次的日益增长，使我国空中交通系统面临着越来越严重的航线拥挤；此外，恶劣天气、导航设备故障也必然导致空域容量资源严重不足。因此，尽管我国的空中交通流量与发达国家相差甚远，但空中交通的拥挤状况亦相当严重，并因此引起大量的航班延误，造成巨大的经济损失，而且埋下了事故的隐患。
关键词：管制员；工作负荷；扇区容量研究
引言
尽管我国的空中交通流量与发达国家相差甚远，但空中交通的拥挤状况亦相当严重，并因此引起大量的航班延误，造成巨大的经济损失，而且埋下了事故的隐患。由于上述空中交通现状存在，管制员在其管辖空域内的飞机数量越来越多，使得管制员工作负荷在不断增加。在我国的某些繁忙机场和空域，管制工作的工作量之大时常超出管制员所能承受的能力范围，对飞行安全带来不利影响。因此，正确的评估管制员工作负荷的大小，根据管制员工作负荷合理安排区域内航班流量和管制员的工作时间，使得航班流量与管制员工作负荷相平衡，管制员处于亮好的工作状态，减少空中交通流量不断增加带来的空域承受压力，保证飞行的安全性是非常必要得。
1 管制员工作负荷的定义
虽然有很多不同的方法用于评估管制员的工作负荷，但是对管制员工作负荷却没有一个统一的定义。管制员就是在地面上负责指挥、支配航空器的飞行，协助飞行员保证航空器在飞行中一切活动安全、迅速、有效执行的工作人员。他们主要通过雷达、卫星和地面管制设备等来了解航空器的位置与状态，并通过无线电通讯设备来指挥航空器，并为飞行员提供资料和必要的帮助。管制员工作内容主要包括：指挥航空器的滑行、起飞、降落和空域飞行；维持航空器飞行的安全间隔；为飞行员提供有关气象、飞行活动和航行情报；协助飞行员确保航空器安全、快速及有效的飞行。从上述管制员的功能和工作内容来看，可以把管制员工作负荷定义为：由于空域内航空器的飞行对管制员形成了客观任务需求，管制员为满足这些需求需承受身体上和精神上的压力，这些压力可以转化为时间上的消耗，通过时间消耗来缓解承受到的压力和完成客观任务的要求，这个时间消耗的长短就是管制员工作负荷的大小。
2 国内研究现状
在基础理论研究方面，国内对扇区容量评估的研究起步较晚。2003至2004年，黄宇华提出并实现了区域容量仿真评估方法，将其应用到航路容量的评估; 2004年，万莉莉研究了管制员工作负荷的评价方法，并通过管制员工作负荷预测了扇区容量; 2005年，张蕾提出管制员的工作负荷已经发展成为制约扇区容量的最重要的因素之一，建立了新的工作负荷模型，采用回归方法，提出了具体的扇区容量评估方法并且介绍了管制员工作负荷评估的计算机实现方法与实现技术，用最繁忙时段的管制员工作负荷值所对应的航空器数量得到扇区的容量。2005年，王艳军等人综合考虑了区域空域结构、交通流向和管制规则等诸多因素，实现了区域空中交通仿真的冲突探测和解脱算法，并将其应用到厦门区域容量的评估; 2006年，徐肖豪研究了程序管制条件下影响航路容量的基本因素，并研究了高度层分配，冲突检测算法，为程序管制条件下的航路容量评估奠定了基础; 2006年，裴成功给出一种基于管制员工作负荷的扇区容量评估回归分析法; 2007年，余静等人，将航路容量分成过点容量和固有容量两个部分，考虑恶劣天气和军航活动两个动态因素的影响，建立了扇区动态容量评估模型; 2007年，姚虹翔运用动态密度模型预测管制员工作负荷的变化，利用动态密度模型结合扇区的各交通因素预测工作负荷; 2008年，王秉淳分析了空域复杂性因素对管制员工作负荷的影响，将理论研究与实际应用相结合，深入研究了考虑交通复杂性因素的基于管制员工作负荷的空域容量评估问题，采用k-means算法跟据不同的扇区提炼出来的复杂性特征对扇区进行了分类，建立了相应的评估模型; 2008至2009年，刘欢等人在扇区主观容量模型中，改善了管制员工作负荷的评估方法，并基于区域客观容量评估模型，通过加入军航影响、天气改变等动态影响因素，完善了区域容量评估系统，并将其应用到兰州区域容量评估。2009年，刘方勤通过对空域系统交通流的祸合关系进行分析，提出了扇区的祸合容量模型，基于各扇区中各航路段的最大容量得出扇区容量; 2011年，苏憬考虑了基于仿真和基于管制员工作负荷容量评估方法提出了综合因素下的主客观区域容量评估方法
3 管制员工作负荷的容量评估方法
1 容量评估过程
与水陆交通运输状况不同，空域容量不仅仅受限制于飞行器之间特殊间隔标
准和飞机性能，越来越高的交通流量表明空域容量和管制员的工作负荷是息息相
关的。并且，管制员的工作负荷也决定着扇区的容量。
基于这种思想，扇区容量可以定义为：对于一个给定扇区和时段，在管制
员工作负荷可接受水平上，该扇区内所能提供服务的最大航空器数量。
由于管制员工作负荷和扇区容量的密切关系，所以对扇区进行容量评估时，
首先要对扇区内管制员工作负荷进行评估，根据管制员工作负荷的大小来评估
扇区容量。这样就需要详细知道扇区内一天中所有时段的管制员工作负荷的状态，并以此为基础来评估容量，可以得到一个比较准确的容量值。
空中交通服务计划手册中介绍的“DORATASK”方法指出：扇区达到容量值时，管制员的工作负荷必须小于峰值的80％。反过来也就是说，当工作负荷值达到峰值的80％时，此时所对应的航空器流量为扇区的容量值。
2 回归分析方法介绍
回归分析的方法有很多种，本文试用最小二乘法[3]进行回归分析。最小二乘法的优点是表达式简单明了而且使用起来十分方便，并能使使数据与模型之间的均方差最小。
下面以一元线性函数为例简单介绍一下最小二乘法：
图1 评估方法流程图
小结
管制员工作负荷评估的研究在国内尚处于起步阶段，人的行为表现极其复杂。如何对管制人员的工作负荷进行分类量化，对于管制员工作负荷统计，尤其是基于管制员工作负荷统计上的扇区容量计算尤为重要。在基于管制员工作负荷的基础上，如何确保扇区划分的均衡、有效和合理，对于增加空域容量，保证飞行安全，具有重要意义。
参考文献
[1] 潘卫军,空中交通管理基础[M],成都:西南交通大学出版社,2012.9:1-12
[2] 邓娟,牟海鹰,石荣,罗渝川,王丽,空中交通管制中人的因素[M],广汉:民航飞行学院,2011.3:74-75
[3] 陈希孺,线性模型中最小二乘法[M],上海:上海科学技术出版社,2003.3:1-285
论文作者:汤晓燕
论文发表刊物:《科技中国》2017年3期
论文发表时间:2017/5/27
标签：管制论文; 负荷论文; 容量论文; 工作论文; 扇区论文; 空域论文; 交通论文; 《科技中国》2017年3期论文;