摘要：近年来，随着国际民航旅客量的大幅增加且航空器的大型化，以及航空器日益增多，飞行流量的不断增大，机队规模国家航线网络不断扩大，航路的设计成为了一个重要问题。如何应对航行区域内的空中交通流量，增加空域流量，优化航路，减轻管制员的工作负荷已成为急需解决的难题。
中国民航局最新发布的2013年民航行业发展统计公报称，2013年民航业完成旅客运输量35397万人次，比上年增加10.8%。该报告显示，国内航线完成运输量32742万人次，比上年增加10.6%，其中港澳台航线完成904万人次，比上年增加8.4%，国际航线完成旅客运输量2655万人次，比上年增长13.7%。截止2013年底，民航全行业运输飞机期末在册架次2145架，比上年增加204架。但我国的空域结构和航路设计等却未出现太大变化，至使现有的空域已趋于饱和状态，空中交通网络拥挤现象不断发生，因此航班延误现象屡见不鲜，这不但增加了空管人员工作的难度，也大大增加了航空公司的运行成本，并且造成航空安全隐患。
关键词 航路优化；PBN技术
引言
航路是由国家统一划定的具有一定宽度的空中通道。有较完善的通信、导航设备，宽度通常为20KM[1]。划定航路的目的是维护空中交通秩序，提高空间利用率，保证飞行安全。空中航路是指根据地面导航设施建立的供飞机作航线飞行之用的具有一定宽度的空域。航路的宽度决定于飞机能保持按指定航迹飞行的准确度、飞机飞越导航设施的准确度、飞机在不同高度和速度飞行的转弯半径，并需增加必要的缓冲区。因此空中航路的宽度不是固定不变的。会根据实际情况有所改变。
1航路优化基本概念
1.1 优化航路流量
在对航班时刻表进行优化之后，在此基础上可进一步实施相应的航路流量优化一系列的战略流量管理措施，可达到理想的优化效果。
航路流量优化的目标概括为以下几点：
（1）减轻航路点交通流量的拥挤；
（2）平衡航路的流量，使每条航路的流量都处于他们相应的流量限制下；
（3）优化航路时，应保证航班的时刻变动较小；
（4）在减轻某个航路交叉点拥挤的同时，要保证不使其他航路交叉点产生拥挤[5]。
1.2 优化航路结构
实行航路优选的航班，根据放行当日的气象、航路、空域可用性等条件，
从多条航路中选择最经济的航路飞行，从而缩短航班飞行时间，减少航油消耗，降低运营成本。
其次，根据特殊天气实况和预报，可以选择不同航路以避开危险天气，如台风、火山等。
优化的方法：合理的利用管制空域调整信息优化航路结构[2]，运用条件航路优化方法，利用高空风的定期变化方法来优化。
1.3 航路优化的实施情况
首先09年1月15 日，中国至中亚方向对外开放了甘肃嘉峪关经新疆且末、和田、红其拉甫至中国境点的直飞航线，相比现行经新疆哈密、乌鲁木齐、库车、莎车至中亚的航线缩短了约300公里。该航路开通后，迪拜、多哈等城市至北京和上海的航班平均节省飞行时间约20分钟、节省燃油2.5吨。
第二，2月12日，中国至北美方向的干线航路长春至大连段裁弯取直，大连、沈阳、长春及以远方向去往华东地区以及韩国、日本方向的空中飞行距离有不同程度的减少，最多节省飞行距离98公里[3]。
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第三，中国东北地区的空域结构将进行优化重组，惠及7个民用机场，空中飞行将更加安全、顺畅。今年上半年，空管局还要对以下方向的航路进行重点优化：现行西北地区往返中亚的干线航路组合将进行优化，内蒙古雅布赖经额济纳旗至星星峡、甘肃兰州经敦煌至新疆奇台的航路将升级为国际干线。西部航路重组后，华北、东北及以远地区往返乌鲁木齐及方向的飞行距离缩短约91公里；华东及以远地区往返乌鲁木齐方向飞行距离缩短约66公里；西南、中南、港澳及以远地区往返乌鲁木齐方向的飞行距离缩短约25公里。
2 PBN与新兴监视技术
随着我国航空业的发展，现有的空域资源，机场的容量以及通讯导航设备的发展水品已经不能适应航空运输事业的增长需求。新航行系统更能够有效的提高业界的安全水平以及机场的运行能力。基于性能导航（PBN）技术就是新航行系统的重要组成部分[4]。
基于性能导航主要是基于现代航空器所载设备和导航系统的性能，结合先进的无地域限制的卫星技术和传统地基导航等组合应用，实现多种不同精度，更广泛应用的导航方式，功能上它可分为RNAV和RNP。其中RNP是一种航空器能够自动的确定导航包容度的RNAV运行。
2.1 PBN程序的应用
1.主要优势：
(1)精确引导航空器，改善全天候运行水平，提高飞行运行安全性。例如：三亚凤凰机场26号跑道RNP APCH的导航设施是GNSS（卫星），使用的规范是进近的RNP APCH，导航应用的结果是，跑道可以实施RNP APCH进近，可以将飞机引导到210米（DA），能见度2.4km。
（2）实施平行航路，提高交通流量。
（3）减少扫航设施投资和运行成本，提高航空企业的整体经济效益。例如：三亚情报区的平行航路A1，L642，M771，地面未设一个导航台，全部实现惯性导航，星基导航，极大的提高了交通流量，减少了飞行冲突，降低了导航基础设施的投入成本。
（4）减少陆空通话和雷达引导数量，降低飞行员，管制员的工作负荷，提高工作效率。
除此之外，PBN还有优化航路，减少飞行时间，提高航班正常率，节省燃油成本等一系列作用。
2. PBN在推广中的问题与困难
在PBN推广应用过程中，各相关单位的关注点是不同的，局方侧重在于运行标准及适航、运行手册、人员培训等导航规范。而空管则把空域资源、程序设计、地基导航设施、管制及培训等方面作为重点。从海南地区应用RNP10和试飞RNP APCH 的过程看，空管单位需要面对以下问题：
（1）空域资源紧张；由于我国军航训练等科目均在大陆上实施，加上训练要求不断在提高。在空域资源由军航统一管制的现行体制下，民航快速发展明显感受到空域不足。
（2）技术力量有待提高；首先是管制员对先进机载导航设备知之甚少，对飞行过程了解不深；其次，RNAV、RNP APCH的无线电陆空通话需要加强规范化。
（3）传统导航方式与PBN混合运行的矛盾；PBN的运行时飞行员按照程序飞行，在每个固定点都有限定的高度和速度，而传统的导航方式则不然。如果混合运行，运行时冲突多，调配难度大，影响到管制员实施的积极性。而且，对于PBN在恶劣天气（台风天气和大面积雷雨天气）的运行尚未评估。
3.解决方案与建议
加强协调，解决空域资源紧张问题；加强培训，提高管制的技术力量；解决混合运行的矛盾；加强宣传、建立沟通、答疑邮箱，加快普及PBN技术。最后还要积极主动参与PBN前期工作[5]。
新的技术应用有利于解决我国现阶段空域资源紧张、技术力量有待提高等发展中的矛盾，提高我国民航的安全水平和运行效益，提高民航企业的经济效益和降低空管的成本投入，同时对降低飞行员、管制员的工作负荷起到了很大作用。在局方、空管、航空公司等单位的积极配合，PBN技术必将更好发展。
小结
空域内的一切都是相辅相成，相互作用，相互影响的。通过优化航路结构及流量，提升空域利用率，减轻管制员的工作负荷，使得区域内的机场，在流量持续增长的情况下仍能保障飞行的安全与快速。航班的正常率也有所提高。空中交通管理本身就是一个典型的复杂的系统工程，由于涉及的内容复杂且广泛，本文只能浅谈航路优化问题，在研究过程中可以为全国的航路优化方案给予出我的一点点建议，希望以后，对实际情况得到更多的了解，并能够进一步的对航路优化得到进一步的完善和发展。形成一套完整的实用系统。
参考文献
[1] 中国民航局.我国航路网络规划计划研究报告[R]北京：中国民航局空管局,2007:23-24.
[2] 周进.基于双层规划的空域航路网络规划研究[D].南京:南京航空航天大学,2008.
[3] 赵爽.全国航路主干网络设计研究［D]北京:北京航空航天大学,2008.
[4] 辛正伟.航路网规划技术研究[D].南京:南京航空航天大学,2013.
[5] 中国民用航空局.中国民航基于性能的导航实施路线图,北京:2009.
论文作者:李振猛
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：航路论文; 空域论文; 流量论文; 管制论文; 中国论文; 技术论文; 方向论文; 《科技中国》2017年3期论文;