摘要
随着我国航空运输业的蓬勃发展和区域经济的高速发展，交通需求量高的区域通常拥有两个及以上的机场，这些机场的进离场运行相互影响。密集的机场布局、复杂的空域结构和繁忙的交通流量使得空中交通愈发拥挤，空中交通流量的持续增长，空域结构不合理导致的空中交通拥挤问题日益严重。终端区空域是空中交通的密集区域和枢纽区域，通过科学、合理地优化，不仅能够保证飞行安全，提高空域容量，还可以充分地利用空域资源，提升整个空域的空中交通服务能力。
关键词：终端区；运行特点
引言
随着中国经济的强势崛起，交通运输业迎来了巨大的机遇，我国航空产业也得到了蓬勃发展。2014年，我国境内民用航空（颁证）机场共有202个（不含香港、澳门和台湾地区，下同），其中定期航班通航机场200个，定期航班通航城市198个。2014年我国机场主要生产指标保持平稳增长，其中旅客吞吐量83153.3万人次，比上年增长10.2%，完成货邮吞吐量1356.1万吨，比上年增长7.8%，飞机起降793.3万架次，比上年增长8.4%。在综合考虑各种影响因素的基础上预计2007-2016年平均增长率为9.2%，2016年将达到5543亿人公里，将是2006年的2.4倍整个期间预测旅客周转量将增长7.4倍，平均增长率为10.5%。我国航空运输占世界的比重将由1996年的2.4%上升到2016年的6.7%，但是因空域不足和流量分布不均带来的飞行冲突和延误也日趋增多，这也加剧了拥挤现象的发生。为了合理的使用空域资源，加快空中交通流量，保证飞行安全，终端区的规划非常重要。
1 终端区基本概念
1.1多机场终端区定义
按照《中华人民共和国飞行基本规则》的规定，空域内的飞行繁忙，为进近飞行提供统一管制的设想而设立终端管制区，它常常设在一个或几个主要机场附近的空中交通服务航路汇合处的管制区，航班起飞后的爬升阶段和着陆前的进近阶段都发生在该区域，是航路飞行到着陆阶段的过渡区。我国终端区通常是以枢纽机场为中心，50 海里为半径的空域范围。
随着地区的经济发展，同一个地区常常出现多个机场，它们之间的地理位置较近，通常共用同一个终端区，即多机场终端区。对于单机场终端区，多机场终端区的航线结构更加复杂，各机场之间的进离场使用空域互相耦合，在航班流量密度增大时，机场的运行操作会互相受到其他机场的影响限制。不同机场的进场航班都可以以巡航速度和巡航高度进入该区域，航班的下降、减速、进近和着陆等操作都发生在这范围，范围的扩大能够使管制人员具备更充足的时间来对航班进行综合处理、精确的预测航班未来的飞行状态、合理的采取管理手段来对航班进行优化排序，减少航班的延误。
1.2多机场终端区空域结构
终端区空域是整个空中交通网络中非常复杂的一个空域，这个空域是到达航班脱离航路进行进近着陆的过渡区，也是起飞航班起飞后加入航路的必经之地。不管是进场航班还是离场航班，它们在终端区都需要不断得到改变高度、速度、航向等飞行状态，特别是加上多机场终端区的航线结构错综复杂，为了保证航班的安全间隔，使航班有条不紊的进、离场，对多机场终端区的空域结构的认识很有必要。多机场终端区的进离场航线错综复杂、互相交织，很多进场和离场航线还共用一个走廊口。因此，合理的规划进离场航线、优化进离场航班次序，才能充分利用多机场终端区的容量，提高多机场终端区中航班运行效率。
2 多机场终端区问题
2.1运行主要问题
多机场终端区运行中最突出的问题是多个机场共同竞争使用同一个受限资源，主要包括：
（1）竞争空域内特定的点，如定位点，进离场走廊口点；
（2）竞争下游资源，如共同受到某个流量管理方案影响；
（3）竞争某个特定航路航线，如 SID 和 STAR；
（4）竞争某个特定空域。
通过对国内外多机场运行相关研究文献和对我国多机场地区实地调研的梳理总结，提炼出影响多机场终端区运行相关性的主要问题。这些问题按照影响程度可以分为“影响程度非常高”、“影响程度高”、“影响程度中等”和“影响程度低”四类。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
影响程度非常高：两个及以上机场共用进离场定位点或者空域关键点和空域关键点或者机场本身容流不平衡引发的流控措施。
影响程度高：一个机场运行模式的改变对相邻机场现行运行程序的限制，例如一个机场的航班流迫使另一个机场的航班改航或者延误；机场运行方式变化时引发明显的工作负荷，比如：大量 ATC 单位之间以及和机场之间的协调，扇区的重新配置；由于多个机场航班流汇聚和协调航班进离场的管制复杂性过高很容易造成低效的多机场航班排序结果；通过限制周边机场的航班流来优先保障枢纽机场，周边机场航班被迫绕行或者延误
影响程度中等：为解决某些拥堵问题（如机场进场拥塞），控制其它机场的进场或离场航班来保障某机场的离场或进场运行；军方活动等对空域运行环境带来的变化，使得多机场终端区内航班受限；终端区内特定地形对运行程序带来的限制。
影响程度低：相邻机场影响对本场的飞行程序的限制；终端区内跑道等单元容量不能满足需求。
2.2主要解决思路
对于多机场终端区内的交通流耦合和相互影响，不同的多机场终端区解决方式各不相同，比如有些多机场终端区采用侧向间隔的方式，而另一些多机场终端区采用让部分航班在空中等待航线内盘旋等待。时间位移策略降低对空域结构复杂性的要求，使用局部的空域资源，但却容易受时间限制和时间不确定性的干扰。需要注意的是，基于时间的解耦方式在机场未饱和状态下不一定会产生额外的延误，但是基于空间的解耦方式会引起航迹的改变（通常是增加飞行距离）。 基于时空位移理论框架，将多机场终端区问题的管理要素分为空间要素和时间要素。
空间要素
（1） 多机场终端区空域大小和外形；
（2） 多机场终端区进出走廊口点数量和分布；
（3） 进离场走廊口点的使用方式（隔离使用，混合使用）；
（4） 多机场终端区进离场航线结构（共用某个航段或是完全分离）；
（5） 不同航段的转弯半径；
（6） 多机场终端区内进离场高度剖面（保持低高度或者优化爬升剖面）；
（7） 最小侧向间隔规定；
（8） 最小垂直间隔规定；
时间要素
（1） 进离场时刻安排；
（2） 时间度量策略（满足最小间隔或者尽量匹配安排的时刻）；
（3） 最小纵向间隔规定；
（4） 时间控制的精度。
多机场终端区运行问题是一个多维度，高复杂性和高动态性的复杂性系统问题。根据时空位移理论，多机场终端区航班排序问题的解决思路将从时间方面、空间方面和时间空间混合使用三种方式着手。主要手段包括通过调速等方式协调一个或多个机场的航班进出终端区的时间、进离场航线分配、机场的跑道使用策略、使用高度限制来解耦不同机场的航班流、设计新的飞行程序来避免潜在的交通流交互等。
从预战术和战术运行层面出发，可以将其分解为以下四个子问题：
（1） 选择合适的机场构型。选择合适的机场运行配置和开放时间，其中根据运行环境和交通需求选择合适的跑道运行模式（尤其对多跑道运行的机场）是该子问题的核心。
（2） 选择合理的空域配置。根据各个机场的不同跑道运行模式和交通需求，合理配置空域扇区和管制资源，划分相应扇区，灵活分配航线。这些通常由管制运行人员根据运行手册或者工作经验确定。
（3） 为航班计算在关键点的目标到达时间。机场运行模式和可用空域航路已知，多机场终端区问题的关键就变为每一架航班在多机场终端区内的各个关键节点（走廊口点、跑道、机位）分配目标到达时间。
（4） 对运行过程中的不确定性进行战术控制和调节。在航班实际运行环节，管制员通过自动化系统支持，对运行过程航班动态持续监控，并对其进行相应调节。 如前文所分析，多机场终端区需要关注的核心是协调和解决多个机场共同竞争有限的资源，这些资源包括空域资源（点、航路、扇区），时间资源，信息资源和管制员注意力。因而，在预战术和战术运行中，多机场终端区进场航班排序核心就是四个子问题中的第二个和第三个，即已知跑道运行模式、空域构型、航班计划，对所有进场航班进行排序，并为每一架进场航班灵活分配航线和目标到达时间的优化问题。
小结
由于空域资源具有稀缺性，如何充分利用有限的空域资源来满足不断增长的空域需求近年成为研究的热点。欧洲航行安全组织先后颁布了“灵活使用空域概念”和“灵活使用空域指导性文件”等，将空域使用划分为战略级，预战术级和战术级，对于每个级别规范了具体的实施方法：美国的新一代空中交通系统也强调了空域及航路结构的设计应该符合用户需要。国内研究较少，希望大家更加关注研究这方面的问题。
论文作者:梁国龙
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：终端论文; 空域论文; 航班论文; 机场论文; 多机论文; 离场论文; 时间论文; 《科技中国》2017年3期论文;