要：民航作为一个要求安全、经济、高效的行业，对于空域拥挤后如何进行流量管理是相当的重视。空域拥挤这一问题不仅影响了民航运输的流畅，对飞行有着很大的安全影响，也增加了管制员的工作负荷，因此，对于研究流量管理有着重要的意义。
关键词：空中交通管理；飞行流量；管理
引言 空中交通流量管理是当空中交通流量接近或达到空中交通管制可用能力时，适时地进行调整，保证空中交通量最佳地流入或通过相应的区域，尽可能提高机场、空域可用容量的利用率。空中交通流量管理主要作用是监视一定范围的空中交通状况，进行交通流量的预测和控制，防止特定航线、区域或扇区的流量过分集中，谋求增大整个航空管制区的容量。
1飞行流量管理 空中交通流量管理方法主要有：（1）长期法(一般要15年左右)主要包括建造更多的机场，增加机场的跑道数量，改善硬件设备和环境，提高空中交通管理技术。
（2）中期法(一般6个月到几年) 主要包括增加空中航线，修改空域结构等。这些方法使得空中交通网络的飞行流量从宏观上更加合理，能够更有效地利用空域。
（3）短期法主要通过地面等待、空中等待、修改飞行计划等策略直接对空中交通流量进行控制，使得空中交通流量与空域、机场的容量相匹配，从而减少拥挤。 空中交通流量的研究主要是针对短期流量管理来说的，本文涉及到的空中交通流量研究都是短期流量管理。 2飞行流量管理分类
（一）根据实施管理的时间不同对流量管理分类
1.先期流量管理或称战略流量管理主要是在实施之日的几个月至几天前进行调整，在制定班期时刻表时对定期和非定期航班的飞行时刻加以控制，避开空中交通网络的拥挤区域，防止飞机在某一空域过于集中而使流量超过负荷。其手段主要是统一安排各航空公司的航班时刻表，合理分布各条航线、各个时间段的交通流量，避免繁忙航路上高峰时刻的拥挤现象。
2.飞行前流量管理或称战术流量管理主要是在飞机起飞前24小时之内，调整其起飞时刻，使其按照规定的管制间隔有秩序地飞行。其手段主要是通过改变飞机的起飞(如采用地面等待策略，调节飞机流量)、降落时刻，改航等方法，保证交通流量和飞机间隔。
3.实时流量管理或动态流量管理主要是在飞机飞行过程中采取措施，使其按照规定的管制间隔有秩序地飞行。其手段主要是通过对飞行中的飞机实施调速、等待、限制到达(进入)、改航等方法，保持飞机间的间隔。
（二）根据模型中决策变量类型对流量管理分类 聚合流量模型：它的决策变量是一个时间段内影响某一空域单元的航空器的数量，如单位时间内离场航空器的数量。时间间隔分配模型：它的决策变量用0-1表示，表示在某一时间段内某个事件是否发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如在某一时间段内，某航空器从机场起飞，在某一空域单元内活动等等。 事件时间模型：它的主要决策变量可以用某个事件的实际发生时间表示，如航空器的起飞时间。该模型中也可以包括一些0-1变量，用来描述事件发生的顺序。与其他两类模型相比，此类模型的最大的缺点是求解过程复杂，需要有专门的中间过程计算每一个航空器的活动时间。但优点是可以直接求解出与管制工作直接对应的优化结果，使用非常方便；特别是它能够很好的满足求解有排序要求的流量管理问题的需要。 3根据建立模型算法的不同对流量管理分类 排序算法 先到先服务算法：FCFS算法依靠飞机预计到达时间(ETA)的次序来决定飞机的着陆次序。当需要着陆的飞机进入终端区排序区域时，系统根据飞机进入终端区的时间、飞机的性能数 据和初始状态计算出飞机到达目标点的ETA，再根据飞机的ETA和当前飞机链的排序情况给出相应的飞机的计划到达时间(STA)。如果飞机链中的间隔不足以插入新的着陆飞机，系统在保证飞机间隔标准的前提下，对这架飞机后面的飞机依次重排，进行延迟处理。如果对后面的飞机不能进行重排和延迟操作，就要对这架新到的飞机实施等待策略，使其在某一固定空域进行空中等待。 约束位置交换算法：位置交换算法从不同类型飞机必须保持不同的“最小安全间隔标准”入手，通过对飞机队列次序的重新排列，对所有可能的飞机排序方式进行搜寻，找到一种成本最小的排队次序，即是该组飞机的最佳排序方案。带约束的位置交换被提出，即飞机的最终位置只能被排在初始位置前后一定范围内的适当位置上。 滑动排序窗算法：排序窗算法就是通过限制进行全排列飞机的数目，抑制计算量的指数速度增长。 排序窗算法的理论根据在于:优化排序的过程就是对原有的飞机队列进行重排，重新确定每架飞机在新队列中的位置。时间提前算法：该方法不改变已存在的飞机队列次序，主要作用于每一组飞机链中的第一架，并令其加速，使其比正常的标准的早一点到达，则该组中跟在它后面的所有飞机会减少大致相同的延误，同时也减少了相邻的二组飞机链之间的间隔。 延误交换算法：延误交换是一种基于公平原则的排序方法。在机场运行高峰时，等待着陆的大量飞机需要延迟处理，这种方法会接受某个航空公司提出对其公司在等待队列中的某架飞机实施提前着陆的请求，同时对此公司在等待队列中的另一架飞机实施延误处理。 动态尾流间隔算法：它通过预测多种气流条件下涡流的衰减和转移情况来实现。通过把天气和尾流长度作为输入，对尾迹涡流的衰减和转移情况进行建模。尾迹涡流模型用来确定在考虑尾流效应影响情况下，前后飞机的飞行间隔。
4根据实施管理的地点不同（空间划分）对流量管理分类 终端区流量管理：终端区流量管理考虑的对象是在一定距离范围内一个或多个具有单条跑道或多条跑道的机场，根据跑道的接收率在可调空域范围内对进近飞机进行排队。主要涉及到达终端区、进近飞行和到达机场三个阶段。终端区流量管理主要研究终端区飞机到达流的排序规划问题，在不违反飞行安全间隔的情况下，为保证空中交通流的快速、有序流动，合理安排飞机着陆次序，根据不同的原则给出相应的算法。主要管理算法有：先到先服务(FCFS)算法，约束位置交换(CPS)算法，滑动排序窗算法，延误交换算法，动态尾流间隔算法。 机场流量管理：机场流量管理是最大限度的利用现有资源的原则下，充分的利用机场的容量，尽可能减少预测到的空中和地面的延迟等待，同时尽可能将预测到的空中盘旋等待推前到该航班起飞前，从而将必要的空中延迟转化为地面等待。主要管理算法有空中等待算法和地面等待算法。 航路流量管理：航路流量管理保证交汇点处、 航路、扇区不会在某些时段发生严重拥挤，到达这一目标的前提是飞机起飞之前流量的整体分布进行统筹规划，立足全局，所采取的每项措施都必须考虑它对其他区域载荷造成的影响，否则，会造成顾此失彼的后果。 小结空管站管制员本身就处于较大强度的管制工作中，还会不时遭遇台风、雷暴、军方活动等突发情况的影响，造成短期内航班数量激增，对一线管制工作人员造成很大的压力，也影响着航空安全。为保证航空安全，加快航空器运行速度，减少因空域大流量拥挤而造成的损失,所以如何较好的管理飞行流量是值得研究的问题。
参考文献 [1]张新军，叶怀珍． 以航路和机场管制区为节点的飞行流量管理［J］． 西南交通大学学报，2002， [2]流量管理项目研究组.空中交通流量管理模型与算法研究[C]//空中交通流量管理研讨会论文集,1999
论文作者:刘晓冬
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/11/1
标签：流量论文; 飞机论文; 算法论文; 空域论文; 间隔论文; 交通论文; 管制论文; 《科技中国》2017年7期论文;