民航协同决策系统的实现与管制应用

马宇昊 郑志敏

摘 要：目前，航空运输为国民经济的发展提供了强大助力，如何实现空中资源使用率的最大化等问题的提出，使得空中管制工作需要得到了业内人士的重点关注。协同决策是一种以信息交换为基础，政府与企业相互联系相互协作的理念。本文简要概括了协同决策的理念和内涵，分析了协同决策系统实现的可能性，以及系统在空中管制中的案例应用。

关键词：协同决策；空中管制；系统应用

中图分类号：TP317 文献标识码：A

一、协同决策理念

“协同决策”一词最早出现在美国，它源于航空管理局的一次实验，目的是为了检测根据航班信息表能否增加空中利用率，减少航班延误现象。实践证明，协同决策理念有效缓解了空中交通流量拥堵的现象。航空运输工作并不是任何一个部门就能单独完成的，它需要包括机场、航空公司、管制部门等多个部门的协调合作。协同决策理念的实施，使各部门更清楚明白自身的职责，同时允许各方提出需求与限制条件，使其优化自身系统与能力，协调做出统一、安全、高效的决策，实现利益的最大化。此外，通过信息共享的方式加强合作，可使机场与航空公司之间都能获得准确及时信息，增强多方对实际状况的处理能力，提高航班运作过程中可能发生事件的预测性。

二、民航CDM系统定义及目标

民航协同决策系统是一个开放性的信息平台，它主要用于实现信息搜集、信息结合以及信息共享。该系统由六个要素组成。其中包括：

（1）信息交换平台：以增强对空中交通流量的预测性为目的，建立起实时、准确的信息共享平台。

（2）可控制地面滑行时间：主要指计算飞行器在跑道上的滑行时间，其计算方法可依据不同情况灵活选择。

（3）起飞顺序：综合考虑各方面情况，征询参与部门意见，对航空器的起飞进行排序。

（4）关键事件触发：作用在于展现航班从计划至起飞的过程和实现对航空器运行过程的精密追踪。

（5）航行数据协同管理：，各参与部门同空管部门交换更新信息和离港信息并估计出到港时间，以实现飞行器起飞时间间隙合理分配的目的。

（6）不利情况的协同决策：指当机场面临容量下降的情况时，促使各部门协同合作，共同利用许可容量一种工作方式。它的目的在于当出现突发状况时，通过促使各部门合作使系统讯速恢复运行。

民航CDM系统通过信息的共享，促使各参与部门协同工作，高效完成航空运输任务。具体过程包括对航空过程进行精密追踪、对起飞顺序进行排序、获取航空器具体起飞时间、计算到港时间等。最终实现合理调配、降低工作人员劳动强度、提升航空运行效率的目标。随着CDM系统的运用，时间和空中资源率利用效率将得到明显改善。

三、航班协同决策系统关键技术

协同决策理念的运用也越来越广，当前协同决策系统技术体系已初步形成。目前，协同决策系统的实现大多采用Java EE多层分布式模型，其应用逻辑按功能划分为组件，各个应用组件根据他们所在的层分布在不同的机器上。一个多层化应用能够为不同的每种服务提供一个独立的层实现其功能。

对于航班系统决策系统在性能而言，其作用在于实现异构结构与数据库之间实现信息的交换，系统技术体系架构应符合架构设计，尽可能采用有可持续发展能力的最新技术。目前常用的是架构SOA技术，它是一种面向服务的架构技术，把空中管制行业看成是与应用程序和它运行的计算机平台相互独立的可重用组件或服务。除此之外，诞生于以网络为中心以实现信息共享的时代下的SWIM（系统级信息管理）技术在搭建系统架构中也得到了合理利用。

四、民航协同决策系统在空管工作中的应用

1 民航协同决策系统在空管工作中的应用

为体现出公平分派的协作理念，协同决策通常选择RBS及Compression两种计算方法。RBS是以静态形式来根据顺序进行计算的。RBS计算法是以机场为中心选择一个半径为r的圆形区域计算的。它的优势在于：

（1）在距离为r以外的航班将免于地面等待。

（2）在距离r以内的航班通过最初时刻表中最早到达时间分配时间片。

Compression方法则是一种动态形式的计算方法，Compression算法严格按照时隙的航空公司属性进行调配，能够有效减少飞机原地等待时间。Compression流程如下：

（1）扫描所有时隙，寻找由于航班取消未被使用的时隙t；

（2）确定时隙原来所属的航空公司，扫描该公司的后续航班，若存在f∈A，且ETA≤t将航班f移至时隙t，重复上述步骤；若不存在，则进行下一步；

（3）从整个航班队列中寻找f∈F，且ETA≤t，将航班f移至时隙t，并将空出的时隙所有权转给航空公司A，跳转至初始流程，如图1所示。

通常情况下，随着机场上空出现持续等待现象，延误时间将不断增加，航空公司会考虑是否取消后续部分航班，如果取消将会带来巨大的经济损失。而通过运用CDM程序，扰乱秩序的航班将会被除去，协同决策系统会为航空公司即刻提供时刻安排表，之后公司便可以依据时间安排，合理制定计划，避免出现混乱现象。如取消部分航班飞行、调整起飞时间和顺序等，接着将没有用到的时刻信息回馈给系统，这部分时间就可以被再次利用。系统总运行模式如图2所示。

近年来，我国飞行量和旅客量持续增长，航班架次也大幅度上涨，航班延误问题激发市场需求同供给部门之间矛盾。据中国民航局、中国航空运输协会等机构最新公布数据显示，消费者对航空公司的投诉中，包括航班延误在内的航班问题，仍居民航消费投诉之首。协同决策理念的应用促进机场运行更加有序、正常、高效。通过使用电子進程单，减少塔台各席位之间的协调工作负荷：提高塔台管制员处理特殊情况的能力；有效地提高管制员工作效率和安全保障水平。总之协同决策系统在空管工作中的应用实现了多方共赢的局面，能够避免重要航班的延误，也能够减少机场混乱局面的出现。实践证明，多个部门的共同协作相比空管部门单方面决策更加有效。

2 案例分析

目前，CDM系统已全面应用于华东空中管制系统中。民航华东CDM系统主要是通过促使各部门相互协作，实现信息共享，减少航班延误现象。目前尽管CDM在华东空管运行中仍存在部分问题，然而，在各方不断努力下，华东空中管制取得明显效果，航班准点率大幅度提升。

CDM系统在华东地区的应用，主要通过CDM平台实现信息整合，包括航班计划出来综合雷达航迹的内部信息、航空器机号和航班动态等外部信息，再通过计算方法计算，便于航路流控，分析机场运行情况，对航班轨迹预测。CDM系统的应用确保在前站起飞时提供确切的落地时刻，计算出准确的TOBT，当航班经过本站时，CDM平台给出的COBT能够被执行，最终本站离港时，平台给出的CTOT能被执行以减少航班滑行时间。

CDM在华东空中管制系统中应用实现了机场停机位的有效应用，高效合理利用机场资源；而航班动态信息的透明，使旅客更信任航空公司，提升了航空公司的信誉和效益；此外应用此系统减少了航空器滑行时间、碳排放和环境污染；CDM系统不断监控航班动态，并计算落地时间，使机场停机位分配合理。

结语

民航协同决策系统通过信息决策平台的建立，整合信息资源，促使各相关部门协同合作，减少延误时间，提高航班准确率。总的来说，协同决策系统对于空管系统而言，意味着更多高效决策，更充足的时间，更多的容量。对于提高空中资源利用率、减少延误时间、减轻管制人员劳动强度起到了不可忽略的作用。

参考文献

[1]吕小平.空中交通管理协同决策[J].空中交通管理，2005（04）：4-5.

[2]阎建中，贾斌.协调决策机制与中国民航运行管理[J].空中交通管理，2006（06）：4-6.