CDM系统在民航空管中的应用

魏宝军

摘 要：航班协同决策系统在民航空管中有着重要的应用。本文以我国航班流量日益增长的背景为切入点，介绍了协同决策系统在国内外民航领域的发展现状及存在的问题，然后在协同理论的基础上，分析了协同决策系统（CDM）在民航空管中的应用。本文的分析可以为各航空运行保障单位提供参考。

关键词：CDM；协同决策；空管；民航

1前言

最近几年，我国航空事业蓬勃发展，国内航班流量急剧增加，空中交通压力日益明显，航班延误概率越来越高。特别是出现恶劣天气时，很容易因旅客冲动而造成群体性事件。另外，航班在气象条件较差的情况下也很难安全降落[1]。这些问题都严重影响了航班运行的安全。为了改善旅客体验，提高航班准点率，提升民航管理信息化水平，最有效的方法就是开发和引进先进管理模式和技术。民航协同决策系统的研发与应用，对我国航班的跨区协调、联合管控和资源共享都有重要的现实意义。

2协同决策系统发展现状

2.1国内外发展现状

协同决策机制的概念起源于西方国家，欧美等航空强国早在上世纪末就开展 多机场航班协同起飞的基础研究，并完成了第一代CDM系统的开发[2]，大大提高了航班离港管理的效率，取得了很好的成效。到目前为止，欧美在基础研究、关键技术和系统工具等领域都有了较多成果[3]，应用进一步成熟，并且还在迅速地发展中。

我国提出空管运行协调要求是在第十二个五年计划期间，标志着我国向协同决策系统的应用和研发迈出重要一步，通过国际交流等方式引进国外的先进技术和管理理念，使得协同决策和航班排序在国内日益受到重视。

2.2目前存在的问题

近年来，随着经济的增长和国际合作的常态化，国内民航机队规模日益扩大，各机场的飞行流量急剧增加，机场运行保障压力受到了前所未有的挑战。目前，我国各大机场都明显表现出了空域资源紧张、航路拥挤、进出点不足、飞行程序冲突、军航活动增加等困境，机场吞吐量逐渐饱和，飞行安全和准点率都更加难以保证。从管理模式上看，目前的空管体制缺乏先进的管理理念，未形成标准的管理规范，已跟不上不断增长的飞行容量需求。从技术上看，现有的空管系统功能不够完善，决策能力薄弱，协同效率低下，航班延误现象明有发生。

3协同决策系统

3.1协同理论

协同决策是指为了使参与各方协调有序地制定出高效可靠的决策而进行的信息交换过程[4]。通过协同，参与方均能在现在环境和设备限制的基础上，达成一个满足各方要求的基本认识。协同决策内容十分丰富，从决策范畴上看，它可以分为全国协同、地区协同和机场协同三个层次。其中，机场协同是最常见也是最基本的决策类型，它为机场相关的参与单位提供了一个协作平台，使各方面的资源利用和效率都能实现最大化。

3.2机场协同决策

机场协同的一系列过程均是通过民航机场协同决策系统来实现的。民航协同决策（Collaborative Decision Making， CDM）系统集信息采集、数据分析、资源共享与事件预测等功能于一体，是一个开放而高效的空管平台。通过CDM系统，平台的使用可以及时准确地共享平台上的所有信息，明确各方面现处的情境，从而提高机场通航事件的可预测性。CDM中的一个重要概念是“关键事件”，关键事件就是有关航班运行的重要节点数据，可以指导航班由计划至起飞的整个流程，从而达到对航班进行跟踪管理和协调运行的目标。

协同决策要求具备很高的时效性，平台各方要随时了解航班的动态。当平台下的多个站点同时对系统进行操作时，有可能会产生并发事件冲突，从而造成决策错误。为了解决这个问题，需要制定一套有效的并发控制策略，才能保证各方操作结果的一致性和唯一性。传统的方法是通过限制并发数量来达到避免冲突的目的，这种方案过于死板，给操作上带来极大的不便。目前已形成了比较先进合理的并发控制机制，例如资源加锁、集中控制、依赖检测、可逆执行等。

4协同决策系统在民航中的应用

4.1系统结构

从总体模块设计上看，机场协同决策系统由协同决策子系统和航班起飞排序子系统两大部分构成。前者的的功能是对各参与单位和部门进行数据采集、分析和处理，从而为航班运营各方提供一个统一的情境认识，通过决策平台实现了协同决策机制。后者需要以前者的数据和分析结果为前提，根据一定的规则和算法对航班的起飞顺序进行排序并逐一放行，从而达到航班运行的可靠保障。

从体系结构上看，则由数据接口、数据处理、系统应用和客户终端四大部分。数据接口采用标准化信息交换技术，对各保障单位产生的数据进行传输。数据处理通过信息分析平台实现，它对数据库中的数据进行整体的分析整合，作上层应用平台的入口信息。系统应用是系统的核心功能所在之处，它可为平台的参与者提供多种服务，例如协同决策、数據展示、天气监测等。用户终端为用户访问系统提供了方便的操作界面。典型的机场协同决策系统总体结构如1图所示。

4.2系统功能分析

目前各大机场都配备了技术先进的协同决策系统，机场各运行保障单位统一通过平台来参与航班管理，通过标准化数据接口来发布信息，系统构架简洁而高效，运行可靠而稳定，而且使用简单、维护方便，具有很大的灵活性和开放性。

4.3协同决策过程

协同决策系统的工作过程可简单描述如下：首先，协同决策子系统由空管系统、机场单位、航空公司等其它外部系统采集有关航班运行保障的所有基础数据，这些数据通过统一接口传输至航班离港航班排序子系统；然后，航班离港航班排序子系统根据收到的基础数据预处理结果，并根据机场当前流量情况和原有计划，按照事先规定的排序规则，综合推算出各航班放行次序和离港时间；最后，航班离港航班排序子系统将计算结果返回给协同决策子系统，并对空管部门、航空公司、机场公司、安监部门、油料公司、联检单位等相关参与方进行信息发布，从而完成了整个协同决策过程。

5结论

航班协同决策系统的推广和应用产生了很大的经济效益和社会效益。首先，系统的投运使大面积航班延误现象的概率进一步降低，改善了乘客的出行体验，提升了航空公司的社会形象；其次，系统的应用进一步推进了空管信息化步伐，改变了传统低效的空管模式，为地区协同决策以及全国协同决策提供了基础平台。再次，通过协同决策系统进行决策，保证了决策的客观性和公平性，信息共享和信息发布使得空管决策透明化，有利于航班保障单位间的相互监督，也为社会监督提供了有效的途径。最后，系统的高效性大大改善了民航资源紧张的状况，提高了航空公司的经济效益，同时提高了乘客出行的便利性。

参考文献：

[1]龙继林，刘光才. 解决我国航班延误问题需要协同治理[J]. 综合运输，2016，38（02）：10-17.

[2]马园园，胡明华，张洪海，尹嘉男，吴凡. 多机场终端区进场航班协同排序方法[J]. 航空学报，2015，36（07）：2279-2290.

[3]邢滨. 航班协同决策系统的研究和实现[D].大连理工大学，2014.