谈大型机场地面保障资源集约化与低碳运行

□ 昆明长水国际机场 却建昆 杨 闻 陈关鹏 穆奕辰/文

国家“十四五”规划中明确提出，降低碳排放强度，支持有条件的地方率先达到碳排放峰值。民航系统的碳排放问题主要集中在航空器和地面保障车辆的燃油排放，机场需要减少航空器地面滑行和等待时间，提升地面保障服务的响应速度来降低碳排放，而地面保障资源集约化就是实现机场低碳运行的重要手段。在航空器保障过程中，进出停机位是否正常对航空器地面运行有很大影响，无法正常进出停机位会增加航空器地面滑行时间和等待时间，不仅碳排放增多，还让旅客体验感变差，长时间的等待也可能会造成机坪堵塞、滑行道堵塞等情况，增加了运行安全隐患。本文以昆明长水国际机场（以下简称“昆明机场”）航空器进出停机位不正常情况为数据样本，分析影响航空器地面保障响应速度的主要因素，为提升大型机场航空器地面运行效率，整合地面保障资源，实现集约化与低碳运行协同管理提供参考建议。

研究背景

为满足大型运输机场对地面运行安全和效率的需求，2013年8月，民航局下发《关于推进航空器机坪运行管理移交机场管理机构工作的通知》。自2015年起，国内多家大型机场均已先后完成航空器机坪运行管理移交工作，在新的模式下如何推动航空器机坪运行管理变革，如何提升航空器地面保障服务的响应速度是机场能否更加安全高效和低碳运行的关键问题，对推进新时代民用机场高质量发展和民航强国建设具有重要意义。

衡量民航运输质量的指标一般有航空安全、航班正点率、航班客座率、耗油率等，其中对航空服务质量影响较为关键的是航班正点率。而影响航班正点率的主要因素有天气原因、机场调度、流量控制、航空公司、旅客等。

在大型运输机场，航班的起降具有时间短、密度大的特点，形成了到达波和离港波紧密交替的繁忙运行局面，如果对地面保障资源分配不合理很有可能导致航班延误，进而影响到后续飞行任务，甚至可能导致航线网络中更多的航班延误，将会给机场、航空公司和旅客产生很多不利影响。近些年，随着局方进一步强化对航班过站时间的严格要求，给机场地面保障服务效率提出了更高要求（针对国内不同机场和航班机型，民航局航班正常统计办法对最小过站时间进行了分类，详见表1）。

表1：《航班正常统计办法》最少过站时间分类

航班地面保障服务具有明显的流程性，作为航班地面保障流程的航班入位、放行、推出等关键环节是否能够准时完成，对于航班整个地面保障作业流程的起点（上轮档）和终点（撤轮挡）具有决定性的影响。因此，结合各机场的保障任务和保障流程，加强对航空器地面保障过程中进出停机位阶段保障资源的协同调度方面的思考和研究，可以为地面保障资源协同、优化、整合提供参考意见，实现大型机场安全、高效、低碳运行。

国内大型机场地面保障资源运行现状

目前国内大型机场对于保障资源的调度大多基于人工经验进行，随着保障航班数量的提升，人工调度的局限性突显，很难在有限的时间内实现最为科学、高效的保障资源调度。当地面保障部门在接收到保障任务清单时，往往缺乏对资源调度的整体评估响应时间，难以预先判断保障资源是否会在某个时间出现瓶颈，并提前进行资源分配缓解保障压力。

根据昆明机场的数据统计，自2020年9月至2021年9月，航空器进出停机位不正常情况共计768起，从发生的原因来看，因地面保障服务资源调度（机务原因、牵引车原因、引导车原因）导致的航空器进出停机位不正常情况占比达到50.7%（图1）。因此，合理、高效的航空器地面保障资源调度，对于提高航空器地面运行正常率，实现低碳运行具有十分重要的作用。

图1：昆明机场航空器进出停机位不正常情况统计

整合地面保障资源的思考

新时代，民航高质量发展对机场运行效率提出了更高要求。从机场运行保障方面看，传统保障管理模式已不能满足保障效率的新要求。以昆明机场地面运行保障为例，各保障单位存在组织边界，信息共享存在间隙，保障协同协调流程不顺畅，造成地面保障业务链存在“缺扣”，导致航班保障不及时，影响运行效率的突出问题。

为协调各方保障资源，解决航班保障高质量发展不平衡不充分的突出矛盾，昆明机场开展了诸多有益探索。如自2014年12月昆明机场A-CDM“长水常准”上线以来，通过7年多的稳定运行，建成了以昆明机场为中心，包含机场、空管、公司等诸多保障主体，云南各个州市机场为支点的机场群运行协同平台。通过协同平台，让地面保障单位、旅客等都能在第一时间掌握航班各保障环节的即时动态信息，构建了运行与服务“步步为营、未雨绸缪”的坚实基础，实现了机场智慧运行的一大进步。借助这套系统，让机场运行指挥员真正能够看得见、看得全、看得远，从而实现了能够管得上、管得到、管得好，尤其是在昆明机场完成航空器机坪运行管理移交后，借助“长水常准”A-CDM系统建设网的搭建，各系统在保障流程中的配合，让昆明机场的运行效率得以大大提高。

在“长水常准”解决了“信息孤岛”的问题后，如何借助大数据分析研判，整合地面保障资源，进一步提高运行效率，降低碳排放又成为了新的课题。昆明机场再次创新提出地面保障资源集约化“共享”的优化理念，其主要概念是为了提高昆明机场地面运行效率与效益，从保障和服务的角度出发，对昆明机场地面资源进行整合，集中人力、物力、财力、管理等生产要素，通过统一调度协同平台进行调配，并在统一调配过程中，以节俭、约束、高效为价值取向，从而达到降低成本、优化配置、高效管理的目的。目前，昆明机场推出的飞行区智慧出行就是集约化“共享”理念的一个践行方式，通过“上下班高峰时间段定时定点发车，其余时间段提前预约随时随地发车”两种方式解决飞行区内人员的出行需求，大幅减少飞行区内各保障单位来回接送工作人员的作业车辆，有效降低碳排放。

对此，可以将机场运行管理部门作为集约化协调中心，建立协同联动机制，针对昆明机场整体地面运行保障，由运行指挥部门充当“大脑”，收集整合所有地面保障资源信息，集合人力、物力、财力、管理等生产要素，进行统一调配，集中发挥统筹协调作用；由机坪塔台、飞行区管理部充当“眼睛”，指挥整个地面运行保障流程，掌握实时动态并回馈给运行管理部门，为“大脑”做出更合理的判断和安排提供支撑；再由各地面保障单位充当“手脚”，把“大脑”的每一个指令落到实处，实现全闭环的运行控制。

地面保障资源集约化与低碳运行

航班地面保障涉及到的部门、人员、设备众多。通过在昆明机场实地调研，与一线保障人员如机务人员、特种车调度员等进行深入交流，现以昆明机场牵引车保障资源为例，结合昆明机场运行现状和集约化管理理念，通过模型计算推演，分析验证大型机场地面保障资源集约化的可行性。

（一）牵引车保障服务模式现状

目前，昆明机场共有牵引车60辆，分属于7家机务单位。在现有运行模式下，各家机务单位牵引车设备数量主要以早高峰航班执行情况进行配置，且调度模式为传统的保障“自有业务”需求。如图3所示，在昆明机场06∶00AM～10∶00AM离港高峰期间，各家机务牵引车使用率与航班波成正向比例，但根据统计情况来看，不同机务单位在不同时段出现了牵引车闲置或牵引车紧张问题，甚至出现牵引车不足，导致航班地面保障停滞的情况。

根据实地调查发现，各机务单位牵引车基本为定点摆放模式，即每个机务单位的牵引车固定集中停放在某个区域，接受到保障任务后从该区域出发进行航班保障，由于昆明机场机坪面积庞大，导致牵引车到达保障机位的调度效率较低，经常影响航班正常出港。以东航技术为例，从统计数据来看（如图2、3所示），东航机务牵引车使用率最高，08AM时段达到2.2架次/小时，且在保障过程中牵引车调度时间不稳定，牵引车调度时间最低为1分钟，最高为25分钟。

（二）牵引车共享模型

建立牵引车共享模型，假设昆明机场常用的50辆牵引车可供所有航空公司使用，由此推演计算牵引车资源每日可提供的最大保障架次。

根据昆明机场各机务单位实地调查统计和理论保障时间的计算：保障总时间（T）=牵引车对接航空器时间（t1）+航空器推离机位时间（t2）+航空器推出到位时间（t3）+牵引车推出完成撤离时间（t4）+机务工作人员信息反应时间（t5）。根据《航班安全运行保障标准》的要求：牵引车对接航空器操作不应超过3分钟；从接到指令到航空器开始推离机位不应超过3分钟。根据机场实际保障数据统计，航空器推出到位平均需要3分钟，牵引车撤离推出位置需要1分钟；考虑到管制员给机组发布指令，机组向机务人员传达的反应时间约为2分钟。综合上述因素，得出T=3+3+3+1+2=12分钟，再结合昆明机场各机务单位车辆调度时间，得出目前昆明机场牵引车平均每辆次总保障时间约为22～27分钟。

图2：昆明机场早高峰牵引车使用率

根据以上数据可作进一步推演计算，结合在各机务单位牵引车数量及其不间断工作的情况下，每日24小时时间跨度内，现有牵引车资源理论最大保障架次=航班最大运行总时间/牵引车单架次保障时间x牵引车数量，通过推演计算，昆明机场牵引车最大理论保障架次为3526架次/日。

图3：东航技术牵引车高峰时段保障示意

（三）牵引车集约化与低碳运行协同管理模型

1.集约化

在基于牵引车共享模型的基础上，以昆明机场实际航班动态、机位配置为基准，建立牵引车集约化与低碳运行协同管理模型，其核心是结合实际运行情况，以牵引车行驶距离最小和延误时间最小为目的优化资源配置，即打破保障对象约束，将现有的60辆牵引车按区域停放，以就近保障为前提，缩小牵引车保障范围，缩短牵引车调度时间，降低碳排放。在该模式运行下，牵引车的调度时间最低为1分钟，最高为5分钟。

取牵引车保障时间和调度时间的最大值为集约化与低碳运行协同管理模型的理论推演值，即每架次航班牵引车保障总时间为：保障总时间（12分钟）+平均调度最大时间（5分钟）=17分钟。

根据计算得出，在60辆牵引车不间断工作的情况下，集约化协同管理模型24小时理论最大保障航班量（航班最大运行总时间/牵引车单架次保障时间×牵引车架次）为5082架次/日，与共享模型理论保障3526架次/日相比，仅因调度时间减少就能够提升44%的理论保障量。同理，假设各机务公司实施资源集约化，以上述各单位牵引车实际保障情况来看，打破公司保障限制，牵引车按区域停放就近保障，按航班出港时间顺序间隔安排航空器机位，确保牵引车依次顺序推出航空器，减少牵引车因机位间隔大导致调度时间增长，同时也较大程度避免牵引车在机坪来回穿梭，降低设备保障车辆与航空器相遇的概率。按该模式运行，牵引车单车使用率可提高到3架次/小时以上，大大提高牵引车使用频率。以出港高峰小时48架次为例，昆明机场16～18辆牵引车既能满足高峰时段航班保障需求。综合考虑区域及航班高峰时刻等情况下，目前昆明机场约23辆牵引车即可满足全天运行需求。

2.低碳运行

根据各家机务单位提供的牵引车耗油量，整理最近的一期数据后得到各家机务单位牵引车平均耗油量，由此计算出集约化之前牵引车的总耗油量为38143.31升。同时，以昆明机场2021年11月的实际出港航班数量，结合各机务单位业务量占比，根据上述23辆牵引车即可满足运行需求，计算出集约化后各机务单位的牵引车数量，然后计算出总耗油量为19129.12升，与集约化前相比减少约50%的油耗，碳排放显著减少。

结论及发展建议

（一）地面保障资源集约化有利于减少碳排放

由以上数据可以看出，地面保障服务资源调度已成为大型机场（机务原因、牵引车原因、引导车原因）影响航空器进出停机位正常性的主要因素。同时地面各保障单位资源派工系统未能与实际运行相结合，也未与A-CDM系统平台有效进行匹配融合和数据共享，导致信息共享协同度不高；各保障单位未建立有效的互援互助机制，资源共享协同度不高，导致了航班高峰时段部分单位地面保障资源紧张，而部分保障单位资源又闲置浪费，最终影响航空器地面整体运行效率。为此，昆明机场从2020年9月开始收集整理航空器进出停机位不正常情况，并根据不正常情况的原因类别、航空公司占比、机务公司占比进行了统计分析，每季度下发航空器进出停机位不正常情况通报，形成监督检查机制。同时，约谈不正常情况频率较高的机务单位，针对性的提出相关建议措施，要求进一步加强管理、防微杜渐，将安全运行控制关口前移，提升各环节的安全保障协同能力，有效开展机坪运行统一规范工作，确保航空器地面运行安全，提升航空器地面滑行效率。截至2021年10月31日，昆明机场航空器进出停机位不正常情况月均54起，较上年月均66起减少12起，而每一次不正常情况的减少，也就意味着可以有效缩短航空器地面滑行时间。根据民航航班正常统计系统数据，截至2021年11月30日，昆明机场2021年航空器地面平均滑行时间为22.84分钟，相比2020年23.81分钟减少了0.97分钟，若按日均起降970架次统计，航空器总滑行时间每天约减少940.9分钟，全年约缩短343428.5分钟，以昆明机场主力机型B737-700、A320为例，滑行燃油消耗约为12千克/分钟，每天约减少11.29吨滑行燃油消耗，全年可节省约4121.1吨航空燃油，根据《中国民用航空企业温室气体排放核算方法与报告指南》测算，全年约减少1.3万吨碳排放量。

（二）牵引车集约化协同管理具有可行性和普及性

从牵引车集约化协同管理模型与实际运行的差异分析，可以有效反映目前大型机场地面保障资源配置中存在的普遍问题。针对这些问题，按照牵引车集约化协同管理模型的假设结果来看大部分都能够有效解决，且效果较为显著，存在可行性和普及性，对其他大型机场整合地面保障资源很有借鉴意义。一是效率提升，该模式比起现有传统模式在资源利用率上有明显的提高，牵引车定点区域停放可以大大减少牵引车穿越滑行道联络道频次，大幅度减少因避让航空器出现的等待时间这一不稳定因素，降低了资源分配时单位资源占用时间的浮动区间，为资源调度减少了不确定性；二是节约成本，牵引车数量的减少，可以为各保障单位大幅降低设备投入成本，同时也就意味着可以节约更多的人力成本；三是提高了机坪安全品质，牵引车作业流程优化，有助于降低运行安全隐患，减少潜在冲突，提升机坪整体运行效率和运行安全。

（三）未来发展建议

目前，民航局组织编制了《机场无人驾驶设备应用路线图（2021-2025）》，这是充分利用新技术支撑机场安全高效运行，贯彻民航智慧发展主线的具体体现，此举不仅可以提升地面保障效率，提高地面设备协同运行，而且可以改善机坪作业环境，提高旅客出行体验和增强员工幸福感，为绿色和人文机场的建设提供重要支撑和驱动力。但如果应用推广机场无人驾驶设备仍使用现有传统模式，就可能导致各保障单位大量的重复投入和后期的资源闲置，由此，笔者认为机场协同决策A-CDM共享平台和地面保障资源集约化运行模式相结合是一种政策趋势，也是一种未来趋势。从战略方面看，民航局提出加快航空器机坪运行管理移交，成立运管委实现统一指挥、统一协调，其目的之一就是整合地面保障资源；从企业管理方面看，资源集约化可较大程度减少资源投入，提高资源利用率，进而形成低投入高回报的良好效果；从保障服务方面看，资源集约有效整合能打通信息共享渠道，提高资源运行效率，进而提升保障服务，增强服务获得感。建议各大型机场结合运行实际，以牵引车、引导车、除冰车、机场无人驾驶设备等特种设备为试点，逐步实现地面保障资源区域化、规则化、集约化，进而开展协同运行调度，真正达到节能减排，提升大型机场地面运行整体效率的目的，最终延伸至其他具有类似保障流程的人员、设施、设备，共同探索实现航空公司、机场、空管及各保障单位的一体化低碳大运行局面。