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美国空域现状

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   在当今美国的航空运输系统中,空域是一个高度结构化的网络,包括导航设施,航路,扇区,特殊用途空域[4]等空域构件。关于美国的当前空域的分类与运行状况,限于篇幅,本文只做简单介绍。
   在当前,空域的配置模式主要包括:(1)合并两个相邻的扇区;(2)分割扇区;(3)开启或关闭特殊用途空域。但这些配置模式都是静态的,也即其几何形状都是预先定义好的,而空中交通流量的变化是无法预先定义的,而且天气的变化也是无法预先定义的,因此,上述3种空域配置模式不能很好满足空中交通流量变化的需要。此外,关于上述3种空域配置模式的信息不能有效的传递到用户端,所以某些时候,空域会被闲置。因此,在空中交通管理的容量管理方面,空中交通管理者几乎没有太多的自由度,他们很大程度上依赖于需求管理的手段――流量控制――来平衡容量和需求的矛盾。因此,用户的需求受制于结构性相对不灵活的国家空域系统。
   当前的美国空域系统主要有三方面的不足。
   1. 当前的空域分类和空域构件(例如,扇区、航路、定位点),是否支持未来的运行概念(例如,自动保证间隔运行),这一点还不是特别清晰。之所以将空域划分为扇区,主要是受限于管制员的工作负荷。自动保证间隔运行将会消除管制员工作负荷的限制因素,因此,一些空域构件(例如,定位点,航路)或许将不是必需的。
   2. 在当前系统下,需求和容量之间的不平衡矛盾主要靠限制流量来解决,例如变更航路和地面等待,这些限制通常会导致航班延误。如果靠增大容量的办法来解决需求和容量之间的矛盾,就要增大空域的灵活性,由于现有决策支持系统的功能限制,无线电通信频率覆盖限制和雷达覆盖限制,增大空域的灵活性也受到了很大限制。部分空域已经接近甚至超过该空域的容量,处于高负荷状态,这对系统安全和系统效率都是不利的;而另一部分空域内交通流量可能远远小于空域容量,处于低负荷状态,这种情形下,系统效率比较低下。
   3. 在全部空域内,空中交通流量不是均衡分布的。部分空域的管制员处于高负荷工作状态,而另一部分的管制员处于低负荷的工作状态;各地的空域结构、航路结构、所用的设施设备也不尽相同,低负荷的管制员不能在短时间内被用于不同的空域;而且管制员只熟悉自己日常工作的空域,对新的空域知之甚少。因此,管制员劳动力资源不能被充分利用,只能被用于他们熟悉的空域,这严重限制了管制员的可交换性,从而限制了空域容量的提高。
   美国下一代航空运输系统框架下的动态空域配置
   美国下一代航空运输系统的运行理念之一就是“航空运输系统是为用户服务的”。在当前的美国航空运输系统框架下,用户几乎没有途径及时获取关于空域状态的信息、流量限制的信息和变更航路的信息;下一代航空运输系统致力于提高用户满意度,使用户有充分的途径和渠道及时获取关于空中交通管理系统的各类信息,对用户需求的限制和变更将会大幅度减少。在下一代航空运输系统框架下,当预期会发生超出空域容量时,空中交通服务单位将会预先做出措施,重新调整配置空域模式,重新配置管制员,以满足用户需求;而不是要求用户做出改变(例如,要求用户改变航迹)来适应空中交通服务单位。只有当用尽了所有增大容量的各种办法之后,空中交通服务单位才会尝试用需求管理(流量控制)的手段来解决问题。
   在美国下一代航空运输系统框架下,有关“需求管理(demand management)”的研究被命名为“协同流量管理(the Collaborative Traffic Flow Management)”,而有关“容量管理(capacity management)”的研究被命名为“动态空域配置(Dynamic Airspace Configuration,DAC)”。2007年2月,在美国航空航天局召开了第一次动态空域配置研讨会,与会代表来自美国和欧洲的动态空域配置领域内的研究学者。会上讨论了空域设计与管理的热点问题,包括先进的概念、算法、工具、人为因素;大会提出了令人瞩目的一些新理念,包括新的空域构件,新的空域配置模式,最优化空域配置和灵活使用空域。
   动态空域配置的主要的研究内容包括:空域的总体组织与管理,动态的空域配置模式,发展无差异空域。未来的空域组织应该支持自动保证间隔等概念,应当随着需求和天气的变化而及时变化,空域应当尽可能无差异化,以实现管制员和设施设备的可交换性。基于目前对未来空域的分析,可以展望未来的空域构件会有自动保证间隔机群,普通机群,空中高速航路,动态扇区。
   在动态空域配置框架下,在中期规划下,学者建议将美国空域划分为高空空域和低空空域,其中,低空空域又可进一步分为超密度大都市空域,其它低空空域。在动态空域配置框架下,在远期规划下,学者建议将美国空域会划分为四类:自动保证间隔空域,高空空域,超密度大都市空域,其它低空空域。当所有航空器都具有自动保证间隔能力时,空域可进一步被简单化。在这种情况下,进场走廊和离场走廊会是必须的结构化空域构件,除此之外,空域的其它部分应当是无差异化,不再需要结构化的构件。
   作者简介:王伟伟,生于1979年12月,汉族,单位:中国民用航空中南地区空中交通管理局海南分局。


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