航班起飞时刻互换：流量控制情况下的资源分配优化

关键词：航班正常率；流量控制；置换计算起飞时间

引言

多年以来，我国民航业对国民经济高质量发展起到关键支撑作用，同时我国民用航空交通活动整体呈现高基数、高增长、高密度的“三高”运行态势。因此航班的正常率就尤为重要。航班正常性关系到旅客对机场保障服务的满意度高低，同样也显著影响着机场高峰小时容量的增长及各航空公司的收益。为进一步提高航班起飞正常率，改善旅客出行体验，提升民航服务质量，同时提高地面保障资源的运行效率及各航空公司的效益，本文通过分析大连周水子机场的航班正常率数据，对流量控制过程、延误原因及航班起飞正常率等因素进行归纳总结，提出通过航班起飞时间置换的方式，优化航班起飞时刻资源，来实现改善航班正常性的效果。

航班延误原因分析

这些年，进出港航班量的快速增长给航班保障工作带来了不小的压力，同时也对航班正常性工作提出了更高的要求。以大连周水子机场为例，每年暑运旺季期间的航班量排名都名列前茅，但是航班正常率指标排名却毫不例外，都是全年倒数前列。在航班旺季期间，机场保障部门承受着日运行流量和小时运行流量双高峰的压力。如果航班运行还经常受到其他空域用户活动和极端恶劣天气的影响，极易造成航班延误。

根据表1中统计数据可知，由极端恶劣天气、其他空域用户等原因造成的航班延误占比较大，比重高达80%，是航班延误的主要原因。当收到其他空域用户活动的需求时，空管部门会发布流量控制措施，将相关空域空出。夏季极端恶劣天气频发，当极端恶劣天气影响航班运行时，空管部门也会发布流量控制措施来保障飞行安全。因此，其他空域用户和极端恶劣天气造成的航班延误也可以认为是流量控制造成的航班延误。从而可以得出结论，造成航班延误的主要因素是流量控制。通过分析相关航班数据得知，有两种情况会导致航班因流量控制而延误。

第一种情况：受到流量控制的影响，航班最新的计算起飞时间晚于正常起飞的最后时刻，进而错过正常起飞的最后时刻。

第二种情况：机场或者航空公司的地面保障资源和能力不足，导致地面保障人员不能在规定的时间内完成航班保障作业，从而不能赶在最新的计算起飞时间起飞，需要重新在系统上申请排序，进而错过正常起飞的最后时刻。

为了提高航班起飞正常率，需要我们主动进行人工协调，并干预相关保障资源的分配过程，尽量避免以上两种情况的发生。下面将分析流量管理系统的计算过程，并提出优化其计算结果的新思路。

流量控制过程分析及航班起飞时刻优化

在实际的流量管理中，中国民航流量管理系统根据航班计划起飞时间和各段航路飞行时间，计算得出航班预计飞越各航路点的时间。当收到新的流控措施时，按照流控措施对时隙、间隔的要求，系统自动对航班飞越各航路点的时间进行初次分配排序，进而计算倒推出航班的上跑道起飞时间。如果航班的计算起飞时间晚于正常起飞的最后时刻，系统就判定这个航班有延误的风险，需要特殊关注。

流量管理系统在进行时隙分配时，一般只满足了流量限制性要求，并不满足航班正常性要求。例如：流量管理系统会将满足流控限制要求的过点时刻分配给各航班，但不会根据航班预计延误情况进行时刻调整，因此流量管理系统存在时刻资源分配不合理的现象。

在实际运行中，流量管理系统自动筛选受到流控限制影响的航班，综合计划起飞时间及各航段飞行时间等信息，通过计算，重新得出过各航路点时间和计算起飞时间，并按照所有受控航班的飞越限制点时间和计算起飞时间，进行航班放行排序管理。

在系统更新出最新的计算起飞时间后，航空公司和机场保障部门会实时根据最新的计算起飞时间来倒排地面保障工作的顺序和进度，确定各项保障工作的完成截止时间，以使受限航班赶上系统给出的计算起飞时间。如果航空公司或机场的地面保障能力不足或者排序不合理，一项或多项保障工作未能按照预定的截止时间完成，导致此航班错过计算起飞时间，就会造成航班延误（这种情况的航班延误是系统不能预判和控制的，也不在本文讨论优化的范围内）。

以某日中国民航流量管理系统中的两个实际运行航班数据为例，具体情况见表2。

表2中的两个航班都受到了“过P74去GURIL除ZSRZ起飞OR去ZSLG落地2架/12分钟一最小40km”的流控限制。根据《航班正常管理规定》的要求，CXA8086的计划起飞时间是0910，航班在0935之前起飞属于正常，航班起飞不延误，但实际起飞时间是0950，实际起飞延误时长为15分钟；CES2710的计划起飞时间是0905，由于前序进港航班晚到，航班的目标撤轮档时间变更为0925，航班保障时间短，保障压力大，航班在0930之前起飞属于正常，航班起飞不延误，但实际起飞时间是0935，实际起飞延误时长为5分钟。

从航班正常性统计数据的结果上看，这两个航班都延误了，且起飞时间相近、延误时间均不长。但是如果把两个航班的计算起飞时间进行置换，就会有不一样的结果。具体细节见表30

CXA8086的计算起飞时间是由0950变为0935，航班起飞正常，不延误o CES2710的计算起飞时间由0935变为0950，航班的延误时长由5分钟变为20分钟。同时，这两个航班的预计飞越限制点的时间也随之进行了置换操作，CXA8086预计飞越限制点的时间由1112变为1103，CES2710预计飞越限制点的时间由1103变为1112。由于置换前后的两个航班飞越限制点相近，所以两个航班的预达时间基本没有变化，目的地机场的相关部门仍可以按照置换前的时间进行航班保障准备工作。

通过置换这两个航班的计算起飞时间，延误航班数量由2架次变为1架次，成功挽救1架延误航班，提高了出港航班的正常架次，在保证旅客出行体验基本保持不变且航班平均延误时长未被延长的情况下，切实提高了航班的起飞正常率。

上述便是起飞时刻互换、优化资源分配方式的一个具体案例。为了提高置换计算起飞时间操作的效率及成效，本文采用0～1线性优化方法，建立计算起飞时间资源分配优化大模型，以便达到在受到流控限制时，通过置换出港航班计算起飞时间的操作，机场航班起飞正常率能够得到最大限度提高的目的，具体优化分配流程如图1所示。

结论及可行性

由此可见，当多次航班运行受影响导致都有可能延误，通过将受控航班计算起飞时间进行置换的方式，可以挽救部分延误航班，增加出港航班的正常架次，提高航班起飞正常率。

在运行资源优化流程，确保航班计算起飞时间置换方案具有可行性后，还需要向空管流量管理单位协调申请并得到肯定意见后，在确定空管、航空公司、机场三方均同意置换方案后，才可以在系统上置换两个航班的计算起飞时间。最终通过优化程序，合理分配时刻资源，提高出港航班的正常架次，实现提升航班正常性的目的。本文所阐述的资源分配优化大模型具有较大的潜在收益价值，运行此模型可以长期优化航班起飞时刻资源，改善航班正常性指标，并能够提供机场和运管委等机构向流量管理单位申请协调相关事宜的效率。

另外，机场和运管委等机构需要加强员工的培训，尽快培养出一批精明能干的业务精英，来负责计算起飞时间置换这项重要的工作。如果员工将错误的起飞时刻进行了置换操作，非但没有缓解航班延误现状和提高航班起飞正常率的作用，反而可能造成了保障流程的混乱，甚至会拉低航班起飞正常率。因此，从事这项工作的员工不仅需要具备广阔的知识面，拥有机场运行保障、航空公司签派及空中交通管制等方面的知识，能够准确地选出进行起飞时刻资源优化最合适的航班，还要具有较强的沟通协调能力，可以高效快速的整合各类资源，促使各方面同意起飞时刻置换方案。只有在机场或运管委等机构的“选出合适航班”“协调各方同意”和“进行置换操作”等三个环节都成功完成的前提下，才可以通过互换起飞时刻的方式，实现提高航班起飞正常率的目的。