田建廣

摘 要： 空中交通網(wǎng)絡(luò)包括航線(xiàn)、航路、地面助航設(shè)備以及管制部門(mén)等部分，其活動(dòng)實(shí)體就是指航空器，其從網(wǎng)絡(luò)中的一點(diǎn)飛行到另一點(diǎn)。近年來(lái)，隨著空中交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，空中管制區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)交通擁堵現(xiàn)象，這就需要航空公司加大空中交通流量的管控。本文則就空中交通網(wǎng)絡(luò)管理展開(kāi)研究，通過(guò)對(duì)其概念的定義，進(jìn)而對(duì)其策略展開(kāi)研究，以期能夠控制好空中交通流量，為航空事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 空中交通網(wǎng)絡(luò)管理;概念;策略

【中圖分類(lèi)號(hào)】V355 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）04-0260-02

現(xiàn)階段，我國(guó)空中交通體系中，其中涉及的航線(xiàn)、管制區(qū)以及地面導(dǎo)航設(shè)備都在逐漸增多，構(gòu)成了龐大的交通網(wǎng)絡(luò)體系，航線(xiàn)之間縱橫交錯(cuò)，導(dǎo)航設(shè)備與管制區(qū)域彼此連接形成廣泛的航線(xiàn)分布在空中，航空器在規(guī)定的航線(xiàn)中飛行，通過(guò)導(dǎo)航設(shè)備以及管制區(qū)指導(dǎo)完成飛行任務(wù)，整個(gè)管理運(yùn)行過(guò)程與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)十分相似。因此，本文以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，對(duì)空中交通網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行研究，以起飛點(diǎn)和落地點(diǎn)、管制區(qū)這三個(gè)地方為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而得到研究新思路。

1 空中交通網(wǎng)絡(luò)管理概述

空中交通網(wǎng)絡(luò)必須要具備高穩(wěn)定性，其性能直接表示了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量、交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)合理性、航路保障和管理服務(wù)水平等。網(wǎng)絡(luò)性能的衡量參數(shù)涉及容量、吞吐量、延遲以及延遲抖動(dòng)這四個(gè)，其中容量就是空中交通網(wǎng)絡(luò)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，確保飛行安全間隔基礎(chǔ)上整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所能夠承載的最大飛行器飛行數(shù)量，同等時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)容量要大于吞吐量;吞吐量是指在一段時(shí)間內(nèi)，交通網(wǎng)絡(luò)對(duì)飛行器處理的數(shù)量，其可以對(duì)航線(xiàn)、管制區(qū)域性能參數(shù)作出精確描述;延遲就是飛行器從網(wǎng)絡(luò)中的一點(diǎn)飛到另一點(diǎn)的時(shí)間以及飛行器通過(guò)的航路、中間節(jié)點(diǎn)上空所耽誤的時(shí)間總和;延遲抖動(dòng)則是某空域，飛行器在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)最大和最小延誤時(shí)間的差值[1]。延遲有時(shí)無(wú)法將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)質(zhì)量完全反應(yīng)出來(lái)。

2 空中交通網(wǎng)絡(luò)管理的策略

2.1 交通管制

空中交通管制作為網(wǎng)絡(luò)管理具體工作，其主要是為飛行器提供安全的時(shí)間間隔和調(diào)度指導(dǎo)。在管制時(shí)，需要對(duì)空中交通活動(dòng)進(jìn)行合理的規(guī)劃調(diào)整，利用先進(jìn)先出、權(quán)重公平排隊(duì)這兩種方法對(duì)飛行器順序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，確保交通順暢。

先進(jìn)先出法就是需要先處理到達(dá)管制節(jié)點(diǎn)及其區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)的飛行器。而優(yōu)先先進(jìn)先出法就是根據(jù)航班性質(zhì)、緊急程度、等待時(shí)間等因素對(duì)飛行器進(jìn)行優(yōu)先排列，劃分不同的隊(duì)列，同隊(duì)列中再根據(jù)先進(jìn)先出法對(duì)飛行器進(jìn)行管理，在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列無(wú)飛行器后才能夠?qū)Φ蛢?yōu)先級(jí)隊(duì)列進(jìn)行處理[2]。

權(quán)重公平法的目的在于維護(hù)每個(gè)交通流中的隊(duì)列，管制節(jié)點(diǎn)通過(guò)輪轉(zhuǎn)方式來(lái)服務(wù)各個(gè)隊(duì)列，見(jiàn)圖1。管制節(jié)點(diǎn)會(huì)在隊(duì)列滿(mǎn)時(shí)通知其所屬交通流進(jìn)行離場(chǎng)管制，降低放行速率，避免出現(xiàn)低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列無(wú)法得到服務(wù)的現(xiàn)象。隊(duì)列內(nèi)會(huì)計(jì)算每個(gè)飛行器的預(yù)計(jì)結(jié)束服務(wù)時(shí)間，基于此決定服務(wù)順序[3]。

2.2 流量管制

空中交通流是飛行器從網(wǎng)絡(luò)中的同節(jié)點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)同中間節(jié)點(diǎn)到達(dá)同目的節(jié)點(diǎn)飛行序列。流量控制就是管制單位對(duì)航空器發(fā)送速率與其接受、處理速率之間的匹配情況，發(fā)送速率快會(huì)無(wú)法滿(mǎn)足安全時(shí)間間隔，發(fā)送速率慢會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)。流量控制是利用網(wǎng)絡(luò)資源找到折衷方案[4]。

流量控制經(jīng)常應(yīng)用的概念就是峰值速率和平均速率，其中峰值速率屬于統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在一點(diǎn)時(shí)間內(nèi)某空中交通流中所包含的最大流量，而平均速率是在一段時(shí)間內(nèi)某空中交通流量平均值。根據(jù)時(shí)間t線(xiàn)性函數(shù)對(duì)管制節(jié)點(diǎn)飛行器發(fā)送進(jìn)行約束，其公式為：

N為管制節(jié)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)處理的飛行器數(shù)量;

β為平均速率;

σ為管制節(jié)點(diǎn)所允許的突發(fā)量;

見(jiàn)圖2，其為調(diào)節(jié)模型，主要用于調(diào)節(jié)到達(dá)管制節(jié)點(diǎn)交通活動(dòng)弄，對(duì)各交通活動(dòng)離港間隔進(jìn)行調(diào)整，使其能夠遵循線(xiàn)性約束到達(dá)過(guò)程對(duì)管制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交通管制。管制員遵循安全間隔規(guī)定發(fā)布離港指令，只有接收到管制員的指令才可以離港。

2.3 堵塞管制

堵塞就是在不同空中交通流競(jìng)爭(zhēng)管制節(jié)點(diǎn)空域資源情況下，在確保安全間隔基礎(chǔ)上，若是空域資源不足就會(huì)出現(xiàn)交通堵塞現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)擁堵，管制節(jié)點(diǎn)航空器數(shù)量若是沒(méi)有持續(xù)下降，為保證安全間隔，就需要在管制區(qū)內(nèi)讓飛行器繼續(xù)等待，進(jìn)而使得離港飛行器數(shù)量降低，存在峭壁問(wèn)題。見(jiàn)圖3。

對(duì)于交通堵塞的管制，可以利用資源分配機(jī)制以及控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)。資源分配機(jī)制中，將預(yù)定和反饋兩種方式結(jié)合起來(lái)，形成前期控制機(jī)制。航班為開(kāi)啟前，離場(chǎng)管制節(jié)點(diǎn)需要預(yù)先請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)預(yù)留容量，并沿著管制節(jié)點(diǎn)分配充足資源進(jìn)而滿(mǎn)足該請(qǐng)求。空中交通進(jìn)行時(shí)，管制節(jié)點(diǎn)對(duì)管制資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算，一旦遇到緊急情況使得空域資源出現(xiàn)不足的現(xiàn)象，管制節(jié)點(diǎn)就會(huì)發(fā)出減速指令，進(jìn)而減少交通流量?？刂茩C(jī)制中，堵塞狀態(tài)變量有兩個(gè)，分布為擁堵和建議兩個(gè)窗口，其中擁堵窗口就是離場(chǎng)管制節(jié)點(diǎn)對(duì)一定時(shí)間內(nèi)放行的飛行器數(shù)量進(jìn)行限制，而建議窗口則是沿途各節(jié)點(diǎn)確保區(qū)域內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，能夠接受飛行器的數(shù)量[5]。一旦交通網(wǎng)絡(luò)中擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重，則建議窗口降低，管制節(jié)點(diǎn)就會(huì)進(jìn)行擁堵控制，離港節(jié)點(diǎn)會(huì)讓擁堵窗口值減少為原有1/2，。擁堵窗口的增減在整個(gè)空中交通管理中出現(xiàn)，見(jiàn)圖4。

2.4 其他管制

空中交通網(wǎng)絡(luò)管制還包括準(zhǔn)入、價(jià)格和網(wǎng)絡(luò)容量計(jì)劃等，其中準(zhǔn)入控制是空中交通網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量以及飛行器間隔安全基礎(chǔ)上，在擁堵時(shí)對(duì)離場(chǎng)飛行器放行數(shù)量進(jìn)行限制，保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定。價(jià)格策略則是為平衡網(wǎng)絡(luò)吞吐量高低峰飛行器數(shù)量，在8-10點(diǎn)和13-15點(diǎn)這兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)的航路提出了較高的使用費(fèi)用。網(wǎng)絡(luò)容量計(jì)劃是對(duì)空域進(jìn)行重新規(guī)劃，增加導(dǎo)航設(shè)施以及相應(yīng)的航線(xiàn)，使網(wǎng)絡(luò)資源能夠得到擴(kuò)展。

結(jié)束語(yǔ)：利用交通管理使空中交通網(wǎng)絡(luò)資源得到最大限度的應(yīng)用，本文通過(guò)對(duì)空中交通網(wǎng)絡(luò)管理的研究，將其中的內(nèi)在規(guī)律揭示出來(lái)，使空中交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行以及交通安全提供了新的開(kāi)拓方向。

參考文獻(xiàn)

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[5] 袁泉.空中交通管制安全管理研究[J].科技風(fēng)，2011（05）：280.