基于PBN的空域规划与安全评估探索

随着我国空中流量的日益增多，也暴露出有限的空域资源与航空器飞行之间的冲突，传统导航方式的空域结构显现出滞后性，难以满足日益增长的飞行需求。为此，要引入先进的PBN概念，做好空域规划和安全评估工作，较好地优化利用可用空域，提升空域容量，确保整体运行经济及飞行安全。

1　PBN概述及其运行特点分析

由于传统导航方式受到诸多条件的限制和制约，导致空域资源利用率降低，难以满足有限空域资源与航空飞行的冲突和现实需求，为此可以引入先进的PBN概念，它主要是对特定空域环境及适合的导航结构中的区域导航系统的功能描述，包涵导航规范、支持系统运行的导航设施、导航应用等三个基础性因素，体现出精确性、完整性、可用性、连续性的导航，实现了由导航台导航向性能导航的转变。

PBN的运行特点具体表现为以下方面：（1）空域安全性。PBN飞行程序充分体现出其极高的导航精度，能够在终端区实现对飞机的水平引导和垂直引导，确保飞机在连续稳定的飞行下降程序引导下运行，较好地规避了飞行撞地的风险。（2）空域容量。PBN飞行程序的保护区宽度恒定且相对狭窄，可以较好地缩小飞机的纵横向间隔，扩大空域容量，减少空域飞行的冲突。（3）空域运行效率。基于PBN飞行程序的应用，可以灵活设置航路点，使航路点的位置、结构得以优化，并减少了陆空话音通信和雷达引导，极大地提升了空域运行效率和管制效率。（4）空域运行成本。基于PBN飞行程序的飞行航径更加灵活，节约了航空飞行的油耗，降低了空域运行成本，提升了航空飞行的经济效益。（5）环境保护。基于PBN飞行程序的应用，可以保持飞机连续下降进场的程序，减少航空飞行带来的废弃物排放和噪音污染，增强航空飞行的环境保护质量。

2　基于PBN飞行程序的空域规划与安全评估应用

2.1　影响空域运行安全的因素分析

2.1.1静态因素

对于空域运行安全的静态因素，主要包括以下几种：① 空域结构因素。它重点反映空域的体积、基本可用资源，如：扇区的垂直、水平边界；扇区边界点；扇区导航台的位置、性能；扇区障碍物的分布；扇区内的危险区、内禁区、限制区等特殊空域。②管制规则因素。这主要包括：相邻扇区的移交协议；扇区内的飞行规则；管制服务等级；飞机安全间隔；飞机通过空中走廊的高度等，是确保空域安全有序运行的基础条件。③设施设备因素。这主要包括地面设施、机载设备、雷达和通信设备等，这些机载设备和地面设备的数量、性能及分布是极为重要的基础。

2.1.2动态因素

对于影响空域运行安全的动态因素，主要包括有：①航线结构。这主要包括航线数量、走向及开闭时间；航线的高度层配备及最低可用高度层；临时航线及特殊航线的位置、高度；航线交叉点的数量及分布等。②交通流态势。这主要有航线上的交通流量；飞机机型比例；航线上各机型通过时间；飞机实际飞行航迹等。③人为因素。这主要是指飞行员及空中管制人员的技能水平；生理和精神状态等对空域运行安全的影响。④军航因素。军用机场及活动对于部分航路也会产生影响，导致空域资源利用率下降。⑤天气。恶劣天气如低能见度、雷暴及湍流等都会对空域运行安全造成影响，导致扇区内部分航路航线无法使用。

2.2　基于PBN空域规划与安全评估模型建构

基于PBN空域规划与安全评估要依循一定的标准，考虑容量的增长变化情况、空中管制人员工作负荷的变化等，以风险信息为基础选择合理的空域规划策略，较好地规避空域运行中的风险。

基于PBN的空域规划与安全评估可以从战略、战术、运行三个层次进行规划和安全评估，在这三个不同层面之中有不同的侧重点，具体来说：

2.2.1战略层面的空域规划安全评估要在预测交通流、航空器类型及航空器对之间的碰撞风险值的前提下，预测和分析飞机冲突风险的可能性及频次，要以冲突风险值为指标进行不同空域组织设计场景的比较，以更好地实现对空域航空飞行的扇区划分，并重新设定安全目标水平，以较好地进行空域战略规划安全评估阶段的决策。

2.2.2战术层面的空域规划安全评估则要在空域结构、飞机类型、交通流确定的条件下，以基本风险值为指标，全面考虑飞机之间冲突风险的持续时间及其严重性，并考虑事件冲突风险和总的冲突风险，合理建构基于PBN的空域战术规划安全评估模型，做好飞行计划的评审、低风险飞行计划拟定、低风险的时隙分配等规划和安全评估，通过改变飞机进入扇区的时间、航线的重新分配、降低飞机速度等策略，较好地保障战术规划层面的空域安全。

综上所述，基于PBN飞行导航方式下的空域规划与安全评估是与空中交通日益增加相契合和适应的，由于传统导航方式下的空域规划难以满足空中交通现实发展的需求，因而要引入先进的PBN概念，全面了解和利用PBN飞行导航方式的优势特点，从战略、战术、运行等不同层面进行PBN的空域规划与安全评估，全面考虑和分析各层次的航空飞行特点、航空飞行冲突风险概率、交通流等不同情况，建构不同规划层面下的空域安全评估类型，较好地规避空域飞行风险，进行科学合理的决策。然而，基于PBN的空域规划和安全评估研究还有待进一步深入，还要在以后的研究中考虑追尾冲突、TCAS等设备的影响等因素，更好地形成完善一体化的空域规划安全评估系统。