中国大型民用机场节能减排优化运行技术研究

肖志成 潘健 张秋 王超 李冬

摘 要：为平衡民航运输发展与气候环境之间的关系，切实履行“平安机场、绿色机场、智慧机场、人文机场”建设的要求，以保证民航持续安全发展为前提，以节约能源和减少二氧化碳排放为重点，以强化精细化管理和科学技术创新为支撑，积极探索适用于中国民航的机场运行节能减排对策。本文立足不同角度、不同维度提出了适用于中国国情的民用机场节能减排优化运行技术，其中涉及到空管、航空公司和机场等多家不同单位。主要从进场交通管理、地面运行管控模式、跑道运行模式、机坪运行效率等方面进行优化，为机场运行节能环保优化提供新思路。其中有部分措施已经成功实施并产生了实际效果，也有部分举措正在探索与验证之中，总而言之都以建设“四型”机场为目标，从而实现节能环保，可持续发展的目标。

关键词：节能减排;点融合;地面运行管控;跑道运行模式

中图分类号：V19 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0013-02

航空运输在便捷公众出行的同时，对全球和地区的环境造成了严重影响。统计表明，民用航空运输产生的碳排放量约占人类活动碳排放总量的2%，成为增长最快的温室气体排放者，民航运输节能减排迫在眉睫。

国外多个组织和机构对机场运行节能减排技术进行了大量研究，当前成果主要包括持续下降运行/持续爬升运行（CDO/CCO）、通过排序改善交通流（AMAN/DMAN）、先进的场面指引和控制系统（A-SMGCS）、机场协同决策（A-CDM）、基于性能导航（PBN）技术等。出于不同的国情和运行要求，大部分运行技术中国民航不能直接照搬使用。根据2011年民航局《关于加快推进行业节能减排工作的指导意见》，本文从进场交通优化、地面运行管控模式优化、跑道运行模式优化和机坪运行优化等方面，提出机场节能环保优化新思路。

1 基于点融合技术的进场交通优化

1.1 点融合系统及系统组成

点融合（Point Merge System）是一种系统化的进场排序方法，作为ICAO航空系统组块升级（ASBU）的一部分，可支持CCO/CDO运行。为了更好地将多条进场交通流顺畅地整合为一条有序的交通流，点融合进近程序的航路结构包含下列组成部分：

（1）融合点：融合点是终端区内的一个物理上坐标点，该点负责将进场过程中的多个交通流进行整合，通过该点排好进场顺序的航空器沿着统一的进场航路飞行直到离开点融合进近系统;

（2）排序边：在点融合之前，排序边被设计用来专门进行航空器飞行路径的延伸或缩短，航空器飞行在排序边上任意时刻，都可以被管制员引导直飞到融合点;

（3）距融合点标准距离：为了方便管制员可直观地根据航空器实际运行情况以确定向每架航空器发出直飞指令的时机，同时在这些指令发布的时候，管制员只需要考虑如何建立并保持与序列中前面航空器之间的间隔，而不需要建立或依赖新的其他地面支持工具。图1给出了基本的点融合系统结构图。

1.2 点融合系统的运行效果

2019年12月5日零时，融入了“点融合”、“航线外等待”等运行新理念的飞行程序正式在上海浦东、虹桥机场实施。这是中国民航首次实践“点融合”、“航线外等待”等程序，将对繁忙机场飞行程序调整优化起到良好的示范作用。经评估，上海浦东、虹桥机场运行效率提升了10% 以上。

2 地面运行管控模式优化

地面运行管控模式设计将充分利用大数据、云计算、微服务、人工智能（AI）、移动（4G/5G）等最新技术，进一步按照客机、货机全流程保障节点贯穿整个地面运行管控模式的指导思想，优化业务管理细节，实现“四全”。

2.1 全流程保障预警

实时汇聚、分析天气、空管、A-CDM等系统的数据，通过大数据分析技术进行实时数据分析，实现客机、货机全流程保障节点以WTOT（延误预警时间）为基础预警，对落后于保障节点时间航班进行告警。

2.2 全覆盖保障人员通知提醒

消息、数据能够大容量、可靠、及时传送给机场用户，是机场运营信息系统的关键能力之一。在高性能分布式消息总线技术支撑下，实现对全体保障人员进行保障预警消息提醒，不但对PC端实现提醒，也对移动端进行提醒，实现全网络设备全覆盖式统一提醒。

2.3 全自动切换运营视频监控

通过AI智能算法，按照航班信息、全流程保障节点，自动调出航班对应需要监控的视频点图像，可大大提高操作效率。应用该技术后，可不再需要操作人员手工切换监控视频查看保障情况，也避免了经常出现的“无人查看保障监控”、“固定监控个别视频”、“运营视频监控切换不及时”的情况，大大加强了保障监控管理力度。

2.4 全口径运行管控数据目录管理

在高性能分布式消息总线、全量数据目录管理等技术的支撑下，实现把天气、空管、A-CDM等方面与机场运行管控相关的数据集中，从而实现全量数据目录管理，这作为全流程保障预警、全覆盖保障人员通知提醒等功能实现的前提。

3 跑道运行模式优化

通过优化跑道运行模式，深入发掘提升跑道使用效率，可大幅提高航班放行正常率，减少航空器地面等待时间，在提升运行效率的同时实现节能减排。

3.1 跑道运行情况分析

以广州白云机场为例，基于实际运行数据，对当前跑道使用情况进行分析，如图2所示。

基于以上数据分析，可得出以下结论：在早高峰时间段离港航空器数量明显多于进港航空器，且使用东、西跑道离港起飞的航空器数量不均衡，在大多数情况下西跑道较为繁忙。当实施分流时，可缓解东、西跑道使用不均的情况，从而减少部分航班等待时间，挽救可能因为等待起飞而造成延误的航班。

3.2 优化运行方法

（1）实施分流。若预判得知两侧跑道使用情况分布严重不均，在无其他影响且保证安全的前提下，可实施分流方法，将部分使用繁忙跑道离港起飞的航空器安排至非繁忙跑道起飞，以缓解单侧繁忙的航班积压情况。

（2）控制西跑道落地。若预判得知使用西跑道的离港航空器数量远大于进港航空器，且进港航空器对起飞造成影响时，可减少甚至不使用西跑道落地。在进港航班较少的情况下，仅使用东外跑道落地对整体运行效率无影响，但对于消化排队航空器的效率将大幅提高。

4 机坪运行节能提效

4.1 航班推出预管理

机坪管制员根据空管放行时间，确定推出时间和推出次序，航司将信息发给各相关保障单位，在完成关舱门、撤廊桥等保障工作后，机务则根据预推出的时间、次序提前做好拖车保障，实现“闪灯即推”。

4.2 机坪滑行通道“同进同出”

“同进同出”是一个全新的概念和工作，也是在全国民航业内的首次尝试。广州白云机场在“同进同出”项目上已取得第一阶段的运行成功，其“同进同出”优化方法主要包括：机位分组，增设启动点，优化进出规则及实施风险管控。

5 结论

本文立足不同角度、不同维度提出了机场节能减排优化运行对策，其中涉及到空管、航空公司和机场等多家不同单位。从终端区空域角度提出了通过采用点融合系统化进场排序方法对目标机场飞行程序进行优化;从信息化角度提出了地面运行管控模式优化，实现“四全”管控;通过对跑道端积压航班情况与空管协调优化跑道运行模式，实现跑道灵活使用;通过对航班放行和滑行通道管控环节的节能优化，减少进离港航班滑行等待。其中部分措施已经成功实施并产生了实际效果，也有部分举措正在探索与验证之中，总而言之都以建设“四型”机场为目标，从而实现节能环保，可持續发展的目标。