航路优选应用于签派放行的研究：以A319-115“成都—和田”航线为例

张 序 徐菡悦 周 川

(1.中国国际航空股份有限公司，成都 610225； 2. 航空运行专业技术及人才培养研究所，广汉 618307)

0 引言

飞往同一目的地机场的航路可能会有多条，受飞机性能、地面障碍物、气象条件等因素的影响，放行签派员会结合当天的运行实际情况对飞行航路展开优选。针对航空器性能等因素完成航路优选在前期有多位学者进行了研究[1-4]，也有学者针对受航行通告影响的精细化放行展开研究[5]。航空公司飞行安全是生存的基础，客户服务是企业发展的生命[6]，效益增收是企业发展的动力，在前期学者研究的基础上，通过安全、服务、效益中找到的平衡点，如何将航路优选融入到签派放行工作中成为航空公司运行控制环节的重要工作之一，也是现阶段课题组针对如何提升飞行安全和加强航空公司盈利能力的意义所在。

本课题的研究样本是具有高原性能的A319-115型飞机执行“成都—和田”航线的飞行任务，兼顾飞机航路飞行时的一发失效飘降和座舱释压操作流程，对签派放行过程中的航路优选展开研究。

1 研究方法简介

1.1 航路的定义

航路优选研究的基础就是航路，航路是由国家统一划定供航空器使用的空中通道[7]，目前国内的航路宽度为2 km，地面完善的通信、导航设备为航空器的飞行提供帮助，航空器在航路内由管制部门指挥飞行。 航路的设计和规划除了考虑航空器安全飞行的需要之外，还会结合所经地区的地理状况、天气特点、附近可用机场分布等因素。特殊航线必须考虑航空器性能、机组人员资质、地面保障能力，部分受限因素导致部分航路不可用，针对部分特殊航线展开的航路优选工作应充分考虑这些因素的限制。

1.2 研究方法及优势

研究过程结合行业规章的要求，通过生产平台模拟“成都—和田”航线的签派放行过程，通过对签派放行计划的梳理，结合飞机空中飞行时间，计算航行通告对航班在四条航路上所受的影响，在充分考虑“安全、效益、服务”三方面的影响后，达到航班签派放行的航路优选工作。优选航路的目的及其优点包括：飞行签派员从多条航路中选择最经济的航路飞行，并且根据天气实况和预报，选择不同航路以避开危险天气；避开航路关闭等限制信息，对飞行安全影响最小；由于大多数飞行都选择最短飞行时间的航路，缩短航班飞行时间；从航班时刻申请来讲，有多条优选航路要比仅有单条固定航路容易得多，提高了航班正常率。

1.3 与其他方法的不同之处

原有的签派放行工作很少采用航路优选，所以单一航路执行航班飞行任务，灵活性较差，没有选择的余地，有时候干线航路会出现航空器拥堵的情况，申请对灵活航路、临时航路的使用，成为航空公司缓解延误的常用手段之一。航油成本是航空公司运营成本的主要组成部分，结合高空风的状况进行航路合理化优选，有利于降低燃油消耗，缩减航空公司的营运成本[2]，如国航在2006年1月至11月通过航路优选的形式节约的总成本达到1 817万元[8]。

2 研究过程举例

2.1 研究样本简介

2.1.1 机场、航线和周边可用备降场简介

和田机场(ICAO代码ZWTN，IATA代码HTN)位于塔里木盆地戈壁滩南部边缘，机场的跑道标号为11号和29号。从近年来和田机场月平均气温(图1)可知，和田机场在气温方面四季分明，从历史数据[9]可知，和田机场气候干燥、降水稀少，春夏季多风沙、浮尘天气，秋高气爽，冬无严寒。每年的3月-11月和田机场都会因大风天气、对流云发展等因素形成风沙、浮尘天气，对能见度影响明显，有时强冷空气的入侵还会形成较长时间的恶劣天气。冬季是飞行的黄金季节，由于机场区域气温较低，逆温层稳定，极少出现风沙、浮尘天气，能见度好，但此时和田机场最低温度在0 ℃以下，容易在航空器关键操纵面形成积冰或者霜的情况，需要机组重点关注，并按照相关的操作流程完成除防冰的工作，确保飞行安全。

图1 和田机场平均月度气温

成都飞往和田共有四条航路可供签派放行时选择，如表1所示，航路代码分别为001、N02、N03和N04。从经济性出发，航空公司一般采用编号为001的航路执行航班，这条航路的最低安全高超过了4 300 m，属于高原航线，需要对航空器进行相关的改装，满足执行这种特殊航线飞行安全的需求。

表1 “成都—和田”航路数据

和田机场周边可用备降场包括新疆维吾尔族自治区的乌鲁木齐机场(ICAO代码ZWWW，IATA代码URC)、库车机场(ICAO代码ZWKC，IATA代码KCA)和甘肃省内的敦煌机场(ICAO代码ZLDH，IATA代码DNH)等10余个机场，如选取距和田机场距离较远的备降场易将导致飞机起飞需加注燃油偏多，有超过A319-115飞机的油箱容积的风险，或超过飞机的结构限制重量，也可能导致飞机在地面的滑跑距离变长，整个飞行的安全性和经济性不高，经过综合考虑，选用库车机场为目的地机场备降场完成研究过程。

2.1.2 A319-115飞机简介

A319-115飞机为单通道双发中短程客机，从飞机的三视图(图2)可知，飞机机头到尾翼尖的机身长度为33.11 m，机身宽12.45 m，机身高3.95 m，翼展为33.84 m，水平尾翼翼展为12.45 m，主起落架轮间距7.59 m，前—后起落架间距为11.04 m。

图2 A319-115机型三视图

飞机安装两台CFM56-5B7/P发动机，飞机油箱包括五个部分，容积23 860 L，采用密度0.785 kg/L燃油，飞机油箱最多可加注18 730 kg燃油，飞机可用业载16 349 kg，飞机最大滑行重量(Maximum Taxi Weigt，简称MTW)70 400 kg，最大起飞重量(Maximum Take-off Weight，简称MTOW)70 000 kg，最大着陆重量(Maximum Landing Weight，简称MLW)62 500 kg，最大无燃油重量(Zero Fuel Weight，简称ZFW)58 500 kg，客舱安装12个旅客气态氧气瓶，出现航空器座舱释压可以满足58 min旅客供氧的需求。

2.2 签派放行政策和平台简介

2.2.1 民航规章对燃油政策规定简介

2015年，国际民航组织(International Civil Aviation，简称ICAO)制定并颁发了最新版的《燃油和飞行计划手册》[10]，这是航空公司签派放行和运行控制工作中对飞行前燃油计划、飞行中燃油管理和空中备降场决策的指导性文件，是避免运行风险的规章性文件之一。从行业规章分析，民航局在2017年开始实施的第五版《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》[11](简称CCAR-121-R5)要求航空公司参照执行，这份规章对燃油政策作出较大的调整[12]，在重新定义不可预期燃油(Unavailable Fuel，简称UF)概念的基础上，将以涡轮发动机为动力的飞机国内运行和国际运行统一，以“成都—和田”001航路为例，在CCAR-121-R5燃油政策的规定下，采用5%的UF政策，展开航班燃油的模拟评估计算，航路油量政策如表2所示。

表2 “成都—和田”001航路油量政策

经模拟计算可得，“成都—和田”采用001航路在空中的飞行时间为250 min左右，在成都松刹车燃油量(Release Brake Fuel，简称RBF)为16 282 kg，航程耗油(Trip Fuel，简称TF)大约在2 100 kg左右，发生备降情况所需的备降燃油(Alternate Fuel，简称AF)大约需要2 100 kg，飞机在最远备降场等待30 min燃油(FNL RESERVE，简称FR)大约需要1 000 kg，其中还包括飞机在成都机场滑出停机位(TAXY OUT)和飞机在和田机场滑入停机位(TAXY IN)各自需要的120 kg燃油。

2.2.2 签派放行界面简介

本文研究模拟签派放行的软件采用的是System Operations Center系统的DM模块，在该签派放行平台上，飞行签派员将完成对机组、航空器、天气等各方面信息的评估，结合民航规章要求的框架下和航班的机长完成共同的放行决策，界面如图3所示。

图3 签派放行界面

2.3 航路优选研究

2.3.1 禁航通告信息

本文模拟某日北京时间14:20(含)—17:30(含)之间在乌鲁木齐情报区内发布“SADAN-OBDEG-ADMUX-NOLEP-SADAN”的四点连线区域地面到无限高的禁航通告，经过分析，红色虚线区域为该通告受影响的区域，禁航区域如图4所示。

图4 禁航区域示意图

航路分析可知，航路代码为001、N02和N03的三条航线会经过红色标注的禁航区域，航路代码为N04的航线不会经过，但N03航路空中飞行距离最长，飞机在空中的耗油最多。

2.3.2 “成都—和田”航班信息

样本“成都—和田”的航班在成都起飞的班表时刻为北京时间12:20，预计达到和田机场的班表时刻为北京时间17:20，样本“和田—成都”的航班号在和田机场起飞班表时刻为北京时间18:45，预计到达成都机场的班表时刻为北京时间23:15，无燃油数据采用ZFW计算。

2.3.3 相关气象信息

样本签派放行工作必须在北京时间09:50前完成，签派员参考相关机场的航空例行天气报告(Meteorological Terminal Aviation Routine Weather Report，简称METAR报)和终端机场天气预报(Terminal Aerodrome Forecasts，简称TAF报)完成放行，如表3所示。

表3 相关机场的气象信息

起飞机场满足安全起飞和起飞单发失效紧急返场的要求，目的地机场和目的地机场备降场均满足规章规定的标准，正常签派放行满足要求。

2.3.4 航路一发失效飘降程序和座舱释压紧急下降程序的制定

当飞机在飞行过程中发生发动机空中停车或座舱释压的情况后，机组应严格按照前期制定的航路一发失效飘降程序和座舱释压紧急下降程序完成相关的操作，目的就是保证紧急情况下的旅客生命安全。

按照前期研究成果中相关程序的制定方式[13-15]，以成都飞往新疆区域的部分航线为例，分别制定出一发失效飘降程序(图5)和针对22 min化学氧机型的座舱释压供氧程序(图6)。

图5 A319-115飞机一发失效飘降程序

图6 22 min化学氧机型的座舱释压供氧程序

2.3.5 飞行计划背景下的航路优选

通过对“成都—和田”四条航线飞行计划的计算和梳理，通过叠加飞行时间的方式完成航班在使用这四条航线时，飞机进入和飞离受影响区域的时间段，通过与航行通告生效时间的对比，分析航行通告是否对准点飞行造成影响，具体数据如表4所示。穿越禁航区域的001、N02和N03三条航路均受禁航通告的影响，要安全地飞越禁航区域，三条航路的飞机均需要在北京时间17∶30之后飞越航路点TUSLI，那么航班在成都的起飞时刻大约需要推迟150 min，会导致后续飞回成都的航班延误。如飞机采用N03航路执行飞行任务，则不需要延误起飞时刻，正常情况下，往返航班均不会延误。

表4 飞机进入禁航区域的时间段

经济性方面经过对四条航路的飞行计划对比，梳理出统一条件下采用CCAR-121-R5政策下不同航线所需起飞燃油和航段耗油的数据，并按照0.5万元/吨的燃油价格计算在成都起飞时加注燃油所需要的费用，如表5所示。可以看出，受禁航通告影响的三条航路中，N02所需费用最高，较其他两条受影响的航路多支付3 800元左右的费用，所以，N02这种经济性不好，同时不能保证正常性的航路是最先舍弃的。而可以保证航班准点运行的N04航路较另两条航路大约需多支付1.1万元的费用，但不涉及高原航段的运行，不需要强制采用完成高原飞行的飞机执行航班任务，这样公司可用的适航飞机更多，可用运力调整的范围更大，航班正常的保证力度更大，如在大型航空公司中，机队规模足够的前提下，甚至可以采用其他机型替代执行该航班任务。

表5 四条航线对应油量政策

如果采用延误航班的方式执行航班，除去航班延误成本之外，积压航班较多，禁航通告失效后，还会有流量控制造成航班的进一步延误，有旅客群体性事件发生的隐患，过长时间的延误还会触发旅客赔偿的时间阈值。因此，放行签派员在综合考虑公司正常性指标、服务质量和运力调整三个方面的因素后，采用N04航路成为本次航路优选的较优方案。

3 总结和展望

本文以新疆区域禁航通告为研究样本，从安全性、正常性和经济性三个方面综合分析了“成都—和田”航线在禁航通告的影响下完成相关签派放行评估，完成航路优选工作，该方案可以为类似的航班签派放行工作提供思路帮助。

在A320系列飞机中，还有一种采用PW1127G发动机的A320 NEO型飞机，飞机的客舱座椅布局和A320-214一致，但发动机的良好性能使得飞机在执行同样“成都—和田”航线上可以减少燃油的加注，相关数据对比如表6所示。

表6 “成都—和田”航线A320 NEO机型与A320-214机型燃油政策对比

由此可知，在使用同一航路时，不参考本文研究条件之外的其他因素的影响，A320 NEO比A320-214少加注1 500 kg的燃油，特别是采用ZUUUZWTNN04时可以少加注近2 500 kg的燃油，基本与A320-214飞机执行ZUUUZWTN001航路时的燃油加注量一致，在实际运行中，如需要执行ZUUUZWTNN04航路就可以用A320 NEO飞机替换原有运力，飞行距离增加导致燃油加注量增加的问题就迎刃而解，所以，如何发挥大型航空公司机队优势展开运行控制和签派放行工作也是下一阶的研究工作。