空域資源優化配置及調整策略研究

黑妍茹，胡明華

（南京航空航天大學民航（飛行）學院，南京 210016）

空域資源優化配置及調整策略研究

黑妍茹，胡明華

（南京航空航天大學民航（飛行）學院，南京 210016）

近年來，不斷增長的空中交通需求以及有限的空域資源之間的矛盾日益突出，尤其是在飛行量密集的多機場地區。在研究如空域靈活使用等國外空域管理方面的經典理論，以及已在實踐應用層面取得的成果和經驗的基礎上，結合中國空域自身的條件及特點，從低空空域資源、軍民航協調機制、多機場地區空域資源統籌三個方面作為切入點，提出了相應的空域資源配置及調整的構想，并詳細闡述了實施的方法，得出了采用更科學優化和共享模式的空域資源使用方式才是解決中國空域緊缺的有效手段。

空域管理；空域靈活使用；軍民航協調機制；空域資源

全球經濟一體化促使航空業蓬勃發展，伴隨飛行量的驟增，機場建設熱正在全國范圍內展開。根據《全國民用機場布局規劃》[1]，為促進經濟社會發展和對外開放的進一步深入，結合未來國家社會經濟發展總體戰略部署，國家將投入約1 400億元人民幣用于機場建設，“十一五”期間，全國將新增52個機場。僅長三角地區，現已擁有上海浦東、虹橋機場，南京祿口機場，杭州蕭山機場等大小11個機場，預計到2020年，這一地區的民航機場將增至48個。

然而，從航空運輸業系統運行的角度出發，作為整體系統中的硬件設施，單純地增加機場及跑道，并不能帶來交通容量的同比增長，事實是同一機場內以及相鄰機場間，起降能力不能無限增加，空中交通容量的增加同樣有限。這一方面受限于空管能力的水平，另一方面，還受到空域資源配置及規劃管理等問題的制約。相對于人為因素的不確定性，空域的合理優化及調整策略顯然更具實際意義。

國外對如何充分以及更加靈活的使用空域這一問題自20世紀50年代開始，進行了數十年的研究，“空管一體化”、“一個天空（SES）”、“空域靈活使用（FUA）”等方法與理念都取得了較多成果。在吸納國外先進思想的同時，也需正視中國特殊國情下空域現狀及其自身特點。本文結合目前中國空域管理水平和發展趨勢，研究并提出了幾種具有中國特色且合理有效的空域資源優化及配置方法。

1 空域資源配置及調整

近年來，空域作為資源的概念在經濟學領域中受到廣泛關注并得到進一步的拓展，其觀點對于以空中交通管理技術理論為研究中心的“空管學派”有諸多啟示。

空域資源限制凸顯，表現在繁忙地區的狹小區域內分布過多的機場，航班流高度密集，而相對空域資源不變，造成空中航路擁擠、通航能力受到干擾、安全隱患及管制員工作負荷也隨之增加。從經濟學角度解讀，這體現了空域作為資源的稀缺性[2]。

同時，空域具有提供效用和創造價值的經濟性。因此，提高空域使用效率和提升空域容量的關鍵問題，是如何優化配置及調整空域資源。

1.1 平衡用戶需求

空域管理是指依據既定空域結構條件，實現對空域的充分利用，以滿足不同空域用戶的需求。

顯然，空域用戶的使用需求是配置空域資源的基礎，也是空域劃設、調整及使用方案的設計出發點。以航空運輸類型來劃分，空域用戶可分為軍事航空（軍用）、公共航空運輸（定期商業航班）、通用航空（其它民用航空活動）。

1.1.1 釋放低空空域資源

通用航空涵蓋包括從事工農林漁和建筑業的作業飛行以及氣象探測、搶險救災、教育培訓、商務飛行等社會、經濟公共服務。

2007年，中國全行業通用航空完成作業飛行小時10.96萬小時，如圖1所示，比2006年增長19.2%，全行業在冊通用飛機共457架；2008年全年作業飛行量達到12.26萬h，比2007年增長12%，通用飛機在冊總數為898架，通用航空機場70個，臨時起降點329個。根據中國民航部門預測，預計2010全年通用航空作業飛行時間將達到約14萬h。盡管與美國、加拿大、澳大利亞等國土面積相當的通航發達國家相比，中國通用航空的整體規模不大，如飛機保有量、飛行小時數以及通用機場數量都遠低于這些國家，但未來發展前景不容置疑。

根據豪客比奇公司的估計，如圖2所示，中國通用航空需求量將以每年20%的速度增長，到2015年，通用飛機總數達到2 800架；根據美國貿易發展署、中國美國商會和中國民航局的估測，到2015年中國將需要1 997架作業通用飛機和1 415架培訓及私人飛機，復合增長率21%；根據中國民航總局的估測到2020年通用航空機對規?？倲祵⑦_到1萬架，復合增長率22%。

而以上高速增長的前提條件是，關鍵的基礎設施、空域的可用性和有利的運行環境能夠得到保證。三個因素中，低空空域的開放程度和運行管理最為關鍵。多年來，中國的空域分類問題始終被列為航行缺陷，根據國家空管部門的“十一五”規劃，中國空域分類將在2010年完成，這也意味著低空空域將逐步開放。

以此為基礎，中國的低空空域資源應具有這樣的規劃目標：

1）最大程度保證通用航空活動的靈活性。在確保公共運輸航空、軍事航空使用空域的同時，考察通用航空需求分布時段，盡可能多地將低空空域資源釋放給通用航空使用，減少類似不定時公務航空為避開民航運輸高峰，在主要繁忙機場只能選擇凌晨00∶00點至06∶00點起降的局限。

2）最大程度保證通用航空活動的時效性。設立專門的低空飛行管理機構，提供完善詳實的低空飛行信息服務的基礎資料，如目視航圖及相關補充資料，建立信息數據的收集、校準、更新和發布機制，劃設低空監視空域和報告空域，針對性的簡化飛行任務和計劃審批程序。

3）最大程度減輕管制員對通用航空提供服務的工作負荷。在低空空域應用空管新技術，采用定點式布防低空一次雷達，建設無源探測系統等手段，提高對低空空域使用的安全監控能力；采用地空通信組網技術提高對低空管制空域的通信覆蓋能力；繼續推進廣播式自動相關監視（ADS-B）在通用航空領域的應用。以減輕管制工作負荷為原則，結合空域分類中低空管制要求，對非管制空域提供飛行情報服務和告警服務，創造用戶和管理者寬松的雙向運行空間。

1.1.2 軍民航協調機制

盡管低空空域資源的釋放，將有效緩解空域資源緊張的狀況，但空域擁塞的根本原因并未解決。

中國的航路航線網絡形成于20世紀70年代，曾滿足了一定時期軍民航用戶使用空域的需求。但在近十幾年來，相對于以空軍為主體的空域管理陳舊的空管體制構架以及基于原有空域結構的局部修補式調整和優化的是：中國航空運輸總周轉量年均兩位數的高速增長。

以軍航為主導的協調機制和空域結構調整的不徹底性，兩方面都體現同一個問題，即空軍在空域使用上擁有的絕對話語權?？哲娂嬗锌沼蚬芾碚吆褪褂谜叩碾p重身份，這意味著在軍民航空域需求出現矛盾以及民航希望推進新的航路網絡規劃時，以空域資源利用最大化出發實施空域資源再分配的公正性將很難得到保證。

空域靈活使用概念及技術[3]是目前國外航空發達國家積極推進和實施的一項計劃，旨在通過消除軍民航對空域的控制權，將空域看作一個連續的整體，采取空域三級管理，采用靈活空域結構和程序實現最有效地使用空域。

根據中國近年軍民航使用空域的協調情況，可以看到一種趨勢，即固定航線劃設越來越少，臨時航線日漸增多，有數據顯示，中國軍民航在2009年新辟臨時航線35條，全國臨時航線總數達到77條，總距離26 700 km，全年約21.5萬架次航班使用臨時航線，縮短空中飛行距離約8 650 000 km。軍航其自身多變化的空域需求，使得釋放臨時性空域正逐漸成為主流，而這正符合基于劃設臨時航線的空域靈活使用機制的構想。

由此可見，中國有進一步開放空域并實現靈活使用的需求和能力。但制約其繼續發展的是尚不健全的軍民航協調機制。而在FUA概念中，衡量一個國家的軍航和民航用戶能否通過FUA概念安全、高效地使用空域，完全取決于它在ASM（Airspace Management）三個等級中的軍/民航協調能力[4]。

對中國軍民航協調機制的改革，首先要明確的是協調能力發揮的多少，最核心的是在軍民航協作、互信觀念滲透的情況下，空域信息共享方面的透明化和便捷化達到的程度。因此迫切需要搭建全國范圍內軍民航共享的空域管理信息平臺，統一收集、處理和監督各種用戶的空域使用信息。以此為基礎，軍航和民航用戶合作使用空域的具體細節才能得以展開和實現。

其次，對于國家空域管理權限，在今年空域分類實施后，預計中國也將在開放、公平與互利的空域管理原則上，明確并建立空域的統一管制體系，如軍民航各類運輸飛行很可能采用統一的國際民航組織標準?？紤]到軍事航空的需要及地位，在不能將國家空域的管理權限完全轉交給政府的階段或情況下，為保證空域管理權限的公平性應增強民航空域管理機構協同軍航決策的權力，起到平衡或制約軍航對航路航線調整等空域使用和管理上的絕對控制權。

另外，依托現有的軍民航三級協調機制的框架，完成三級管理從松散聯系型到緊密合作型的轉變。其中，戰略和預戰術層面，通過進一步制定或者修訂完善相關法律、法規及標準，能夠從宏觀上保證空軍、海軍、民航局三方利益及協調機制的順利推進。戰術層面應著重于軍民航實時對空域協調的能力，如有效應對軍事、通用航空使用空域調整計劃或應急空域使用需求，以及流量控制時發生大面積延誤等情況。

根據EUROCONTROL空域靈活使用在各成員國執行情況的最新報告，由于經濟效益及操作實施等多方面原因，空域的靈活使用主要集中在戰略和預戰術層，而忽略了戰術層對空域實時的動態管理，因此盡管飛行效率有所提高，但軍民航在空域的分時復用領域還未積累經驗。這說明，達到透明及高效的空域信息共享網絡及高度密切合作的軍民協調機制并非易事，需要組織領導、軍民配合、信息聯網、經費支持等各方面的建設支持，為此，建議在中國構建空域靈活使用機制的過程中，在機制、技術和手段得到保障的條件下，分階段分步驟監督并評估改革效果。

1.2 基于機場布局的空域資源配置

中國機場體系初步形成以北京、上海、廣州為主的三大區域機場群體，機場區域分布的數量、規模和密度與中國區域經濟、社會發展水平和地理格局相適應，這也促使中國民航運輸網以基于機場空間布局的中樞輪輻式與城市對相結合的方式形成[5]。由于三大區域機場系統承擔全國約70%以上的飛行量，所以此類多跑道多機場繁忙區域在空域資源分配與利用上的競爭性具有一定典型性。

以珠三角地區為例，如圖3所示，珠海和澳門，深圳和香港，機場間的直線距離很短，整個區域內五大機場的跑道密集，同時跑道方位相互交錯，飛行程序相互交織，升降地帶重疊，存在穿越情況，同時運行時矛盾非常突出，其直接影響是潛在飛行沖突和管制壓力隨之增加。

區域多機場空域使用的特點可概括為：多機場系統空域內飛行量密集；各機場獨立發展受空域、環境、資源等剛性約束條件制約作用明顯；機場的分布狀況及密集程度，嚴重影響各機場相對空域的使用率。

對應于三大區域機場群的空域結構，多以各機場在一定時期內的飛行量及機場定位為依據分別劃設，在經過幾十年的經濟發展及區域建設之后，尤其是當前機場體系初具規模的情況下，原有空域結構的限制及與機場發展不相匹配的空域配置等都已顯露，這也是中國其他飛行繁忙地區機場同樣存在的問題，因此有必要借助科學的仿真手段，進行空域評估，以此為依據重新規劃空域或進一步優化調整空域結構。

針對區域多機場系統的空域劃設應從機場布局出發，需體現區域整體性特征，內部再進行飛行流梳理，統籌兼顧區域及內部機場間的需求。圍繞機場布局出發的全面協作模式的空域資源優化和配置需考慮幾個方面：

一是明確各機場間的定位和分工，分析空域容量評估數據，進行區域內多機場空域結構優化和調整，充分協調并保證區域內各機場較高的相對空域使用率，規劃或調整航路航線，體現核心機場對干、支線航空運輸協調發展的合理引導作用。

二是有效配置空域資源以充分發揮區域多機場群的整體優勢和作用，形成具備區域乃至全球競爭力的綜合樞紐。同時，與區域外其他相鄰空域流暢銜接，保證航空客貨進出區域的快速流動，增大空域容量。

總之，定位于區域多跑道多機場區域的全面協作空域模式，強調形成緊密協作和良性競爭的格局，在與軍航規劃有效銜接的情況下，將分散空域資源進行一體化配置，以提升空域利用率和空域容量。

2 結語

空域資源的有限性及使用價值已在國內外民航界形成廣泛共識，相關的課題研究大體分兩類，一類集中在區域扇區如何劃分，如動態扇區合并及拆分問題，此類研究多關注空域資源劃分后的合理性，即管制員能否在調整后的扇區內保障航空器安全的問題，具有一定的局限性。另外一類即EUROCONTROL和美國積極推進的FUA理念，但由于其具有鮮明的適用范圍及條件，還未能在其它國家和地區實施。因此，適于中國空域環境及民航特點的空域資源整體規劃及優化配置問題長期以來并未形成清晰思路。

本文立足于中國國情，分析研究了中國空域自身特點以及目前面臨的問題，首次在充分空域資源研究方面宏觀與微觀結合，從釋放未利用的低空空域、完善阻礙空域靈活使用的軍民航協調機制、基于機場布局的空域結構再優化三個方面詳細闡述了如何提高空域使用率，提出了相應的調整策略和實施方法。以使有效空域資源發揮更大效用。其中，低空空域資源的開放問題與2010年國家空管委確定完成的中國空域分類目標掛鉤，未來幾年有望看到低空空域開放后在充分使用空域資源方面帶來的成效。

[1] 中國民用航空總局.全國民用機場布局規劃[G].2007.

[2] 劉 軍，米傳民.空域資源的經濟學分析[J].商業時代，2008（5）：100-101，107.

[3] 徐肖豪，王莉莉.完善國家空域資源利用政策的建議[J].綜合運輸，2007（6）：28-30.

[4] EUROCONTROL.European Organisation for the Safety of Air Navigation，Directorate of Civil-Military ATM Coordination[G].2007.

[5] 楊 光.基于重大事件的空域結構調整輔助決策系統研究[D].南京，南京航空航天大學，2008.

Studies on Optimization of Resource Allocation and Airspace Structure Adjustment

HEI Yan-ru，HU Ming-hua
（The Graduate School College of Civil Aviation， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing 210016， China）

Recent years， the contradiction between the air traffic requirement and the limited airspace becomes more and more conspicuous，especially in the multi-airport region where the most air traffic flow congregated.Based on the international advanced techniques in the field of utilization of airspace such as FUA （flexible use of airspace） and domestic situation， the paper states three methods： low altitude airspace management reform，army-civilian coordination strategy and airspace structure adjustment in the multi-airport region，in order to exploit the current airspace resources effectively and reasonably.

airspace management； flexible use of airspace； civil/Military coordination； airspace resource

V355

A

1674－5590（2011）02－0001－04

2010-09-25；

2010-12-28 基金項目：國家863高技術計劃項目（2006AA12A105）

黑妍茹（1985—），女，新疆維吾爾自治區烏魯木齊人，碩士研究生，研究方向為空中交通系統規劃管理與仿真研究.

（責任編輯：李 侃）