摘要：本文通过研究两种适应大流量条件下的具有排序功能的飞行程序，总结了S形排序和扇形（Point Merge）排序两种模式的特点，并进行了对比分析，根据分析结果提出了应用场景。两种排序方式在不同的场景应用条件下发挥不同的作用。合理利用该研究成果，对提高我国空域利用率，缓解终端区拥堵，降低管制负荷，提高航班正常性等方面能提供较好的理论基础和解决方案。 

一、背景 

PBN飞行程序自2005年起在国内使用，至今有十几个年头。依托PBN飞行程序可以灵活规划航线的特点，飞行程序由原来仅具备起降功能拓展为具有空域灵活使用、流量调节、航班排序等复合功能的飞行运行应用,也是和雷达管制等管制手段紧密结合的新一代飞行程序。本文以飞行程序和雷达引导相结合的两种新型排序模式进行研究，对其特点、配套条件及应用方向进行分析，并为提高运行效率提供决策参考。 

二、S型排序和扇形排序模式介绍和特点 

目前雷达引导常用的排序方式是以延长三边的手段为主，该排序模式是传统的模式，管制员接受程度高，但是也存在管制员引导工作量大，管制员与飞行员不易配合的问题。PBN飞行程序的大规模应用后，国际上根据其特点又增加了两种典型排序方式:S形排序（或称蛇形排序，如图1）和扇形排序（Point Merge点融合排序，如图2）。 

以上两个排序方式都是将航班流引入程序，利用程序规律排布和特定距离的航路点提供多种组合预案,通过管制员雷达引导调整航班落地次序，能达到管制员雷达引导延长三边的效果,具有更高的管制调配预期性，也有良好的空地配合能力，可以有效改善传统雷达引导方式下存在的频道占用情况，从而降低管制员的工作负荷；程序还具有一定的流量调节功能，对空域利用率增加，客观上增加了机场容量。 

三、S型排序和扇形排序实施要素分析 

我们充分了解了这两种排序方式的优点，但是需要对实施所需的要素条件进行深入研究，使其预期效能得到充分发挥。 

（一）需要有良好的空域规划配套 

两种排序方式引入了空域容量和空域利用的概念，所以在前期设计过程必须依照空域规划思路进行。首先明确所需引导空域和可用空域，确定空域容量的目标值，研究进离场空间的立体排布，确定使用排序方法，划设进离场航线，并布局相关航路点。 

（二）需采用先期控制（等待）和精确排序相结合的方式 

两种排序方式均可实现比较精确的排序功能，所以一般用于五边外排序或进近最后阶段的排序，但是在目前管制单位各方向进港流量不均衡的情况下，还需要结合先期的流量控制手段，在终端区的高扇或对应区域管制的进场扇区中配套相应的等待航线，避免两种排序方式占用过大的空域，造成总体效能下降。 

（三）需要革新现有的管制引导观念 

现有的延长三边等排序方法均以高度调配为主，水平间隔调配为辅，未来采用的S型排序和扇形排序模式将是以水平间隔调配为主，高度调配为辅，所以为了达到最高的运行效能，还需要考虑改变现有的管制调配方法和观念，但管制单位和管制员的调配方法的改变是个比较复杂的过程，需要更多的理论研究和配套规则，也需要大量的培训，建议在引入新型排序模式之初就要尽早启动。 

（四）配合其他新技术共同使用 

先进的排序方式结合其他新技术的推广使用，将会使效率大增。首先是流量管理系统的应用，将减少进港流量的不确定性和均衡性，S型排序和扇形排序提供更精确的引导手段，辅助管制员完成更精细跑道间隔的配备，从而提高跑道的利用率，加速机场流量，提高容量。其次，排序程序和进场管理系统（AMAN）相结合，计算机强大的运算能力为管制员提供决策辅助，让管制员工作更轻松，效率更高。未来进阶的4D航迹技术如果能得到应用，将产生一个立体的空间应用，进一步提高可预测性、安全性能和效率性能。 

上文对两种排序模式需要的实施要素进行了分析，为未来应用研究提供了决策参考，同时两种排序的实际应用也存在一定的差异性，下面将继续对两种排序方式的应用进行比较。 

四、两种排序方式实施应用的对比分析 

（一）所需使用空域对比分析 

扇形排序：其理想的空域环境为跑道中间点以外的区域。如图3中矩形区域，某机场的排序空域就是使用跑道延长线IF（中间进近定位点）外以东的部分。 

S形排序：主要结合三边延长和使用跑道侧方的空域，利用机场侧方和五边空域相结合（如图4） 

由以上两个示意图可以看出： 

扇形排序主要使用空域在跑道延长线外，进离场航班流分隔较为明显，对离场流影响小，可以很顺畅的配合开展CCO/CDO运行。但其缺点为需要五边外空域进行排序，对空域占用大，对流量均衡的进场方式而言，为有明显的调节流量的效果，需要时可以设立多个排序边。但在小流量时运行效率无明显提高。 

采用S形排序模式，紧贴机场，利用机场附近的空域，对其他周边机场影响小。但是离场流需要穿越进场流才能上升，对离场有一定的压制，不利于使用CCO/CDO运行。S形排序还对航空器复飞有一定影响，进场航班和复飞航班间可能存在冲突，需要管制员特别关注。 

（二）对管制调配手段要求的对比分析 

S形排序模式是在广泛采用的延长三边排序方式上进行扩展，管制员接收程度高，容易掌握，且对管制引导方法要求低。既可以采用目前常用的高度间隔为主的调配方式。也可以采用未来需要使用的水平间隔为主的调配方式，所以比较适合过渡期使用。 

而扇形排序更适合使用以水平间隔为主的调配方式。相应的调配方法将是未来的主流，在过渡期间，存在管制员接受度的问题，也需要投入大量的培训。 

（三）排序理念的对比 

两种排序手法都是以空间换时间的手段完成航班流的规整。但是两种排序手法的设计理念也存在本质的差别。 

S形排序是将各方向的航班流顺向引入到排序空间内同一个队列（图5），通过边引入边调配的方式，类似贪吃蛇游戏。该排序队列关系明确，单元（指需要排序的某个航班，下同）落地次序将很早能确定，对辅助安排落地次序的系统要求低，但是过早的确定次序，可能会因某个单元退出队列（如：某航班由于自身原因在进近过程中改航或复飞），会造成间隔的浪费，管制员也会由于特别关注引导其脱离队列而增加工作量。 

扇形排序，采用多条队列向一个点汇集（图6），灵活度高，单元替代性强，如果出现某个队列中单元退出队列的情况，后续单元或者指定某个单元可迅速替代该单元。但是扇形排序对管制员空间感要求高，无系统辅助时，管制员的处理能力应控制在两条队列为宜。队列的增加，难度要求将成倍增加，将需要一个精确计算落地次序的辅助系统（如AMAN）协助确定多个队列的单元的落地次序。 

（四）流量调节功能对比分析 

    扇形排序占用空域最大，客观上对流量的调节功能最为强大，理想状态扇形空间可以不断地扩展，从而容纳更多的飞机。S形程序由于空间的限制并不能无限扩展，所以调节能力稍弱，但是考虑到管制员的处理能力，也不可能有大量的飞机进入排序空间，多余的飞机多以等待或先期流量控制的手段处理，而且后续还会有流量管理系统作为支持，因此两个排序模式应均能满足大型机场的排序需求。 

五、两种排序方式实施验证 

为了定量比较两种排序方式的实施应用效果，笔者选择国内具有代表性的大型机场进行验证，对空域条件较好的郑州机场规划设计了扇形排序程序，对空域相对受限的广州白云机场规划设计了S形排序程序。 

郑州机场在使用扇形排序系统时，假定理想条件下（无特殊活动，无特殊天气，不考虑管制员工作负荷），通过使用AirTOps软件进行模拟验证分析（如图7），平均落地延误5分钟时，双跑道进近落地架次达到60架次/小时，平均落地延误15分钟时，双跑道最大可接收落地航班74架次/小时（此数据仅为落地架次，还可以在进近序列中插入离港航班），反映出扇形程序具有较强的流量调节能力，也增加了落地跑道的持续供给能力。 

广州白云机场在使用S形排序系统时，同样假定理想条件下（无特殊活动，无特殊天气，不考虑管制员工作负荷），通过使用AirTOps软件进行模拟验证分析，平均落地延误5分钟时，双跑道进近落地架次达到57架次/小时，反映出S型程序同样具有较强的流量调节能力，但相比扇形程序的调节能力稍差。 

但是两种排序方式不是互斥关系，在终端区内，可以结合可供给空域和运行需求情况，灵活规划应用两种排序方式。以白云机场为例，在终端区起始进近阶段可规划使用扇形排序程序，在最后进近排序阶段使用S型排序程序（如图8）。 

六、研究展望和建议 

作为新型的排序程序，S型排序和扇形排序在国内的应用并不多，其实施经验的总结和积累也才刚刚起步。除了两种排序本身的特点和应用方式外，还有其他几个配套方面待进一步的深入研究，才能充分达到提升安全、容量与效率的目标。 

（一）提升跑道容量：机场容量的空侧限制条件主要有跑道容量和空域容量。空域容量可以通过采用以上两种排序方式来进一步提升，但是对应的跑道容量如未能同步提升，将消耗采用新型排序模式带来的效益，因此应同步优化跑道的管制运行程序，通过采用灵活尾流间隔，应用目视进近与目视间隔等方式提升跑道容量。 

（二）重视终端区规划和建设。空域规划和航线布局是开展空域运行概念规划时必须开展的最基础研究，其是否合理将大大影响到终端区的整体航空运行，必须认识到仅仅采用一两个新的排序模式并不能最终解决终端区运行效率问题。 

（三）重视人机结合。进一步发挥大数据、人工智能技术对管制运行的辅助作用，通过最新的航行技术以及高度自动化的管制系统和平台，将管制员的角色由管制调配逐步转变为流量疏导与管理，让其为空中运行组织分配更多的精力，而不是仅着眼于一个或数个航空器的指挥工作。 

随着我国民航运输量持续而快速的增长，北京、上海及广州等大型终端区以及大型枢纽机场所在的进近管制区的交通量和交通密度即将达到饱和，因此对终端区内进离港交通流进行有序和高效的管理是管制单位面临的难点热点问题，本文通过对支撑S型排序和扇形排序两种排序模式的基础要素进行了深入分析，比较了两种排序模式在实施应用过程中的所需空域、管制调配方法及流量调节等方面的差异，并为终端区进一步提高安全水平与运行效率提供了有益的建议和思路。 

参考文献 

[1]基于融合点系统下的PBN程序优化研究[J]. 孙晓萌. 科技创新与应用. 2016(23)  

[2]融合点进近程序和技术浅析[J]. 邹朝忠,杨波,黄卫芳.空中交通管理. 2010(01) 

[3]进近过程中的排序和冲突解决算法研究[J]. 李忠诚,徐肖豪.中国民航学院学报. 2004(03)