摘要：本文简要阐述了当前我国民航管制中心的发展现状、存在问题和亟待优化调整的迫切需求，并通过具体的数据统计、公式计算、合理推导以及参考验证等方式，量化分析了一种民航管制中心划设的可行方法，为未来全国民航管制中心布局调整奠定了理论基础。 

　　一、引言 

　　民航管制中心是民航提供空中交通服务的重要基础，是保障民航安全高效运行的关键支撑，在民航发展中的地位和作用至关重要。随着国家综合交通运输体系逐步完善、民航强国战略持续推进、四强空管行动方案深度落实，全国民航管制中心布局迎来了优化调整的机遇期。但是，此前关于管制中心的布局选址，并没有一个成型的理论工具，更多是采取地区平衡或是依靠经验来决定，因此，从量化角度来尝试探讨一种更加科学的理论依据和划设方法，就显得尤为必要。 

　　二、研究背景 

　　自“十五”期间中国民航着手兴建区域管制中心以来，空中交通基础设施已形成一定规模。截止2019年底，民航共建成北京、上海、广州、成都、西安、沈阳、乌鲁木齐和三亚8个大型区域管制中心，划设高空管制区15个、中低空管制区28个、进近管制区41个、终端管制区1个，形成了以大型区域管制中心为基础，高空、中低空、进近实时无缝衔接的空中交通管制服务网络。近十年是中国民航迄今为止发展最为迅猛的阶段，民航运输量以年均10%以上的速度持续快速增长，特别是“十三五”以来，北京、上海、广州三大区域管制中心先后完成了中国华北、华东、中南地区高空管制区的接管和重组工作，管辖空域面积分别达到了105万平方公里、90万平方公里和72万平方公里，辖区内管制扇区数北京27个、上海34个、广州32个，区域年均飞行保障量分别达到202万架次、220万架次和216万架次。可以说，北上广三大区管中心代表了我国民航空管运行保障能力的最高水平，为中国民航发展做出了突出贡献。 

　　然而，随着我国航空运输市场的不断发展，当前的民航空中交通管理运行格局逐渐暴露出以下几个方面问题：一是安全运行风险越来越高。2019年北京、上海、广州区域日均飞行保障量分别达到了5867、6399和6306架次，日高峰架次均已突破6000，部分繁忙扇区的日均飞行保障量超过1000架次。全国日均流量前20位的扇区有95%集中在华北、华东和中南，最繁忙的20个扇区中有18个扇区小时高峰流量超过容量基线，在长期高位运行的态势下，确保万无一失、持续安全的运行压力越来越大。二是不同管制单位间协调关系愈发复杂。目前我国不仅有15个同时管辖高空管制区和中低空管制区的区域管制单位，还有13个上层高空被接管、只负责中低空管制区的区域管制单位。这些不同类型的管制单位之间除了水平方向上的管制协调和移交外，还存在垂直方向上的管制协调和移交，加上不同地区、不同高度上的日常运行限制，使得空管整体运行协调关系非常复杂。三是自动化系统保障能力接近极限。北上广三大区管中心的自动化系统经过数次升级，已具备平均可接入32部雷达、同时处理20000份飞行计划的能力，保障能力早已突破了当初的设计目标，系统规模日趋庞大，升级扩容能力已达极限。如遇重大系统性风险，周边管制单位不具备针对如此运行体量与复杂程度的应急接管能力。 

　　因此，民航管制中心布局已成为影响我国航空运输事业发展的关键因素之一，迫切需要对合理划设管制中心的方法依据进行研究论证，即基于现有运行条件、运行经验以及技术能力，充分考虑民航空管未来发展规模，统筹设计系统保障阈值，合理控制单个管制中心运行体量，实现民航管制中心工作负荷相对均衡、存量空间适度冗余、运行能力总体可控。 

　　三、划设依据研究 

　　民航管制中心规模设计应包含多个维度、多种指标，重点需要考虑保障规模、设施设备能力、人员规模、扇区规模以及应急灾备因素等。 

　　（一）保障规模。以2018年春运（2月1日至3月12日）为例分析，全国区域扇区流量态势呈现出三类特征。一是空间维度特征。空间分布明显不均匀，与全国繁忙机场分布具有明显一致性，其中华北、华东和中南地区运行压力尤其突出。前20个繁忙区域扇区有3个分布在华北，6个分布在华东，11个分布在中南。二是时间维度特征。繁忙扇区在不同时段的流量差异较小，且飞行流量越大的区域扇区，不均衡程度往往较小，说明该类扇区长时间处于较繁忙状态。大多扇区的繁忙运行时段为早8点到晚21点，部分扇区甚至扩大到晚上22点或次日0点。三是超容运行特征。具体表现在日均超能力运行扇区数达到58个，平均超容率为17%；其次是频繁超能力扇区分布与繁忙扇区分布有较大差异，超能力运行最为严重的20个区域扇区主要分布在华北（9个）、华东（5个）、西北（1个）、中南（5个）；另外，部分扇区的最大超容率惊人，如北京区域1号扇区达123%、6号扇区达79%，因此该类扇区对外发布流控措施的频率也比较高。 

　　国际民航组织在《协同空中交通流量管理手册》（Doc9971）中提出了一种国际通行的扇区容量简易计算方法如下所示： 

　　表3-1  扇区容量简易计算方法 

　　根据此表，管制单位平均扇区飞行时间12分钟及以上的，最大通行架次在18架。2018年春运北京区域管制中心具体运行情况如下： 

　　图3-1  2018年春运北京区域管制中心运行情况1 

　　图3-2  2018年春运北京区域管制中心运行情况2 

　　根据上图可统计得出，2018年春运期间北京区域管制中心单个航班平均穿越5.8个扇区，穿越单个扇区的平均通行时间为14.4分钟。可计算出春运期间北京区域单个扇区的小时通行架次为：60分钟¸14.4分钟´18架次=75架次。由此，单个扇区的年高峰保障架次可为：75架次´16小时´365天=43.8万架次。结合单个航班平均穿越5.8个扇区，可进一步得出北京区域年高峰保障架次理论值可在43.8万架次´5.8个扇区=254万架次。 

　　参考国际民航界相关经验概况，美国单个管制区扇区平均数量为35个，年均航班飞行量基本稳定在150~250万架次之间。欧洲区域管制中心扇区平均数量为27个，其典型代表马斯特里赫特高空区管中心扇区数量12个，年均航班保障量约为185万架次，日高峰约为5700架次。据此，以现有我国和欧美民航空管发展水平为参照并考虑适度留有冗余，未来民航管制中心保障规模以年保障量250万架次为上限是较为客观可行的。 

　　（二）设施设备。根据《民用航空空中交通管制自动化系统 第2部分：技术要求》（MH/T 4029.2—2012），自动化系统的设计容量有一系列指标要求：最大扇区数不超过48个；同时管制的航空器数量不超过1500个；可同时存在的最大系统航迹数量不超过2048个；飞行计划数不超过10000个，可同时激活的不超过3000个；最大雷达输入数量不超过48路；服务器CPU最大负载不能超过40%。以此为依据，可以通过基于系统负荷的方法对自动化系统规模及可控风险进行整体测算。 

　　图3-3  上海区域管制中心自动化系统航迹数与CPU占有率对应表 

　　通过对自动化系统关键服务器的能力研究表明，自动化系统所承载的航迹数与关键服务器CPU负荷之间成正向关系。经过V5版本升级后，经测试，当MSTS服务器CPU占用率达到40%时，自动化系统对应航迹达到1835个。而从现有实际运行情况看，上海区管自动化系统运行高峰期瞬时航迹已达到了800个左右，对应实时运行扇区数量是28个，系统已处于饱和运行。以此推算，按照技术要求，单套自动化系统运行对应扇区数为：1835¸(800¸28)=64个。如果超过64个实时运行扇区，系统CPU负荷将超过40%的技术要求。 

　　而以成都、西安区管的性能统计和繁忙程度为基本参照，此前有相关技术保障部门曾给出研究结论，200个系统节点是空管自动化系统能够相对稳定运行的最大节点数。根据《民用航空空中交通管制自动化系统 第1部分：配置》（MH/T 4029.1—2012）中关于自动化系统节点数和扇区数的比例系数，可计算得出自动化系统最大扇区数为40个左右，如果超过此规模，系统运行存在较大风险。 

　　综合以上两种结论取最小值，自动化系统的最大管制扇区数设置在40个较为合理，常态化运行建议保持在26-32个。同时，国际民航组织在《空中交通服务规划手册》（Doc9426）中明确指出，对自动化系统的未来发展进行预测十分困难。国内自动化系统厂商资深专家也一致认为，随着计算机技术发展日新月异，自动化系统的能力也将不断提升，在可预见的时期内，自动化系统将不会成为管制中心保障能力的主要制约因素。 

　　（三）人员规模。根据《民用航空空中交通管理规则》，管制员在1个日历周内的执勤时间不得超过40小时，雷达管制席管制员连续岗位执勤不得超过2小时，两次岗位执勤时间之间的间隔不得少于30分钟。由上述规定可得出，每名管制员每周的执勤时间段共计40小时¸（2小时+0.5小时）=16段；每名管制员的最大负荷执勤时间为16段´2小时=32小时。考虑到岗前准备、岗后分析、管制培训等时间，每名管制员的每周实际岗位执勤时间应在32小时´80%=26小时左右。按照每周168个小时计算，单个管制席位所需人数应为168小时¸26小时≈6人。结合现场运行双岗制要求，可以推算出单个管制席位所需的人数为6´2=12人。 

　　从目前实际情况看，北京区域管制中心下设4个管制室，每个管制室管辖6-7个扇区，各配置60-70名一线管制员，合计262人；华东区域管制中心下设6个管制室，每个管制室管辖5-8个扇区，各配置52-89名一线管制员，合计406人；广州区域管制中心下设5个管制室，每个管制室管辖5-7个扇区，各配置70-77名一线管制员，合计366人。以上北京、上海、华东单个管制席位当前实际一线管制员平均数分别为10人、11人、14人。 

　　因此，以单个管制席位需12人为标准，结合前述管制中心扇区数建议值，从人员规模来看，单个管制中心的一线管制员数控制在312~384人基本符合目前实际，也满足未来发展需求。 

　　（四）应急灾备。当由于地震、火灾、设施设备重大故障等原因造成管制中心主要能力丧失时，应确保失能管制中心得到有效应急处置。以1976年的唐山地震为例，唐山地震震级7.8级，震源深度12公里，唐山市区烈度达到十一度，造成惨重伤亡和毁灭性破坏；距震中90公里的天津市区烈度为八度，许多建筑遭到不同程度破坏；距震中150公里的北京市区烈度为六度，破坏程度要轻得多，而距震中约360公里的石家庄虽有强烈震感，但没有遭到破坏。因此，考虑到在特殊情况下由周边相邻管制中心进行紧急疏散的应急接管原则，建议互为备份关系的相邻管制中心基础设施应相距360公里以上。 

　　综上，我们可以归纳为一个矩阵合集总公式来表达： 

　　其中，定义值符号左侧是民航管制中心N的合集，定义值右侧是一个关联矩阵，F表示年保障架次上限，当现有区域管制中心年保障量突破250万架次时，则需要在该地区适当增设区管中心数量进行业务分担；S表示实际开放的管制扇区数区间，根据技术保障部门设备维护经验时间，当自动化系统规模超过该阈值时，系统将无法在夜间流量较小时段内完成维护升级，从而带来额外风险；P表示一线管制员数量，结合扇区划分和席位设置，单个管制中心管制员也应保持适当规模，管理效率最优；D表示新建民航管制中心基础设施的选址考量因素，不仅要为未来发展预留空间，还要在选址上避免极端情况下本应承担应急疏散功能的相邻管制中心同时失能。 

　　利用上述公式定义，以华东地区为例，根据相关预测，到2025年华东地区（含上海、济南、合肥、厦门、南昌）区域航班保障量将达到621万架次，区域扇区预测数将达到85个扇区。按照250万阈值设定，理论上华东地区需要由3个区域管制中心管辖，每个管制中心的平均扇区数为28.3个，亦能符合对设备设施、人员规模、扇区规模的指标要求。再结合现有管制基础和运行现状，合肥和南昌具备一定优势且与上海直线距离均超过400公里。因此，可据此设计未来华东地区形成上海、合肥、南昌3个区域管制中心的运行格局。 

　　四、结语 

　　科学设计民航管制中心的划设标准是启动全国民航管制中心布局调整和优化的先决条件和重要度量，本文通过具体的数据统计、公式计算、合理推导以及参考验证等方式，量化分析了一种民航管制中心划设的可行方法。当然，落实到具体的谋篇布局时，还需要考虑更多因素，例如国家重大区域性战略、世界级机场群和国际航空枢纽布局、空域结构和交通流分布、人员支出和建设成本、以及军民航协调关系等等。随着后续工作的深入推进，未来将逐步形成分布合理、功能完善、衔接顺畅、集约高效的现代化空中交通管理运行格局，为全面实现新时代民航强国战略提供有力支撑。（作者：林杨 民航局空管局） 

　　参考文献 

　　[1] 中华人民共和国交通运输部，《民用航空空中交通管理规则》[Z]，CCAR-93-R5，2017； 

　　[2] ICAO. Manual On Collaborative Air Traffic Flow Management. [Z]； 

　　[3] ICAO. Air Traffic Services Planning Manual. [Z]； 

　　[4] 民航局空管局，《2019年民航空管统计年报》[R]，2020； 

　　[5] 民航局空管局，《2018年民航空域发展报告》[R]，2019； 

　　[6] 仲锋惟 王旭，《2018年春运期间我国部分区域扇区运行态势浅析》[J]，中国民用航空，2018。