摘要：如何提供足够空域容量以满足不断增长的空中交通需求成为未来我国空中交通管理工作面临的紧迫问题。为此，笔者对国外空中交通需求与容量平衡管理体系进行了详细研究，阐述了欧美从规划、战略、预战术、战术至事后分析的闭环容需平衡管理思维理念，并在分析我国已有数据与方法的基础上，提出建立我国空中交通需求与容量平衡管理方法体系的相关建议。

　　关键字：航班正常性，流量预测，航路网络容量规划，容需平衡。

　　一、我国容需现状分析

　　（一）航空出行需求强劲

　　2017年全国民航航班运行效率报告显示：2010 年至2017年，民航运输总周转量、旅客吞吐量、航班量、运输飞机数量及正班客座率等均持续增长，旅客航空出行需求旺盛。

　　图1-1 2010-2017年我国民航航班主要指标变化

　　（二）容量供给与交通需求不匹配

2015年全国民航航班运行效率报告显示：2006 至 2015 年各类飞行起降架次增长迅速，年均增长9.9%。但航班正常率随航班量增长呈持续下滑趋势，2015年航班正常率触底至68.33%。此后，局方出台将航班正常性水平作为机场容量提升条件之一进行考核，“控总量，调结构”，“空域精细化管理”试点等政策措施，在多方的共同努力下，全国航班正常率得到有效提升，在2017年出现波动后持续回升至2019年的81.65%，航班正常性管理工作取得显著政策成效。但是各基层深挖内在潜力，缺乏统一协调与全面认知，现场保障压力巨大。此外，本轮正常性的提升与局方“控总量”政策紧密相关，该政策是通过限制交通需求满足当前空域容量的被动策略。2006-2019年统计数据显示：我国民航旅客吞吐量增速比运输起降增速平均高2.32个百分点，航空运输需求增速明显高于容量供给增速。后期需要变被动为主动，科学规划，逐步提升空域容量以满足旺盛的交通需求，方能从根本上缓解容量供给与交通需求不匹配矛盾。

　　图1-3 2006-2019年我国民航航班正常率

　　二、国外建设经验

　　（一）美国联邦航空局（FAA）

　　美国在航路航线资源充足的情况下，重点关注国家空域系统中机场及终端区飞行总量与运行保障能力匹配情况的分析与建设。由美国联邦航空局机场司牵头，下属容量分析团队与麦特研发中心主力参与，持续预测跟踪国家空域中主要繁忙机场（48个）近、中期潜在的容需不匹配情况，采用“自上向下”的分析视角和统筹规划模式，为全国机场扩容建设提供规划与指导，最大限度地提供容量供给，满足市场交通需求。

　　1. 交通需求与分布预测

　　美国已形成较为成熟的系统性航空需求预测方法：一方面以全国性航空需求预测为基线，采用“从上而下”方法分解至目标区域；另一方面，从与机场需求直接相关的参量出发，“自下而上”集聚预测多机场终端区航空需求，从而形成涵盖全国、管制区域、终端区以及机场等多层级相互支撑的飞行需求预测体系。

　　图2-1 TAF需求预测年度同比分析

　　终端区需求预测系统（TAF）是美国联邦航空局为美国机场需求预测提供的官方服务，其预测范围包括美国国家机场综合规划系统 (NPIAS)中明确的所有在用机场，预测内容基于航空运输历史数据，包括未来登机旅客数量、机场起降架次、终端区飞行架次（机场起降和飞越架次）、基地航空器数量及年度吞吐量排名等。预测结果每年更新，美国联邦航空局依据终端区需求预测数据制定计划、安排预算及人员队伍建设，也用于指导地方机场建设规划。此外，终端区需求预测为国家空域系统主要用户（包括航空公司，通用航空和军队等）提供信息服务，并为地区、航空工业以及公众提供预测与参考。

　　2. 容需平衡分析与优化

　　图2-2 2030年美国机场飞行总量与运行保障能力匹配评价图示

　　美国联邦航空局重点分析各机场年度航班平均延误和拥挤高峰小时占比指标，将机场飞行总量与运行保障能力匹配性划分为三个等级：警惕（Caution）、拥堵（Congested）、严重拥堵（Severe）；其中“警惕”级别为年度航班平均延误大于等于5分钟或拥堵高峰小时占比大于等于20%；“拥堵”级别为年度航班平均延误大于等于7分钟或拥堵高峰小时占比大于等于30%；“严重拥堵”级别为年度航班平均延误大于等于15分钟或拥堵高峰小时占比大于等于50%。

　　美国联邦航空局不定期发布系列研究报告，如《国家空域系统机场容量需求》等，预警主要繁忙机场近、中期运行潜在的运行瓶颈，为全国机场扩容与优化建设提供依据。

　　（二）欧洲航行安全组织（EUROCONTROL）

　　上世纪九十年代末，为解决严重的空中交通拥挤及由此产生的航班延误问题，欧盟委员会立法提出“欧洲单一天空”的计划，通过无缝一体化的空中交通管理政策框架来解决欧洲空管在战略、技术和运行上的问题，逐步整合军民航空域管理，推动整个欧盟范围内协调空域的设计、管理和监管，同时委托欧洲航行安全组织对欧洲空域运行进行集中组织与管理，以确保在欧盟和欧盟区域以外安全高效地利用好空域。欧洲航行安全组织重点关注航路航线网络的飞行总量与运行保障能力的匹配，并由此进行容需规划管理与建设。在积极主动的网络管理和灵活使用空域概念的应用下，成功限制了延误危机的发展。

　　1999年至2012年间，欧洲交通量增加了20%，网络的有效容量增加了59%。每架航班的航路延误由1999年的4.51分钟减少至2012年的0.63分钟，降幅达86%。

　　1. 组织架构

　　欧洲航行安全组织目前拥有41个成员国和2个协议国，组织架构如图2-3所示，设有两个管理机构：常任委员会和临时理事会。常任委员会由国家高级代表组成，是最高决策机构，负责制定该组织的总体政策。临时理事会的代表是各成员国民航局局长，负责执行常任委员会制定的一般性政策落实，并负责筹备常任委员会工作。

　　图2-3  欧洲航行安全组织（EUROCONTROL）组织架构

　　2. 交通需求与分布预测

　　欧洲航行安全组织牵头，成立统计预测服务工作组（STATFOR），专职负责未来7年的中期交通流量需求与分布预测；中期预测分为四个步骤，一是初始年度预测，广泛考虑经济，运输和其他趋势因素；二是基于月度统计数据的时间序列预测，由于月度趋势预测受近期发展趋势，经济和计划分析的影响较大，因此仅预测未来2年；三是考虑机场容量约束，用于对机场对之间的交通进行年度预测；四是将此预测映射到空域网络上，提供每个国家或区域的航空网路需求。同时，STATFOR每年会与空域用户共同进行一至两次会议交流，修订需求预测。在最近的两年，STATFOR 会基于月度统计数据的时间序列进行交通需求预测，预测结果考虑机场容量的制约以提供机场对之间的交通需求。

　　图2-4 欧洲航行安全组织交通需求预测及修正示意图

　　3. 航路网络容量规划

　　基于统计预测服务工作组更新的7年中期流量预测，欧洲航行安全组织评估各区域管制中心未来5年的航路容量需求。由各区域管制中心(ACC)网络经理（NM）负责本地区扇区容量评估。欧洲航行安全组织成立网络经理运营团队（NETOPS），其中容量规划组承担后续航路网络容量规划工作。航路网络容量规划从中长期角度出发，覆盖运行当日起计三个月至未来五年。规划过程中能够及早发现运力不足或潜在瓶颈，从而允许利益相关者之间进行沟通，并适时据此制定空中交通流量与容量管理（ATFCM）措施（见图2-6）。该航路容量规划覆盖全欧洲区域每个区域管制中心，并综合平衡商定的延误目标、交通流量预测、航路网络的预期交通流量分布以及延误成本与空中导航服务提供成本等关系。

　　此外，欧洲航行安全组织还制定了欧洲航路网络改进计划（ERNIP），由航路网络发展小组（RNDSG）负责与军民航空域用户、空中航行服务商及机场协商，从空域设计、空域管理及灵活使用的角度提升航路网络容量。

　　图2-5  年度容量规划过程

　　统计预测服务工作组与网络经理持续预测并跟踪分析欧洲航路航线网络近、中期潜在的容需不平衡情况。由欧洲航行安全组织按年度或实际需求不定期发布系列分析报告（如：《欧洲航路航线网络战略计划（NSP）》、《欧洲航路航线网络运行计划（NOP）》、《欧洲航空网络性能计划（NPP）》、《欧洲航空发展挑战》等），形成规划、战略、预战术、战术和事后分析为主链的闭环研究体系，以指导各地区航路航线网络扩容建设，预警欧洲航路航线网络近、中期潜在运行瓶颈并研究解决方案，使交通需求与运行保障能力相匹配。

　　4. 空中交通流量与容量管理

　　中长期需求预测与航线网络容量规划结果，通过航线网络运行计划（NOP）与空中交通流量与容量管理（ATFCM）的战略阶段衔接。

　　图2-6 航路网络容量规划过程

　　空中交通流量与容量管理包括四个阶段。一是战略流程管理，在运营前七天或更长时间进行，包括模拟、计划和协调工作；二是预战术流量管理，适用于行动前六天，包括计划和协调工作。分析并确定管理可用容量资源的最佳方式，以及研究实施《区域应急协调办法》措施的必要性。通过专门网站发布的网络计划；三是战术流程管理，应用于行动当天，根据实际流量、容量和监控值更新每日计划；四是运行后分析，从运行的第二天开始，分析实际运行情况，并反馈到之前的三个阶段。

　　三、基础积累与相关建议

　　（一）民航空域运行数据统计能力方面

　　空域容需平衡管理的基础是掌握当前已具备的基础数据、已有的分析能力及实施方法等，补充缺失数据并完善方法。目前我国民航空域运行数据主要由空管局运行管理中心负责统计与分析，根据《2019年民航空域发展报告》（中国民用航空局空中交通管理局编制）分析显示，目前已经具备空域静态结构数据和空域运行态势的基本数据分析能力。其中，空域运行态势主要集中于飞行架次的统计分析，缺乏需求预测、容需匹配建设目标、容需匹配瓶颈分析及解决措施等。此外，局方已基本掌握全国扇区通行能力（扇区公布容量）与机场通行能力（机场时刻容量，包括离场率和进场率），并按周期性更新；协调机场时刻容量采用目前公布的时刻容量值，其余机场采用历史高峰服务架次或经验值；目前，扇区通行能力基本为各空管单位自评结果。

　　（二）容需平衡关键指标与实施目标方面

　　容需平衡不是简单的容量与流量数值相等。借鉴欧美建设经验，当前判断空域单元容需匹配性的主要指标为延误、航班正常性等。需完善不同尺度范围中“匹配标准”关键指标表征。如，“延误”是反映不同尺度范围中“交通需求与容量匹配性”的关键指标，由延误衍生的“航班正常性”指标也是考核匹配性的重要信息表征。尚需进一步研究不同尺度范围“延误”指标的定义和内涵，特别是大尺度范围中，考察延误的标准动作节点和计算方法等。通过指标的适应性补充和定义，合理表征“匹配性”。

　　实施目标方面，“匹配性”指标的目标必须科学量化定制，在目标的指引下，为运行瓶颈挖掘设定依据，为运行保障能力需求提供阈值与决策，为精准调控竖立靶向，引领规划建设。我国有关“匹配性”的指标和目标较为零散，亟需补充完善。

　　航班正常性方面对机场的始发、放行、离港正常率明确了计算方法和实施目标；在机场时刻容量评估阈值中规定了可接受延误水平为8分钟（此要求尚需完善）；在扇区通行能力（公布容量）评估中规定了管制员工作负荷阈值为70%（各地扇区会根据本地实际情况进行调整）；对机场终端区空域、多机场群、航路航线网络等尺度范围的“匹配评价标准”尚未形成统一的指标和实施目标。

　　当前，可采用“边使用，边完善”的技术方法，即采用较为成熟的延误、正常性等匹配性指标，初步设置扇区、航路航线网的运行匹配目标，并不断跟踪完善。

　　（三）空域容量评估方面

　　我国空域容量评估的方法、理念和评估工具具备一定基础，但从空域容需平衡管理的系统性、科学性需求出发，需要进一步完善我国空域容量评估的管理办法、技术规范等。合理组织与统筹，建立空域容量评估启动条件及规范化流程，适时引入第三方评估机构，建立评审和考核机制，提供真实客观、系统及时的空域容量数据。

　　（四）交通需求预测方面

　　我国目前的交通需求预测机制与技术尚不完善。虽然各机场均上报预测数据，但数据的使用目的、科学依据及支撑并不完善。2020年，机场司出台了《运输机场总体规划航空业务量预测编制指南》，但指南主要针对机场尺度的需求预测，由机场预测数据推导至航路航线网交通需求分布的技术与相关工具亦待完善。此外，交通需求预测须是循环滚动的更新过程，欧美交通需求预测的更新是由专组推动，逐年系统进行。

　　因此我国空域需求预测需要建立组织机制，成立预测专组，确定预测方法，完善预测工具，开展试点地区实验验证，适时出台《空中交通需求预测管理办法》、《空中交通需求预测技术规范》。

　　（五）容需匹配评价与分析方面

　　容需匹配评价与分析是一项战略层面逐年滚动工作，在需求预测、容量评估及匹配性实施目标确定的基础上，可联合科研机构滚动开展评价分析，确定空域运行近中期瓶颈，组织相关空域用户进行靶向性优化。

　　（六）加强支撑队伍建设方面

　　依托科研院所，建立飞行流量预测、运行保障能力评估、容需匹配评估的专业支撑队伍，加强配套数据环境、开发、完善配套仿真与辅助决策系统，充分利用民航运行数据，定期发布容需匹配评价报告与技术指南。（作者：夏蔷薇）

　　参考文献：

　　1.       FACT3: Airport Capacity Needs in the National Airspace System. Federal Aviation Administration. Michael P. Huerta FAA Administrator. January 2015.

　　2.       European Network Operations Plan 2014-2018/19. Approved by the Network Management Board. 24 June 2014.

　　3.       Network Strategy Plan 2015-2019. Approved through Commission Decision C(2014) 4660 of 22 July 2014.

　　4.       Capacity Assessment and Planning Guidance Document. Approved by the Network Management Board 6 June 2013. Edition 2.8. 9 April 2013.

　　5.       欧盟委员会网站：http://ec.europa.eu/transport/modes/air/single_ european sky/index_en.htm.

　　6.       民航局运行监控中心. 《2015年全国民航航班运行效率报告》

　　7.       民航局运行监控中心. 《2017年全国民航航班运行效率报告》

　　8.       民航局空中交通管理局. 《2019年民航空域发展报告》

　　9.       民航局机场司. 《运输机场总体规划航空业务量预测编制指南》