民航大蓝洞:出港航班时刻分析与优化

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最新出台的《民航航班时刻管理办法》于2018年4月1日起正式实施,该办法将进一步提高航班时刻资源配置的公平和高效,促进民航航班运行的正常有序。航班时刻的管理和分配是在机场容量不足以满足需求时的一种管理拥堵的解决方案,其目的是规避拥堵带来的安全风险,并充分高效地利用机场基础设施,为最多的机场使用者实现利益最大化。航班时刻安排的合理性对于航班正常性有着重要影响。

从航班时刻的目的看,时刻安排应该与空域和机场的容量紧密相关,是保证航班流量在容量能力内平稳运行的手段。但目前的时刻安排更多的是从航班时刻总量上的控制,在较小的运行时间片内,时刻具体安排的合理性有待进一步的研究探索。在运行时间片内时刻安排过于集中将造成先天的航班延误。于此同时,部分运行时间片内还有未被利用的时刻资源,造成时刻资源浪费。较小时间片内不合理的时刻具体安排会与空域和机场的容量能力相违背,不仅难以实现安排航班时刻的目的,还会带来实际运行中更多的问题。

本文以南京禄口机场为例,对出港航班时刻安排的合理性进行分析,并基于放行能力限制给出时刻安排优化建议,希望在预战术或战略阶段为航班时刻优化带来实际有效的解决思路。

1 南京禄口机场概况

南京禄口机场是江苏省和南京市的门户,拥有两条平行跑道和两座航站楼,是中国大型国际门户和枢纽机场。2017年南京禄口机场起降航班209394架次,位列全国机场第11位,同比增长达到11.4%。不断增长的航班量需求对机场的运行提出更高的要求,作为先期管理的航班时刻安排也显得更为重要。

 2 出港航班时刻执行偏差分析

 2.1 概述

以2017年4月航班时刻安排和运行数据为样本,探究南京禄口机场出港航班时刻安排情况。由于4月份中每日的航班时刻安排基本一致,选取4月1日和4月8日两个周六的数据进行统计分析。南京禄口机场的主要运行时间段为6:00至23:59,出港航班走向根据航班目的地机场可以分为HFE、OF、CJ、ESBAG四个方向。

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图1:南京禄口机场进离港方向示意图

  2.1.1 正常运行环境下偏差分析

航班时刻安排均是以5分钟为间隔排布,因而本文以5分钟为最小时间片进行各项统计工作。统计4月1日5分钟时段出港航班时刻安排架次以及实际出港架次,结果如图2所示。4月1日6:00至23:59内,计划出港航班时刻共302架次,实际运行出港航班285架次,取消出港航班17架次。

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图2:2017年4月1日出港航班时刻安排与实际运行情况

图2中看出,以5分钟为最小时间片的统计结果中,实际出港架次与先期时刻安排存在一定的偏差。整体上看,在时刻安排中,5分钟时间片内航班时刻数量的峰谷明显,高峰与低谷相差较大,明显突出的峰值数量较多。实际执行中虽然峰谷仍旧存在,但差距有所减小,并且明显突出的峰值只有早晚各一处。6:00-23:59内,216个5分钟时间片的出港航班时刻数量标准差为1.25,而在实际运行中216个5分钟时间片出港航班架次的标准差只有0.68。时刻安排中各个5分钟内的时刻数量差异较大,波动较大。经过实际运行的调整,各个5分钟内出港航班数量波动性明显降低,相较于计划时刻安排更加趋于平稳。

可见,原本的时刻安排中,5分钟内的时刻密度分布并不均匀,但差异的需求仍需落实到空中交通系统的供给能力,这种时刻安排在实际运行中并不能高效实现。时刻密度较大的时段必然会导致计划类延误,对后续时段和航班的波及影响不可避免,在需求无法改变的情况下,运行保障单位只能提前建立预案,削峰填谷,增强对恶劣运行条件的应急响应能力。

  2.1.2 复杂运行环境下偏差分析

2017年4月8日运行期间,出现阵雨和大雨,运行环境较为复杂。出港航班时刻安排受到了外界天气因素的干扰。统计4月8日5分钟时间片内出港航班时刻安排架次以及实际出港架次,结果如图3所示。6:00-23:59内,计划出港航班时刻共301个,实际出港航班257架次,取消21架次,还有23个出港航班延误至4月9日凌晨0:00-05:00执飞。

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图3:2017年4月8日出港航班时刻安排与实际运行情况

同样,以5分钟为时间片的统计结果中,实际出港架次与先期时刻安排依然存在偏差。与4月1日的情况对比,4月8日航班计划执行偏差更大,并且有23架航班延误至第二天。在5分钟时间片内时刻数量的波动性方面,6:00-23:59内216个5分钟时间片的出港航班时刻数量的标准差为1.26。而在实际运行中,216个5分钟时间片出港航班架次的标准差只有0.66。与4月1日的分析一致:先期航班时刻安排中,5分钟时间片的时刻数量差异较大,波动较大。经过实际运行的调整,各个5分钟出港航班数量波动性明显降低,相较于时刻安排更加趋于平稳。

可见,原本的时刻安排不仅在实际运行中不能高效实现,偏离计划,而且在受到外界扰动时,抗干扰能力较低。

责任编辑:实习编辑 韩婉洁

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