數據技術：英國機場"擴容"有道

2016年05月19日

即使從全球範圍來看，英國的空域也異常繁忙。2015年7月，英國機場委員會建議倫敦希思羅機場修建第三條跑道。但是，英國政府擔心市民強烈反對噪音和環境汙染，因而遲遲不願意為該項目開綠燈。

由於機場容量接近飽和，英國倫敦的機場及其空管機構國家空中交通服務公司（NATS）開始求助於先進的數據技術。這些技術可能對其他空中導航服務提供商和機場產生深遠的影響。

基於時間的間隔系統

事實證明，希思羅機場的確是一片有用的"試驗田"。直到最近，該機場仍然是全球最繁忙的雙跑道機場。雖然迪拜國際機場後來在旅客吞吐量方面超過了希思羅機場，但是前者有24小時全天候運行的優勢，而希思羅機場按規定只能在6時~23時運行。

此外，跑道關閉和近年來大雪導致航班大面積延誤或取消的情況，引發了人們對機場運行恢複能力的質疑。因此，NATS致力於通過大數據的使用來應對這些挑戰，解決航班延誤的最大原因和機場運行的瓶頸問題。

增加希思羅機場的機場容量和提高航班延誤後的恢複能力是NATS大數據工作的當務之急。希思羅機場引進了基於時間的間隔系統，已經顯著減少了大風對航班運行的影響。此前，該機場使用基於距離的間隔系統，根據國際民航組織的尾流間隔分類，使航班之間保持一定的距離。

一般來說，希思羅機場每年有60天~80天大風天氣。在此期間，管制員會控制著陸航班的流量，因此造成的航班延誤占該機場全年航班延誤的40%。但是，使用激光雷達測量的數據表明，著陸飛機產生的尾流在有風的環境下消散得更快。這使得管制員在大風天氣條件下，能夠減少著陸航班之間的大間隔。

NATS表示，基於時間的間隔系統自2015年3月24日啟用以來，已經減少了8萬分鐘的航班延誤。其中，有2.5萬分鐘是在狂風大作的11月。

目前，NATS正在尋找其他方法以進一步增加機場容量。基於時間的間隔系統仍然受到現有尾流分類的限制，但NATS正在積極探索如何更好地使用它。一種成對組合的間隔系統正在研究中，它能為不同類型的航空器提供間隔分類，而不是使用基於航空器大小的首要分類系統。NATS客戶服務部總經理安迪·尚德說："想象一個100×100的網格，有不同類型的航空器組合及其降落所需的安全間隔。"

在這種情況下，空中交通管理系統要識別進港航空器的類型，並了解該航空器的大致重量——這是影響飛機尾流的另一個重要因素。隨後，基於時間的間隔系統將提供更加准確的與前機的間隔距離，從而略微減少航空器之間的間隔，為使用額外的航班時刻提供可能，並為糟糕天氣或技術問題導致的航班延誤處理提供更大的靈活性。NATS希望，能在2020年前試用成對組合的間隔系統。

但是，NATS還認為，基於時間的間隔系統將有助於縮短航班在繁忙的混合運行跑道——用於起飛和降落的跑道，如倫敦蓋特威克機場的跑道——上著陸的間隔時間，並在低能見度條件下，在航班間隔增加的情況下，使著陸航班的流量不減少。

根據歐洲天空一體化空中交通管理技術改進計劃，到2024年，歐洲將有17座機場使用基於時間的間隔系統。尚德說，歐盟境外的機場對該系統也有濃厚的興趣。

用數據來測量航班效率

在整個英國，數據還被用來測量航班對環境的影響。2011年投入使用的飛行軌跡管理器能夠監視空中交通服務的效率，並幫助航空公司減少二氧化碳排放和燃油消耗。在蘇格蘭試用以後，NATS已經將其推廣到其他機場，並優化連續下降進近（CDA）程序。

據了解，這個系統不僅能記錄連續爬升和連續下降率，還能記錄飛機進入平飛狀態的地點和平飛的距離，以及機型與航空公司的執行情況、跑道方向甚至空中交通管制部門的換班模式。

在一個案例研究中，這些數據被展示給了兩家運營同一種機型的航空公司。其中，一家航空公司85%~90%的航班使用CDA程序，另一家航空公司的使用比例要低20%~25%。NATS環境與社區事務主管伊恩·喬普森說："我們讓這兩家航空公司聚在一起討論他們的程序。這種合作的力量使他們在整個英國地區額外進行了4萬次連續下降進近。"

根據NATS2015年的數據，在15座機場，航班使用連續下降進近的比例為77.1%。蓋特威克機場和希思羅機場的使用率最高，分別為87.8%、87.4%。NATS表示，這相當於每年減少了190噸燃油消耗和604噸二氧化碳排放。

喬普森說，他不知道任何其他國家像這樣使用數據來測量航班效率，而且這種做法促進了3Di的發展。3Di是NATS目前用於測量英國空域環境效率的度量標准，它能夠將航空公司認為在燃油消耗方面最有效率的飛行路線和空中導航服務提供商提供的實際飛行路線進行對比。

如今，3Di是NATS監管許可的組成部分，而且其環保成效是基於3Di度量標准進行評判的。這也是英國民航局（CAA）每年用來評判NATS績效的兩大標准之一。另外一個標准是基於與空中交通管理有關的航班延誤數量。如果實現了效率目標，NATS能夠從CAA額外獲得600萬英鎊（860萬美元）的獎金。

目前，NATS的任何一名管制員通過一個名為Flosys的系統便可獲取3Di數據。Flosys系統允許管制員檢查為什麼某些航班沒有取得優秀的3Di分數。

NATS對大數據的使用還促進了機場容量管理（ACM）工具的發展。希思羅機場在2014年引進了該系統，並將其用來模擬和優化機場運行。

2015年初，ACM系統就為希思羅機場帶來了實實在在的好處：該機場自1996年以來首次得以增加新的航班起降時刻，並將其分配給了越南航空。ACM系統使用曆年空中交通運行和飛機起降性能數據，模擬各種可能出現的情況。希思羅機場已經能夠在戰略層面上來使用該系統，以制訂新的航班排班計劃。

但是，希思羅機場希望引進一個基於策略的系統，能夠每周甚至每天模擬未來惡劣天氣或施工工程對航班計劃的影響。這些數據隨後將被送給航空公司，以決定是否取消航班。

管理機場容量

對NATS來說，ACM系統的用途更加廣泛，尤其是它能帶來新的收入。NATS正在使用ACM系統，為其他那些容量同樣受限的機場提出建議。NATS機場解決方案研究專家史蒂夫·哈蒙德表示，ACM系統能幫助機場突破運行瓶頸，並增加機場容量，為機場節省數百萬美元對新航站樓、滑行道或跑道等不必要的投資。

在引進歐洲天空一體化計劃之前，NATS已經聯系歐洲其他空管機構，試圖緩解希思羅機場到港航班等待著陸的擁堵。在成功試驗之後，跨境到達管理（XMAN）系統於2015年12月全面運行，將到港計劃的範圍從英國空域延伸到350海裏以外，至比利時、法國、荷蘭和愛爾蘭。

此前，管制員只有在航班進入英國空域，距離機場大約80英裏時才能影響該航班的進近，因而限制了其管理入境航班流量的機會。通過使用XMAN，他們能讓其他國家的管制員在航班到達英國空域之前指揮其下降，從而更好地管理等待著陸的飛機群。

根據NATS的數據，自2014年4月以來，XMAN已經減少了240萬美元的燃油消耗和與之相關的二氧化碳排放。

盡管許多技術極有可能被整合進歐洲單一天空計劃，但在英國政府和競選者決定是否建設新跑道之際，這些技術已經能夠為機場提供迫切需要的喘息空間和額外的容量。

新聞來源：中國民航報