航路校验功能在生产运行中的应用及算法解析

王健

（民航华北地区空中交通管理局，北京 100621）

航路校验功能在生产运行中的应用及算法解析

王健

（民航华北地区空中交通管理局，北京 100621）

本文以华北空管局使用的航路校验模块为案例，介绍了航班管制运行单位，为获取正确航路信息而采用的主要手段之一“航路检验功能”，对该功能的业务流程和主要功能做重点描述与分析，阐述了此项功能在当前航空运输发展形势下的重要性与必要性。

民航运输量；华北空管局；航路校验

改革开放以来，中国民航持续快速健康发展，旅客、货邮运输规模跃上一个新台阶。在这种客观环境下，民航局采取了多种手段措施来解决上述问题，例如全国空域结构优化、灵活使用航路航线以及航班协同决策放行（CDM）系统的建设。毫无疑问，这些手段措施的建立，不仅提高了空域容量，增加了多选择的航路航线，而且利用航班协同决策放行系统等科技手段建立了空域、地面资源调配机制。有效缓解航班延误、减轻管制部门压力，但新措施同时改变了飞行流量的分布，当有较多航班选择备份或者临时城际航线时，将引起扇区进出端口的流量比例发生显著变化，实际上改变了空域结构，对航班飞行航路的精准性，资源调配的合理性提出了挑战。而要确保其精准性、合理性，离不开准确的航班飞行航路信息。

1 航路校验

1.1 什么是航路校验

航路校验是《中华人民共和国民用航空行业标准MH/T 4007-2012》[3]规定中带有航路信息的电报与“航班预先飞行计划”中航班航路信息提取、分析、提示的过程。它能智能地判断出领航计划报（FPL）、修订领航计划报（CHG，如22编组修订航路信息）中航路信息是否为管制部门允许航班飞行的正确航路，通过“双航路”（电报报文中航路与预先飞行计划中航路，今后简称“双航路”）信息的及时对比、验证、告警，检查报文中航路信息是否出现偏差，及时拦截并通知人工干预，为管制员参照航路信息指挥航班做前瞻校验。

1.2 为什么要使用航路校验

我国航路航线网络自上世纪70年代初具雏形以来，经历了一系列的历史发展和变革，已由早期城市对之间的单一连接航线发展成为包括国际、国内干线航路，国内主要航线，支线，进离场航线以及临时航线在内的层级清晰、主次分明、四通八达的航路航线网络，基本满足了不同时期的社会经济发展与人们的出行需求。尤其是近些年，民航局为保障航路交通的可持续发展对航路网进行重新优化及规划，用开辟双向对飞航路，新增临时城际航线等手段全力保障旅客出行安全、方便、快捷。多而灵活的航路航线无疑会使航班在挑选航路时具备更多选择的机会，使管制部门在调度方面具有更大的灵活性，但同时也会让航班飞错航路、偏离航道的几率增加，变相地增加了管制部门对航班电报航路审核、航班实际指挥的难度。例如，按照以往的运行模式，航班量较少，从甲地飞往乙地航班，在空中飞行的航路航线单一固定，预先飞行计划航路只有一条，管制部门可以轻松对比电报航路与预先飞行计划航路，而现今，不但航班量呈现阶梯形增长，且从甲地飞往乙地航班，在空中飞行的航路航线也不唯一，预先飞行计划航路包含多条，再采用人工对比、分析，就显得力不从心了。因此需要一套系统软件、一套程序算法替管制部门预先、实时的监控、判断、提示航班航路是否正确可行。

1.3航路校验的服务对象

图 1 华北空管局航路校验模块实际工作逻辑示意图

航路校验功能从人员方面考虑，主要服务对象为负责航班运行监控人员与航班飞行指挥人员。航班运行监控人员使用此功能的主要工作有两点，一是维护航路校验算法所需基础数据，二是负责处理经过航路校验功能后出现的各类告警信息。航班飞行指挥人员（管制员）主要参照处理后的航路对航班进行指挥。航路校验功能从系统方面考虑，主要服务对象行计划管为飞理系统、航班协同决策放行系统（CDM），以及航班实时飞行指挥（例如“THALES”系统）等系统。该功能主要为各类系统提供精准的航路信息。

2 实际应用及重要性

2.1 整体框架介绍

华北空管局目前有四套系统与航路校验功能有着密切的联系，分别为自动转报系统，综合电报处理系统（即预先飞行计划管理系统）、华北地区航班协同决策放行系统（CDM）、自动化系统（即航班飞行实时指挥系统），其与航路校验功能的主要逻辑关系。如图1所示：

下面我们围绕这四个系统，向大家简要介绍以下功能以及与航路校验模块的关系。

2.2与自动转报系统的关系

中国民航自动转报网是根据国际民用航空组织（ICAO）航空固定电信网（AFTN）和国际航空电信协会（SITA）通信网的相关标准建设的。自动转报一级节点为8个空管局结点：总局、首都机场、广州、西安、成都、上海、沈阳、乌鲁木齐。各空管局下接各空管中心站，华北地区空管站为：呼和浩特、太原、天津、石家庄、山海关。华北空管局自动转报系统是中国民航自动转报网的重要组成部分，主要负责承载华北地区内部和华北地区与全国各地之间的电报传输。航路校验模块图1主要负责接收其传输的AFTN格式中带有航路编组的报文，并通过提取综合电报处理系统中相关基础数据，对电报航路进行第一时间校验。

2.3与综合电报处理系统的关系

综合电报处理系统图2作为华北空管局管制运行部门日常使用的重要生产信息系统，它承载着航班时刻表管理、中长期计划管理、航班动态管理、电报数据管理、统计数据管理、历史计划管理等多项重要任务，用户涉及区域管制中心、运行管理中心、飞行服务中心等多个管制运行单位以及北空、军分区等管制协调部门。在实际运行中，航路校验模块图1实时获取综合电报处理系统预先飞行计划航路库、全国航路库、区域内航路库等基础数据信息，将从转报系统收到的报文中航路信息与计划航路库进行拆点对比，将校验结果反馈至综合电报处理系统，并确定唯一的航班预先飞行计划航路信息。

2.4与航班协同决策放行系统的关系

华北空管局航班协同决策放行系统是通过建立统一的共享信息平台，实现机场、航空公司和管制单位之间的信息整合，经过系统处理后决定航班放行次序和放行时刻的综合协商决策平台。系统主要功能有多机场航班统一放行、流控信息发布、4D航迹分析及监控、流量预测等功能，用户涉及空管管制部门、各地机场、各航空公司。在实际运行中，航路信息作为航班协同决策放行系统运算航班TOBT（目标撤轮挡时间）、CTOT（计算起飞时间）、COBT（计算撤轮档时间）的重要基础数据，由航路校验模块图1通过综合电报处理系统②将准确航路反馈至航班协同决策放行系统图3。只有精准的航路信息，才能确保系统减少地面跑道、空中移交点时隙资源浪费，并让机场、航空公司提前知晓航班预计推出时间，合理安排旅客登机，减少飞机在跑道上的等待时间和旅客在机舱内的等待时间，提高航班运行效率和服务质量的同时还可以为公司节约燃油运行成本。

2.5与空管自动化系统的关系

华北空管局北京区管中心和终端区使用的空管自动化系统图4由THALES主用系统和28所应急系统组成，2008年4月，北京区管自动化主用系统接入了北京终端区（BTA）、天津空管分局（TCU）自动化系统，在国内首先实施了ACC-TMA-TCU互联的集成运行模式。系统主要包括雷达数据处理（RDP）和飞行数据处理（FDP）两大功能。其中飞行数据处理功能接收航班的各类飞行计划电报，处理后生成航班的飞行数据记录（FDR）。而航班的各类飞行计划电报航路信息，均经过航路校验模块图1进行校验处理后发送至自动化系统图4，为管制员指挥航班飞行提供精准航路信息。

2.6 实际应用情况

在华北空管局的实际运行生产中，航路校验模块图2自上线运行以来，总体运行情况良好。目前模块在运算过程中，参与对比的预先飞行计划航路数约为5 100条（包括起降站间多条航路情况）。据统计，2013年模块平均每天对比、分析带有航路信息电报数约为6 600份，校验出航路不符或航路有误电报约为500份，模块自动处理390份，需人工处理110份，占全部电报的1.7%，满足了管制运行部门的生产需求，为管制人员减轻了航班航路信息审核、校验、判断的工作压力，较大地提高了系统的自动化程度和工作效率。

3 航路校验模块功能描述

航路校验作为华北空管局管制部门运行生产中重要的系统模块之一，主要包括非区域内航路校验，“错误电报航路”校验、“多选型计划航路”校验,“分叉型计划航路”检验，以及同一航班航路变化校验等功能。用户涉及该局运行管理中心、区域管制中心。下面介绍下航路校验模块主要功能。

图2

3.1 非区域内航路校验

航路校验模块的首个任务，是通过与航路基础数据的对比，判断电报航路信息是否同自己所辖管制区域相关，如相关进入下一流程，不相关则过滤该电报，此项为航路校验基础功能。

3.2“错误电报航路”校验

在实际运行中，航路校验的重要任务之一是依据预先飞行计划航路，判断航班电报航路是否正确。分两种情况，一是电报航路完全与预先飞行计划航路不一致，二是电报航路部分航段（单段或多段情况均有可能）与预先飞行计划航路不一致。如图2所示，绿色线条代表计划航路，黄色线条为电报航路，“情况一”中电报航路完全与计划航路不一致，“情况二”中电报航路与计划航路存在部分重叠。如不对航班电报航路信息进行及时的校验、拦截、告警，可能使管制部门在按照电报航路指挥航班飞行时，出现航班偏航，飞错航路情况，严重时甚至会导致航行冲突。

3.3“多选型计划航路”校验

现今灵活使用航路航线已在我国推行，多数城际之间均开辟了第二航道，未来存在城际之间开辟第三、第四条航道的可能性。这也造成航班从甲地飞乙地，预先飞行计划航路不唯一。而航路校验模块的另外一项功能，就是依据电报航路确定唯一的计划航路，为航班空中态势预测，实时动态监控，以及后续的统计分析提供准确的计划航路信息。如图3所示，航班从甲地飞往乙地，存在两条原始计划航路，在电报经过航路校验前，管制员无法确认航班选择哪条航路飞行，而航路校验后则可以确定唯一的计划航路，为管制人员及系统提供精准的航路信息，当然如果校验后电报航路仍无法匹配任何一条预先飞行计划航路，则参照“3.2错误电报航路校验”，及时提示管制员手工处理。

图3

图4

3.4“分叉型计划航路”校验

“分叉型计划航路”校验在很多情况下同“多选型计划航路”校验相似。以图4为例，从甲地飞乙地航班，前半段航路一致，过某航路点后，到达目的地航线可多选择。实际运行中，国际航班或长航线航班遇此情况较多，航路校验模块面对该类航班的处理方式、校验机理与“多选型计划航路”检验相同，根据电报航路确认航路点走向，最终确定唯一的计划航路。除了本例，前半段航路多选后半段一致，以及中间某段航路多选首尾一致的情况也属于“分叉型计划航路”。

3.5同一航班航路变化校验

航路校验模块除了对航路信息的校验，也需要关注同一航班航路信息的变化情况，及时将变化的内容反馈系统，提示管制员航路信息的变更，以便管制员在第一时间掌握航班飞行动态。在航路校验模块中，系统每收到一份与所辖管制区域相关的航路信息电报，均会将航班号、起降站、航路等信息进行记录，用于之后的一段时间内（一般为12小时内），再收到该航班号、起降站的电报，判断航路信息是否发生改变。

4 结语

综上，随着我国民航事业的飞速发展，民航内展开了空域结构优化、灵活使用航路航线以及搭建航班协同决策放行（CDM）系统等多种治理航班延误，确保旅客出行安全、方便、快捷的措施。但多而灵活的航路航线会让航班飞错航路、偏离航道的几率增加，变相地增加了管制部门对航班航路信息的审核校验难度，同时多种“战略级”航班飞行决策系统的建立，对预先获取精准的航路航线信息需求也有所增加。在此背景下，为管制员及各类生产系统提供准确无误的航班航路信息就显得至关重要。

[1]中国民航概况[R].中国民用航空局官方网站，2014.

[2]2013年全国机场生产统计公报[R].中国民用航空局官方网站2014.

[3]中华人民共和国民用航空行业标准[S].MH/T 4007-2012，中国民用航空局官方网站，2014.

V355

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1671-0037（2014）06-98-3

王健（1968.9），女，大专，工程师，研究方向：民航信息。