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平潭综合实验区旅游发展委员会(闽ICP备15027594号-1)

2019-12-16 21:12 来源:中新网

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智慧民航案例展示:航空器同向区域停放运行模式实践

 2019-12-16 来源:民航资源网  [投稿排行榜]
2019-12-16 18:23:14

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智慧民航案例展示:航空器同向区域停放运行模式实践

      为了深化民航智慧化建设,民航资源网启动“2019智慧民航优秀解决方案暨应用案例”征集及评选活动,寻找创新践行企业分享先进经验。目前已经收到了来自航空公司、机场、技术供应商投递的大量案例。今天展示的案例是昆明长水国际机场运行指挥中心报送的《基于运行大数据下的航空器同向区域停放运行模式创新实践》。

      基于运行大数据下的航空器同向区域停放运行模式创新实践

      2019年,云南民航强省建设和昆明国际航空枢纽建设稳步推进,机场改扩建及其相应配套设施等资源能力建设也加大了推进力度。面对航班量快速增长和机场改扩建带来的双重压力,昆明长水国际机场(简称“昆明机场”)以“建设进度不迟缓、安全运行要确保、运行效率不降低”为目标,在全国首创并实践同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式(简称“新模式”)。

      新模式上线运行后,昆明长水国际机场各时段航空器东西穿越频率大幅下降,航空器地面滑行时间随之降低,航空器滑行燃油消耗有效减少,机场放行正常率提升。实践表明,新模式已成为昆明机场破解运行难题和提高航班正常的有效举措。

      新模式的应用,也促使昆明机场以开放的态度寻求各方合作,利用智慧化手段搭建信息共享的桥梁。一方面机场利用信息共享平台获取到的综合航迹与场监雷达数据支持机坪指挥调度,同时积极整合场面车辆、ADS-B、ACARS数据,力求尽快实现R/Q滑动态预警。另一方面加强对已有数据的利用,开发各类机坪作业信息发布系统,为机坪一线作业人员提供准确的信息提示,减少因信息缺失而带来的保障车辆反复穿行。

      【项目详情】

      一、新模式产生背景

      1、昆明机场现状

      昆明长水国际机场是中国十大机场之一,是国际性航空枢纽。近年来,随着三大运营指标的迅猛增长,昆明机场保障资源已触及天花板,机场各运营保障主体均承担着巨大的保障压力。为进一步推进云南民航强省建设和昆明国际航空枢纽建设,作为国际枢纽建设的基础和不可或缺的重要一环,机场改扩建及其相应配套设施等资源能力建设也加大了推进力度。

      机场现有硬件布局

      昆明机场现有两条跑道,东跑道长4500米(04/22),西跑道长4000米(03/21),飞行区指标为4F,航站楼面积约55万平方米,目前总机位172个。

    昆明长水国际机场布局图 摄影:昆明长水国际机场

    (图1:昆明长水国际机场布局图)

      停机位使用情况

      昆明机场双跑道为南北走向,停机位基本划分为东西两大区域。以对航班保障具有重要意义的廊桥停机位为例,目前昆明机场共有廊桥停机位68个,其中国际廊桥13个,国内廊桥55个。为便于统一管理、方便旅客登机和地面服务保障工作,昆明机场将廊桥机位分为五个区域,国际区域为101-113廊桥,东航区域为114-134廊桥,南航昆航区域为135-148廊桥,川航瑞丽航空、红土航空区域为149-157廊桥,祥鹏航空区域为158-168廊桥。

    航空公司廊桥占比图 摄影:昆明长水国际机场

    (图2:航空公司廊桥占比图)

      从图2可以看出,昆明机场停机位资源分配原则采用的是国内各大机场的常规做法,即以航空公司固定区域停放为原则。此模式的优点是各航空公司航班保障资源能相对集中,在航班量不大时保障效率较高。

      2、机场改扩建建设背景

      根据《昆明国际航空枢纽战略规划》,2018年以来,昆明机场区域内先后开展若干项不停航施工建设,航站区改扩建、公务机专机坪及附属设施建设项目、S1卫星厅等建设项目正在开展,国际航空枢纽战略规划中的T2航站楼、东二跑道等建设项目也将在未来逐步铺开。不停航施工已经成为影响昆明机场安全运行的最大难题。

      以2019年为例,昆明机场不停航施工关键线路有两条:一是T1航站楼周边区域不停航施工,延伸至T1与塔台间汽车通道关闭改造,并在西侧新建下穿隧道(详见图3);二是Q滑行道以北区域不停航施工,施工重点同样为汽车通道关闭改造,并在西侧新建下穿隧道(详见图4)。

    南侧不停航施工范围平面示意图 摄影:昆明长水国际机场

    (图3:南侧不停航施工范围平面示意图)

    北侧不停航施工范围平面示意图 摄影:昆明长水国际机场

    (图4:北侧不停航施工范围平面示意图)

      此次改扩建工程带来的不停航施工可以用四个“非常”来形容:

      一是建设任务非常繁重。围绕T1航站楼周边及Q滑行道以北区域展开作业,2020年还将拓展到相关区域作业,工期紧张,任务艰巨。

      二是影响范围非常广泛。涉及到了T1周边多个停机位的关闭和相关区域使用受限,导致进出港航空器通过滑行道频次显著增加,特别是R/Q滑行道下穿隧道的关闭施工,将造成大量保障车辆需平面穿行R/Q滑行道,东西运行的航空器和南北保障的车辆交汇于一点,R/Q以北82个停机位航空器保障困难。保障车辆避让航空器地面等待时间长,保障车辆排队现象突出。据初步统计,10:00以前每3分钟就有一架航空器贯穿东西,每分钟就有5辆车辆跨越南北。以现行日航班数和始发航班数初步统计,如不果断采取措施,将造成昆明机场始发航班正常率下降42%、机场放行正常率下降27%的影响。每天至少一半始发航班延误,全天三分之一航班延误必成定局。

      三是安全风险非常巨大,可以说是施工安全和运行安全双重压力并存。

      四是持续时间非常漫长,未来三年乃至更长时间,昆明机场和云南民航各单位都将面临不停航施工的巨大压力。

      3、新模式产生背景

      显而易见,随着航班量的快速增长,不停航施工的持续推进,昆明机场运行保障压力不断增大,如何保证机场改扩建进度的同时,确保机场的运行安全和运行效率,成为了昆明机场面临的首要课题。

      以航空公司固定区域停放为原则是目前全国各大机场生产运行常规模式,该模式往往使空管部门在航空器使用跑道的选择上面临安全、效率和经济性不可兼得的处境。

      为进一步推进云南民航强省建设和昆明国际航空枢纽建设,加大机场改扩建及其相应配套设施等资源能力建设力度,提高昆明机场不停航施工管理水平,保证安全运行,稳定运行效率,提升服务质量,昆明机场基于R滑、Q滑下穿通道关闭,提出“同方向区域停放航空器绿色共享运行创新模式”,于3月22日开始试运行。

      二、新模式介绍

      1、基本概念

      “同方向区域停放航空器绿色共享运行创新模式”就是根据航班目的地机场使用跑道方向,按照“东进东出东停,西进西出西停”运行,即不改变空中交通管制指挥任何模式,由机场、航空公司结合运行大数据分析及航线计划优化,充分利用地面调配,实现航空器地面最小滑行距离,降低东西穿越频率。

      该模式将逐步打破昆明机场东航系航司航空器东边区域机位停放、其他航司航空器西边区域机位停放规则,将东航系和机场保障系各23个停机位互换,实现机场保障系航司东进东出航班东区机位停放,东航系航司西进西出航班西区机位停放。

      无论地面停机位资源分配如何变化,该模式并不干扰空中进港飞机的使用跑道选择,塔台、进近管制员仍然按原来的最小空中飞行冲突方法,进行安全指挥调配,不需顾虑航空器就近起降问题。(空管对于进港航空器使用东西跑道的选择,是以进港航空器航路走向为主,结合飞行冲突、进港排序、跑道使用均衡等因素来安排;离港航空器使用东西跑道的选择,主要是根据航班飞往目的地机场航路走向来安排,同时适当兼顾东西跑道的使用均衡。昆明机场双跑道运行为例,西跑道为成都、重庆方向以远、云南省内部分航线及拉萨方向,东跑道为贵阳、南宁方向以远,在不改变空管现有运行模式的情况下,同向区域停放模式对航空器的跑道使用具有较强的匹配性。)

      2、保障资源共享为新模式运行打好保障基础

      同向区域模式将打破地面保障资源的传统使用方式,需要最大程度上的资源共享,“地面保障智慧服务云平台”为其打好了良好基础。

      以往按照“航空公司固定区域停放”模式运行时,航班在哪里,地面保障资源就要跟随到哪里,地面保障资源未能得到有效统筹,保障效率和安全裕度均会受到不同程度的制约。2017年,昆明机场以飞行区智慧安全运行管理及共享服务经济理念为引领,利用新技术对传统安全运行管理进行全方位、全角度、全链条改造,打造了一个涵盖无动力设备标准制造工艺、无纸化入场、使用维护监控、设备报废出场等流程的地面保障智慧服务云平台。自此,保障人员到相应机位,即可获取所需保障资源,有效缓解了上述制约问题。目前保障资源共享理念已深入人心。

      三、实践应用

      为验证同向区域停放航空器创新模式的科学性和可操作性,昆明机场自3月22日起实施新模式试运行,并对运行前后的相关数据进行了分析研究。数据显示,新模式投入运行后,各时段航空器穿越R/Q滑行道频次均有所下降,特别是9点前航班穿越R/Q滑行道次数下降非常明显。

      1、分阶段投入试运行

      六条航线实施同向区域停放航空器新模式

      3月22日,开始在昆明飞北京、广州2条航线上试运行同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式,并逐步扩展到昆明飞北京、西安、重庆、广州、虹桥、浦东六条航线上(详见表1)。这六条航线平均每日75个航班,北京19班、西安10班、重庆9班、广州19班、虹桥11班、浦东7班)。

    六条航线穿越R/Q滑行道数据统计 摄影:昆明长水国际机场

    (表1:六条航线穿越R/Q滑行道数据统计)

      从表1可以看出,新模式试运行后,六条航线航班穿越R/Q滑行道次数明显减少,从原来67次减少至33次,减少比例到达50%。出港穿越减少尤为明显,从31次直接减少至3次。

      始发航班实施同向区域停放航空器新模式

      从4月9日起,昆明机场将东航系和机场系的46个始发航班按使用跑道方向安排停放,减少东西穿越滑行道。从图5可以看出,在实施分区停放的46个始发航班中,只有1-4个航班实际穿越R/Q滑行道。

    4月9日-15日,46个始发航班出港穿越R/Q情况 摄影:昆明长水国际机场

    (图5:4月9日-15日,46个始发航班出港穿越R/Q情况)

      同时,航空公司在编排航班计划时,考虑同向区域停放需求,将一架航空器全天执飞的航班任务按东西同向起飞落地方式编排,以便减少航航空器东西穿行滑行道。以祥鹏航空为例,4月18日穿行率为24.5%,较3月14日减少20%以上。在27架次穿越情况中,有7架次穿越是由于国际航班要停靠国际廊桥未考虑按区域停放导致的。

    祥鹏航空按区域停放航空器后航班穿越R/Q滑行道情况 摄影:昆明长水国际机场

    (表2:祥鹏航空航班穿越R/Q滑行道情况对比)

      航空器穿越率有所下降

      从图6可以看出,同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式试运行后,昆明机场各时段航空器穿越R/Q滑行道频次均有所下降。特别是每天早上9点前航班穿越R/Q滑行道次数明显减少,分别比同期减少30-40架次(详见图7)。

    3月22日、3月29日、4月12日各时段航空器穿越R/Q滑行道次数 摄影:昆明长水国际机场

    (图6:3月22日、3月29日、4月12日各时段航空器穿越R/Q滑行道次数)

    早九点前航班穿越R/Q滑行道情况 摄影:昆明长水国际机场

    (图7:早九点前航班穿越R/Q滑行道情况)

      2、运营指标大幅提升

      自7月起,昆明机场所有航班均按同向区域模式运行。新模式运行以来,昆明机场航班运行效率得到显著提高。

      (1)航空器东西穿越频次有效降低。据初步统计,目前昆明机场起降的航空器东西穿越概率在15%-20%之间,而未调整前在45%-50%之间;东西穿越频率从以前日均460架次减至为日均260架次(4-8月平均)。

      (2)航空器滑行时间减少。同向区域停放模式试运行后,航空器东西穿越频率降低,大大降低了航空器地面滑行时间,1月1日至3月21日,平均滑行时间为25.05分钟,3月22日至8月31日为23.9分钟,地面效率的提升极为明显。(民航局航班正常统计系统数据)

      (3)航空器滑行燃油消耗有效减少。每天航空器累计可少滑行360公里以上距离(R、Q滑行道长1.9公里,按1.5公里计算),经济效益是明显的。以昆明机场主力机型波音737-700、空中客车A320为例,滑行燃油消耗为11.5~12千克/分钟,按昆明机场日均起降1000架次计算,航空公司每天大约可减少6.9吨滑行燃油消耗,一年可节省约2519吨航空燃油,减少6272吨碳排放量。实践表明,新模式已成为昆明机场各民航单位践行“蓝天保卫战”的有效之举。

      (4)靠桥率有效提升。目前,昆明机场日均1000架次左右,现有停机位172个,廊桥停机位68个,廊桥占比40%。在未调减航班的情况下,1月1日至3月21日期间昆明机场靠桥率为75.36%,过站靠桥率为89.8%;从3月22日开始实施同向区域停放航空器运行后,靠桥率提升至76.33%,过站航班靠桥率91.4%。

      (5)机场放行正常率提升。新模式试运行前,1月1日至3月21日,机场放行正常率为89.55%,始发航班正常率86.04%,在旅客吞吐量占全国1%(含)以上机场中排名均为11名。随着建设工程的推进,如不果断采取措施,将造成昆明机场始发航班正常率下降42%(每天至少一半始发航班延误)、机场放行正常率下降27%的影响(每天至少三分之一航班延误)。新模式试运行后,3月22日至10月31日,机场放行正常率为88.42%,始发航班正常率86.99%,在旅客吞吐量占全国1%(含)以上机场中排名分别为第3名和第5名。新模式以后,避免了机场放行正常率和始发航班正常率的直线下降,保持并稳步提升正常率。

      综上所述,可以看出“同向区域停放”模式的初步落地,能有效地缓解不停航施工给昆明机场带来的不利影响,初步实现施工和运行的协调发展。

      3、新模式的优势

      新模式以解决不停航施工下航空器和保障车辆的穿行问题为背景,即有效避免了地面冲突,又在此基础上稳步提升放行率,同时还减少滑行时间,从而减少燃油量、降低碳排放。

      安全平安

      安全是民航永恒的主题,更是机场赖以发展的根本。同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式,旨在有效缓解航空器和保障车辆在东西、南北区域交汇点产生的冲突,将航空器与车辆各类不安全因素降低到最小。

      绿色环保

      同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式,旨在有效降低航空器东西穿越频率,缩短航空器地面滑行时间,降低航空器滑行油耗,减少二氧化碳排放,节能降耗,贯彻绿色、循环、低碳的发展理念。

      降本增效

      同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式,能够有效减少航空器滑行燃油消耗,节省燃油成本。

      智慧创新

      同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式,旨在以大数据应用为基础,通过系统建设,实现航空器、车辆全面定位预警,达到智慧管理的目的。

      人文关怀

      同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式,实现无动力保障设备资源共享,让旅客出行更便捷顺畅、保障单位降本增效,达到人文关怀的目的。

      4、实践反思

      同向区域停放航空器绿色共享运行创新模式仍属起步阶段,可以看做云南民航人的一次先期大胆尝试,需要加强“四个协同”来优化、完善同向区域停放模式。

      一是完善指挥协同体系。通过同向区域停放模式的完善,优化连接保障链条,及时传递至机场运行指挥大平台,让机场有效调动和整合地面保障资源,加快相关航班保障进度。通过实行航班进程精细化管理机制,对航空器运行保障的关键节点及操作人员进行预判和全过程分级管控,通过预警纠偏,提升航空公司旅客服务体验。

      二是加强空地协同机制。机场在积极主动接受空管信息链的基础上,将航班保障进度、航班保障异常情况等反馈至管制链条中,推动空管部门、航空公司及驻场单位各方积极支持提供数据来源,与机场形成数据交互,发挥空管和机场的协同能力,加快航班流量,提升机场运行效率。

      三是加大信息协同投入。着力加强场监监视系统、全景视频监控系统等新技术运用和交汇道口信号灯建设,特别是机场通过引入进离港排序(AMAN/DMAN)理念,对航班自动排序,减少飞机盘旋和跑道等待,合理调配机场资源。

      四是实现服务协同理念。即以同向区域停放为触点,飞行区各航班保障主体资源共享为依托,逐步实现跨部门、跨区域、跨主体的服务协同联动。在改扩建运行保障模式改变后,通过采用无线与有线网络技术、定位技术、权限控制等新技术运用,推广无动力设施设备、登机口资源等保障资源共享,做到设备共享、信息互通。同时强化契约化管理,确保职能明晰、分工合理,使主动担当、共建共享的理念贯穿始终。

      目前,多跑道、多航站楼运行已是大势所趋,运行保障模式的不断创新已成为全国各大枢纽机场必须面临的难题,值得我们研究和深思。

      四、对民航信息化的启发

      1、研究航班进程精细化管控标准

      建立航班进程精细化管理机制,分两级管控:一是对航空器运行保障的关键节点进行总体管控;二是保障单位按职责对关键节点进行分节点细化管控。以此对保障进度情况、人员履职情况、流程各时间点进行预判和全过程分级管控,通过预警纠偏,减少保障作业延迟对保障进程的叠加影响,精准到每一步保障环节。依托A-CDM系统建设,为航班分类识别、保障流程标准设置和保障过程监控提供技术支撑,通过标准化运行、全过程管控的运作模式对地面运行保障流程进行督察,查找运行短板,评估提升运行效率,对航班保障节点标准开展试点研究。

      2、研究航空器滑行时间最优化管理标准

      一是依托机坪塔台对航空器推出、开车、滑行动态的精确掌控,通过机坪车道智能通行管制系统,解决机坪内运行服务车辆因不了解航空器动态,在机坪内服务车道道口长时间等待的问题,提高机坪内服务车道道口通行效率,缩短服务车辆地面通行时间,同时保障机坪内车辆与航空器之间的运行安全,对机坪车道智能通行效率标准开展试点研究。

      二是依托A-CDM系统通过空地协同使得涉及航班保障方面例如机组准备情况、航空器资源调配情况、航班地面保障情况、航班限制等各方面的信息全链条交互,打通航空公司、机场、空管的数据,利用透明化、精细化的航班管控,从而加快航班流量,降低地面滑行等待时间、排队起飞等待时间等,全面提升航班运行效率,对航空器滑行时间最优化管理标准开展试点研究。

      3、研究如何重新界定航空器滑入滑出标准

      航空器地面滑行时间是机场航空器地面运行效率的重要指标,根据《民航航班正常统计办法》,航班滑入时间指从实际落地时间至飞机在机位停稳后,地面机务人员实施挡上航空器第一个轮档之间的时间;航班滑出时间指从机组得到推出或开车许可后,机务人员实施撤去最后一个轮档的时间至航班实际起飞之间的时间。我们发现实际运行中,进港航空器在机位停稳至机务人员实施挡上航空器第一个轮档之间往往有一定的时间间隔;出港航空器机务人员在实施撤去最后一个轮档和该航空器实施推出或者开车这一动作之间往往有一定的时间间隔。而导致这一时间间隔的主要是机组或机务人员未完全准备好,但这并不是衡量航空器地面运行效率的因子。建议研究如何重新界定航空器滑入滑出标准。航班滑入时间指从实际落地时间至飞机在机位停稳之间的时间;航班滑出时间指从航班开始实施推出或者开车这一动作的时间至航班实际起飞之间的时间。

      4、研究最优运行协同管理模式标准

      联合空管、机坪各保障单位共同对停机位资源进行优化,制定最合理的停机位分配原则,建设智能化停机位分配系统,结合航班计划、航班过站时间、航班类型、旅客人数、航段,快速计算出合理的机位预分配方案,通过停机位资源管理,减少航空器地面滑行时间,利用停机位分配管理达到就近起飞。

      5、研究机位设计和运行标准

      目前大型机场设计的停机位主要是廊桥和远机位相结合,但远机位资源远远大于廊桥资源,导致远机位保障距离远,延误率高,特别是除冰雪停机位设计上应考虑除冰位的实用性不佳,建议对研究机位设计和运行标准开展研究。以昆明机场机场为例,昆明机场除冰位设计在4条平滑的南北端上,导致实际使用效率低下,应在设计上考虑从平滑上滑至除冰停机坪,除冰坪面积能满足3-5架航空器同时停放,地面还应有除冰液回收系统、自来水供给和除冰液混合区域。

      6、研究机位保障能力评估标准

      一是从机坪上各机位运行过程中有没有存在约束的情况;保障车辆作业空间不足;机位推出受到限制;不同种类服务车辆作业互相影响等情形进行评估。

      二是从机坪与周边滑行道是否畅通,机位滑行道数量与机位数量之间是否合适,是否存在机位滑行道数量不够而导致飞机等待进行评估。

      三是从机位在滑进和顶推时,是否存在互相影响进行评估。最后是从运行管理规定有哪些地方可以改进进行评估,从而达到提高机位保障运行效率提升。

      7、研究自动采集信息数据计算模式标准

      目前,机场技术系统平台建设、发展不充分不平均,缺少物联思维和对人力资源优化的管理,技术手段一次性投资过大,不适用于现有体制。机场技术系统平台方面,探测技术、信息渠道是主体平台。双跑道模式下,务必需要打通上述两个方面的信息渠道。就探测技术而言,如场面监视、二次雷达、多点定位、ADS-B等,是基础信息支撑。就信息渠道而言,如空管电子进程单的跳转、派工系统的运用、各种通讯手段的采集及电子化,是主要的信息渠道。通过探测技术、信息渠道的数据获取,一是补全基础信息,二是利用新技术,计划进一步推进技术系统平台应用,实现自动采集信息数据计算并形成标准。

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