羽田機場的新航路——好的航路設計能夠降低管制壓力_風聞
李及李-李及李数据分析公司创始人-数据驱动，分析导向， 为航空和汽车竭尽全力。2021-11-09 10:56
文 | 李瀚明一李及李
2020 年 3 月羽田實現了為東京奧運會設計的新飛行航路。我們在東京的團隊有幸作為業者委託的代表，和國土交通省等空管單位和機場、其它業者共同合作設計羽田機場新航路。我們在設計過程中採取了種種小心謹慎的方法，確保新飛行航路在提高容量的同時，不會對空管和時刻安排工作造成額外壓力，並適當考慮業者節能減排的需求。
新飛行航路概況
我們在之前的文章中提到過，為了應對 2020 年東京奧運會帶來的額外客流需求，羽田機場新增了四個飛行程序，從而將小時容量從每小時 80 班提升到每小時 90 班：
南風時允許在 16L 降落；
南風時允許在 16R 降落；
南風時允許在 22 起飛；
對北風時的 34R 起飛程序進行修正。
通過在最繁忙的下午三點到六點、早上七點到十一點之間使用，每天可以為羽田機場增加 70 班來往世界各地的航班。
時刻的結構性錯配問題
考慮到時刻的非同質性，在一個小時的計劃中插入並充分利用這 10 個新增時刻並不容易。如果我們不考慮這一點的話，會出現時刻的結構性錯配——也就是雖然賬面上的小時容量增加，但是由於種種原因而無法充分使用。
所謂時刻的非同質性主要有兩方面：
第一個方面是供給非同質性。供給非同質性可以分為兩個細節考慮：
自然環境（風）帶來的非同質性。在羽田機場的例子中，
早間繁忙時段（7-12 時）的盛行風以北風為主；
中午繁忙時段（15-19 時）的盛行風在夏季（3 月中旬到 9 月中旬）以南風為主，其它季節以北風為主。
全天（6-23 時）的盛行風在夏季（4 月中旬到 8 月中旬）以南風為主，其它季節以北風為主。
因此，機場小時容量和時刻的供給情況隨着當時的盛行風而變化。
人工環境（跑道使用）帶來的非同質性。在羽田機場的例子中，
從北側、東側來的航班在北風時使用 34R 降落，南風時使用 16R 降落；
從南側、西側來的航班在北風時使用 34L 降落，南風時使用 16L 降落。
因此，對不同跑道的飛行程序變更也會影響機場總體的小時容量和時刻的供給。
第二個方面則是需求非同質性。需求非同質性也包括兩個細節：
時間——不同時間前來的飛機數量不同；
地點——從不同地方前來的飛機數量不同。
羽田機場進離港國內線航班主要在 202.5 到 292.5 範圍內（西南-正西）和 337.5 到 22.5 範圍（正北）內：
其中，西側航班約佔四分之三，東側航班約佔四分之一。
國際線航班的情況大體相若：西側的中韓、東盟、亞太航班佔六成，北側的歐美航班佔四成。
中韓航班和國內線到達時間類似；歐美航班、東盟亞太航班則既有日間航線也有夜間航線。
總體而言，日間航班大概在 7:3 左右。
因此，在進行飛行程序優化時，我們需要持續對飛行程序的使用情況進行分析。
舊有飛行計劃的問題
舊有的飛行計劃長這樣：
在既有的計劃中，調整難度較高的降落航班不存在錯配現象。嚴格按照 7:3 的原則，最大限度確保區域間運作不干擾。這使得管制單位可以建立一條從區域管制移交點直達跑道入口的路徑，將匯合時的間隔調整工作由區域管制在調整更靈活的高空空域完成，從而使得飛機在進近區內儘可能不需要和其它方向的航班匯合，降低進近管制員在空域受限的較低空域調整間隔的次數。
但是，在起飛航班的時空安排上，出現了一定程度的自然因素錯配。在管制實踐中，管制員通過對一部分 MITOH 離場的飛機進行調整的形式消除錯配。MITOH 離場點位於羽田西北部，經此離場的飛機，使用 05 起飛和使用 16L 起飛差異不大。因此，通過每小時安排 6 班飛機在北風時使用 05 起飛，在南風時使用了 16L 起飛。
但是，這樣的安排下離場台需要在 MITOH 點合併航班。這帶來了兩個問題：
離場高度、軌跡受到影響而不可為飛行員所預測；
管制監測航班和調配間隔的工作量加大了。
換言之，離場過程中「按程序飛行」的比例下降，「按管制指令飛行」的比例上升。這會增加管制員和飛行員的工作量。因此，在新飛行計劃中，既保留了原有實踐，也對起飛航班的跑道安排進行了均等化以消除錯配現象：
在這樣的飛行計劃下，從起飛到移交區域管制，飛行員都可以儘可能地按程序飛行，而毋須應情況而臨時調整飛行速度和高度。這一方面降低了飛行員和管制員在離場階段的管制壓力，一方面也提高了飛行的可預測性，從而降低優化的難度。
單一化進近區域內航路的好處
將間隔調整放在高空層，而單一化進近區域內航路有不少好處：
進近區域大小可以縮小：
可以緩解和其它用户之間的空域矛盾；
可以降低飛機噪音影響範圍，減小對社區的影響。
在電子飛行包和 ADS-B 接收器帶來的飛機間通訊機制成熟後，可以發揮「雁羣效應」：
雷達引導指令可以發給區域內首架飛機，後續飛機通過 ADS-B 軌跡引導；
後續飛機可以沿着前序飛機的軌跡瞭解雲層等空中障礙。
降低進近區域飛行員和管制員工作壓力，提高管制和飛行效率。