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应用单向循环模式推动航路网规划实施applying single direct cycling mode to promote the routesnetwork planning文 / 苗旋（民航局空管局）面对日益严重的空中交通拥堵，单凭新辟航路航线，提高路网密度等增加可用空域资源比例方式，往往受相应的政策环境影响较大而短期内难以实施。而从现实看，在骨干航路拥挤不堪的同时，很多支线航线却被闲置，没有得到充分利用。 航路网单向规划正是藉此思路，争取用少量“增量”资源盘活大量“存量”资源，从而提升空域容量，可谓一举两得。年来，随着我国民航经济的持续快速运输航空公司机队增长了约 1.55 倍，年均增长率为 12.41%。从微观层面看：反映空 域运行繁忙度的几个关键性指标，如同一时 刻在空中的航空器数量已达到约 1500 架左 右；民航日均飞行量已达到 1 万班左右； 航路点、航路段和管制扇区飞行流量均在维 持高位的基础上较快增长，繁忙程度已远 超欧美同类水平，以 2013 年上半年为例， 区域飞行流量排名前 10 位航路点、航路段 和管制扇区日均飞行流量平均值分别达到760 架 次、530 架 次 和 860 架 次， 均 较 上 年同期增长约 10% 左右；就管制扇区而言， 全国 200 多个扇区中有 70% 以上都是繁忙 扇区。宏观和微观两个层面反映空中交通需 求变化的指标增长速度均保持在 10% 以上， 反映了经济发展对容量供给的更高需求。（二）空域资源不足问题将持续存在 需求保持快速增长的同时，反映空域 容量供给能力的主要资源却相对不足，主要 表现在“硬”资源和“软”资源两个层面都 与实际需求有较大差距。从“硬”资源层面 看：一是航路航线里程、管制扇区、民航可 用空域面积等物理资源长期以来相对不足， 与实际需求有较大差距；二是形成于几十年 前的现行航路航线网络多年来始终没有实质 性改变，仍主要停留在对原有网络的修修补 补层面；三是空域结构性矛盾形成的梗阻， 如多条主干航路交叉汇聚等现象多年以来没 有有效解决，成为空域能力提升的瓶颈。从 “软”资源看：顶层空域管理体制及机制多 年未能根据实际需求进行调整；运行层面的空域使用效率受审批机制制约难以有效根据需求及时转化为容量供给。软硬两层面的问 题导致空域资源利用效率和使用率偏低，必 须从长期和短期、从顶层和运行层都采取有 效措施解决。（三）空域运行质量呈明显下滑趋势 需求和供给矛盾失衡直接反映为以下 几个指标的变化：从航班正常率看，我国 航 班 正 常 率 已 从 20042009 年 间 的 80% 以 上 降 至 20102012 年 年 间 的 80% 以 下， 其 中 2012 年 更 是 低 至 74.83%， 首 次低于 75%，而 2013 年上半年更是低至71.45%，震荡下行趋势明显。从空域安全 层面看，空域结构不合理、过于繁忙是部分 地区管制运行风险居高不下的主要原因，有 些不安全事件完全可以因空域结构改善而得 以避免。从空域运行繁忙度看，几种反映空 域实时运行繁忙程度的指标如航路点、航路 段和管制扇区飞行流量均在维持高位的基础 上较快增长，已接近管制员工作负荷的极 限。从需求层面看，容量供给不足经常造成 管理层实施需求管控从而致使需求被抑制， 光是北京、上海、广州、深圳等五个机场每 天就约有 1000 多个国内外航空公司时刻申 请无法得到满足。从空域用户层面看，航空 公司因延误不断增加或无法以最经济高度层 飞行，运营成本上升，营业利润下降，其引 进航空器扩大运输规模的意愿也有所降低。（四）未来空域运行需求展望结合国务院关于促进民航业发展的 若干意见所提出的 2020 年民航发展目 近发展，空中交通活动需求也获得了长足发展，空域资源相对空中交通需求的有限性和稀缺性矛盾日益凸显，供需失衡的直接 结果就是空域日益拥堵，延误不断增长，运 行品质日趋恶化。虽然通过调整空域结构、 缩小管制间隔、应用新技术等各种举措增加 空域容量供给，但容量供给的增加始终落后 于交通需求的增长，容量不足问题已成为制 约民航长远发展的瓶颈之一。根据国内外实 践经验，结合我国空域管理实际，本文首次 提出采用单向循环方式实施我国骨干航路网规划（c a t n e t s）的构想，并结合京昆航路规划实施实例予以探讨，以期更多人能 对我国单向循环航路网规划有所了解，并提 出有益建议。一、问题的提出背景（一）空中交通需求将继续保持高 增长态势空中交通需求主体主要包括民航、军航和通航三者，近些年三者都呈现了齐头并 进，持续快速发展的局面，其中以民航商 业航空运输增长最盛。从宏观层面看：在 20042012 年 8 年 间， 民 航 运 输 总 周 转 量增长了 1.64 倍，年均增长率约为 12.92%，目前总量已上升为世界第 2 位；民航 旅客运输量增长了 1.67 倍，年均增长率约 为 13.04%，旅客吞吐量超过 1000 万架次 的机场达到 21 个；运输机场飞行起降架次 增长了 1.67 倍，年均增长率为 13.08%；（二）我国航路航线网络主要特点1. 网络结构不顺 航路航线网络主要基于需求而延伸，城市对之间航路航线网络不够丰富，缺乏规 划性增长；单一航路在各情报区之间的运行 衔接不顺畅，相对进出较为普遍；同一情报 区内的相对飞行以及多条航路的交叉汇聚飞 行较为普遍，冲突点多，管制安全系数低； 进出港航班流与高空干线航路航班流向不一 致，上升下降地段双向运行矛盾突出，相关 过渡航线亟待梳理和整合。2. 流量分布不均 区域发展不平衡：东部地区（北京西安成都昆明以东）流量要占整个飞行 流量绝大部分，国内八大主要机场（北京首 都、上海虹桥、上海浦东、广州白云、深圳 宝安、成都双流、西安咸阳、昆明长水机） 相关的市场（包括始发相关或者到达相关） 约占总飞行量的 62%，而繁忙航路也主要 集中在这几个机场城市对之间。航路航线流 量分布不均衡：部分骨干航路几乎全天候超 负荷运行，而部分支线却比较空闲，即便是 在东部航路网络高密度地区，有些几乎和繁 忙骨干航路平行的支线航线利用率也比较 低。3. 空域使用不妥 多条航路交叉加上双向运行，以及航路和终端区飞行过渡区域上升下降穿越频 繁，运行安全风险突出；为解决运行矛盾利 用飞行高度层所搭建的空中立交桥往往会因 为可用高度层有限而产生对水平方向的距离 间隔控制，从而造成流量控制比较频繁；航 路航线缺乏根据需求变化进行动态调整的机 制和手段，缺乏灵活性和弹性。整体而言， 前期空域规划较少考虑运行的便利性，同时 为运行的安全性也考虑不够。标，以 2012 年我国民航相关数据推算，各项主要指标增长率将分别为：年运输总周 转量达到 1700 亿吨公里，年均增长率约为13.71%；全国人均乘机次数达到 0.5 次， 年均增长率为 10.28%；通用航空飞行总量 达 200 万小时，年均增长 19%；航班正常 率提高到 80% 以上，较目前提升 5 个百分 点以上（以 2012 年数据计）。飞行起降架 次和运输机队规模预测采用保守预测数据， 分别将达到 1400 万架次和 4000 架，增长 率分别为 9.72% 和 9.37%。可以看 出， 我国总体空域运 行需求 在 2020 年左右将达到现在的 2 倍以上，2030 年约为现在的 4 倍左右。可以预想， 如果空域容量没有本质提升，空域运行质量 将较目前更为恶化。面对如此大的需求增量， 我们一方面应采取“多修路“的传统办法争 取更多的空域资源“增量”；另一方面，也 要立足当前，重点依托现有航路航线资源， 着力盘活空域资源“存量”，以“增量”激 活“存量”，这样既能解决当前的困局，又 能为以后的发展摸索出一条适合我国空域规 划发展的新思路。道路上的车辆按一个方向行驶的交通组织形式，又常被称为单行线或单向线。 在空中交通管理领域，单向循环概念主要指通过对现有航路航线网络的改造和交 通流的单向组织，在基本不增加飞行距离的 基础上实现城市对之间往来航路航线的单向 循环运行。目前，航空器运行主要采用东单 西双的高度层双向运行模式，无法形成循 环，而单向运行没有相对交通才能形成循 环。在美国和欧洲，单向运行已有大量较为 成熟的应用和实践，如跨大西洋航路、美国 高空 q 航路等都有航路单向规划的实践。 就我国而言，航路单向化规划概念甚少有人 提及，也基本没有相关实践，r v s m 空域 偏置飞行可以看作是最贴近该思路的运行雏 形。近期我国借鉴地面交通及欧美相关实践， 拟利用单向循环思路实施京昆航路（g212） 规划改造可以说是该概念的首次正式提出及 实践应用的开端。该思路主要就是通过对航 路两侧相对空闲的支线航线网络进行重新组 织从而形成和原有航路相对平行的对偶航路（航线）以实现交通流的单向循环运行，相 当于通过改造实现对支线航线网络能力和等 级的升级，是一种见效快、成本低、可操作 性强的方法。（二）航路网单向规划的主要特点1. 可以有效盘活空域资源“存量” 提升空域容量无非有两条路径：扩大增量和盘活存量，或通俗地说，一是新辟， 提升路网密度，二是挖潜，盘活现有路网能 力。航路网单向循环规划因为主要是依托既 有航路航线网络做加减法，通过流量在网络 间的重新均衡分布，并没有打乱现有空域结 构，虽然盘活“存量”有时也需要一定量的 关键“增量”资源（有时需要在局部地区新 辟连接性航线）作为补充，但少量“增量” 可以激活大量“存量”，此举占用军方空域 少，易于获得军航理解和支持，是最具成本 效益，也是最能提升空域使用效率的一种方 法。2. 可以显著降低管制运行风险与工作 负荷航路双向运行改为单向运行后 , 由于 没有了相对飞行，不存在最具风险的对头穿 越，只需关注同向运行的航班，运行风险大 大降低，管制员工作负荷也就大为降低。国二、解决供需失衡的切入点航路网规划实施供需矛盾将持续加大，如何解决该问 题，必须要有切入点和关键点。从目前看， 关键点就是连接全国主要城市和世界各大机 场的骨干航路网络，解决了干线网络的不顺、 不均和不妥问题，就可以解决空域结构性问 题；切入点就是在干线航路网络规划和实施 中应用单向循环的方式，让规划实施切实服 务于运行、服务于安全。（一）我国航路航线网络基本情况我国航路航线网络经历了一系列的历 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。目前，我国共有航路航线611 条，总距离约 18.3 万公里，其中国际 航路航线 265 条，共计 8.9 万公里；国内 航路航线 346 条，共计 9.4 万公里；进离 场航线 187 条，共计 2.1 万公里；临时航 线 125 条，共计 3.5 万公里。三、单向循环交通规划及其主要特点整个航路航线网络在多个层面体现出 的空域结构不顺、流量分布不均和使用方式 不妥等问题，其主要原因在于空域管理职能 的错位，以及顶层规划设计层面为运行考虑 不足，而采用单向循环思路对航路网进行重 新规划正是解决该问题的关键点和切入点。（一）单向交通概念单向交通主要源于地面交通，主要指sept. 2013 (vol. 161)36专稿 spe cial ar ticle 外研究和资料显示 , 单向运行安全风险要远小于双向运行。我国初步研究评估也表明， 单向规划实施后，相关航路运行风险将降低40% 左右，管制员工作负荷降低 30% 左右。 此外，民航还可以减少航路内偏置飞行的使 用，从而可以显著降低军民航相撞风险。3. 可以提高航路承载能力，实现扩容 实施单向运行后，原有航路相对飞行移至其对偶航路，理论上相当于管制员工作 负荷降低一半，而且管制运行风险降低后， 进一步缩小纵向管制运行间隔、释放更多可 用高度层就成为可能，从而航路空域容量得 到了增加。据初步评估，航路单向运行后， 在同等管制工作负荷情况下，航路容量可提 升 30% 左右。4. 可以提升空域运行品质 实行单向交通后，由于没有相对飞行，运行风险主要由相对穿越风险变为顺向追赶 风险，风险程度大为降低，管制员工作负荷 显著下降，这就为提升航路运行服务品质带 来了可能。一方面，在单向化运行的航路上， 航空器无需经常改变高度、速度或航向等航 行诸元，航空器可以选择更加经济的巡航高 度层，另一方面是航班正常性将因为空域效 能的释放而得到相应程度的提升。（三）航路单向规划的主要风险任何事物均具有两面性。航路单向规 划虽然在优化路网结构、挖掘资源潜力、降 低安全风险和提升通行能力等诸多方面有非 常积极的作用，但客观上单向规划实施也存 在一些风险，需要我们认真思考、积极克服。1. 有可能会增加飞行距离 单向航路主要通过改造相对平行于现有航路的支线航线而实现，由于前期支线航 线网络并非为单向运行而规划，所以某些改 造后的航线距离有可能会比原有航路长，因 而有可能会增加飞行距离，从而增加航空公 司运行成本。对于这一点，因为空域运行安 全、容量和效率都得到了提升，所以系统的 整体收益可以冲销该风险。在规划层面可以 建立航空公司参与的咨询机制，做好实施前 评估，将风险降至可接受的最低程度。2. 可能会造成新的运行风险 航路单向化运行在大幅降低运行风险的同时，同样也有可能会造成新的运行风险， 如航路空域与终端区衔接更加复杂从而产生新的交通拥堵；对偶航路与其他航路航线可能产生新的汇聚飞行冲突、单向运行航路与 双向运行航路或航线间的衔接过渡等等。这 一类风险可以通过开展前期仿真评估分析， 及早发现风险隐患并强化人员培训和完善相 关运行机制予以解决。3. 仍需一定的空域资源配合 部分航路实施单向运行后，其对偶航路可能需要新辟一定数量航线作为“增量” 资源予以辅助联接“存量”资源，而这些“增 量”资源可能也对军航非常重要，也就存在 较大困难。对此问题，可以通过前期仿真评 估把新辟航线数量及对军航影响降低到最低 水平予以解决。局，因此必须遵循由高空航路流向主导中低空进离场分离的空域调整次序和工作逻辑， 否则航路网运行效能无法真正提升。3. 要分步实施 航路单向运行是通过交通流的合理均衡分布而实现，一条航路流量降低的同时会 带来对偶航路流量的增长，并影响终端区和 支线交通，可以说，“牵一发而动全身”， 因此，应以安全为前提，先期解决较为突出 的热点航路问题，由易到难，稳妥推进，最 终形成由线及面的格局。（三）京昆航路单向规划改造示范 根据上述有关航路单向规划的实施条 件及原则，我们拟选择京昆航路（g212） 作为利用单向循环思路进行改造的示范航 路，并希望通过对该航路的单向规划改造， 最终推动京广、京沪、胶蓉等 10 条大容量空中通道的近期航路网规划实施。 京昆线贯穿我国华北、西北、西南地区 6 省 3 市，共涉及 54 个机场（含小机场） 的航班运行，其所贯穿的北京、西安、成 都、重庆、贵阳、昆明等机场都是全国重要 的繁忙机场，相关工作将涉及华北、西北和 西南等空管部门近 30 个管制扇区，该交通 带恰好位于传统上的东部地区和西部地区分 界线，航线上包括烟庄、商县、宁陕、合流 水等飞行冲突较为严重的重要导航台，因此 具有非常典型的示范意义。京昆线单向改造主要通过优化 g212、 h4、h20、h10 等主要航路航线交通流走 向，实现重要城市对之间循环单向运行以及 平行飞行的空域改造；同时对西安、成都及 其他中小机场进出港飞行程序进行调整以适 应高空主干航路网上的航班流向，相关飞行 冲突严重的导航台附近空中立交桥高度层也 能得到有效释放，最终通过一系列空域改造， 形成“三上变两上，两上汇一条”的上行方 案以及“一下生两线，两线串四方