羽田机场的新航路——好的航路设计能够降低管制压力_风闻
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 月羽田实现了为东京奥运会设计的新飞行航路。我们在东京的团队有幸作为业者委托的代表，和国土交通省等空管单位和机场、其它业者共同合作设计羽田机场新航路。我们在设计过程中采取了种种小心谨慎的方法，确保新飞行航路在提高容量的同时，不会对空管和时刻安排工作造成额外压力，并适当考虑业者节能减排的需求。
新飞行航路概况
我们在之前的文章中提到过，为了应对 2020 年东京奥运会带来的额外客流需求，羽田机场新增了四个飞行程序，从而将小时容量从每小时 80 班提升到每小时 90 班：
南风时允许在 16L 降落；
南风时允许在 16R 降落；
南风时允许在 22 起飞；
对北风时的 34R 起飞程序进行修正。
通过在最繁忙的下午三点到六点、早上七点到十一点之间使用，每天可以为羽田机场增加 70 班来往世界各地的航班。
时刻的结构性错配问题
考虑到时刻的非同质性，在一个小时的计划中插入并充分利用这 10 个新增时刻并不容易。如果我们不考虑这一点的话，会出现时刻的结构性错配——也就是虽然账面上的小时容量增加，但是由于种种原因而无法充分使用。
所谓时刻的非同质性主要有两方面：
第一个方面是供给非同质性。供给非同质性可以分为两个细节考虑：
自然环境（风）带来的非同质性。在羽田机场的例子中，
早间繁忙时段（7-12 时）的盛行风以北风为主；
中午繁忙时段（15-19 时）的盛行风在夏季（3 月中旬到 9 月中旬）以南风为主，其它季节以北风为主。
全天（6-23 时）的盛行风在夏季（4 月中旬到 8 月中旬）以南风为主，其它季节以北风为主。
因此，机场小时容量和时刻的供给情况随着当时的盛行风而变化。
人工环境（跑道使用）带来的非同质性。在羽田机场的例子中，
从北侧、东侧来的航班在北风时使用 34R 降落，南风时使用 16R 降落；
从南侧、西侧来的航班在北风时使用 34L 降落，南风时使用 16L 降落。
因此，对不同跑道的飞行程序变更也会影响机场总体的小时容量和时刻的供给。
第二个方面则是需求非同质性。需求非同质性也包括两个细节：
时间——不同时间前来的飞机数量不同；
地点——从不同地方前来的飞机数量不同。
羽田机场进离港国内线航班主要在 202.5 到 292.5 范围内（西南-正西）和 337.5 到 22.5 范围（正北）内：
其中，西侧航班约占四分之三，东侧航班约占四分之一。
国际线航班的情况大体相若：西侧的中韩、东盟、亚太航班占六成，北侧的欧美航班占四成。
中韩航班和国内线到达时间类似；欧美航班、东盟亚太航班则既有日间航线也有夜间航线。
总体而言，日间航班大概在 7:3 左右。
因此，在进行飞行程序优化时，我们需要持续对飞行程序的使用情况进行分析。
旧有飞行计划的问题
旧有的飞行计划长这样：
在既有的计划中，调整难度较高的降落航班不存在错配现象。严格按照 7:3 的原则，最大限度确保区域间运作不干扰。这使得管制单位可以建立一条从区域管制移交点直达跑道入口的路径，将汇合时的间隔调整工作由区域管制在调整更灵活的高空空域完成，从而使得飞机在进近区内尽可能不需要和其它方向的航班汇合，降低进近管制员在空域受限的较低空域调整间隔的次数。
但是，在起飞航班的时空安排上，出现了一定程度的自然因素错配。在管制实践中，管制员通过对一部分 MITOH 离场的飞机进行调整的形式消除错配。MITOH 离场点位于羽田西北部，经此离场的飞机，使用 05 起飞和使用 16L 起飞差异不大。因此，通过每小时安排 6 班飞机在北风时使用 05 起飞，在南风时使用了 16L 起飞。
但是，这样的安排下离场台需要在 MITOH 点合并航班。这带来了两个问题：
离场高度、轨迹受到影响而不可为飞行员所预测；
管制监测航班和调配间隔的工作量加大了。
换言之，离场过程中「按程序飞行」的比例下降，「按管制指令飞行」的比例上升。这会增加管制员和飞行员的工作量。因此，在新飞行计划中，既保留了原有实践，也对起飞航班的跑道安排进行了均等化以消除错配现象：
在这样的飞行计划下，从起飞到移交区域管制，飞行员都可以尽可能地按程序飞行，而毋须应情况而临时调整飞行速度和高度。这一方面降低了飞行员和管制员在离场阶段的管制压力，一方面也提高了飞行的可预测性，从而降低优化的难度。
单一化进近区域内航路的好处
将间隔调整放在高空层，而单一化进近区域内航路有不少好处：
进近区域大小可以缩小：
可以缓解和其它用户之间的空域矛盾；
可以降低飞机噪音影响范围，减小对社区的影响。
在电子飞行包和 ADS-B 接收器带来的飞机间通讯机制成熟后，可以发挥「雁群效应」：
雷达引导指令可以发给区域内首架飞机，后续飞机通过 ADS-B 轨迹引导；
后续飞机可以沿着前序飞机的轨迹了解云层等空中障碍。
降低进近区域飞行员和管制员工作压力，提高管制和飞行效率。