編者按
按照民航局局長馮正霖批示精神，11月15日，本報發表了第二期中國民航發展政策高級研修班的第一篇專題學習報告《全球航空業發展中值得關注的若干問題》，今天本報發表該班的第二篇專題學習報告，敬請關注。
新時代我國民航進入高質量發展階段，受外部空域環境等保障資源的制約，我國民航業運行保障能力和管理水平無法適應航空業務量高速增長的需要，空管系統更是長期處于對大容量、高密度、全天候運行壓力被動應對的狀態，難以實現重大跨越。民航空管系統與歐洲面臨的許多問題是類似的，突破發展瓶頸將會走類似的道路。在全球民航和空管系統都面臨著新一輪技術變革的背景下，SESAR作為構建歐洲一體化空中交通管理體系的關鍵項目，對我國民航空管系統現代化建設具有多方位的啟示作用和借鑒意義。而相對于引進或學習SESAR項目產生的眾多創新技術，其中最重要的啟示來自其項目本身的戰略思路、工作模式和組織管理方式，這也是項目落地和取得實效的根本保證。
一、SESAR概述。SESAR發展沿革。歐洲國家把航空運輸作為經濟增長、就業和貿易的重要驅動因素，而空中交通管理又定位為航空運輸保障鏈條上的關鍵環節。為保證航空業的持續性和競爭力，歐洲各國須明確如何發展高性能的空管系統。為此，1999年歐盟運輸委員會理事（Transport Commissioner of the Transport Council of the European Union）Loyola de Palacio首次提出歐洲單一天空項目（Single European Sky，SES）。為實現SES樹立的高層次目標 （High Level Goals），SES確立兩大支柱：制度支柱（Institutional Pillar），實施歐洲空中交通管理組織管理改革；技術支柱（Technical Pillar），實施歐洲單一天空空中交通管理項目（Single European Sky ATM Research，SESAR），以實現歐洲空管系統現代化、和諧化。2008年~2016年，SESAR第一階段（SESAR 1）實施；2017年，進入SESAR 2020階段（SESAR 2020）。
SESAR的組織實施模式。SESAR按照定義（definition）、研發 （development）、部署 （deployment）步驟，滾動迭代實施。其中，定義階段的核心文件是歐洲空中交通管理總體規劃 （European ATM Master Plan）；研發階段的核心文件是解決方案（SESAR Solutions），每項解決方案由研發活動導出，包括運行服務和環境描述、安全績效及互用性要求、技術規格、規章建議、安全安保評估、人因和環境績效報告等內容；部署階段的核心文件是面向整個歐洲單一天空項目的實施計劃（ESSIP），在試點推廣項目（PCP）基礎上制定。
SESAR主要內容。其一，SESAR關鍵績效提升領域及技術策略。SESAR以基于性能的運行概念為愿景，意在整合機場與空管網絡，利用空中航行服務支持商業或任務飛行，方便和優化空域用戶運行，實現歐洲更加持續和高效的航空運行。當前SESAR不斷演進，通過迭代更新，逐步演進為現在的優化的空管網絡服務、先進的空中交通服務、高性能機場運行和有效的航空基礎設施4個關鍵績效提升領域。其二，SESAR對應技術策略（Technology Vision）包括自動化、以飛行和流量為中心的網絡運行、涵蓋RPAS在內的所有載運工具融合、基于數字化的信息共享、系統集成和虛擬化。其三，SESAR的運行轉型表現SESAR的每項解決方案，是以運行需求為驅動，也是以運行方式轉型（Operational Change）為結果的。而每項運行方式轉型，需要通過技術系統、程序、人員、制度（包括規章和標準）等方面的綜合支撐來實現。
SESAR當前實施收效及經濟收益預期。其一，SESAR當前實施收效。至SESAR 1結束，SESAR進行了超過350次的驗證試驗和超過3萬次的試驗飛行，有超過60家科研機構、超過100家企業和超過3000名空管專家參與，共計投入超過2000萬工作小時，共計發布解決方案60余項、交付工業模型90余個。上述工作為重塑歐洲空域注入了新的生命力，并有效提高了空管系統的整體運行效率：更加“綠色”的航班，以優化下降剖面（Optimum Descent Profile，ODP）為例，該項目為進港航班設計了一種更高效的下降剖面，為航班燃油和碳排放帶來的節約非常可觀。SESAR共在歐洲9個機場進行了11467次試驗飛行，燃油實際節省量為86噸，相當于減少了270噸二氧化碳排放。根據EUROCONTROL的計算，此項目可為航空公司每年節省近3400噸燃料，相當于超過10700噸的二氧化碳排放量。更強的適應能力。在英國倫敦希思羅機場，強風是航班延誤的最大原因。SESAR的Time-based separation（TBS）用時間間隔代替距離間隔，以適應惡劣的天氣條件。它在進港的飛機之間提供基于時間的管制間隔，用來提高機場跑道容量。TBS于2015年3月在希思羅機場施行，僅在該年11月就減少了25000分鐘的延誤時間。該方案作為PCP將在整個歐洲同步進行部署。更少的延誤。擴展的進場管理系統(E-AMAN)可實現對進港航班的實時排序，并提前預測航路情況，將排序范圍從機場周圍的空域擴展到更遠的航路，并通過SWIM來共享數據，從而有利于ATC之間的協調。2015年11月，該方案在希思羅機場正式實施。截至目前，希思羅機場已經將飛機平均延誤時間減少了1分鐘。這相當于每年少排放15000噸二氧化碳、節省4700噸燃料或400萬歐元（基于2014年燃料數據）。更自由的航線網絡。自由航路能為航空公司提供更多的航班計劃和航線選擇。2016年12月，意大利的ENAV和馬耳他的MATS在BLUE MED空域內執飛了自由航路，它通過指定自由空域的進入點和出口點，為所有運營人提供飛行任何航線的能力。這將為運行在33500英尺以上的所有航班帶來顯著的效益，在減少燃油消耗的同時減少二氧化碳排放。更少的噪聲。SESAR項目組正在研究使用地基增強系統（GBAS）輔助航空器執行進近程序，以降低進港飛機的噪聲。2017年3月，德國法蘭克福機場全面實施GBAS精密進近著陸，將最后進近下降梯度增大，以減少噪聲。基于GBAS，SESAR項目組改進了進近程序和飛行軌跡，以減少噪聲影響并提高燃油效率，同時不影響跑道容量。更安全的運行。2016年，法國巴黎夏爾·戴高樂機場安裝了跑道狀態燈系統，為機組人員和車輛駕駛員提供即時、準確和清晰的跑道占用狀態指示。據估計，該系統可以將最嚴重的跑道侵入事件減少50%~70%。其二，SESAR經濟收益。SESAR明確了各階段的投資主體，即政府預算和相關技術廠商及研究機構PPP模式，對投資成本、投資周期、預期回報的時間，以及預期的收益有科學的預測。2007年~2013年，歐盟投資7億歐元，企業、研發機構等PPP投資210億歐元；2014年~ 2020年，歐盟投資5.85億歐元，PPP等投資150億歐元。SESAR項目每1歐元，對歐洲航空產出6歐元的收益。當前收益及未來收益預期，SESAR從當前至2035年，其經濟收益將會逐漸超越投資成本，獲得越來越大的收益空間。
二、SESAR特點及先進性分析。其一，揭示空管運行概念演進的技術路徑。SESAR提出的空管運行概念演進路徑與美國NextGen高度趨同，并作為主要力量孵化了ASBU未來空管運行概念。其二，SESAR的績效提升領域、運行轉型表現與ASBU高度適應。其三，對標ICAO量化績效目標，SESAR關鍵績效目標則完全從屬于ICAO空中航行系統關鍵績效目標，并配套給出量化的關鍵績效指標。其四，強化人工智能作為技術支撐。SESAR資助了許多探索性研究項目，這些項目已經在應用人工智能來解決歐洲空中交通管理面臨的各種問題，包括在不同飛行階段增加交通流的可預測性、改善機場客流及提升系統自動化水平。利用人工智能技術實現ATM現代化，是SESAR數字化戰略的核心。例如，目前機場的空中交通管制指令仍須通過語音通信傳輸給飛行員。自動語音識別可以將語音轉換為文本，是一種可行的輸入方式，像AcListant和AcListant-Strips這樣的工具已經在德國杜塞爾多夫和奧地利維也納進行了測試，試驗結果顯示這些工具可以幫助減少傳輸數據的時間，從而提高ATM的效率（每次飛行節省50升~65升燃油）。其五，打破傳統邊界，營造無縫脫耦環境。ICAO以全球空管一體化運行概念為驅動，提出未來空中交通管理是在協同環境中，通過設施設備和無縫（seamless）銜接服務，以安全、經濟和效率為基本目標，實現對空中交通和空域的動態化、集成化管理。歐洲SESAR聚焦于空管系統。相比美國作為單一主權國家提出的NextGen計劃僅體現本國意志，歐洲SESAR共有41個國家參與，其空管無縫協同的內涵更加豐富，打破機場和空管運行邊界。2035年~2050年，基于性能的運行將實現在機場和空域范圍內空中航行服務網絡層面的“端到端”無縫銜接；實現基礎設施與空管運行的脫耦（decoupling），一國的空中航行服務提供商為另一國提供“端到端”空中航行服務；打破國家邊界。歐洲空域面積1150萬平方公里，共有63個航路管制中心，擁有很多世界上最繁忙的空域單元。SESAR項目組正在開發持續更新的飛行信息交互系統，以提供國家之間、管制區之間持續、更新、一致的飛行信息，提升航空器交接的無縫銜接現代化水平；實現NextGen和SESAR的協調。2014年，NextGen和SESAR發布了一份聯合的協調（harmonisation）文件，就兩個項目的實施建立了互通當前進展情況和保障互用性（interoperability）的機制；發展大數據SWIM，打破數據孤島邊界，是實現上述目標的關鍵基礎技術；SESAR除關注新技術的概念、研發、部署外，還關注其在運行場景中的績效表現、新技術實施所需環境的匹配和多個新技術模塊的關聯，多策略并舉、交叉結合使用、功能銜接、系統整合，這樣才能在各種運行環境條件下發揮新技術的作用。如CDO（連續下降）這一新技術在碳排放、管制員和飛行員的負荷減輕、旅客體驗方面都有很好的作用，但在繁忙機場很難實現，如該新技術與ACDM、ACC流量管理，并在擴展終端區管制范圍等多項措施并舉的情況下，就能實現運用，收到新技術的預期效果；拓展了ATM能力增強、技術創新收益的外延；SESAR除明確實現航空運行性能的改進外，同時也明確注重提升歐盟的經濟和社會效益，并將其作為歐洲航空運輸價值鏈的重要組成部分，而不是僅僅定位為航空運輸的基礎保障。ATM的能力和效率也被看成促進歐洲成為全球交通樞紐的關鍵，對未來ATM的高性能有著清晰的愿景。同時，也建立了政府管理機構、航空制造業、機場、軍方、研發和生產企業在項目建設中的利益關聯。其六，項目組織實施系統化。SESAR的項目組織實施方式更加系統化，體現在：在規劃思路上突顯績效驅動，將運行概念對接為一系列可衡量的績效提升領域；在規劃方法上引入適應系統工程的“定義—研發—部署”循環迭代方法；組織管理機構、文件分層設置，條分縷析，動態更新。因此，SESAR總體規劃的實施路徑是滾動并迭代更新提升的，涉及所有利益相關者，代表了歐洲ATM系統在性能驅動下的發展戰略，是面向機構和行業參與者、提供增量、互聯互通、支持經濟可持續增長的工業的領導地位。
三、SESAR對中國民航現代化空管建設的啟示。首先，組織機構是關鍵。歐洲單一天空項目確立了兩個支柱：制度支柱和技術支柱，分別用于實施組織管理改革和技術研發，對我們的組織機構確立均有借鑒作用。在體制機制改革的組織機構方面，歐盟各成員國在政治、經濟、文化、科技發展水平等方面都存在差異，SESAR要在這些國家巨大差異中協調一致，需要強有力的組織機構。SESAR由歐盟委員會發起，在歐盟各成員國內部政府間得到一致認可，并將其上升到國家戰略的高度給予推動，是保障該項目順利實施的關鍵。目前，解決我國空管系統發展的突出問題，研究空管體制改革的發展方向，探索具有中國特色的空管道路，其涉及面之廣泛已經超出空管系統乃至民航局的范疇，需要上升為國家重點戰略任務，成立一個高規格的組織機構才能推動我國空管系統的跨越性發展。特別是面臨長期制約空管發展的空域資源受限這一關鍵瓶頸，需要充分協調軍方與民航發展的需要，需要解決好國防建設與民航發展之間的統籌兼顧問題。這些都不是民航部門能夠解決的，甚至不是民航與空管委、軍方協商能解決的。與SESAR解決差異的方式類似，促進我國空管系統跨越式發展，必須推動國家空域體制進行大刀闊斧的改革，需要一個由黨和國家組建的最高組織機構發起和推動，才能打破現有利益格局，為長遠發展創造條件。這是我國民航局需要重點推動和呼吁的關鍵工作。在技術研究的組織機構方面，SESAR是一個時間、專業、技術都跨度很大的項目。僅SESAR 1階段，就有超過60家科研機構、100多家企業和超過3000名專家參與，進行了超過350次的驗證試驗和3萬多次的試驗飛行。多行業、多產業的共同深度參與，共同組建技術團隊，也是保障項目達成目標的關鍵。以空客公司、泰雷茲公司等為代表的大型企業參加的產業聯盟，為SESAR的技術研究提供了強有力的技術支撐。目前我國民航空管系統的發展戰略，主要還是集中在空管系統內部開展研究，甚至對于中小機場的空管系統都涉及甚少，難以發揮空管整體性的系統優勢。更重要的是，當面臨國家政策紅利、空域體制發生重大改變時，空管系統對于如何做好整體空域管理工作會面臨準備不足的問題，可能錯失發展良機。空管系統的跨越式發展，特別是打造“四強空管”現代化空管體系，是一個長期的深度技術研究和科技創新的過程，需要借鑒SESAR的技術團隊組建模式，需要全行業、各產業鏈的共同參與。民航系統內部，包括局方、空管、機場、航空公司；民航系統之外，包括國家多部委、軍方，以國產飛機、空管產品制造企業為代表的工業界、研究機構等，都需要直接參與戰略規劃研究、方案制訂、技術創新和實施推廣。同時，當多方參與時，像SESAR由EUROCONTROL主導一樣，我國空管部門也應做好承擔重大任務的帶頭人和組織者的準備，在空管系統發展的機遇中迎接挑戰。
其次，保障措施是基礎。SESAR從概念提出至今已經將近20年，一直按照既定的組織模式進行滾動迭代實施。這是一個需要長期堅持的項目，需要配套的保障措施以確保其順利推進。中國民航空管系統的改革與發展同樣需要多項保障措施，構建保障其長期穩定發展的堅實基礎。其一是資金的保障。SESAR按照概念定義、技術研發、部署實施三個階段推進，前兩個階段都需要大量資金投入，且難以實現回報。歐洲大量采用PPP的方式籌集資金，保障項目的順利實施。我國空管系統的發展和建設規劃目前仍采用全額國家資金投入的方式實施，主要集中在成熟的建設項目中，用于前瞻性研究的資金投入很少，使用上也受到嚴格限制，難以滿足大規模研發投入的需要。借鑒SESAR的資金投入方式是一個可行的方案，能夠為長期的研究和開發提供額外的資金支持。其二是研究環境的保障。目前國內很多行業存在類似的問題，開展研究急功近利，受到大量外部因素影響，難以平心靜氣開展科學研究，這種研究環境中的成果難以承擔支撐空管系統未來長期發展的重任。在研究環境方面，應該學習SESAR項目甘于十年磨一劍的精神，著力營造科學、獨立自主、不受外界干擾的研究環境，促進客觀、合理、公正的研究成果出臺。特別對于行業主管部門來說，應避免用行政干預和個人意志等方式干擾科學研究和戰略制訂；在機制上為創新成果落地提供便利條件，避免以行業監管的名義設置障礙；同步組織開展與技術推廣相關的政策和制度研究，促使規章制度與新技術應用同步實施。其三是自主研發的保障。在未來空中交通管理的現代化研究方面，美國和歐洲已經走在前面。在這個大數據、網絡化的科技時代，如果缺乏核心技術，必將處處受制于人。建設民航強國，“四強空管”是其中一個重要特征，核心技術必須走國產化、自主研發的道路。除了在政策上和制度上提供保障外，還需要借鑒SESAR的方式，廣泛發動工業界特別是航空產業相關的大型科技企業，利用其技術能力和研發團隊，實現空管發展和企業壯大雙贏。
再其次，技術創新是核心。在技術能力和人才隊伍上，我國并不缺乏相關的資源，與歐洲相比，目前主要缺乏的是推動有效技術創新和促進技術應用的機制和方法。其一是新空域管理方式的技術創新。歐洲單一天空計劃改變了歐洲各國空中交通管理各自為政的局面，通過無縫一體化的空管運行，解決了空域使用效率低下的問題，實現了容量和效率的大幅提升。空域資源受限一直是我國民航空管系統發展面臨的一大瓶頸，長期得不到根本解決。在這樣的背景下，我國民航的空域管理策略一直集中在大部分資源受限條件下的管理模式，也積累了相當多的管理經驗，在有限的資源條件下實現保障量的快速增長。在民航局的努力下，在國家領導人的關注下，這類影響國計民生的問題不可能久拖不決。那么，我們的空管系統就應該盡早開展全面放開空域資源的管理方式和管制方法研究，以在資源得到釋放的時候，快速打開空中交通流突破的閥門。具體技術措施上可以參考SESAR的空域動態管理、自由航路空域的理念和方法，提前準備，未雨綢繆。其二是要打破行業壁壘的技術創新。SESAR以基于性能的運行為愿景，將機場整合進空管整體運行網絡，在打造現代化空中交通管理體系中，信息充分共享和多系統集成是必然趨勢，也是重要的改進領域。目前我國民航運行同類的問題更加嚴重，行業之間相互割裂，相關領域的數據缺乏互聯，信息孤島現象普遍。在高密度、大流量的空中交流需求推動下，空管行業的發展既要打破地域的邊界，更要打破行業的邊界，才能實現真正意義上的空管無縫一體化運行。
打造現代化空管網絡，跨專業、跨行業的數據共享是基礎，目前正在建設的民航通信網工程無疑為信息充分共享提供了一個傳輸平臺。如何充分利用這個平臺的強大互聯功能，打造覆蓋全民航的數據互聯和信息共享機制，是目前面臨的迫切問題。我們需要借鑒SESAR的方式，盡快制定涵蓋空管、機場、航空公司等全行業的運行數據共享制度，禁止設置障礙或收費，并明確數據使用和信息共享的各種規則，從制度上保障各類運行數據和行業信息在民航內部通暢傳輸和分享。在信息和數據充分共享的基礎上，各應用系統的研究和實施也須打破行業的壁壘，真正實現全網絡的空管一體化運行。例如，目前SESAR開展的初始4D航跡運行研究項目，孤立的一個項目部署可能難以發揮實際效能，而當與CDM、AMAN/DMAN、CDPLC等技術整合組成系統化運行體系，建立多系統多部門協調聯動機制時，將可以實現對整個飛行過程的整體管控和多維度管理，有效提高運行品質。其三是實現量化評估的技術創新。SESAR設立了關鍵績效目標，并給出量化的指標，在滾動迭代實施過程中，通過多種驗證、試驗和統計分析等方法，對指標進行量化分析和評價。量化指標的制定和后續評價有利于項目實施有效性的管控，這是我國民航系統規劃與建設過程中所欠缺的，特別是對于新技術應用領域，需要強化量化評估工作。中國民航空管系統的發展方面，為了保障戰略規劃的效能，分析評價技術創新成果應用成效，應借鑒SESAR的方法，在目標制定和成效評估中實現量化指標的突破。在開展項目戰略規劃階段就需要關注其帶來的實際效果或效益提升空間，重視科學預測工作，從前期論證階段開始就組織制定具體的量化指標，以目標為導向科學制訂具體研發和實施的時間計劃。在項目推進過程的重要階段，需要結合實際進展或成果，開展客觀的效能評估和分析，比照前期制定的目標，以修正或優化實施方案。建立完善的項目后評估機制，將成效與目標進行逐一量化分析比對，確保項目真正實現預期目標和效能，同時應客觀分析存在問題并逐一解決，建立一套在優化進程基礎上的自我完善體系。
總之，放眼世界，世界面臨百年未有之變革，新一輪科技革命和產業改革已經或正在改變世界航空業，新一輪空管運行概念和技術變革正在加速推進全球空管一體化、互操作和無縫銜接進程。立足國內，中國民航謀劃了“一加快，兩實現”發展戰略，提出了“四強空管”建設目標任務。我們要善于學習、善于創新、善于借鑒，增強“四個自信”，堅定不移走出一條具有中國特色引領國際發展的空管改革之路、開放之路、發展之路，努力建成世界一流的空管服務商，為實現中華民族偉大復興貢獻民航力量、空管智慧。
返回首頁
