航班预计到港时间的精细管理
我们在保障航班的时候经常会遇到这样的问题，就是即使是严格按照生产系统发布的航班预计到港时间来做好保障准备工作，也有可能需要在机坪等待了很长时间航班才能抵达，这种情况对于规模较大的机场或者多跑道机场而言较为普遍。同样，对于到机场接旅客的人来说，可能需要更长的等待时间，因为航班抵达以后，旅客还需要下机、提行李，如果航班停放在远机位，还需要乘坐摆渡车，所需时间更长。因此，发布精准的航班预计到港时间不管是对于机场的保障人员还是对于到机场接旅客的人员来说都是非常重要的。
一、管理现状
按照《民航航班时刻管理办法》、《航班安全运行保障标准》等民航有关的规章、标准，航班预计到港时间（Flight Estimated Time of Arrival，简称ETA）实际上是指航班到达机位的时间，但是目前业内大多数的生产系统，包括航显、App上对外公布的时间仍然是航班的预计落地时间（也就是航班预计在跑道上着陆的时间，简称ELDT）。
以前，国内机场规模较小，一般都是单跑道机场，航班着陆后在地面的进港滑行时间较短，因此，ETA与ELDT的偏差一般不会太大，大家对于这种时间差的感知也不会特别明显。但是随着我国机场的规模越来越大、跑道数量越来越多、场面流量的不断增加，航班在地面的滑行时间越来越长。特别是在多跑道机场，航班在外侧跑道着陆后需要等待穿越内侧跑道然后再滑行相当一段距离才能到达机位，进港航班的滑行时间甚至可能超过40分钟。这就是为何我们的保障人员在机位上等待很长时间航班未能如期抵达的主要原因。航班的ETA定义不准确、不统一以及质量不高的问题已经对机场的生产保障效率产生了巨大影响。
二、价值分析
上面提到航班的ETA对于机场保障人员和到机场接旅客的人员都非常重要。
首先，航班的ETA是保障资源调度排程的基准点，只有这个基准点的信息更加精准了，航班到达机位以后的一系列保障活动和保障资源才能精准展开，否则就可能出现上述提到的保障人员和设备在机坪等待很长时间航班才能抵达，造成大量的保障资源浪费。
其次，航班的ETA是推算航班ETD（即预计离港时间）的参考点，有了更加精准的ETA信息以后，机场的运行控制人员才能根据保障能力、最小过站时间、出港放行和空中流量情况来推算航班的ETD，而航班的ETD对于出港保障排程来说同样重要。
再次，航班的ETA是发布航显信息、分配旅客行李提取转盘的关键参考点。有了更加精准的航班ETA信息，机场才能发布更为准确的航班预计到港时间，而不是用航班的ELDT来代替ETA，到机场接旅客的人员也能够更加精准的安排自己的行程，同时也能减少其在机场等待的时间以及对机场停车场和相关资源的占用。此外，对于大型机场而言，由于航班集中抵达现象较为普遍，加之保障资源紧缺，可能会面临旅客行李提取转盘数量不足、多个航班的行李同时堆积在一个转盘的情况。这个时候航班ETA信息的重要性也就体现出来了，有了更加精准的ETA，才能根据航班的ETA、机位与行李转盘的运输距离等关键因素来推算首件行李预计抵达转盘的时间，资源分配系统就可以以首件行李预计抵达转盘时间为基准点，对机场的行李提取转盘进行优化分配，就可以避免原先以ELDT作为转盘分配参考点所产生的“某些转盘堆积多个航班的行李，而某些转盘却是一件行李也没有”的资源使用不均衡现象。
三、管理难点
航班ETA的准确性与航班的预计落地时间ELDT和预计的进港滑行时间EXIT的准确性直接相关，因此，要提高航班ETA的准确性就必须同时提高ELDT和EXIT的准确性。对于航班的预计落地时间ELDT而言，由于航班在空中飞行阶段不可预测因素较多，例如因雷雨覆盖需要绕飞、终端空域繁忙需要落地等待等情况，因此ELDT准确性的管理难度本就比较大。而航班着陆以后，由于航班进港滑行阶段受到滑行距离、滑行速度、场面流量、穿越跑道、天气等因素的影响，进港滑行时间的不确定因素大，EXIT的预测难度高。
四、提升措施
针对上述的管理难点问题，可以采取以下措施来提升ETA的准确性：
1.数据共享和多数据源融合
（1）引入机载广播式自相关（ADS-B）监视数据，改变以往依靠二次雷达监视数据单一数据源的方式。ADS-B监视数据具有滚动更新频率高、数据质量优的特点，但目前受部分老旧飞机没有安装ADS-B机载设备的影响，该数据源还只能覆90%左右的航班，剩下的10%航班仍然需要依赖二次雷达监视数据。
（2）开发了“DC数据处理模块”用以解决多数据源融合处理问题。该模块可以按照数据质量滚动分析评价标准（以当前时间以前的一个月为滚动分析为周期），根据设定的数据源选用规则，生成更为精准的预计着陆时间（ELDT）。
（3）在机场协同决策系统（A-CDM）中，应用航班在地面的“可变滑行时间预测模型”，实时计算预计滑入时间（EXIT），并发送到“DC数据处理模块”，经该模块融合计算后，生成航班预计进港时间（ETA=ELDT+EXIT),经IMF消息交互平台后发送到FIMS系统，再到其下游的子系统，包括：航显、广播、地服、行李、资源分配（ORMS）等。
2.建立滚动更新规则
（1）机场系统收到航班前站（起飞机场）预计起飞时间（CTOT或TTOT）时，根据标准航段飞行时间首次生成航班预计着陆时间（ELDT），由于此时的航班着陆跑道还未确定，停机位也可能更改，因此，航班地面预计滑入时间先根据历史值来分配一个静态值（EXIT）。DC数据处理模块根据ELDT和EXIT首次生成航班预计进港时间（ETA=ELDT+EXIT）。
（2）机场系统收到航班前站（起飞机场）实际起飞时间（ATOT）时，由于实际起飞时间与预计起飞时间可能存在较大偏差，因此，此时需要根据实际起飞时间第二次更新ELDT，进而再次更新ETA。
（3）航班在飞行途中如遇到特殊情况，如航路或目的地机场天气原因低于最低运行标准、飞机故障以及其他影响飞行安全的因素等，导致航班需要返航到起飞机场或者备降到其他机场，此时，以发布的航班ETA信息就成为无效信息，系统需要根据航班异常状态自动删除或人工删除ETA信息。
（4）当航班飞行到目的机场（即白云机场）终端区，距离落地时间25-30分钟这个时段，空管系统为航班分配确定着陆跑道、机场机位分配系统确定航班停机位，此时，DC数据处理模块需要综合考虑剩余航程、飞行速度、排队等因素来计算预计着陆时间（ELDT）；A-CDM系统根据航班使用跑道、停机位、地面流量、天气、飞机机型等因素，动态计算航班的预计滑入时间（EXIT），并发送到DC数据处理模块；DC数据处理模块根据ELDT、EXIT生成ETA。由于此时的航班着陆跑道、停机位以及机场其他相关运行环境相对稳定，其ETA预测精度较高，同时，航班已经临近进港时间，因此，此时的ETA对于航班保障的各个岗位来说是非常重要的。
（5）当航班实际着陆后，系统再次根据实际落地时间（ALDT），最后一次更新航班的ETA。
图4 航班ETA滚动更新规则
3.可变滑行时间预测方法和应用
（1）基于统计规律的EXIT预测方法
根据跑道和机位的对应关系，以及高峰期与非高峰期的差异，对航班运行的历史数据进行统计分析，按照统计规律来确定跑道和机位的对应关系下的高峰时段和非高峰时间的进港滑行时间。然后在根据历史数据的累计情况进行滚动更新。这种基于统计规律的EXIT预测方法是一种相对静态的预测方法，相比较于与目前有些机场使用的固定值（例如按照固定值10分钟来预测）来说有了一些进步，但是这种方法的预测结果与实际值仍然可能存在较大偏差。
（2）基于XGBoost机器学习算法的EXIT预测方法
航班在跑道上着陆后，由于受到物理空间、气象条件、场面运行环境等因素的影响，航班从跑道滑行到达所停放的机位的滑行时间（EXIT）可能出现较大波动,如何预测EXIT需要重点考虑5个方面的因素：
a.着陆跑道和停机位的对应关系（x1）。着陆跑道和停机位对应关系不同就意味着滑行路径和滑行距离的差异，就意味着EXIT可能存在较大差异。
b.场面流量（x2）。航班在跑道上着陆后，在进港滑行阶段，滑行道系统的流量越大，就意味着滑行过程越拥堵，EXIT可能显著增加。
c.飞机机型（x3）。受飞机机型大小和重量限制，大机型的滑行速度低于小机型滑行速度。
d.气象条件（x4）。雨雾天气、低能见度等运行条件对飞机滑行速度影响的影响。
e.跑道穿越（x5）。对于多跑道机场，飞机在外侧跑道着陆后需要穿越内侧跑道，在这种情况下，往往穿越跑道的飞机需要等待内侧跑道飞机起飞后才能穿越，航班的EXIT增加明显。
根据上述五个影响因素，建立XGBoost机器学习算法建立EXIT预测模型，通过该模型来实时预测每个进港航班的预计滑行时间EXIT。
基于XGBoost机器学习算法的EXIT预测方法是一种动态的预测方法，能够根据机场场面运行条件的变化进行实时的准确预测，其难点在于需要大量的、实时的、准确的数据以及优秀的算法模型，不过这是一种值得深入研究的一种方法。
五、结论与展望
丰田公司在20世纪60年代提出了“准时生产（Just In Time，简称JIT）”概念，其核心思想就是“在必要的时间，生产必要的数量，生产必要的产品”，其目标就是提高生产效率，减少浪费。丰田的JIT方法被广泛应用到生产制造领域，并形成了当今的“零库存”和精益生产方法。民航机场的生产运行跟生产制造企业有着非常相似的地方，也许丰田的JIT生产方式也可以为机场的生产管理所借鉴。对于前场航班保障人员，其关心的三个核心问题在于，我需要在什么时间（WHEN），到达什么位置（WHERE），完成什么工作任务（WHAT）。航班ETA实际上是机场生产中轴线上的关键一环，ETA准确性提升就意味着机场的生产效率提高了，运营成本下降了，旅客服务水平也提高了，其重要性是不言而喻的。基于目前ETA的管理现状和存在的问题，本文认为ETA准确性问题应当引起机场的管理者、行业主管部门的足够重视。（作者单位：广东省机场管理集团公司）