航班恢复：概述

文章作者：

谢可欣、苏艺、梁哲，同济大学经济与管理学院

范海、周佳玮 ，杭州优迈科思信息科技有限责任公司

飞机作为一种高效安全的出行方式往往受到人们的青睐，然而受天气及航空管制的影响，航班延误和取消时有发生，影响了旅客的出行计划并造成一定的经济损失。根据民航局的统计，今年第三季度的航班量已经恢复至疫情前（2019年）同期98.8%，但航班正常率仅为77.0%^[1]，相较于19年降低了约4%。从全球的角度看，23年10月航班量前五的航司及机场的准点率如下表所示^[2][3]。那么到底是什么原因影响了航班正常率，航空公司又在背后做着怎样的努力，以及智能算法在其中能够发挥什么作用，都是航班恢复系列想要和大家讨论的内容。

航空公司	国家	类型	航班准点率	航班取消率	航班量
美国航空	美国	干线	84.50%	0.05%	172642
达美航空	美国	干线	90.30%	0.10%	141649
美国联航	美国	干线	85.80%	0.50%	131496
西南航空	美国	廉航	78.20%	0.20%	130619
瑞安航空	欧洲	廉航	72.00%	0.80%	94298

机场	国家	航班准点率	航班取消率	航班量
哈兹菲尔德-杰克逊亚特兰大机场	美国	86.50%	0.20%	32214
芝加哥奥黑尔机场	美国	84.90%	0.40%	29837
达拉斯—沃思堡机场	美国	78.60%	1.40%	29079
丹佛机场	美国	77.60%	0.40%	27937
东京机场	日本	83.00%	0.10%	22151

不正常航班给旅客和航司都会造成很大的影响。2022年底，在严寒天气席卷美国后，西南航空取消了12月21日至31日期间约16700架次航班，直接导致其税前业绩减少8亿美元，第四季度净亏损2.2亿美元。西南航空的旅客不但无法抵达目的地，许多人甚至再也找不到自己的行李，受困机场。

然而，在22年12月26日当天西南航空取消了67%的航班的同时，达美航空则仅仅取消了8%。虽然两个航空公司在航网结构上存在一定的差异，但是西南航空如此高的取消率还是体现了其在运营方面的问题。也间接证明了航空公司及时采用有效的航班恢复措施能够在恶劣的航班干扰场景中发挥可观的作用。本期推文主要聚焦于不正常航班产生的原因、航空公司航班恢复的决策主体和涉及到的相关部门、航班恢复的流程和航空公司常用的调整方式等。

一、是什么干扰了航班？

大家是否遇到过这样的场景，明明起降地天朗气清、风和日丽，自己即将乘坐的飞机也在机场趴着，但是地勤人员却迟迟不让登机，广播里不停播送着延误的消息。其实航班延误的原因并不像肉眼可见的那么简单，除了天气等直接原因以外还有可能是受到了其它航班的连锁影响，比如某个航班的迫降导致空域资源和跑道资源被占用等。

本节会对影响航班原计划的直接原因和间接原因分别展开描述，并进一步讨论航司出于成本或者旅客结构的考虑主动调整航班的情况。

直接原因

航空公司原因：航班正常运行所需的各类资源无法及时到位，比如飞机故障或者机组人员晚签到晚进场等。通常会涉及到航空公司工程机务、空勤组、食品供应和货物运输等多个部门。

天气原因：空中交通方式对天气变化十分敏感，即使是很轻微的天气变化也可能造成航班延误。在恶劣的天气下，机场甚至会直接实施机场关闭等强制措施，以确保旅客的人身安全和航空公司的资产安全。

举个例子：7月27号晚到7月28号晚，受超强台风杜苏芮的影响厦门机场和泉州机场都不允许飞机起降或者停靠在机坪上。

机场原因：机场内和航班起降相关的设施（或设备）被占用、损坏或者故障。比如跑道和滑行道发生了道面损坏或者灯光故障，未能及时给航班分配空闲的停机位等。另外，机场地面服务未及时到位也会导致航班延误（地勤排班与派工：概述）。

军事活动：军航训练、转场、演习和科研项目等军事活动的进行，会限制或禁止民用航班在相关空域飞行。

其它：包括空管保障、旅客事故、油料供应和公共安全等因素。

间接原因

根据民航局每年的统计公报，天气为不正常航班产生的主要原因。其对航班直接造成的影响是难以预测且避免的，而航班恢复工作大部分时候是为了减轻某个航班变动对相关后续航班（主要为共用相同资源的航班）造成的连锁影响。下表也能够较为直观地体现该类影响，从表中可以发现航班量越大，航班正常率越低。而导致航班不正常的直接原因在不同的年份之间通常不会存在那么大的差异。正常率低下本质上是因为资源被密集使用时，航班之间牵一发而动全身，新增的不正常航班大部分是受到了连锁影响。而由于相关资源较为珍贵（飞机、机组和机场相关设施等），连锁影响在民航领域尤为严重。

年份	天气	航空公司原因	其它	航班正常率	航班量 (万班次)
2018	47.46%	21.14%	29.09%	80.13%	434.58
2019	46.49%	18.91%	33.17%	81.65%	461.11
2020	57.31%	16.47%	25.46%	88.52%	352.06
2021	59.56%	15.28%	24.53%	88.00%	378.59
2022	67.14%	11.05%	21.75%	94.98%	239.38

注：民航局每年的统计指标口径可能存在变化

举个例子：在实际运行中，航空公司将资源分配给两个连续的航班时需要满足一定的衔接规则。若前序航班无法按计划起飞，将会直接影响后续航班。图1展示了包含两架飞机和4个航班的计划图。机组1被分配给航班1和航班4，机组2被分配给航班2和航班3。假设飞机最小中转时间为60min，机组换机（从飞机2去到飞机1）的最小中转时间设置为120min。

图1：雷暴场景

假设机场A在07:00~08:30由于雷暴而被关闭，航班1不得不被延误至8:30起飞，导致飞机2和机组1来不及中转，从而使航班2和航班4均受到影响，形成了多米诺骨牌效应。

而上面的例子仅考虑了航空公司内部资源分配可能造成的影响，在实际运行中还需考虑机场和空域等第三方资源的竞争。机场和空域需要容纳不同航空公司的飞机，且在不同时间段可提供的资源（如登机口、跑道等）数量有限。因此，及时采用不同的恢复手段来预防或减轻连锁影响是非常重要的。

主动调整

当航班计划满足所有限制时，航空公司也有可能主动发起一些调整以增加航司收益。在航班正式起飞前，可能出现售出的飞机票和被安排的飞机旅客座位数并不匹配的情况。如售出的机票数远多于/少于计划飞机的座位数。此时航空公司就会评估如果更改该航班的计划机型会产生怎样的影响。这是由于不同机型的飞机飞同一条航线的成本存在较大差异。此外，航空公司还会考虑特殊旅客的需求，比如部分小机型无法承运担架旅客等。

以波音737-900和波音787-8为例。两种机型的座位数分别为178和242左右^[4]，每小时油耗约为2.65吨和4.7吨^[5]。若上海—北京的某个航班（航程约2小时）仅售出170张票，航空公司很可能将机型从787-8调整为737-900，该举措仅燃油费便可节省约28130元左右（航空煤油价格取自：IATA统计的10月20日-10月27日亚洲的平均航空煤油价格（937.79美元/吨）^[6]）。

二、谁调了我的航班？

前面我们已经讲过了航空公司在飞机排班环节（飞机维修编排（二）：飞机排班）已经对航班计划和飞机路径进行了初步的编排，但在航班起飞前的几天甚至几小时内都不可避免的会发生一些意料之外的情况。航班恢复是在航班起飞前3天至当天，通过采用多种航班调整的手段，保证航班计划安全可行的同时最小化不正常航班产生的影响。其中，航班当天的情况最为复杂和不可控，航空公司需要快速作出反应。

航班恢复的决策单位

下图展示了航班恢复环节的主要决策单位及涉及到的相关部门。航班恢复主要是由航空公司运行指挥中心（AOC, Airlines Operations Center）的签派员们来负责的。AOC有多个席位，和航班恢复相关的席位主要包括气象席、性能席、情报席、计划席和放行席等。

图2：航班恢复相关单位

情报席

主要负责监控、收集并解析运行地区所有的航行通告。这些航行通告来自于机场和空管等多个单位。

航行通告是飞行人员和与飞行有关的人员必须及时了解的，有关航行的设施、服务、程序的建立、情况或者变化，以及对航行有危害情况的出现和变化的通知。航行通告是分别由总局国际通告室、地区空管局情报中心和各机场情报室负责收集、处理和发布，目前还需要大量的人力对通告的正文部分进行解析^[7]。

性能席

负责飞机的性能计算、校准和节油评估等，当飞机老化或机场起飞条件变更时及时修正飞机和航线的适配度。

气象席

为飞行签派提供气象咨询服务，满足航班运行对气象业务的需要。

放行席

负责接收并确认所有和航班起降相关的内外部信息，并最终和机长一起在飞行放行单上签字放行。

计划席

主要负责制定具体的航班恢复决策，除了需要接收气象、性能、情报的信息，和放行席的签派员保持实时沟通外，还需要和运控以外的机务、商委、客服以及飞行部门进行协调以保证最终方案的可行性。

由于航班恢复工作涉及到的部门较多，航空公司会有专门的值班经理来协调和航班调整相关的部门之间的冲突。

航班恢复的业务流程

当识别到不正常航班或者其它部门发起了调整请求时，计划席的签派员会通过纯人工、调用智能算法或者两者相结合的方式对原计划进行调整。调整完毕之后，签派员发起会签让各个相关部门的负责人进行审核。有任何一个部门未通过就需要重新进行调整，直到所有部门都同意方案才会生效。下图展示了完整的航班恢复方案生效流程。可以看到调整方案的生效过程是非常严格的，如果能够在调整阶段尽可能多的考虑其他部门的限制，就能减少协调重调的时间，从而有效提高整个流程的效率。

图3：航班恢复生效流程

三、航班调整方式

接下来，让我们代入签派员的视角来看可以采取哪些调整措施：

A

航班取消

如果资源始终无法到位或者可起飞时间远远超过最晚起飞时间，那么该航班就不得不被取消。航班取消会对航司的声誉造成较大影响，同时航司也需要进行相应的赔偿，因此航空公司通常会尽量避免采用这一措施。

B

航班被动延误

延误受到直接或间接影响的航班。

就图2的例子来说，直接延误航班2和航班4是一种简单且可行的调整方案。

右滑实现恢复

C

换飞机

当某航班的飞机或者机组资源无法及时到位时，同起飞机场的满足要求的飞机或机组可以被换去执飞该航班。这个航班原定的飞机和机组在降落机场就位后也可以被安排给其他航班。当被交换的两个资源性能相近时，资源交换这种调整方式成本低且十分有效。

就图2的例子来说，签派员可以让航班2和航班4的飞机互换，使得两架飞机都有充足的过站时间。另一方面，机组1不用换飞机就没有过站时间的要求。航班2和航班4都能按照原计划起飞。

右滑实现恢复

D

备份运力

备份运力分为硬备份和软备份两种形式，通过时间和地点两个维度的分析计算，将备份运力投放至延误几率高的机场和航线^[8]。

（1）硬备份是指航空公司会给机场直接配备一定的备用资源，且这些资源不会被提前安排任何航班任务，以便在恢复期间随时调用。

（2）软备份可以理解为一种基于历史数据的提前调整。简单来说航空公司首先根据航班的历史延误数据评估出航班的延误时间分布情况。然后，签派员会提前调整原航班计划和飞机路径，以保证容易延误的航班和给它分配的后续航班之间保持充足的过站时间（过站时间>=标准过站时间 指定的“备份可用运行时间”），以降低前序延误导致后续延误的可能性。这样做还有一个好处，在该机场该时段已经提前调整出了几对具有充足过站时间的航班。一旦同时段同机场的其它到达航班发生延误，便可直接将其飞机和具有长过站时间的飞机互换以飞后续航班，有效减少航班调整次数。

E

调机

调机指的是指派飞机空飞（不搭载旅客）到指定机场以执飞航班任务。调机有两类典型的使用场景：（1）航班不衔接且无法通过换飞机捋顺；（2）极端天气下，机场不允许停机，以该机场为基地的飞机就要在台风来临前飞到其它机场。在调机过程中签派员不仅需要临时向局方申请这条航线，而且需要和其它机场协调可停的机型和数量。由于成本较高，航空公司较少使用调机这一恢复策略。

F

旅客调整

旅客调整主要包括升/降舱和旅客重分配等。如果航班换了一架飞机，新飞机的经济舱数量小于该航班经济舱旅客数但商务/头等舱仍有空位。航空公司可能会采取升舱的方式避免旅客取消，降舱同理。而当原航班被取消或者座位数远小于旅客数量时，航空公司会尽量给这个航班的溢出旅客重新安排该航空公司的具有相同出发地和目的地的航班（串）。

G

货物路径重规划

货物路径重规划通常被用于全货机的计划恢复。不正常航班的产生会使得货物在中转过程中落板或者无法在最晚送达时间之前到达目的地。此时就需要重新安排货物要飞的航班（串）。

下图展示了换机货物在飞机间的中转流程：航班降落后，需要换飞机的货物被卸载并运输到集中的场所进行拆包、分拣、打箱，最后再运到下一架飞机上。每个步骤都有规定的截载时间，轻微的航班变动都有可能让货物搭不上下一趟航班。

根据航空公司的偏好和能力，上述多种调整方式可以结合使用。

四、结语

本期介绍了不正常航班发生的原因、航班调整的决策单位和调整流程及常用的调整方式，下期我们会介绍智能算法在航班恢复中发挥的作用，敬请期待！

参考资料：

[1]http://www.caacnews.com.cn/special/2023nzt/7773/

[2]https://www.oag.com/en/on-time-performance-airports-october-2023

[3]https://www.oag.com/en/on-time-performance-airlines-october-2023

[4]http://www.boeing.cn/

[5]https://www.vzkoo.com/question/1695712137225216

[6]https://www.iata.org/en/publications/economics/fuel-monitor/

[7]https://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/BZGF/HYBZ/201708/t20170804_45905.html

[8]https://www.caac.gov.cn/HDJL/YJZJ/201712/t20171212_47977.html