空中交通警戒防撞系統的作用及維護

崔杉++熊力

摘 要：伴隨著空中交通量的日益增大，空中交通警戒防撞系統（ TCAS） 在保障飛行安全方面的作用越發的重要。它能夠通過對附近的飛機進行沖突檢測，預測未來可能發生的危險，提示飛行員避免危險。該文主要介紹了空中交通警戒防撞系統的重要性、使用原因及基本原理，并對其組成和作用進行分析，再結合一些常見的故障現象及其特點，討論排除故障的基本思路和方法。

關鍵詞：TCAS 作用 維護

中圖分類號：V244 文獻標識碼： A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0086-02

伴隨國內民航航空業的迅猛發展，以及對低空空域的逐步開放，飛機的飛行安全也越受關注。空中交通警戒防撞TCAS系統也在日益繁忙的空中交通中，起著越來越重要的作用。TCAS系統是一種完全不依賴地面系統的機載防撞設備，通過向相近的飛機發出射頻詢問信號，自動根據由入侵飛機機載應答機對詢問信號的應答信息，轉換該應答信息獲得該飛機代碼、所在高度、所飛航向以及其他數據，并根據這些數據確定其威脅程度，向機組提供不同級別的警告及避讓措施，可避免航空器空中相撞，從而保障了飛機的安全飛行。

1 TCAS系統的組成

（1）作為TCAS核心部件的是其計算機，它主要用來監視并獲取鄰近空域中的飛機的相關數據，并進行威脅評估計算最后通過不同的威脅等級來產生交通咨詢等。

（2）兩部S模式應答機，它們與應答機的上、下天線為TCAS協調工作，采用“收聽-詢問-應答”方式獲取監視空域中其他飛機的相關信息，如代碼和航向等。

（3）TCAS上、下方向性天線，天線內部設有四個輻射單元，分別指向飛機的前、后、左、右四個方向。該天線工作于L波段，接收頻率和發射頻率分別為1090 MHz和1030 MHz。

（4）ATC應答機和TCAS的控制盒，其功能是給用戶選擇某部應答機是否開啟工作及所使用的工作方式。

（5）音響警告系統通過系統的數據分析對外界提供音頻提示。

（6） EFIS即電子飛行儀表系統，用于直接顯示TCAS系統的產生的目視信息，也使飛行員可以更直觀的獲取各種數據。

2 TCAS系統的工作原理

正常工作中，TCAS系統每隔一秒便會自動發出S模式的詢問信號，該信號包含本機的24位地址碼等信息。同時，系統還會監聽鄰近空域內的其他飛機的信號，當另一架飛機的TCAS系統收到該信號后，會將該機的24位地址碼加入到詢問列表中，稍后進行逐個詢問。通過測量詢問信號與接收應答信號之間的時間延時可以計算出鄰近飛機與本機的距離。系統的兩部方向性天線均可以用于發射和接收信號，從而得到相遇飛機的方位信息。這樣就獲取了鄰近飛機飛行軌跡的全部所需信息，做好了進一步的計算準備。同時，本機的機載設備也會不斷地向TCAS計算機提供本機的各種實時飛行參數，TCAS計算機在對這些參數進行綜合計算之后，會得出它們的相對高度、速度和方位，從而判斷其飛行軌跡是否具有相互沖突的可能。根據鄰近飛機對本機的威脅狀況即接近率，可分為四個種類：其他飛機、接近飛機、TA（Traffic Advisory交通咨詢）和RA（Resolution Advisory決斷咨詢）這四種威脅等級。需要特別注意的是TA和RA。系統判斷出與本機有潛在威脅的飛機時，會提前一段時間發出交通咨詢，該機在被連續監視15 s后，如果沖突仍然存在，則系統就會發出決斷咨詢，在顯示器上提示機組爬升或者下降來解決沖突，在此期間還伴有音響警告提示。

3 TCAS系統的故障及維護

TCAS系統能對威脅做出準確的判斷，操作提示簡潔明了，這些使其成為現代飛機不可或缺的設備之一。但是它內部結構復雜，系統交聯較多，而它對于對信號的靈敏度和精確度要求較高，再加上電子設備艙復雜的電磁環境，使得TCAS系統的故障率相對偏高。為了能提高工作效率及準確性，這不僅需要工作者熟悉系統的構造，更要了解常見的故障及其排除方法。

TCAS計算機作為系統的核心設備，有著繁重的計算任務，同時工作中還會受到顛簸、高空輻射以及電磁干擾等因素，使得其故障率特別高。首先，可以通過機內自檢程序明確測試出一些計算機故障。有些故障具有一定的隱蔽性，使系統工作時好時壞，而在地面測試時卻又顯示正常。這是因為機內自檢程序不能完全檢測內存中的所有程序。這可以通過更換部件即故障部件的隔離來準確判斷。另一種常見的故障是假故障，是指一些由無線電設備干擾和電源品質下降或出現相位偏差而產生的故障現象。由于TCAS計算機對數據的要求非常高，任何頻率的偏差、數據的錯誤都可能會影響計算機的調制精度而使其發生故障。所以在工作中不能盲目換件，多思考分析，進行有針對性的處理。

天線的接收頻率越高，對所用天線以及饋線的要求也就越高。因此對所使用的饋線及其長度、質量以及安裝工藝都必須有嚴格的要求。但在實際工作中，有可能會由于安裝的困難，對天線或者饋線的某個部分造成一些損傷，而伴隨時間的推移，損傷加劇，造成松動甚至出現脫落的情況。

線路故障相對比較復雜。線路的老化、磨損、松動以及脫落都會引起故障，而飛機上線路繁多，安裝緊密，需要工作人員根據線路圖手冊一步步查找和測量來做出判斷，并進行相應的修復。

應答機的故障也會影響TCAS系統的正常工作，可分別隔離兩部應答機以及應通過答機的自檢來做出故障判斷。

4 結語

當下航空業迅猛發展，機群數量持續不斷增加，交通密度越來越大，造成飛機和地面站之間通信愈加頻繁，通信延時變得越來越長，對空中交通警戒防撞系統的各項要求也越來越高。但由于該系統構成相當復雜，故障率也偏高，如何熟練快速的排除故障成為了我們研究的一個關鍵點。這需要我們對TCAS系統有充分的了解，在此通過對該系統的分析，了解了該系統的基本組成及作用，并通過具體的故障，簡單討論了排故的一些方法。在以后的工作中仍需對此系統進行更加深入的學習，只有不斷的學習和不斷的總結，才能在工作中熟練的完成排故任務，更好的保證飛行安全。

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