基于平行雙跑道運行的雷達管制模擬訓練課程改革

楊 越, 宋祥波, 趙 琦, 羅 曼, 趙 璐

(中國民航大學 空中交通管理學院, 天津 300300)

基于平行雙跑道運行的雷達管制模擬訓練課程改革

楊 越, 宋祥波, 趙 琦, 羅 曼, 趙 璐

(中國民航大學 空中交通管理學院, 天津 300300)

在我國民航院校管制專業的模擬機訓練課程中,相關多跑道管制教學內容的缺失以及與實際運行結合的不足,容易導致人才培養質量無法滿足空管單位的崗位能力需求。針對該問題,提出了基于雙跑道運行的雷達管制模擬訓練課程的改革方案,為學生更快、更好地適應工作崗位打下堅實基礎。

雷達管制模擬訓練； 平行跑道； 進近管制扇區

目前我國多數樞紐機場采用新建平行跑道的方式來增加容量,解決終端區擁堵、航班等待時間過長等問題[1],如上海浦東機場的4條平行跑道運行,北京首都機場、廣州新白云機場的3條平行跑道運行,上海虹橋、西安咸陽、成都雙流等機場的雙跑道運行等。機場多跑道的運行并不能沿用原有的單跑道運行模式和管制方案,需要根據航空器流量、跑道構型和空域結構進行協同管理。而在我國的各所民航院校中,作為基礎培訓的雷達管制模擬訓練課程還沒有涉及雙跑道或多跑道的管制方法與程序的教學內容。這些學習內容的缺失會使學生無法跟上一線管制單位的實際需求,各管制單位也需要投入更多的人力物力實施見習管制員的雷達模擬機培訓[2-4]。

1 雙跑道雷達管制教學改革目標

我校空中交通管理學院一直承擔“雷達管制模擬訓練”本科課程的教學任務和相關科研工作,部分教師還長期承擔著如雷達管制基礎培訓、管制檢查員培訓、管制教員培訓以及雷達管制復訓等面向管制一線單位的培訓任務,并籌備了2011年舉辦的全國管制技能大賽中的雷達管制部分[5]。以該比賽為契機設計了用于進近雷達管制訓練的東方進近管制空域和相關管制規則,包括導航臺與定位點、限制性空域、標準儀表進離場程序、管制協議、間隔標準、移交高度規定等。

由于空域結構設計合理、訓練項目考察全面,且在全國技能大賽中取得了非常好的使用效果,課題組將其作為本科教學的主要內容和方案一直沿用至今,相關成果也獲得了民航局的教學成果獎勵。但隨著全國各大樞紐機場和主干機場的多跑道建設和使用,原有訓練科目中基于單跑道的教學內容已與當前一線管制崗位的實際需求形成了明顯差距[6-7]。本次教改在原訓練空域內單跑道運行的基礎上,通過研究我國樞紐機場航空器流量、跑道構型和空域結構,重新梳理了教學內容,提出了基于雙跑道運行的雷達管制模擬訓練課程的實踐化改革方案,使學生能夠通過在校的訓練,了解雙跑道運行的各種模式,理解進離場航空器的管制方法和流程,掌握不同跑道運行模式下飛行沖突的調配手段；同時,通過構建平行跑道模擬管制空域及運行方案,為今后開展相關科研工作搭建平臺。

(1) 管制運行環境的優化與拓展。對國內外各樞紐機場雙跑道運行實際空域及各培訓機構雙跑道模擬訓練環境進行深入分析研究,結合本科教學需求,對當前教學中的雷達管制模擬訓練環境進行拓展,設計可以實施雙跑道運行的空域及管制運行方案,并撰寫相關管制協議。

(2) 課堂教學內容的完善與改進。在側重管制技能培訓的基礎上,對原有訓練內容進行重新梳理和規劃,在教學體系中增加不同跑道運行模式下的訓練科目,促使學生更好地掌握管制流程,加強運行程序與團隊協作方面的訓練,從而全面掌握基于雙跑道運行的管制方法與程序,與一線實現無縫對接。

(3) 教學科研平臺的協作與搭建。構建基于雙跑道運行的雷達管制教學及科研平臺。雙跑道運行模式、運行間隔及管制方案的研究不僅是一種教學改革,也能夠為教師在科研方面搭建逼真的仿真平臺,從而通過結合航班排序、延誤優化等目標對提高實際管制運行效率等相關熱點問題開展研究。教學為科研做準備,科研為教學提供支撐。

本次教改的實施路線如圖1所示。

圖1 基于雙跑道運行的雷達管制模擬訓練課程實踐化改革實施路線

2 雙跑道雷達管制教學改革的實施

2.1 模擬訓練環境的優化與拓展

以往教學中的進近訓練空域是以名為ZTTT的東方機場為中心,周邊80～-100 km組成的九邊形結構。該空域內設6個VOR導航臺、8個NDB導航臺、3個定位點、3個空域限制區以及2個軍民合用機場ZTBA、ZTNP。終端區內的主用機場ZTTT只包括一條方向為18/36號的跑道,跑道長寬為3 800 m×60 m。根據《平行跑道同時儀表運行管理規定》中關于跑道間隔和運行模式的規定[8],將原單跑道更新為間距為2 100 m的遠距平行雙跑道,即以原單跑道的中心為基準點向東西方各移動1 050 m,而跑道長度和寬度保持不變。因此,設計后的跑道構型能夠進行隔離平行運行、獨立平行離場、相關平行進近和獨立平行進近4種運行模式的訓練。在此基礎上,增加左右跑道兩端4個導航臺，分別作為2條跑道的歸航臺,即增加了36R/18L、18L/36R 4個方向的VOR臺。新的空域構型如圖2所示。

圖2 雙跑道進近雷達管制模擬訓練管制區空域結構圖

2.2 管制運行程序的制定與完善

2.2.1 進離場程序的設計

擴展雙跑道后,原空域使用的航空器進離場程序也須調整。原離場程序根據航空器的目的地設置了從不同邊界點離場的路線。實現平行雙跑道運行后,若2條跑道均可用于航空器離場,則必須避免離場航線出現空中交叉的情況[9],因此設計離場航線時規定:

(1) 多數情況下,根據航班的目的地使用就近的跑道離場,以增加地面滑行和等待時間的方式避免空中離場航線交叉；

(2) 在航班流量比較大時,設計起飛后通場繞飛的離場程序,避免與相鄰機場的離場航線產生交叉。

對于進場程序,根據不同的跑道運行模式,按照“先到先服務”的原則,對部分原程序進行調整,指揮航空器就近使用相應程序進場。因此,新方案中按照雙跑道的隔離平行運行(一條跑道只用于起飛、另一跑道只用于降落)、半混合運行(兩起一降或兩降一起)、混合運行(兩起兩降)的不同方式重新規劃了36L、36R、18L、18R 4種跑道運行方向的共28種進離場程序。

2.2.2 管制移交協議和方案的規劃

進近管制扇區的移交涉及離場航空器與周邊區域管制單位的移交以及進場航空器與機場塔臺的移交。訓練環境改為雙跑道運行后,對離場航空器的移交規定沒有發生變化,但對于進場航空器應按照不同的跑道運行模式,重新制定移交協議和程序,包括:

(1) 隔離平行運行的移交。一起一降的隔離運行,要求在進場航空器的最后進近航跡距落地跑道接地點10～19 km時移交給塔臺；

(2) 相關平行儀表進近的移交。相關平行儀表進近運行時,要求前后航空器在2條跑道各自建立航向道后之間的斜距不小于4 km,且在最后進近航跡距落地跑道接地點10～19 km時移交給塔臺；

(3) 獨立平行儀表進近的移交。獨立平行移交進近運行時,要求劃設“高低邊”:設定36L/18R號跑道的五邊為高邊,切航向道的高度為900 m；36R/18L號跑道的五邊為低邊,切航向道的高度為600 m；高邊進近的航空器在距接地點10～19 km時移交給塔臺,低邊進近的航空器在距接地點14～23 km時移交給塔臺,兩機之間沒有水平間隔要求。

2.2.3 標準通話術語的總結

陸空通話的熟練程度作為雷達管制基礎培訓的主要目標之一,是學生在課堂中訓練的主要內容。實施雙跑道運行后,進近雷達管制的通話術語主要在航空器進場階段和最后進近階段有涉及多跑道的更新。因此,本次教改將進場航班的管制意圖通報、進近排序、切入航向道、調配間隔、穿越跑道五邊而落地相鄰跑道等情況下的相關通話術語都用中英文進行了修訂和整理,并將其作為重要的學習內容編寫進了管制訓練教學講義的指導材料。

2.3 雷達模擬練習的設計與更新

雷達管制模擬練習題庫的編制是模擬機課程實踐化改革最為關鍵的環節之一[10-12]。實施雙跑道運行后,運行模式的變化及空域環境的更改,使得終端管制區范圍內的沖突點和相應調配方案都與原先的教學內容有了很大改變。雙跑道雷達模擬練習應在分析進離場沖突點的基礎上,根據訓練的不同側重點,由易到難地進行編排。因此,本次教改重新梳理了基于雙跑道運行的訓練目標和練習重難點,按照隔離平行運行、半混合運行模式A(兩起一降)、半混合運行模式B(兩降一起)、混合運行4種模式編輯和調試了訓練題庫,如表1所示。在此基礎上,邀請一線管制單位的成熟管制教員對所編制的練習進行了實際操作,并錄制了操作教學視頻作為課堂講解的標準范本。

表1 雙跑道雷達進近模擬訓練題庫示例

3 雙跑道雷達管制教學改革總結與展望

3.1 教學改革的應用效果

本次教改通過凝練雙跑道運行的知識要點,結合當前“雷達管制模擬訓練”課程的教學目標,優化了管制空域環境、完善了教學材料、改進了教學內容,便于學生理解雷達管制中基于雙跑道運行的航空器安全間隔配備方法,在正確使用標準通話術語的基礎上,掌握雙跑道不同運行模式下航空器飛行沖突的調配技巧,所取得的主要成果包括:

(1) 完善了學生雷達管制課程的知識體系。以往的本科教學中缺少了多跑道運行的知識體系及相關練習,本次教改將雙跑道運行的相關管制方法、沖突調配技巧訓練納入了模擬訓練課程的教學體系,填補了當前教學內容中關于多跑道運行的空缺。

(2) 提高了學生的管制素質。此次教改將雙跑道運行的內容納入課堂教學,通過模擬訓練,促使學生系統掌握基于雙跑道的雷達進近管制各個階段和不同模式下的運行程序,加強了學生對于席位職責的認識與理解,訓練了移交、協調等相關的管制規程,提高了學生綜合運用知識解決實際問題的能力。

(3) 提升了課堂教學效率。教學中統一了標準化的教案,重新規劃的空域訓練環境、制定的管制方法和流程、修訂的進近管制術語,使得課堂教學的實施更加規范、內容更加充實；此外,教案中對教學計劃、課堂組織以及實施進程都進行了統一規定,有效地提升了教學效率。

3.2 下一步任務與方向

作為交通運輸專業空管方向的重要基礎課程,雷達管制模擬訓練的教學計劃和內容一定要緊跟我國民航業的實際發展,根據地區建設、空域條件的變化進行更有針對性和實效性的管制程序及技能的教學和培訓。針對平行跑道雷達管制的模擬訓練,在教學規劃中下一步需要重點推進的工作主要有:

(1) 繼續拓展跑道類型和結構,豐富和完善模擬訓練的教學內容。本次教改主要以遠距平行雙跑道為核心構建了進近雷達管制的模擬訓練環境和相關訓練課程。但我國目前的多跑道運行中,已經有機場實施了4跑道、3跑道運行,部分機場使用了中距和短距平行雙跑道運行。因此在未來的教學內容中,可在當前訓練環境的基礎上,繼續擴展多跑道運行的教學內容,使學生盡量多地了解和掌握不同類型或結構的多跑道運行規則和管制程序。

(2) 創新多跑道管制技能模塊化的訓練方案,更具針對性地提高培訓質量。當教學內容和訓練項目過多時,學生在練習過程中就容易顧此失彼,由于出現的問題往往是多種因素疊加而成的,學生很難理解產生這些問題的根本原因。因此,在未來的模擬實踐課程中,應該按照不同的訓練目標對逐步擴充的教學內容進行梳理,針對管制所需的基礎素質分模塊設置練習題目,每個模塊只訓練1～2個知識要點,從而使課程教學更具條理和層次,保證學生在校的基礎技能培訓和進入單位后的崗位培訓能夠實現有效對接。

(3) 增加緊急和特情狀態下的管制程序培訓,建立合理完整的教學體系。多跑道的運行增加了地面和空中交通的復雜性,也增加了突發事件和不安全事件發生的概率。本次教改中,沒有將多跑道復飛、跑道入侵、備降航班影響空中排序等緊急情況下的管制處置流程和方法納入教學。因此在保證基礎培訓內容的基礎上,可以增加與多跑道的特情處置相關的教學內容。

4 結語

本文對如何在現有的“雷達管制模擬訓練”課程中增加相應教學內容、加強學生對多跑道運行管制流程的理解和管制技能的訓練等方面進行了全面梳理和總結。教學改革的內容包括對雷達管制教學中的訓練空域進行了針對雙跑道運行模式的拓展與優化、根據教學進度及教學體系的要求編制了基于雙跑道運行的模擬練習并進行了相應多媒體教學資料的制作等。教改達到了使“雷達管制模擬訓練”課程的教學內容更加合理的目標,與一線運行實現了無縫銜接,為學生更快、更好地適應工作崗位打下了堅實基礎。

References)

[1] 徐肖豪,于躍,黃寶軍,等.不同運行模式的近距平行跑道容量分析[J].中國民航大學學報,2012,30(6):34-39.

[2] 繆志新,劉永欣,張健.民航院校管制模擬機訓練的教學現狀分析[J].空中交通管理,2010(9):32-35.

[3] 王超,閆少華.空中交通管制專業的教學質量調查及改革建議研究[J].教育教學論壇,2014(42):115-118.

[4] 王建忠. 面向協同運行的空管專業實踐教學探索[J].內蒙古師范大學學報(教育科學版),2014,27(7):162-164.

[5] 宋祥波,黃貽剛,杜實,等.基于管制聯合運行的雷達管制課程改革與實踐[J].實驗技術與管理,2015，32(12):212-216.

[6] 陸琴謙,于婷婷.民航高校空中交通管制模擬機教學探析[J].江蘇航空,2012(1):48-50.

[7] 何昕,羅亮,陳海杰.基于粗糙集的雷達模擬機培訓質量綜合評價研究[J].中國民航大學學報,2015,33(5):56-59.

[8] 中國民航局123號令.平行跑道同時儀表運行管理規定[Z]. CCAR-98TM,1998.

[9] 中國民航局86號令. 中國民用航空空中交通管理規則[Z]. CCAR-93TM-R2,1993.

[10] 交通運輸部46號令. 民用航空空中交通管制培訓管理規則[Z]. 2016.

[11] 馬莉.基于管制員任務分析的管制教學研究[J]. 科技信息,2011(21):144.

[12] 張健,劉永欣,楊新湦,等. “大工程觀”理念下的民航院校雷達管制教學模式改革研究[J].實驗技術與管理,2012,29(4):21-23.

Research on reform and practice of Radar Control Simulated Training based on parallel runways operation

Yang Yue, Song Xiangbo, Zhao Qi, Luo Man, Zhao Lu

(College of Air Traffic Management, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China)

The lack of teaching contents about multi-runways controlling as well as its weak connection with the actual operation during simulator trainings in Air Traffic Control specialty of Civil Aviation Universities leads to personnel training quality ineligible for competence demand of ATC units. Aiming at this problem, this paper proposes an innovational practice scheme about Radar Control Simulated Training course based on parallel runways, such as expanding and optimizing the airspace structure compared to former simulated training, as well as adjusting and drafting relevant control method and procedures, which can lay a solid foundation for students fitting job better after they work.

radar control simulated training; parallel runways; approach control sector

10.16791/j.cnki.sjg.2017.02.046

2016-09-04

中國民航大學教育教學研究課題“基于雙跑道運行的雷達管制模擬訓練課程實踐化改革”(CAUC-ETRN-2015-28)； 中國民航大學實驗技術創新基金“雷達管制模擬訓練自動評判功能模塊開發”(2016SYCX14)

楊越(1984—),男,天津,博士,講師,研究方向為空中交通管制運行技術.

E-mail：yueyang@cauc.edu.cn

V355.1

B

1002-4956(2017)2-0179-04