淺析烏魯木齊空管中心NUMEN3000自動化系統典型現象及故障

袁哲

摘 要：文章簡要介紹了烏魯木齊空管中心NUMEN3000自動化系統及其架構，針對該套自動化系統運行使用中出現的兩個典型故障進行故障現象描述與故障分析

關鍵詞：自動化；NUMEN3000；航班號跳變；飛行計劃異常

1 烏魯木齊空管中心NUMEN3000自動化系統簡介

烏魯木齊空管中心NUMEN3000自動化系統是由南京萊斯公司研發的，此套NUMEN3000自動化系統為實時處理系統，該系統采用全天候二十四小時不間斷運行模式，以確保空中交通管制信息的連續性、準確性以及穩定性。該系統主要提供滿足未來高空管制區、本地中低空和塔臺的管制指揮服務。系統可實現區域管制中心與相鄰管制區的自動管制移交；隨著異地中低空管制區的管制中心和部分機場塔臺等設施的更新改造，逐步實現高空管制區與其相鄰管制區以及部分遠端塔臺之間的自動管制移交、飛行數據和飛行計劃共享。

本系統采用符合民航要求的84坐標系進行各種計算處理，完全按照ICAO技術規范和中國民航行業標準進行設計，內含監視數據引接，監視數據預處理和多源監視數據融合處理，相關和告警處理，飛行電報接收和飛行計劃處理，ACARS數據處理，氣象數據處理，數據記錄和重演，飛行計劃協調，區域、進近、塔臺管制席位信息顯示，主任席管理，系統監控及數據管理，旁路監視數據處理等主要功能。

NUMEN300自動化系統為便于今后空管業務的發展而進行的對應擴充及升級，系統設計采用分布式、開放式的客戶/服務器（C/S）系統架構。采用三路本地網，具備多種類型的數據接口，具有較強的互聯能力，易于和其他設備及其他ATC系統進行聯試。系統具有高可靠性、可擴展性、可開放性，易于與其他相關系統互聯。

烏魯木齊空管中心NUMEN3000自動化系統總體結構圖如圖1所示，該系統同時可以根據用戶方業務發展的需求，做到擴充多個區域管制席、進近管制席、塔臺管制席和飛行計劃編輯席，此系統將安裝于區域管制中心（ACC）、進近管制室（APP）、機場塔臺（TWR），從而作為區域、進近和塔臺提供的管制指揮服務的系統設備。

正常情況下，系統的主用監視數據處理服務器滿足全部的功能服務要求，此時在雙MSDP中至少有一臺能夠正常工作，可提供包括區域、進近和遠地塔臺在內的系統所有席位的航跡監視和管制服務。

2 NUMEN3000自動化系統典型故障現象

2.1 NUMEN3000自動化系統航班號跳變故障現象

萊斯主用NUMEN3000自動化系統航班號為CSN6980的目標跳變為航班號CES5606，此跳變現象持續了3秒鐘，隨后該目標航班號又跳變回CSN6980。跳變現象消失后設備運行恢復正常。通過對NUMEN3000自動化系統進行景象回放后，可見CSN6980航班從07：02：16開始跳變為CES5606，持續到07：02：20又跳變回CSN698

0（以上所述時間均為國際協調時間）。整個跳變過程截圖如圖2所示。

2.2 NUMEN3000自動化系統飛行計劃異常故障現象

CUH2507、CSN6305、CCA4152、CHH2533等航班在塔臺GND席位向TWR席位移交的過程中，TWR席位接管后，飛行計劃就變成了controlled狀態，而此時航班還沒起飛，并在錯誤的位置出現了計劃航跡，隨后飛行計劃被人工終止，塔臺在重新創建飛行計劃后目標自動相關正常。

通過對NUMEN3000自動化系統進行回放和日志查詢，由于CUH2507、CSN6305、CCA4152、CHH2533等航班情況類似。本說明以CUH2507航班為例，該航班FPL報（領航計劃報）中，EOBT時間（預計撤輪擋時間）為09：00，實際起飛時間為09：35（以上所述時間均為北京時間）。以下是對于此故障現象發生的過程梳理：由于離線參數設定距離預計起飛時間50分鐘前飛行計劃狀態將變為PREA狀態，因此CUH2507航班的飛行計劃狀態在08：10：19時由NACT變至PREA，系統自動分配給該目標6233的二次代碼（系統正常）；在08：46：24時，該次航班收到了CHG報修改航路（系統正常）；09：27：03塔臺管制員通過電子進程單系統將該計劃由GND席位移交至TWR席位，飛行計劃狀態由PREA變至CONT狀態，從而出現計劃航跡，但此時CUH2507航班并未起飛，且DEP報并未拍發（系統不正常，此時飛行計劃狀態不應該變為CONT，也不應該出現計劃航跡，因為此時塔臺的TWR席位并未執行拍發DEP報（起飛報）的操作，航班也并未起飛。因此出現的該計劃航跡，飛行計劃中沒有實際起飛時間，故計劃航跡中解析的位置仍是以09：00的預計撤輪擋時間為基準，而此航班延誤，因而出現了計劃航跡位置不準確的情況，實際上，出現在該錯誤位置的計劃航跡為該航班未延誤狀態下09：00起飛，09：27航班所應在位置）；在09：30：11時，區調一扇（CC11P席位）管制員在FPW窗口執行CNL操作，該飛行計劃狀態由CONT改變至FIN狀態，從而導致該飛行計劃終止，該計劃航跡消失（系統正常）；09：31：52時區調計劃席FDOP1管制員重新創建飛行計劃，計劃生成并成為NACT狀態（系統正常）；在09：35：08時，塔臺自動化系統助力管制席修改了EOBT時間，飛行計劃狀態改變至PREA狀態（系統正常，隨后塔臺管制員手動修改該飛行計劃與之前航班相同的二次代碼6233）；新創建的飛行計劃于09：35：31時狀態由PREA改變至CONT狀態，飛機起飛（系統正常，之后計劃和雷達航跡相關正常，DEP報正常自動拍發）。

3 NUMEN3000自動化系統典型故障分析

3.1 NUMEN3000自動化系統航班號跳變故障分析

NUMEN3000自動化系統中監視數據處理模塊（SDP）由熱冗余的主監視數據處理模塊（簡稱為MSDP）、熱冗余的旁路監視數據處理模塊（簡稱為BSDP）以及熱冗余的塔臺本地監視數據處理模塊（簡稱為TSDP）組成。MSDP、BSDP和TSDP都是獨立存在，在物理上和邏輯上相互分離。正常情況下，系統的主用監視數據處理服務器滿足全部的功能服務要求，可提供包括區域、進近和遠地塔臺在內的系統所有席位的航跡監視和管制服務。在遠地塔臺與區管中心的網絡連接中斷時，塔臺席位無法獲得MSDP和BSDP的航跡服務；遠地塔臺席位只能由TSDP負責航跡服務。失聯狀態下TSDP能夠實現的功能與降級狀態下的BSDP所能實現的功能完全相同。監視數據處理模塊生成的航跡目標信息按照產生來源來分類共有三種：MSDP生成并維護的航跡信息稱為MSDP航跡，BSDP生成并維護的航跡信息稱為BSDP航跡，TSDP生成并維護的航跡信息稱為TSDP航跡。三種航跡都包括了單路航跡和綜合航跡。通常情況下，這三種航跡信息在系統內同時并存，并且除了必要的狀態同步以外，它們之間互相獨立。在監視數據處理功能處于正常狀態時，BSDP和TSDP（如果塔臺與區管中心連接正常的話）接收MSDP發出的MSDP綜合航跡，根據其中包含的管制狀態信息來更新BSDP航跡和TSDP航跡，此時BSDP航跡和TSDP航跡沒有管制功能，因此不能自己修改管制狀態信息而與MSDP航跡保持一致。至于TSDP，在與區管中心失聯之前，一直與當前的主用航跡進行同步，不論主用航跡是MSDP航跡還是BSDP航跡。失聯之后，TSDP航跡升為主用航跡，塔臺席位用之進行管制工作。需要注意的是，與降級的情況不同，連接恢復之后，區管中心部分的MSDP航跡/BSDP航跡也不會跟隨TSDP航跡同步，在接到連接恢復確認命令后，TSDP航跡立刻轉為次要航跡，此前所做的RADTAG等管制狀態信息將被丟棄，管制員需要切換為使用MSDP航跡或BSDP航跡（區管中心正在降級的情況）。

在自動化系統正常運行狀態下，塔臺自動化系統席位與區管自動化系統服務器相連，即塔臺自動化系統顯示MSDP航跡；當區管自動化系統服務器宕機，或者區管與塔臺之間的聯系中斷時，采用塔臺本地自動化系統服務器的TSDP航跡。兩種航跡可手動切換，但是在自動化系統正常運行狀態下，不建議塔臺管制部門對自動化系統手動切換TSDP航跡。

通過對NUMEN3000自動化系統進行景象回放，得知出現航班號跳變的席位為塔臺的TWR1E，此席位當時的自動化系統航跡為TSDP航跡，回放塔臺其余自動化席位發現席位目標的系統航跡均為MSDP航跡，且其余席位的CSN6980航班號未發生跳變情況。綜上得知此航班跳變情況為該席位自動化系統處于TSDP模式下其相關異常所致。

3.2 NUMEN3000自動化系統飛行計劃異常故障分析

航路和時間的一致性條件如下，要求必須同時滿足：航跡的實際位置在飛行計劃描述的計劃航路附近，即到計劃航路的距離小于數據庫中離線設置的門限值參數；根據航跡的當前位置和速度，預測其到達計劃航路上最近一個報告點的時刻，和計劃里的預計到達報告點時間相差不超過門限值（數據庫中離線設置）；航跡的當前航向和最近的計劃航路的方向相差不超過門限值（數據庫中離線設置）。對于飛行計劃已與航跡相關上的情況，當滿足下列條件之一時，系統將切斷兩者的聯系，計劃和航跡都恢復為未互相關聯的狀態：飛行計劃的狀態變更為終止或取消；航跡目標消失；除了利用地址碼相關上的情況以外，航跡目標具有有效二次代碼時（更改為7500、7600和7700等特殊二次代碼的情況除外），其二次代碼與飛行計劃中的ASSR和PSSR都不一致；除了利用地址碼相關上的情況以外，航跡目標無有效二次代碼，并且沒有攜帶航班號信息，或者攜帶了航班號信息，但此航班號與計劃中的航班號不一致。

在此故障現象發生期間，經檢查空管NUMEN3000自動化系統設備硬件運行一切正常。軟件問題原因為結合塔臺新需求（之前航跡相關時部分標牌顯示GND扇區，需修改顯示為TWR扇區，軟件修改時狀態也改為CONT）對NUMEN3000自動化系統進行應用軟件升級，新功能異常導致此問題發生。故障現象發生后的第一時間對升級后的新軟件進行修改和緊急再次升級，此故障現象消失，自動化系統恢復正常。

4對NUMEN3000自動化系統在烏魯木齊空管中心的短期運行總結

自NUMEN3000自動化系統在烏魯木齊空管中心運行以來，NUMEN3000自動化系統完成了烏魯木齊空管中心對于自動化系統主用設備的整體要求，對于管制操作功能的升級完善做到了管制方面的要求。自動化室的科室人員對于該套系統所出現的問題及管制員的需求都會進行不定期地收集工作，由此進行了多次軟件方面的升級工作，從而使得該套NUMEN3000自動化系統更加穩定、完善。從最開始對于操作系統的不熟練，到能夠精準查找系統日志、并從日志中發現問題，并順利地解決所遇見的問題。文章所涉及的故障案例分析對于自動化系統的日常維護維修有一定的參考借鑒意義，望與大家交流學習，從而共同提高空管自動化系統方面的保障能力及水平。

參考文獻

[1]南京萊斯公司.NUMEN3000空管自動化系統操作手冊[Z].

[2]段風雷.Sohris10紅寶書[Z].2006.