淺談RWSL系統(tǒng)在防跑道侵入技術(shù)中的應(yīng)用

倪豆

隨著我國民航交通流量的高速增長，民航安全運行中發(fā)生跑道入侵災(zāi)難性事故的風(fēng)險很高，有關(guān)研究證明，跑道入侵的主要危險來自于航空器與航空器的相撞，而超過一半的跑道入侵事故是由于飛行駕駛?cè)藛T差錯造成的。因此有必要開發(fā)相應(yīng)的地面或機載設(shè)備，以幫助飛行員和管制員增強情景意識，防患于未然。目前國內(nèi)民航機場亟待開發(fā)和應(yīng)用防止跑道入侵，尤其是航空器之間沖突的自動報警和提示設(shè)備。自動報警和提示設(shè)備的重要性在于一旦發(fā)生跑道入侵，可以立即做出響應(yīng)和警報，給飛行員和管制員以足夠的時間和空間來避免和解決跑道入侵問題。基于相關(guān)領(lǐng)域的研究和現(xiàn)狀，為避免人為因素發(fā)生錯誤，本文闡述了一種跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)，該跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)是可以自動決策，避免人為因素引發(fā)錯誤，直接采用直觀的燈光提示飛行員，避免通訊錯誤，同時增強飛行員情景意識。

一、防跑道侵入現(xiàn)狀

按照ICAO的規(guī)定，跑道入侵是指在機場發(fā)生的任何航空器、車輛或人員誤入指定用于航空器著陸和起飛的地面保護(hù)區(qū)的情況。在機場發(fā)生的任何航空器、車輛、人員誤入指定用于航空器起飛和著陸地面保護(hù)區(qū)的情況均可定義為跑道侵入。根據(jù)國際民航組織ICAO和美國聯(lián)邦航空局（FAA）的相關(guān)規(guī)定，跑道侵入危險等級可以劃分為4個級別。A級為危害最嚴(yán)重的安全事故，此種情形下，基本上一定會發(fā)生飛機碰撞事故，一般不能夠有效避免；B級較為嚴(yán)重的安全事故，這種情況，會增加可能碰撞的風(fēng)險；C級此種情況致使飛機發(fā)生碰撞的可能性較低；D級一般界定為沒有引發(fā)安全事故的事件類型。

（一）防止跑道侵入相關(guān)技術(shù)

場面活動引導(dǎo)與控制系統(tǒng)（A-SMGCS）技術(shù)主要通過對機場場面活動的監(jiān)視、引導(dǎo)和控制來解決機場在安全、效率和容量等方面的問題。該系統(tǒng)可在全天候、高密度航班流量和復(fù)雜機場環(huán)境條件下，實現(xiàn)對機場場面運動的飛機和車輛進(jìn)行實時監(jiān)控和引導(dǎo)，從而有效地避免場面活動目標(biāo)發(fā)生沖突，顯著增強機場安全保障能力，特別是在低能見度條件下能大幅度提高機場運行的安全與效率。A-SMGCS技術(shù)是由ICAO提出的高級場面引導(dǎo)和控制系統(tǒng)，可通過向管制員告警提示跑道侵入事件發(fā)生，未來引導(dǎo)功能技術(shù)成熟后，可通過跑道、滑行道中線燈的亮滅來引導(dǎo)飛機車輛運行，防止跑道侵入事件發(fā)生。

2002年麻省理工學(xué)院林肯實驗室第一次提出了國內(nèi)跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)的概念，2005年達(dá)拉斯機場開展RELs（跑道進(jìn)入燈）和THLs（起飛等待燈）原型系統(tǒng)驗證，后于2009年洛杉磯機場同樣也開展了RELs和THLs原型系統(tǒng)驗證，后于2010年波士頓機場開展了RILs（跑道交叉口燈）系統(tǒng)驗證測試，2017年FAA（美國聯(lián)邦航空管理局）在全美17個機場部署安裝了跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)。目前美國已安裝跑道狀態(tài)燈（RSWL）系統(tǒng)的機場，據(jù)不完全統(tǒng)計，跑道入侵事件概率降低了70%。

二、跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)組成和工作原理

（一）跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)組成

如圖1所示，跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)主要包括活動目標(biāo)的監(jiān)視處理服務(wù)器、智能決策與控制服務(wù)器及燈光子系統(tǒng)三部分組成。監(jiān)視數(shù)據(jù)處理服務(wù)器主要接收不同監(jiān)視傳感器（場面監(jiān)視雷達(dá)、多點定位等）數(shù)據(jù)并進(jìn)行融合處理；智能決策處理服務(wù)器負(fù)責(zé)根據(jù)監(jiān)視信號自動判斷跑道運行狀態(tài)，根據(jù)交通態(tài)勢自動決定狀態(tài)燈的開啟/關(guān)閉；燈光控制器負(fù)責(zé)根據(jù)決策指令控制燈光開關(guān)、光強；燈光子系統(tǒng)包括狀態(tài)燈調(diào)光器、供電及通訊連路、嵌入式燈具組成。

（二）跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)工作原理

如圖2所示，跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)是一個全自動的跑道侵入防護(hù)系統(tǒng)，它是在實現(xiàn)目標(biāo)精確監(jiān)視基礎(chǔ)上，自動判斷跑道的運行狀態(tài)，同時結(jié)合跑道的運行規(guī)則，通過信號指示燈方式直接提示飛行員、車輛駕駛員禁止進(jìn)入或使用跑道。系統(tǒng)主要有3種紅色信號指示燈，分別是跑道進(jìn)入燈、起飛等待燈和交叉跑道燈，一旦紅燈開啟，就表示禁止進(jìn)入或使用跑道。

系統(tǒng)運行時首先接入監(jiān)視傳感器的監(jiān)視數(shù)據(jù)，通過融合處理實現(xiàn)對場面交通態(tài)勢的連續(xù)可靠監(jiān)視，在此基礎(chǔ)上，通過機場跑道/滑行道布局、跑道運行規(guī)則建立跑道安全運行邏輯，結(jié)合監(jiān)視信息自動判斷跑道狀態(tài)，自動決策狀態(tài)燈是否開啟/關(guān)閉，燈具控制器接收決策指令后，根據(jù)燈光子系統(tǒng)控制協(xié)議向其發(fā)出控制指令，控制狀態(tài)燈的開啟/關(guān)閉。

（三）跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)在我國的創(chuàng)新應(yīng)用

目前，跑道運行指揮方式主要依靠管制員-飛行員間語音通訊方式，容易由于誤解、語音干擾、管制指揮失誤 、飛行員情景意識喪失等因素引發(fā)跑道侵入事件，跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)通過智能的決策系統(tǒng)直接以信號燈方式向飛行員/駕駛員提示跑道的可用性，有助于避免人為因素引發(fā)的跑道侵入，提高飛行員情景意識，大大增強跑道運行的安全性。民航二所研制的跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)目前正在上海虹橋機場開戰(zhàn)系統(tǒng)安裝，計劃2018年在上海虹橋機場開戰(zhàn)示范驗證。

三、總結(jié)

本文通過介紹跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)，提出了防止跑道入侵措施和安全建議，目前人的工作能力是對抗穿過航空安全防御系統(tǒng)的潛在隱患和控制安全事故的最后一道屏障。雖然跑道入侵不是一個新問題，可伴隨著交通流量的增加，跑道侵入事件也會逐漸增加，怎樣在航空運輸中，減少隱患、緩解和管理剩余風(fēng)險，跑道防侵入永遠(yuǎn)是航空運輸?shù)囊粋€重要部分。