從數字化角度探討合肥新橋機場滑行路徑優化

□ 民航安徽空管分局 楊雙雙 辛 慰 張 進/文

近年來我國民航事業飛速發展，航班量爆發式增長，機場也隨之不斷新建和改擴建。由于土地資源的緊缺，機場布局日益復雜，導致機場管制運行和滑行道沖突調配越來越復雜，管制員和飛行員的工作壓力不斷加大，地面滑行安全問題日益凸顯，已成為影響民航運行安全的主要風險之一。而時代和技術的進步正助力管制員更好地解決所面對的困難，一系列數字化、智能化系統的應用，極大地幫助管制員解決飛行沖突，進而提高民航運行效率。

本文選擇合肥新橋機場為研究對象，以數字化新技術在空管的應用為背景，在空管新技術、新裝備、新方法應用的基礎上，從數字化角度對機場滑行路徑進行探討，提高滑行道精細化管理和資源的優質配置，探討數字化空管的地面交通優化模式，以期減少滑行道不安全事件的發生，提高地面運行效率，更好的服務民航用戶，保障民航運行安全。

數字化空管地面運行技術

（一）空管數字化技術的應用

目前國內數字化空管系統的主要技術表現在地空數據鏈的使用，且地空數據鏈技術是數字化民航技術發展應用的重點之一，是支撐今后地空協同數字化運行的重要基礎設施和技術。地空數據鏈是實現航空飛行器和地面信息管理系統之間的數據信息交換的系統，其通過VHF（甚高頻）、SATCOM（衛星通訊）、HF（高頻）、二次監視雷達（SSR）的S模式作為數據鏈傳輸媒介，將飛機與地面系統間自動傳輸信息，將飛機與地面人員和空管自動化系統有效聯系在一起，可有效降低航班運行費用，提高航班運行效率。

（二）塔臺數字化的應用

國內各塔臺上部署的數據信息系統包含電子進程單系統、場面監視系統或高級場面引導與控制系統（A-SMGCS）、流量管理與CDM系統、數字化自動航站情報服務系統（D-ATIS)、數字放行系統（DCL）、氣象系統、情報系統等。

數字化空管地面運行技術落實到應用層面上，主要由數字化放行系統DCL/PDC、數字通播系統、D-ATIS系統和塔臺電子進程單系統組成。數字化放行通過數據鏈實現飛行員和塔臺管制員之間的起飛放行許可發送和接收；數字化自動航站情報服務系統（D-ATIS）通過合成語音（text-to-voice）和數據鏈兩種方式向飛行員提供起飛和降落階段所需的有關機場、氣象和地面滑行道狀況等方面的信息，使飛行員在地面和飛行中通過數據流獲取指定的機場氣象和管制信息。塔臺電子進程單屬于流量管理系統（CDM）子系統，集航班動態管理、飛行計劃顯示、DCL數字放行、機場橋位信息、圖形化進程單顯示等多種管制重要功能于一體的塔臺管制工具。

（三）空管數字化的發展趨勢

2020年1月3日，民航華東空管局啟動數字化專項工作，對華東空管的數字化發展方向提出要求，即空管各單位要充分挖掘空管數據價值，打通數據孤島，確保數據輸出完整并富有價值，從而為民航用戶提供科學決策的依據，打通空管數據、視頻、語音等數字資源壁壘，實現業務共享協同。

合肥新橋機場滑行路徑優化實踐與展望

（一）新橋機場運行現狀

合肥新橋國際機場（以下簡稱“本場”）擁有一條跑道、六條滑行道（其中兩組平行滑行道A和B、E和F）、八條聯絡道（AX，X＝1～8），三條機坪內滑行線（L1、L2和L3）以及二十九個停機位。

在現行運行模式下，根據2013年本場開航至2019年本場滑行道不安全事件的統計報告，結合2020年本場調查問卷數據，得出本場地面運行主要沖突熱點，如圖1所示，沖突點影響權重平均值如表1所示。

表1：合肥新橋機場滑行道沖突點影響權重平均值

圖1中CX（X＝0～10）表示沖突點，即航空器在該位置因交通沖突需要中斷既定的滑行路徑或者容易滑行錯誤的情況。紅色圓圈表示機坪內沖突點，紅色三角形表示滑行道沖突點，紅色正方形表示穿越跑道沖突點。

分析圖1和表1調研數據，可以看出航空器滑行不安全事件發生的高發區主要分布在非直角交叉道口、丁字滑行道口和平滑道口，且影響較大。

針對上述的沖突特點，筆者提出“輔助滑行指令”的概念，輔助是指從執行方角度出發，提供協助理解或者便于直接執行的指令，包括在第N個道口左轉、右轉或者直行（N＝1或2）。權衡滑行指令長度和滑行安全裕度，選擇含有權重平均值大于0.5的沖突點和外航/外籍航空器的滑行路徑為優化對象開展探討。

（二）本場滑行優化實踐

滑行不安全事件發生的原因主要有人、機、環、管四個方面。本文在不改變管制單位現有人、機、環、管狀態的情況下，充分利用本場已經具備的數字化設備，結合輔助指令對滑行路徑進行優化。

目前本場對于防止本場滑錯滑行路線的主要措施為提示牌制度、塔臺輔助提醒系統以及塔臺電子進程單系統，均屬于管制員單方面的被動技術手段。

主要從兩個方向優化。一是在涉及沖突點的滑行指令中加入輔助滑行指令，二是利用DCL和D-ATIS在給飛行員發布的數據信息中加入沖突點信息。從讓指令執行主體（機組）在一定程度上參與到滑行管制指令中，實現指令發送方和指令執行方的協同為切入點，由此變被動防控手段為主動防控手段，構建數字化地面滑行路徑優化系統。數字化地面滑行路徑優化系統由數字化處理模塊和輔助指令優化模塊構成，提供機組最優滑行路徑，如圖2所示。

圖2：合肥新橋機場數字化地面滑行路徑優化系統

以地面滑行路徑復雜且沖突點較多的33號跑道為例，不考慮特情發生。A/C表示航空器，PX（X＝1～27、505～506）表示停機位，向北運行時，使用的路徑和沖突分布如表2所示。

表2：跑道33運行優化前滑行路徑和沖突分布

使用合肥新橋機場數字化地面滑行路徑優化系統，向北運行時，選擇沖突點C0、C2、C3、C5、C6、C9、C10，得出優化方案如表3所示。

表3：沖突點優化方案

（三）本場滑行優化效果

根據統計，使用數字化地面滑行路徑優化系統后，地面沖突點減少了33%，管制員負荷明顯降低。根據新橋塔臺運行日志統計，2020年滑行不安全事件數量僅有8起（2013～2019年，該數值區間為14～21），外航/外籍錯誤占比僅為13%（2013～2019年，為52～91%），數據顯示，滑行不安全事件較之前幾年大幅減少，安全狀況得到顯著改善，同時也提高了本場滑行道精細化管理和資源優質配置水平。

（四）本場滑行系統發展建議

在北京大興國際機場，已經安裝了A-SMGCS系統（高級機場場面活動引導與控制系統），該系統有兩個非常重要的功能：一個是給機場地面運行裝上“紅綠燈”，即根據滑行道的設計在地面安裝一定數量的停止排燈和中線燈。橫向的停止排燈的功能與公路上交通信號燈功能基本一致，綠燈通行，紅燈停止。原來的地面滑行依靠管制員和機組之間的通話，尤其是在交叉口，存在沖突隱患，有了這套系統，能夠有效地識別出滑行路線上的潛在沖突；另一個功能是裝上“導航儀”， 例如，飛機落地后，系統會根據它的停機位規劃出最優滑行路線，地面上的綠色引導燈光就會逐一亮起，飛行員跟隨機頭正前方的燈光指示就可以滑行到停機位。同樣，起飛的飛機推出后也會有最佳滑行路線，指示飛機滑行到跑道頭。節省地面滑行時間，將有效提升航空器地面滑行的安全水平和運行效率。

有了管制員的指令和監控再加上系統的規劃和指引，就相當于給航空器的地面滑行上了“雙保險”。同時，這套燈光引導系統將在低能見度天氣時發揮更大的作用。極端天氣時，從駕駛艙甚至看不到引導車和滑行道標示，但醒目的高級地面引導燈光可以讓飛行員找到前進的方向。

本場地面滑行系統未來也應向此方向發展，在地面滑行道上裝上“紅綠燈”和“導航儀”，以智能化和數字化的系統來幫助管制員更好、更安全地解決地面滑行沖突。未來隨著技術的進步，利用地空數據鏈，結合計劃起飛時間CTOT優化滑行時機和路徑，并將優化結果通過數據鏈以圖像、視頻和文字等形式傳輸給航空器，變被動調控為機組主動參與，減少滑行沖突，從而進一步提高機場地面的運行效率，強化運行安全。