羅秦

摘要：隨著我國航空業(yè)的快速發(fā)展，航班流量急劇增加，繁忙機場塔臺現(xiàn)行的工作模式和技術手段已不能滿足管制業(yè)務發(fā)展的需要，管制技術手段與航班量增長間的矛盾越來越突出。本文重點闡述廣州白云機場塔臺運行管理系統(tǒng)的設計原理及應用效果，通過大力推廣新技術應用，持續(xù)提高空管保障能力，以科技手段為塔臺管制工作安全、平穩(wěn)、高效運行保駕護航。

關鍵詞 ：塔臺管制；塔臺運行管理；電子進程單；放行

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）05-0248-03

空中交通管制是保障我國民用航空飛行安全的重要組成部分，塔臺管制是空中交通管制中非常重要的一環(huán)，主要負責航空器地面滑行、起飛、降落的指揮工作，是調(diào)度和疏導塔臺管制范圍內(nèi)的空中交通，保障地面航空安全，低空航空安全的重要組成部分。目前我國繁忙航空港的塔臺的現(xiàn)狀是：使用的管制系統(tǒng)只是空中交通管制自動化系統(tǒng)的一部分，只能對航班起飛后的飛行狀態(tài)進行管理，不能對航班起飛前從放行、地面滑行到跑道起飛全過程進行調(diào)度管理；調(diào)度現(xiàn)場信息系統(tǒng)眾多，但系統(tǒng)間交互的信息量不大，對各種實時的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計需要浪費較大的人力物力和時間，不能根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)及時對流量控制提供有效的決策，隨著航班量的不斷增加，管制工作壓力不斷增大，“顧此失彼”的情況時有發(fā)生，嚴重威脅管制安全生產(chǎn)；塔臺調(diào)度流程越趨復雜，管制崗位間的協(xié)調(diào)信息量及效率要求不斷提高，但目前各席位間尚未實現(xiàn)信息交互，管制流程不能得到有效統(tǒng)一控制；當前離港航班的放行手段單一、簡單，當遇到大流量、大面積延誤、流量控制的情況，塔臺放行席位工作負荷會大幅增加，管制員發(fā)生人為差錯的幾率隨之增加。

為了解決上述問題，中南空中交通管理局自主研發(fā)了塔臺運行管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)以電子進程單的形式集成塔臺管制現(xiàn)場多種數(shù)據(jù)源，通過規(guī)范化、集成化、智能化手段，為航班塔臺管制提供一個安全、高效、智能的管制支撐平臺。塔臺運行管理系統(tǒng)在廣州白云機場塔臺安裝運行以來，大幅提高了廣州白云塔臺的管制運行效率，最大限度地減少了塔臺運行的“錯、忘、漏”。中南空管局的成功實踐證明，管制業(yè)務自動化、智能化是提高空管保障能力的有效途徑。

1 塔臺運行管理系統(tǒng)設計

1.1設計原則

1）具有前瞻性、準確性、可擴展性、簡便性和科學性。

塔臺運行管理系統(tǒng)的建設不僅涉及中南空中交通管理局內(nèi)部相關管理、運行部門（系統(tǒng)），同時還需要建立起與其他相關單位（機場、航空公司）等之間的接口，是一個整體建設的項目，必須符合信息化建設的要求，具有前瞻性、準確性、可擴展性、簡便性和科學性。

2）具備較強的塔臺管制現(xiàn)場信息整合能力。

通過集成塔臺現(xiàn)場調(diào)度信息、飛行計劃與動態(tài)信息、管制雷達信息、氣象服務信息及機場公司、航空公司等其他民航運營單位信息，實現(xiàn)塔臺管制信息的集成化、規(guī)范化和一體化。

3）完善航班生命周期精細化管理。

將塔臺管制室的傳統(tǒng)航班調(diào)度模式，提升為電子進程單作基礎的先進數(shù)字化塔臺調(diào)度模式。通過以計算機智能調(diào)度的方式，實現(xiàn)對機場范圍航班從申請放行、地面滑行、跑道起飛到管制移交全過程的航班生命周期的精細化管理。

4）提升塔臺管制現(xiàn)場安全管理水平。

通過集成眾多外部系統(tǒng)的信息資源，為塔臺管制員提供多方位、多樣化、準確、人性化的運行告警和提醒功能。在出現(xiàn)預期的危險情況時，提供建議性或禁止性的告警信息。

5）提供智能決策支持，提升運行效率和服務水平。

塔臺運行管理系統(tǒng)以集成化信息平臺為依托，基于對航班生命周期的不斷跟蹤預測，輔以智能化決策支持工具，配合豐富的運行策略，為塔臺管制員提供實時決策支持，全面提升廣州白云機場塔臺管制運行效率和服務水平。

1.2系統(tǒng)功能模塊

廣州白云機場塔臺運行管理系統(tǒng)是面向空中交通管制運行生產(chǎn)、面向運行管理和決策支持的綜合信息平臺，它以電子進程單為載體，為塔臺管制運行提供安全、統(tǒng)一、準確、及時的航班計劃、記錄飛行動態(tài)、分析運行信息。系統(tǒng)采取獨創(chuàng)的技術手段提高系統(tǒng)的實時性、可靠性，系統(tǒng)以高配置圖形工作站作為調(diào)度終端，觸摸屏或數(shù)位板作為調(diào)度操作接口，以自主研發(fā)的電子進程單調(diào)度平臺作為軟件管理平臺。系統(tǒng)在邏輯上采用數(shù)據(jù)集中式存儲，分布式緩存、處理和備份，并采用自主研發(fā)的消息中間件由數(shù)據(jù)庫服務器向調(diào)度終端以推數(shù)據(jù)的方式同步數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的架構(gòu)以Client/Server為基礎，消息中間件作為服務端和客戶端的通信中介，通過UDP、TCP/IP、數(shù)據(jù)庫直連、COM口通信等方式與各航管雷達航跡處理系統(tǒng)、航班飛行計劃與動態(tài)系統(tǒng)、場面監(jiān)視雷達系統(tǒng)、氣象服務信息系統(tǒng)做數(shù)據(jù)交互。

塔臺運行管理系統(tǒng)主要包括以下六個功能模塊。

1）塔臺運行信息采集融合模塊

持續(xù)改進信息的采集、記錄、傳輸、交換、存儲、加工、展現(xiàn)等處理過程，提高運行和管理效率、輔助運行和管理決策、降低工作負荷，實現(xiàn)與機場、航空公司等其他民航單位的運行信息共享的目標，是民航空管中長期發(fā)展的需要。

目前，塔臺管制現(xiàn)場運行中技術手段豐富，信息源眾多，但這些信息源普遍比較封閉，信息不能跨系統(tǒng)自動關聯(lián)。由于數(shù)據(jù)分散，塔臺管制員的注意力無形中被分散，影響了管制員對于航班運行狀況的關注程度，不利于保障安全水平、提升管制效率。

塔臺運行信息采集融合模塊負責采集廣州白云機場塔臺管制現(xiàn)場多個數(shù)據(jù)源，包括航班信息處理系統(tǒng)的航班計劃數(shù)據(jù)、空管自動化系統(tǒng)的雷達航跡數(shù)據(jù)、場面監(jiān)視系統(tǒng)的雷達數(shù)據(jù)、基于地空數(shù)據(jù)鏈的起飛前放行系統(tǒng)的放行數(shù)據(jù)、數(shù)字通播系統(tǒng)的氣象要素信息、白云機場停機位系統(tǒng)的停機位等信息源，系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)融合后，以快捷、友好的方式展示給管制員，使管制現(xiàn)場分散的信息集中化，形成各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)互訪的良好格局。

2 ）消息中間件模塊

基于塔臺運行管理系統(tǒng)特殊的業(yè)務用途、可靠性與實時性要求及業(yè)務連續(xù)性要求，系統(tǒng)建立了對等消息發(fā)送和接收隊列，以消息的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，使得信息快速、穩(wěn)定地傳送給每個塔臺客戶端。

消息中間件模塊用于連接數(shù)據(jù)庫和上層綜合應用，其主要功能是將數(shù)據(jù)庫中檢測到的變化進行封裝并傳遞給塔臺客戶端。其架構(gòu)主要分為三個組件，包括消息激發(fā)層，消息處理服務器，消息處理客戶端。消息中間件模塊的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3）塔臺電子進程單模塊

目前塔臺各管制席位間主要通過內(nèi)話實現(xiàn)管制協(xié)調(diào)，通過各自打印紙質(zhì)進程單獲得航班信息。在紙質(zhì)進程單模式下，信息量相對貧乏，對于航班細節(jié)情況無法快速掌握，需要不斷向上一席位詢問，協(xié)調(diào)溝通效率低下。在大面積延誤、非默認跑道起飛或流量控制時段，管制協(xié)調(diào)量激增，大量時間被消耗，客觀上顯著增加了現(xiàn)場管制運行保障壓力，不利于持續(xù)提高保障能力與航班正常性水平。為此，需要以塔臺席位間信息集成和共享為基礎，以電子進程單為載體，替代紙質(zhì)進程單，優(yōu)化管制流程，減少不必要的協(xié)調(diào)通話量，提高管制現(xiàn)場運行效率。

電子進程單模塊是塔臺運行管理系統(tǒng)的核心HMI模塊。電子進程單，是對傳統(tǒng)塔臺管制進程單的電子化。系統(tǒng)在設計理念上提出以信息化手段全面介入塔臺的調(diào)度管理，以電子進程單平臺為基礎集成塔臺管制所有調(diào)度流程，實行全電子化的塔臺調(diào)度流程管理。

在塔臺運行管理系統(tǒng)中，有別于國內(nèi)外一些產(chǎn)品，系統(tǒng)提出了按航班生命周期進行進程單組織的人機交互模式。通過對塔臺管制流程的全面梳理，將離港航班分為十二個關鍵的生命周期節(jié)點，將進港航班分為七個關鍵的生命周期節(jié)點，并按航班所處的不同生命周期進行進程單的擺放。塔臺管制的過程，隨之轉(zhuǎn)換為航班進程單在不同生命周期節(jié)點窗口中進行移動的過程，實現(xiàn)了對于航班生命周期的精細化跟蹤。

4）離港放行模塊

珠三角地區(qū)空域結(jié)構(gòu)復雜，在狹小空域范圍內(nèi)擁有一個區(qū)管、2個終端區(qū)、5個主要機場。各機場出港流量在移交點、走廊口點匯聚頻繁，對航班放行工作帶來了極大的難度。對于廣州終端區(qū)來說，廣州本場塔臺放行需要在復雜外部控制的情況下，綜合考慮本場流量、珠海進近地空飛越流量及香港北向飛越流量。隨著航班量不斷增長，傳統(tǒng)放行手段已無法滿足現(xiàn)場要求。

廣州白云機場塔臺運行管理系統(tǒng)針對珠三角空域特殊情況，創(chuàng)新地提出了分級式協(xié)同離港放行架構(gòu)。在廣州進近、廣州塔臺設立兩級放行管理席，在兩級放行管理席間建立統(tǒng)一操作平臺，實現(xiàn)了流量控制信息、放行協(xié)調(diào)信息的標準電子化傳遞。在各放行管理席配備了智能決策支持終端，輔助管制員進行放行決策。

在廣州塔臺，系統(tǒng)配備了塔臺放行管理席，負責廣州本場航班放行與地面等待程序?qū)嵤┑裙ぷ?。系統(tǒng)在電子進程單基礎上，除配備了流控傳遞、受控航班自動識別等功能外，針對協(xié)議間隔放行模式，實現(xiàn)了智能離場管理工具（DMAN）及部分進場管理（AMAN）功能，綜合考慮外部流量控制、進場航班降落時隙、走廊口間隔、跑道使用等約束條件，自動計算航空器目標起飛時刻、目標推出開車時刻及預計飛越走廊口時刻，實時為塔臺管制員提供決策建議，并具備運行參數(shù)自動學習功能，滿足了塔臺放行工作安全高效開展的需求。

5）運行安全預警模塊

塔臺運行管理系統(tǒng)通過融合航班計劃、綜合雷達航跡數(shù)據(jù)、場面監(jiān)視雷達數(shù)據(jù)、停機位等信息，結(jié)合現(xiàn)場運行情況，為塔臺管制員提供實時安全預警功能。系統(tǒng)的預警功能可以減輕塔臺管制員的負擔，避免因工作繁忙而導致的人為錯、忘、漏，對一些緊急事件的處理更加迅速和及時。安全預警類型包括運行提示、場面沖突告警、跑道告警。

場面沖突告警是對航空器從停機位滑行到跑道，或者從跑道滑行到停機位過程中所遇到的場面沖突進行告警，提醒塔臺管制員及時做出處理。跑道告警是對航空器在起飛或者降落過程中所遇到的沖突進行告警，輔助塔臺管制員做出正確的決策。

6）運行品質(zhì)分析模塊

塔臺現(xiàn)行管制模式下產(chǎn)生的大量分散、非電子化信息不利于存儲、傳輸、共享，且事后難于記錄、分析，無法達到輔助運行決策、降低工作負荷的目標，無法適應民航空管中長期發(fā)展的需要。因此，需要建立塔臺運行管理系統(tǒng)，收集、處理、融合管制現(xiàn)場中產(chǎn)生的大量運行數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)資產(chǎn)進行統(tǒng)一存儲、管理與分析，為空管局戰(zhàn)略計劃制定、工程項目建設、空域容量評估、安全生產(chǎn)管理等工作的高效開展提供數(shù)據(jù)和決策支持。

塔臺運行管理系統(tǒng)系統(tǒng)中關于航班動態(tài)的每個事件發(fā)生都有過程記錄，并能夠根據(jù)權限的設定允許用戶以計劃中包含的各類元素進行分類顯示、打印和導出電子版文檔，同時具備以各類元素進行分類查詢功能。

2 塔臺運行管理系統(tǒng)應用效果

3 總結(jié)

在我國民航事業(yè)的飛速發(fā)展形勢下，航班量不斷增長，將給空中交通管制工作造成越來越大的壓力。如何保證航班安全、正點地飛行，必須以先進的信息技術為手段，盡量提高系統(tǒng)的自動化程度，減輕管制員的工作壓力，使他們可以將大部分的精力投入到空中交通指揮當中。塔臺運行管理系統(tǒng)將成為塔臺運行調(diào)度的核心信息系統(tǒng)，系統(tǒng)將帶來一次塔臺管制模式的革新具有非常深遠的意義。塔臺運行管理系統(tǒng)的實施可以大幅提高機場塔臺的調(diào)度決策能力，不但提高機場范圍內(nèi)航班進出港的安全系數(shù)，而且還降低了塔臺調(diào)度的運行成本和提高了機場的吞吐量，對提高機場的進離港容量起到很大的作用，產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益將不可估量。