楊群亭, 楊新湦, 張 健

(中國民航大學(xué) 空中交通管理學(xué)院, 天津 300300)

空管專業(yè)協(xié)同能力虛擬仿真平臺的建設(shè)與應(yīng)用探討

楊群亭, 楊新湦, 張 健

(中國民航大學(xué) 空中交通管理學(xué)院, 天津 300300)

針對我國航空運(yùn)輸業(yè)的快速增長態(tài)勢,管制協(xié)同運(yùn)行是緩解空中交通擁堵的有效手段。該文首先介紹了管制協(xié)同能力的基本概念,然后通過探討虛擬仿真訓(xùn)練平臺和相應(yīng)協(xié)同能力虛擬仿真平臺的建設(shè),并結(jié)合虛擬仿真平臺提出了提高管制協(xié)同能力培養(yǎng)的方案。探索協(xié)同能力培養(yǎng)方案,可以豐富CDIO工程模式應(yīng)用內(nèi)涵,是確?！白吭焦こ處熍囵B(yǎng)計劃”培養(yǎng)質(zhì)量、培養(yǎng)滿足民航運(yùn)輸業(yè)長遠(yuǎn)需要的工程人才的重要手段。

虛擬仿真； 交通運(yùn)輸； 協(xié)同能力

近年來我國航空運(yùn)輸業(yè)處于快速增長態(tài)勢,2012年我國民航運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量已達(dá)608.2億噸公里[1],民航旅客運(yùn)輸量為3.2億人次,預(yù)計2015年為4.5億人次[2]。空中交通流量的上升給我國民航事業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇,但引起的航班延誤也讓這個行業(yè)飽受責(zé)難。據(jù)Flight Status統(tǒng)計顯示,2013年8月首都國際機(jī)場和上海浦東機(jī)場延誤現(xiàn)象排在世界35個主要機(jī)場的倒數(shù)第1、2位[3]。為了緩解大流量復(fù)雜交通導(dǎo)致的擁堵態(tài)勢,我國提出了以安全、順暢、高效、綠色為特征的“新一代國家空管系統(tǒng)”理念,亟需培養(yǎng)具備扎實(shí)的空管運(yùn)行指揮與協(xié)同能力的人才[4-5]。本文主要對協(xié)同運(yùn)行訓(xùn)練的系統(tǒng)平臺建設(shè)進(jìn)行探討。

1 管制協(xié)同能力

管制協(xié)同工作存在于航空器的整個飛行階段，通過空管一線培訓(xùn)主管部門的調(diào)研以及對管制協(xié)同能力的梳理,可以從縱向和橫向?qū)苤茀f(xié)同進(jìn)行歸納,從而從2個維度對空管協(xié)同能力提出培養(yǎng)要求。縱向的協(xié)同指塔臺、進(jìn)近、區(qū)域之間的協(xié)同；橫向的協(xié)同的狹義概念是同一管制部門之間不同扇區(qū)、不同席位之間的協(xié)同,廣義概念是空管同現(xiàn)場、航空公司甚至軍航部門之間的協(xié)同。協(xié)同運(yùn)行相關(guān)的能力要求包括部門間協(xié)調(diào)能力、人際溝通能力、席位間協(xié)作能力、團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)能力、實(shí)時決策能力等。另外,管制員通常會面對諸多限制條件,需要在多種約束條件下做出決策[6]。

2 加強(qiáng)虛擬仿真訓(xùn)練基礎(chǔ)平臺建設(shè)

2.1 建立新一代的虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)

新一代的的虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)不僅要具有甚高頻通話模擬設(shè)備、內(nèi)話面板設(shè)備、無線電對講機(jī)和管制工作臺等配套設(shè)施,還應(yīng)該對飛機(jī)的具體飛行過程進(jìn)行高保真的模擬[7-8]。目前空管學(xué)院使用的虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)同空管一線工作還有許多不一致的情況,一些舊系統(tǒng)(如程序管制模擬機(jī)系統(tǒng))的問題比較明顯。應(yīng)當(dāng)要改進(jìn)虛擬仿真系統(tǒng)內(nèi)置算法,重點(diǎn)考慮不同航空公司飛行習(xí)慣、不同機(jī)型、不同高度以及不同天氣情況對飛機(jī)的影響,并能在訓(xùn)練中切實(shí)感受軍方的某些要求。同時新一代虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)還應(yīng)該踐行各種管制規(guī)章制度,如“飛機(jī)距接地點(diǎn)4 km之前必須發(fā)出著陸許可”等,否則有損學(xué)員正確管制意識的培養(yǎng)。

2.2 研發(fā)基于一致化數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的空管全過程聯(lián)合虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)

通過空管全過程聯(lián)合仿真訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)場、塔臺、進(jìn)近、區(qū)域全過程管制模擬的聯(lián)合運(yùn)行,彌補(bǔ)以往空管協(xié)同運(yùn)行能力訓(xùn)練手段平臺的缺失。中國民航大學(xué)不僅已經(jīng)開發(fā)了現(xiàn)場指揮模擬訓(xùn)練系統(tǒng),也初步建設(shè)了全過程聯(lián)合虛似仿真訓(xùn)練系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)多功能、多工種協(xié)同演練的訓(xùn)練方式[9]。未來需要對該系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化,結(jié)合空域結(jié)構(gòu)、不同機(jī)場、機(jī)場細(xì)則、管制協(xié)議和機(jī)場服務(wù)保障協(xié)議,形成面向多任務(wù)、多約束、多信息的協(xié)同運(yùn)行的訓(xùn)練平臺。

2.3 積極探索模擬CDM系統(tǒng)建設(shè)

CDM系統(tǒng)的大力推廣已成為一種必然趨勢,民航院校應(yīng)當(dāng)積極探索CDM系統(tǒng)的理論和系統(tǒng)應(yīng)用研究,為新形勢需求下的管制人才培養(yǎng)工作打下基礎(chǔ)?？梢砸袁F(xiàn)有現(xiàn)場指揮系統(tǒng)、流量管理系統(tǒng)、航行情報系統(tǒng)和模擬機(jī)系統(tǒng)等為基礎(chǔ),結(jié)合CDM算法,探索CDM模擬平臺建設(shè)。首先以終端為單位構(gòu)建CDM的模擬環(huán)境,然后可以根據(jù)系統(tǒng)管制協(xié)同的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和新的研究成果對其進(jìn)行修正和功能擴(kuò)展。模擬CDM系統(tǒng)的體系架構(gòu)如圖1所示?？展軉挝?、機(jī)場、航空公司以及其他一些外聯(lián)單位共享CDM系統(tǒng),流量管理中心通過CDM流量監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)問題并根據(jù)需要調(diào)用協(xié)同決策算法對航班進(jìn)行動態(tài)分配[10-11]。

圖1 模擬CDM系統(tǒng)體系架構(gòu)示意圖

3 構(gòu)建虛擬協(xié)同訓(xùn)練輔助平臺

3.1 設(shè)計具有較高逼真度的管制協(xié)同虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

管制協(xié)同能力是對管制能力的進(jìn)一步要求,管制能力和管制協(xié)同能力的培養(yǎng)不能模式化,要提高管制協(xié)同能力,需要保證學(xué)員對各種非常規(guī)情況管制能力和協(xié)同能力的培養(yǎng)。需要在訓(xùn)練中設(shè)置不同特殊情境,以直觀逼真的方式訓(xùn)練管制協(xié)調(diào)席與管制席位、軍方管制單位、通信、導(dǎo)航、氣象部門、情報以及管制單位內(nèi)部人員的溝通協(xié)調(diào)能力。由于空管是復(fù)雜動態(tài)、大尺度的控制系統(tǒng),其高風(fēng)險的特點(diǎn)決定了在真實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下進(jìn)行人才培養(yǎng)的局限性和不可實(shí)現(xiàn)性,可以依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)對跑道入侵、跑道異物、惡劣天氣、飛機(jī)問題和軍方活動限制等一些影響正常管制指揮的特殊情況進(jìn)行環(huán)境再造,依據(jù)這些虛擬平臺提高學(xué)員管制工程應(yīng)用能力。

3.2 初步建成全國主要空域結(jié)構(gòu)和機(jī)場布局的虛擬環(huán)境

鑒于目前空管培訓(xùn)的發(fā)展現(xiàn)狀,我院已經(jīng)針對有條件的單位進(jìn)行了學(xué)員的定向培養(yǎng),如“華北班”和正在培訓(xùn)過程中的“新疆班”。然而,在定向培養(yǎng)過程中,用人單位特定的空域結(jié)構(gòu)、機(jī)場布局、進(jìn)離場程序等虛擬仿真環(huán)境的搭建是個相當(dāng)復(fù)雜和耗時的過程。這些模擬環(huán)境的缺乏,一定程度上限制了定向培養(yǎng)的進(jìn)程,不利于空管領(lǐng)域校企合作的進(jìn)一步深入。所以,逐步建成全國主要機(jī)場的空域結(jié)構(gòu)、機(jī)場布局、進(jìn)離場程序的模擬環(huán)境,并實(shí)現(xiàn)虛擬仿真運(yùn)行環(huán)境的動態(tài)裝載是需要盡快解決的問題?？捎煽展軉挝恢苯舆x派一線管制教員,民航院校提供場地和配套設(shè)施,實(shí)現(xiàn)民航院校教學(xué)與空管崗位實(shí)踐的平滑對接,可以有效打通管制學(xué)員快速成長通道,提高學(xué)員培養(yǎng)效率和節(jié)約成本,也有利于拓展校企合作途徑。

3.3 建設(shè)CBT教學(xué)資源庫

通過CBT可以使空中交通運(yùn)輸專業(yè)實(shí)踐課教學(xué)由“教師-模擬機(jī)”轉(zhuǎn)換為“教師-CBT-模擬機(jī)”的形式,可以促使學(xué)生主動學(xué)習(xí),節(jié)約教師資源。同時,基于CBT教學(xué)資源,學(xué)員可以節(jié)約大量熟悉模擬機(jī)的過程,提高模擬機(jī)有效利用率。結(jié)合空管專業(yè)理論課程在知識內(nèi)涵、課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)組織等諸多方面的相通之處,挖掘不同課程共性教學(xué)資源,并結(jié)合各管制課程特點(diǎn),建設(shè)集學(xué)科理論知識、空管模型展示、案例動畫演示及自學(xué)軟件為一體的CBT教學(xué)資源庫是十分必要的。

4 利用平臺加強(qiáng)協(xié)同運(yùn)行工程能力培養(yǎng)

4.1 持續(xù)重視同一管制席位管制席和協(xié)調(diào)席的協(xié)同

在管制學(xué)員模擬機(jī)練習(xí)中,要加強(qiáng)管制席位與管制協(xié)調(diào)席位溝通能力的培養(yǎng)。協(xié)調(diào)管制席位不但要通過模擬平臺掌握、處理并及時準(zhǔn)確地傳遞重要交通管制信息,還要對管制席位的管制方案了如指掌。通過長期的模擬機(jī)配合訓(xùn)練和總結(jié),作為不同個體的管制員和管制協(xié)調(diào)席位管制員應(yīng)該形成一種默契,通過對方的一個眼神或一個手勢,即能了解對方的意圖,從而實(shí)現(xiàn)管制目的的一致性,達(dá)到良好的管制協(xié)同效果。

4.2 加強(qiáng)培養(yǎng)多模塊聯(lián)合培訓(xùn)中不同部門之間的協(xié)同能力

管制工作是一個覆蓋飛行全過程的工作,是多部門、多崗位協(xié)同配合的過程。當(dāng)前民航院校廣泛采用的單模塊訓(xùn)練方式的重心往往集中在沖突的預(yù)見和調(diào)配能力上,管制協(xié)調(diào)工作的訓(xùn)練往往不夠重視。為了有效解決工程能力訓(xùn)練中的協(xié)同能力培養(yǎng),可以充分利用全過程聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng),在訓(xùn)練過程中可以對不同練習(xí)合理設(shè)計塔臺進(jìn)近協(xié)議、進(jìn)近區(qū)域協(xié)議、特殊移交、扇區(qū)移交和移交航空器進(jìn)離港排序因素等規(guī)則,通過多崗位角色輪換進(jìn)行管制協(xié)同意識的培養(yǎng)[12]。

4.3 突出軍民航空管聯(lián)合運(yùn)行能力的培養(yǎng)

軍民航協(xié)同是運(yùn)行單位管制人員不可避免的工作之一,也是管制協(xié)同工作中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。然而,由于軍隊的特殊原因,民航初始養(yǎng)成學(xué)員管制協(xié)同能力比較薄弱。可以結(jié)合協(xié)同運(yùn)行平臺,通過建立軍地院校交流機(jī)制,強(qiáng)化軍地師資互學(xué)共建環(huán)節(jié),開展適應(yīng)軍民航聯(lián)合運(yùn)行的管制課程,在模擬機(jī)訓(xùn)練中加入空中限制區(qū)等真實(shí)受限條件,培養(yǎng)具備軍民航聯(lián)合運(yùn)行的協(xié)同意識和能力的專業(yè)融合型人才。

5 結(jié)語

航空運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展對管制員的空管協(xié)同能力提出了新的要求。從基礎(chǔ)平臺建設(shè)和配套管制協(xié)同訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè)兩大方面提出了提高管制協(xié)同運(yùn)行平臺建設(shè)的途徑。隨著系統(tǒng)平臺建設(shè)的進(jìn)行與有條件使用,制學(xué)員管制協(xié)同能力已經(jīng)明顯得到了提高。突出協(xié)同運(yùn)行能力的培養(yǎng),豐富了民航運(yùn)輸業(yè)CDIO工程模式的應(yīng)用內(nèi)涵,是確保“卓越工程師培養(yǎng)計劃”實(shí)施效果、培養(yǎng)滿足民航運(yùn)輸業(yè)長遠(yuǎn)需要的工程人才的重要手段。

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Exploration on construction and application of virtual simulation platform with ATC collaborative capacity

Yang Qunting, Yang Xinsheng, Zhang Jian

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

The coordinated operation in air traffic controlling is an effective means to alleviate air traffic congestion, aiming at the rapid growth of the air transport industry. The conception of coordinated operation is analyzed firstly. Then, the scheme of enhancing coordination capacity is proposed through the construction of a series of basic training platforms and corresponding coordinated operation training systems. The exploration on coordination capacity training enriches the connotation of CDIO application and is essential to ensure the quality of “Excellent Engineer Training Program,” which can be used as a weighty means for catering civil aviation industry in engineering needs of long term interests.

virtual simulation; traffic and transportation; collaborative capacity

10.16791/j.cnki.sjg.2017.02.004

2016-10-14

楊群亭(1983—)，男，河南南陽，在職博士研究生，講師，主要研究方向?yàn)榭罩薪煌ㄟ\(yùn)輸.

E-mail：quntingyang@foxmail.com

TP391.9；V355

A

1002-4956(2017)2-0016-03