王 哲 翟文鵬

（1.民航中南機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)研究院（廣州）有限公司，廣東廣州 510422；2.中國民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院，天津 300300）

1 傳統(tǒng)進(jìn)近與區(qū)域?qū)Ш竭M(jìn)近技術(shù)

針對(duì)進(jìn)近的航班流，管制員需要指揮和調(diào)節(jié)航班安全間隔并排序。飛機(jī)進(jìn)近程序及排序主要采用雷達(dá)引導(dǎo)，部分地區(qū)開始應(yīng)用區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)。雷達(dá)引導(dǎo)與區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)相對(duì)成熟，但也存在固有缺陷。

1.1 雷達(dá)管制進(jìn)近程序

在傳統(tǒng)進(jìn)近排序模式中，進(jìn)近管制員向飛行員發(fā)送速度、航向、高度等指令，保持進(jìn)場(chǎng)航空器之間的安全間隔，將航空器按照進(jìn)場(chǎng)順序等因素排序，引導(dǎo)航空器按照提前計(jì)劃的順序切入著陸跑道五邊[1]。

傳統(tǒng)模式中，進(jìn)近管制員具有相當(dāng)大的主動(dòng)權(quán)，航空器切入五邊前，管制員都可以改變航空器的排序。航空器在進(jìn)場(chǎng)過程中的運(yùn)行軌跡有很大的靈活性，管制員可以引導(dǎo)航空器偏離預(yù)定進(jìn)場(chǎng)航線以保證航空器之間的間隔。但靈活性帶來的缺陷是航跡的可預(yù)測(cè)性比較低，在交通情況比較密集的機(jī)場(chǎng)終端區(qū)，頻繁的雷達(dá)引導(dǎo)導(dǎo)致管制員需要頻繁地與飛行員進(jìn)行通話，工作負(fù)荷比較大，過多的雷達(dá)引導(dǎo)可能出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的飛行沖突，對(duì)管制員的工作經(jīng)驗(yàn)要求較高。根據(jù)五邊排序的要求，進(jìn)場(chǎng)航空器進(jìn)入終端區(qū)不久后就會(huì)被要求降到較低的高度，會(huì)有很大的速度限制，運(yùn)行效率較低。

1.2 區(qū)域?qū)Ш竭M(jìn)近模式

區(qū)域?qū)Ш绞购娇掌髟趯?dǎo)航信號(hào)覆蓋范圍或機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的工作能力范圍內(nèi)，或二者的組合，沿任意期望的路徑飛行[2]。現(xiàn)階段，很多機(jī)場(chǎng)終端區(qū)已經(jīng)設(shè)計(jì)進(jìn)場(chǎng)的區(qū)域?qū)Ш匠绦颍瑸楹娇掌鞯倪M(jìn)場(chǎng)航跡進(jìn)行預(yù)先定義，可以減輕管制員和飛行員的工作負(fù)荷，但航線的靈活性很低，不適用于交通流量較大的機(jī)場(chǎng)終端區(qū)。

區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)為融合點(diǎn)進(jìn)近程序的運(yùn)行提供了很大的便利。融合點(diǎn)進(jìn)近程序需要大量的定位點(diǎn)進(jìn)行預(yù)定的閉環(huán)引導(dǎo)，定位點(diǎn)全部選用機(jī)場(chǎng)設(shè)立的導(dǎo)航臺(tái)是不現(xiàn)實(shí)的操作，融合區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)的融合點(diǎn)進(jìn)近程序，為沿區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ稽c(diǎn)運(yùn)行的進(jìn)場(chǎng)航空器在終端區(qū)內(nèi)提供了極大的運(yùn)行空間，增加了交通容量，可以改善單純的區(qū)域?qū)Ш竭M(jìn)場(chǎng)程序缺陷。

2 點(diǎn)融合系統(tǒng)的概念

點(diǎn)融合系統(tǒng)是對(duì)進(jìn)場(chǎng)航空器水平方向運(yùn)行進(jìn)行引導(dǎo)排序的輔助程序，將不同方向的進(jìn)場(chǎng)交通流進(jìn)行匯聚。通過全新的閉環(huán)引導(dǎo)手段，使區(qū)域?qū)Ш匠绦蛟诟呙芏葯C(jī)場(chǎng)終端區(qū)的使用局限性得到徹底改善，為連續(xù)下降進(jìn)近技術(shù)的實(shí)施提供完美的實(shí)施條件[3]。點(diǎn)融合進(jìn)近程序的產(chǎn)生是連續(xù)下降進(jìn)近技術(shù)的延伸，在實(shí)施連續(xù)下降運(yùn)行的垂直剖面基礎(chǔ)上，使用區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)對(duì)航空器的水平運(yùn)行軌跡加以限制，保證航空器在行進(jìn)過程中能夠保持較大的下降率進(jìn)行連續(xù)下降運(yùn)行，取代傳統(tǒng)的階梯下降剖面。

融合點(diǎn)進(jìn)近程序結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 融合點(diǎn)進(jìn)近程序結(jié)構(gòu)

融合點(diǎn)進(jìn)近程序的航路結(jié)構(gòu)主要包括融合點(diǎn)、排序邊、距離標(biāo)記、旁切定位點(diǎn)、飛越點(diǎn)等。

（1）融合點(diǎn)。

不同方向的進(jìn)場(chǎng)交通流在通過該點(diǎn)之后被融合成同一方向，保持規(guī)定間隔的有序交通流。進(jìn)場(chǎng)交通流在通過該點(diǎn)以后可以沿著統(tǒng)一的航路飛行直到切入ILS精密進(jìn)近航向道。

（2）排序邊。

以融合點(diǎn)為圓心的等半徑圓?。ń茍A弧），用于航空器飛行路徑的延伸或縮短，增大前后兩架航空器之間的間隔。排序邊上任意點(diǎn)距離融合點(diǎn)的距離相等，航空器被管制員引導(dǎo)直飛向融合點(diǎn)飛行距離相同，時(shí)間相同。排序邊分內(nèi)外雙層，用于融合不同方向的到港航班。

（3）旁切定位點(diǎn)以及飛越點(diǎn)。

旁切定位點(diǎn)位于內(nèi)外排序邊上的幾個(gè)區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ稽c(diǎn)，可以保證飛機(jī)一直保持在排序邊上運(yùn)行同時(shí)不需要轉(zhuǎn)過大的角度；飛越點(diǎn)為排序邊的最后一點(diǎn)，飛機(jī)飛到飛越點(diǎn)上空時(shí)，如果沒有收到管制員的指令或通訊失效，應(yīng)該馬上轉(zhuǎn)彎直飛融合點(diǎn)，執(zhí)行應(yīng)急程序。

3 點(diǎn)融合系統(tǒng)的運(yùn)行方式

運(yùn)行方式包括正常模式和非正常模式。正常模式指航空器及系統(tǒng)運(yùn)行正常，交通流量在有限范圍之內(nèi)的核心的運(yùn)行方式及其關(guān)問題。非正常模式對(duì)應(yīng)例外處置或服務(wù)失效的情況，如失去區(qū)域?qū)Ш侥芰r(shí)的運(yùn)行方式。

3.1 正常模式下點(diǎn)融合系統(tǒng)的運(yùn)行方式

（1）前提假設(shè)條件。

只考慮進(jìn)場(chǎng)航班流；每個(gè)航空器均能夠執(zhí)行區(qū)域?qū)Ш匠绦虿⑶以O(shè)備完好；裝有相關(guān)設(shè)備的航空器已經(jīng)將程序輸入飛行管理系統(tǒng)，機(jī)組能夠參照按照該程序，保證側(cè)向引導(dǎo)，按照ATC航路許可以進(jìn)行飛行；點(diǎn)融合系統(tǒng)的航班進(jìn)入率設(shè)置恰當(dāng)，考慮縱向間隔、尾流間隔、氣象條件，融合點(diǎn)系統(tǒng)自身性能和出口的限制等因素；交通流量的交付應(yīng)該按照一個(gè)合適的比率進(jìn)行；每個(gè)加入的航空器均應(yīng)保持足夠的縱向間隔；排序邊的航空器優(yōu)先于在進(jìn)入邊的航空器；為了整合加入序列之外的航班，排序邊有時(shí)需要進(jìn)行延伸。

（2）運(yùn)行方法。

管制員應(yīng)在航空器加入排序邊前，檢查確認(rèn)排序指令，檢查加入航空器的高度、速度、間隔及其他條件。為符合程序設(shè)定的飛機(jī)間隔、速度等要求，航空器在加入排序邊之前應(yīng)減速至220節(jié)，形成同質(zhì)航班流，優(yōu)化排序邊的間隔調(diào)節(jié)能力，防止出現(xiàn)太高的交通負(fù)荷。

機(jī)組依照側(cè)向引導(dǎo)程序進(jìn)入排序邊飛行。在序列中，靠前的航空器提前接收管制員發(fā)布的“直飛融合點(diǎn)”指令，機(jī)組轉(zhuǎn)彎直飛融合點(diǎn)。

管制員可以借助簡(jiǎn)單的圖形工具監(jiān)視序列中前后航空器之間的間隔，圖形工具是以融合點(diǎn)為中心的同心等間隔圓弧，圓弧間距為兩架航空器之間的安全間隔，考慮尾渦、天氣等因素的影響。

直飛融合點(diǎn)的航空器飛過第一個(gè)等距同心圓弧后，該航空器距排序邊大于安全間隔，管制員可以給下一個(gè)在排序邊飛行的航空器發(fā)布“直飛融合點(diǎn)”的指令，與前機(jī)保持適當(dāng)?shù)拈g隔。

航空器滿足平行排序邊上航空器的安全間隔時(shí)，管制員可以根據(jù)高度適當(dāng)發(fā)出下降許可。機(jī)組根據(jù)許可進(jìn)行下降，距離可知時(shí)，應(yīng)盡量優(yōu)化下降，增加下降的舒適度。

航空器轉(zhuǎn)彎直飛融合點(diǎn)過程中，管制員一般只能通過調(diào)配航空器的速度調(diào)配間隔。點(diǎn)融合系統(tǒng)中間隔的保證仍然是管制員的任務(wù)。

3.2 非正常模式下點(diǎn)融合系統(tǒng)的運(yùn)行方式

非正常模式指超出利用點(diǎn)融合系統(tǒng)正常運(yùn)行程序，需要特殊雷達(dá)引導(dǎo)或附加其他飛行程序處理運(yùn)行方式。

（1）常見非正常運(yùn)行模式及其解決辦法。

進(jìn)入系統(tǒng)的航班比率偏大，導(dǎo)致交通流不合理。管制員可以使用雷達(dá)引導(dǎo)或開放等待程序緩解交通壓力。

航空器的P-RNAV性能無法使用。機(jī)組被放行使用點(diǎn)融合程序時(shí)，應(yīng)告知管制員能否飛行該程序。管制員收到不能飛行點(diǎn)融合系統(tǒng)告知，啟用為未安裝設(shè)備的航空器準(zhǔn)備的程序。

機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航準(zhǔn)確度下降或機(jī)場(chǎng)失去對(duì)單個(gè)航空器的PRNAV性能。機(jī)組通知管制員，由管制員監(jiān)視飛行，需要時(shí)使用雷達(dá)引導(dǎo)，將之視為未安裝設(shè)備的航空器看待。

機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航準(zhǔn)確度下降或機(jī)場(chǎng)失去對(duì)全部航空器的PRNAV性能。轉(zhuǎn)為傳統(tǒng)引導(dǎo)程序。

通信失效（安裝了相關(guān)設(shè)備的航空器）。機(jī)組依照公布的安裝設(shè)備的航空器通信失效程序進(jìn)行飛行。

通信失效（未安裝相關(guān)設(shè)備的航空器）。機(jī)組依照公布的未安裝設(shè)備的航空器通信失效程序進(jìn)行飛行。

航空器安裝了合適的設(shè)備，但沒有按照許可的程序飛行。管制員監(jiān)視并檢測(cè)發(fā)現(xiàn)不一致后，如有需要，對(duì)該航空器采用雷達(dá)引導(dǎo)并將之視為未安裝設(shè)備的航空器處理。

航空器沒有在正確的高度加入排序邊。管制員重新發(fā)布高度指令者使用高度，引導(dǎo)航空器離開排序邊，建立間隔。

航空器沒有減速（或沒有收到減速指令）或減速太遲（或收到減速指令太晚）。管制員重新發(fā)送，需要時(shí)，改變序列順序防止空間過于緊迫，管制員可以對(duì)該航空器使用垂直間隔（并排排序邊上用備用高度）或雷達(dá)引導(dǎo)。

需要后續(xù)排序調(diào)整。序列順序在發(fā)送直飛融合點(diǎn)指令前已經(jīng)確定。在一些例外情況（如緊急情況，航空器未聽從下降指令）下，需要再調(diào)整序列?？梢詰?yīng)用包括雷達(dá)引導(dǎo)在內(nèi)的引導(dǎo)來改變某個(gè)航空器的位置狀態(tài)。

航空器沒有轉(zhuǎn)向融合點(diǎn)（或沒有收到相關(guān)指令）或轉(zhuǎn)向融合點(diǎn)太晚（或收到指令太晚）。管制員重新發(fā)送指令，有需要時(shí)，改變序列順序或使用雷達(dá)引導(dǎo)重新調(diào)整飛行順序。

航空器過早轉(zhuǎn)向融合點(diǎn)（或者收到轉(zhuǎn)向指令過早）。管制員重新發(fā)送指令，根據(jù)需要改變序列順序防止間隔入侵或空間太緊迫的風(fēng)險(xiǎn)，必要時(shí)使用雷達(dá)引導(dǎo)。

錯(cuò)誤的航空器轉(zhuǎn)向融合點(diǎn)（或錯(cuò)誤的航空器收到轉(zhuǎn)向指令）。評(píng)估交通負(fù)荷條件和與序列中前機(jī)的間隔，使用雷達(dá)引導(dǎo)指揮飛機(jī)。

航空器沒有如期下降，沒有得到指令時(shí)下降或下降太遲，或沒有在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候收到下降指令。下降開始過早，需要雷達(dá)引導(dǎo)保證與其其他排序邊的間隔，可能引起序列的改變。下降地太晚時(shí)，需要雷達(dá)引導(dǎo)確保航空器可以下降并引起排序的變化。

航空器沒有減速（或沒有被要求減速）或減速太遲。為防止空間太緊迫，管制員可以對(duì)該航空器進(jìn)行雷達(dá)引導(dǎo)。

不可能通過速度控制保持間隔（前機(jī)收到直飛指令建立起始間隔時(shí)，沒有注意到需要預(yù)留足夠的速度變化余量來保持間隔）。對(duì)航空器使用雷達(dá)引導(dǎo)，將之重新插入序列中，盡量在到達(dá)融合點(diǎn)之前插入。

（2）需要使用雷達(dá)引導(dǎo)的運(yùn)行方式。

對(duì)未安裝相關(guān)設(shè)備的航空器或?yàn)榱嘶謴?fù)到期望的運(yùn)行狀態(tài)，需要使用到雷達(dá)引導(dǎo)。

將航空器拉出序列，引導(dǎo)其在與排序邊平行的路徑上飛行，使用虛擬的內(nèi)排序邊，同時(shí)保持一個(gè)恰當(dāng)?shù)母叨取?/p>

滿足序列中前機(jī)所需間隔時(shí)，執(zhí)行直飛融合點(diǎn)的指令將該航空器重新加入序列中。

雷達(dá)引導(dǎo)可以使交通性能恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，管制員通過目測(cè)分辨發(fā)生問題的航空器的位置，外排序邊航空器過早轉(zhuǎn)向融合點(diǎn)導(dǎo)致與內(nèi)排序邊航空器間隔不足。

提前轉(zhuǎn)彎如圖2所示。引導(dǎo)調(diào)間距如圖3所示。直飛融合點(diǎn)如圖4所示。

圖2 提前轉(zhuǎn)彎

圖3 引導(dǎo)調(diào)間距

圖4 直飛融合點(diǎn)

未安裝相關(guān)設(shè)備的航空器如果能夠通過排序邊上的雷達(dá)引導(dǎo)，收到轉(zhuǎn)向融合點(diǎn)的指令達(dá)到正常點(diǎn)融合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，該航空器可以加入排序。

（3）等待程序。

航班量超過點(diǎn)融合系統(tǒng)負(fù)荷時(shí)，可以在排序邊進(jìn)入點(diǎn)前設(shè)計(jì)一個(gè)等待程序暫時(shí)緩解系統(tǒng)壓力。等待程序設(shè)立在排序邊之前，可以應(yīng)對(duì)程序的交通高峰和復(fù)飛情況。平行排序邊反向運(yùn)行時(shí)，管制員可以引導(dǎo)航空器直接加入反向邊結(jié)尾的等待程序進(jìn)行等待。

等待程序設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 等待程序設(shè)計(jì)

（4）低性能航空器的運(yùn)行方式。

交通流量中包含沒有P-RNAV能力的速度慢的航空器或通航飛機(jī)等低性能航空器時(shí)，通過特殊程序?qū)⑦@樣的航空器整合到序列中。

有相關(guān)設(shè)備且具有標(biāo)準(zhǔn)性能的航空器時(shí)，可以飛標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)融合程序；沒有相關(guān)設(shè)備但具有標(biāo)準(zhǔn)性能的航空器時(shí)，可以沿著標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)融合程序進(jìn)行雷達(dá)引導(dǎo)飛行；有相關(guān)設(shè)備但航空器性能較低時(shí)，需要飛為低性能航空器設(shè)計(jì)的特殊程序；沒有相關(guān)設(shè)備且航空器性能較低時(shí)，可以沿著為低性能航空器設(shè)計(jì)的特殊程序進(jìn)行雷達(dá)引導(dǎo)飛行。

（5）通信失效時(shí)的運(yùn)行方式。

安裝了相關(guān)設(shè)備的航空器通信失效時(shí)，應(yīng)該飛通信失效狀態(tài)的特殊程序；程序中有高度限制時(shí)，通信失效程序應(yīng)該為航空器的下降增加引導(dǎo)。排序邊中最后飛越點(diǎn)，能夠給管制員提供明確的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，確保有足夠的時(shí)間管理交通流。

未安裝相關(guān)設(shè)備的航空器的通信失效程序確定依賴于常規(guī)導(dǎo)航點(diǎn)的回執(zhí)信息，需要考慮當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐木唧w限制，盡可能最小化P-RNAV程序中航空器對(duì)其的干擾，需要根據(jù)具體情況分析。

（6）飛機(jī)飛出排序邊時(shí)的運(yùn)行方式。

點(diǎn)融合程序中航空器一般不會(huì)用完排序邊的全部長度。出現(xiàn)例外情況時(shí)，此程序中，在排序邊末端往外轉(zhuǎn)彎，方向仍對(duì)著融合點(diǎn)，高度和點(diǎn)融合程序保持一致，在點(diǎn)融合程序之外形成了一個(gè)新的閉合程序。管制員可以給飛機(jī)下達(dá)下降和調(diào)速指令，也可以延緩下降并指導(dǎo)航空器保持當(dāng)前高度，指導(dǎo)航空器進(jìn)行等待，直至其可以重新整合進(jìn)入序列，類似于使用雷達(dá)引導(dǎo)從非正常情況中恢復(fù)，程序管制員通過目視從序列中辨別出問題航空器。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的航班等待排序程序中，達(dá)到安全間隔后，航班至少飛完一個(gè)盤旋才可以加入排序隊(duì)列中，點(diǎn)融合系統(tǒng)中，航班在排序邊任何一點(diǎn)都可以直飛融合點(diǎn)，節(jié)約航班排序等待時(shí)間和燃油消耗。點(diǎn)融合系統(tǒng)是連續(xù)下降技術(shù)，減少了航班“下降-改平-下降-再改平”的飛行模式，可以節(jié)約大量燃油，為航空公司帶來很大經(jīng)濟(jì)效益。與傳統(tǒng)線型程序結(jié)構(gòu)相比，立體結(jié)構(gòu)大大增大終端區(qū)容量，雷達(dá)管制對(duì)每架航班的方向引導(dǎo)轉(zhuǎn)為監(jiān)控和每個(gè)航班只發(fā)“直飛融合點(diǎn)”一個(gè)指令就完成排序和等待，增大了工作效率，降低了管制工作負(fù)荷。點(diǎn)融合系統(tǒng)占用的空域比較大，在空域受到限制的情況下可能需要結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)和改造。