崔品品

（民航中南空管局空管設(shè)備應(yīng)用技術(shù)開發(fā)實驗室，廣東 廣州 510000)

0 引言

隨著各地機場規(guī)模的不斷擴大，塔臺信息系統(tǒng)的數(shù)量日漸增加，不同的系統(tǒng)使用各自的人機界面，各系統(tǒng)間缺少足夠的數(shù)據(jù)交互，同時信息綜合利用程度低、席位工作環(huán)境混亂。因此，對塔臺信息系統(tǒng)進(jìn)行集成，建立塔臺管制自動化系統(tǒng)成為目前塔臺建設(shè)的主要思路。

由于各地管制范圍劃分的差異，有些地方的機場塔臺管制范圍包含全部或部分進(jìn)近空域，如湛江、鄂州等地。有些較為大型的機場塔臺管制范圍僅包括機場場面和五邊區(qū)域，如廣州、成都等地。由于塔臺管制自動化系統(tǒng)作為單獨的一套自動化系統(tǒng)，應(yīng)自行處理飛行計劃數(shù)據(jù)。且目前塔臺不再建設(shè)空管自動化系統(tǒng)的延伸席位，因此，塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間不可避免地出現(xiàn)了飛行數(shù)據(jù)移交的管制業(yè)務(wù)需求。此外，有些現(xiàn)場的塔臺管制和機坪管制分離，機坪管制也可能會有自己的一套自動化系統(tǒng)，在這種情況下，塔臺管制自動化系統(tǒng)與機坪管制自動化系統(tǒng)也會需要進(jìn)行移交，但是這種屬于地-地移交，類似于電子進(jìn)程單系統(tǒng)的地面狀態(tài)流轉(zhuǎn)，相對較為簡單。而塔臺自動化和空管自動化系統(tǒng)之間的移交區(qū)別于傳統(tǒng)的不同管制單位間移交（如AIDC) ，且不僅僅包含目前的進(jìn)近對區(qū)調(diào)的空對空C 類垂直移交。

在目前管制單位間所用移交方式的基礎(chǔ)上，本文基于不同的場景需求，致力于研究塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的特殊移交模式，尤其是塔近分離的塔臺管制自動化系統(tǒng)與終端區(qū)空管自動化系統(tǒng)之間的C類移交，進(jìn)而為塔臺管制自動化系統(tǒng)的后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 塔臺管制范圍和與空管自動化系統(tǒng)移交的關(guān)系

1.1 塔進(jìn)一體與塔進(jìn)分離

塔臺管制單位負(fù)責(zé)對本塔臺管轄范圍內(nèi)航空器的推出、開車、滑行、起飛、著陸和與其有關(guān)的機動飛行的空中交通服務(wù)。規(guī)章要求，全年起降架次超過36000架次或者空域環(huán)境復(fù)雜的機場應(yīng)當(dāng)設(shè)置進(jìn)近管制單位，進(jìn)近管制空域垂直范圍通常在6000米（含）以下最低高度層以上，機場管制地帶通常包括起落航線和最后進(jìn)近定位點之后的航段以及第一個等待高度層（含）以下至地球表面的空間和機場機動區(qū)。

所以，塔進(jìn)一體的管制單位一般指全年起降架次較少，塔臺負(fù)責(zé)機場管制地帶和部分進(jìn)近管制空域，其與空管自動化系統(tǒng)間屬于空對空垂直移交的關(guān)系；塔近分離的管制單位塔臺僅負(fù)責(zé)機場管制地帶，其與空管自動化系統(tǒng)間屬于地對空垂直移交的關(guān)系。

1.2 FDE C類移交

塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的移交，不論是塔進(jìn)一體時的移交場景還是塔進(jìn)分離時的移交場景，都屬于典型的垂直移交。目前，關(guān)于垂直移交方面的研究，我國已有了自有電子移交電報標(biāo)準(zhǔn)，即基于飛行數(shù)據(jù)交互的空管自動化系統(tǒng)間管制移交FDE(4029.3C 類移交）[1]，目前已在國內(nèi)多個現(xiàn)場根據(jù)各地實際情況進(jìn)行了垂直移交方面的應(yīng)用。比如廣州終端區(qū)和廣州區(qū)調(diào)之間基于FDECM[2]的移交，經(jīng)相關(guān)一致性檢查、同步、協(xié)調(diào)、移交等標(biāo)準(zhǔn)過程，本質(zhì)上屬于空對空的移交。此外，在西南地區(qū)現(xiàn)場與管制區(qū)范圍內(nèi)中小機場之間存在更為簡單的FDE 應(yīng)用方式，只包含移交階段，此部分可涉及地對空的移交。因此，垂直移交在實現(xiàn)方式上較為靈活，一般基于4029.3 的C 類移交，通過FDECM報文實現(xiàn)。

飛行數(shù)據(jù)交換C 類電報由4種電報構(gòu)成，業(yè)務(wù)流程包含2個階段，分別為協(xié)調(diào)階段和移交階段。在報文語義和語法方面，飛行數(shù)據(jù)交換C類電報采用了ADEXP 格式。通信協(xié)議方面，大部分應(yīng)用使用TCP/IP 協(xié)議[3]實現(xiàn)點對點通信。

在最新的關(guān)于民用航空空中交通管制自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換規(guī)范中定義，自動化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換報文分為5類，分別為系統(tǒng)通用數(shù)據(jù)交換報文、基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換報文、環(huán)境數(shù)據(jù)交換報文、管制業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換報文，流量信息數(shù)據(jù)交換報文。塔臺管制自動化系統(tǒng)進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)交互的外部系統(tǒng)，均需支持通過相互循環(huán)發(fā)送SHBT心跳報文判斷兩系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸是否正常；塔臺管制自動化系統(tǒng)通過管制業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換報文實現(xiàn)與空管自動化系統(tǒng)電子化移交、與空管自動化系統(tǒng)或者第三方系統(tǒng)實現(xiàn)SSR報文的申請和分配。

雖然塔臺自動化系統(tǒng)和空管自動化系統(tǒng)之間的移交大體上仍然屬于垂直移交的范疇，通常需遵守FDE 移交方式，但FDE 移交的實現(xiàn)較為靈活，且鑒于塔進(jìn)一體和塔進(jìn)分離管制范圍的不同，與空管自動化系統(tǒng)之間的垂直移交方式也會相應(yīng)地有較大區(qū)別。下面分別進(jìn)行分析研究，尤其是塔進(jìn)分離情況下，垂直移交處于不同自動化系統(tǒng)間地空移交的范疇，就未來的規(guī)范化移交使用方面，更有研究價值。

2 塔進(jìn)一體的塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)間的FDE移交

塔進(jìn)一體的塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的移交本質(zhì)上類似于進(jìn)近-區(qū)調(diào)之間的空對空垂直移交，如湖北的鄂州機場集成塔臺系統(tǒng)與武漢終端區(qū)空管自動化系統(tǒng)之間、湛江的吳川機場塔臺管制自動化系統(tǒng)與湛江終端區(qū)空管自動化系統(tǒng)之間所采取的，就是基于空對空移交。

根據(jù)現(xiàn)行的管制移交協(xié)議，高低扇區(qū)的移交也會在一個固定的點完成。這個固定點與扇區(qū)間的高度分界線形成了空間上唯一一個移交點，因此高低扇區(qū)移交并不是真的無固定點，可基于移交點前VSP時間開始協(xié)調(diào)。其次，4029.3C 類移交標(biāo)準(zhǔn)運行實質(zhì)是電報內(nèi)容并不傳遞移交點和過移交點時間，僅包含移交的管制指令，可以避免不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)影響飛行數(shù)據(jù)內(nèi)容的情況。

FDECM 接口上的MH/T4029.3[4]消息具體的報文內(nèi)容如下：

CFPL：完整的飛行計劃信息，包括ICAO 字段和其他字段

–SYN：用于同步

圖1 C類移交流程

–COOR：用于協(xié)調(diào)

–CNL：用于取消協(xié)調(diào)

CHRQ：移交請求

–HND：發(fā)起移交請求

–CNL：取消正在進(jìn)行的移交請求

CHRP：對 CHRQ HND的響應(yīng)消息

–ACP：接受移交請求

–REJ：拒絕移交請求

CLAM：收到CFPL COOR CFPL CNL CHRQ CHRP的確認(rèn)

綜上分析，塔進(jìn)一體的塔臺自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間，根據(jù)各地管制的實際需求，在確定好移交點或上下游的管制邊界的前提下，采用標(biāo)準(zhǔn)模式的FDE C類移交或者簡模式的C類移交即可實現(xiàn)。

3 塔進(jìn)分離的塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)間的FDE移交

從管制工作流程而言，塔進(jìn)分離的塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的移交、屬于地面-空中的移交，有兩項特點：

1) 航班從地面起飛到進(jìn)近管制，其時長特別短。就廣州現(xiàn)場而言，目前地面航班經(jīng)塔臺電子進(jìn)程單TOMS系統(tǒng)完成塔臺的管制流程后，起飛升空，進(jìn)近的空管自動化系統(tǒng)界面一出現(xiàn)目標(biāo)，正常情況下立即自動相關(guān)并直接歸進(jìn)近管制。

2) 地空移交雖然也可以設(shè)定固定的移交點，但就離港航班，若基于普通的空對空移交而言，設(shè)定距離移交點前VSP 時間開始C 類[5]協(xié)調(diào)無法實現(xiàn)，因為塔進(jìn)分離塔臺管制自動化系統(tǒng)一般不進(jìn)行4D 剖面計算，且其前期大部分時間屬于地面滑行和等待，根本無法提前判斷準(zhǔn)確的到點時間，航班動作必須基于地面管制和塔臺管制的指令。

因此，對于塔進(jìn)分離的塔臺自動化系統(tǒng)而言，研究航班的地面生命周期狀態(tài)、準(zhǔn)確把握航班的管制流程階段，在地面的生命周期狀態(tài)的基礎(chǔ)上通過地面狀態(tài)觸發(fā)實現(xiàn)地面-空中的C 類移交是比較可行的方式。

3.1 地面生命周期狀態(tài)

塔臺管制自動化系統(tǒng)的航班，塔進(jìn)分離不考慮飛越計劃的前提下，其飛行計劃的流轉(zhuǎn)從大類上分為進(jìn)港航班和離港航班。因此，其地面狀態(tài)的飛行計劃生命周期可從進(jìn)港航班生命周期管理和離港航班生命周期管理兩方面來分析。

在塔臺管制自動化系統(tǒng)建設(shè)之前，大部分塔臺管制航班的地面生命周期狀態(tài)基于塔臺電子進(jìn)程單TOMS 系統(tǒng)，通過席位電子進(jìn)程單的狀態(tài)的變化和管制指令的變更實現(xiàn)地面狀態(tài)的流轉(zhuǎn)，但是這種流轉(zhuǎn)僅限于塔臺電子進(jìn)程單的系統(tǒng)內(nèi)，并未與外系統(tǒng)（如空管自動化系統(tǒng)）有移交飛行數(shù)據(jù)等方面的交互，有些現(xiàn)場即使可通過EST 報文向空管自動化系統(tǒng)發(fā)送協(xié)調(diào)報文，但后期也可能會引起空管自動化系統(tǒng)的一些相關(guān)異常的問題。因此，電子進(jìn)程單的狀態(tài)的流轉(zhuǎn)不等同于塔臺管制自動化系統(tǒng)地面飛行計劃生命周期管理。

按照塔臺管制自動化系統(tǒng)最新的試行規(guī)范，離港和進(jìn)港航班生命周期的設(shè)計流轉(zhuǎn)如圖2和圖3所示。

圖2 塔臺管制自動化系統(tǒng)離港航班生命周期狀態(tài)

圖3 塔臺管制自動化系統(tǒng)進(jìn)港航班生命周期狀態(tài)

由圖2和圖3可知，通過地面狀態(tài)生命周期管理，將塔臺管制自動化系統(tǒng)航班在系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)流轉(zhuǎn)和對外的飛行數(shù)據(jù)交互進(jìn)行了有機的串聯(lián)。在各個地面狀態(tài)的基礎(chǔ)上，塔臺管制自動化系統(tǒng)可以完成豐富的管制工作流程，如SSR的申請和分配、跑道和SID的分配、對外飛行數(shù)據(jù)的移交與接收等內(nèi)容。

1) 系統(tǒng)的SSR分配：按照空管自動化系統(tǒng)現(xiàn)行的SSR分配原則，系通過飛行計劃生命周期處于預(yù)激活狀態(tài)的時候由空管自動化系統(tǒng)自行完成二次代碼的分配。而在塔臺管制自動化系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以自動分配SSR，也可以同多第三方系統(tǒng)統(tǒng)一分配SSR。塔臺管制自動化系統(tǒng)向SSR 分配系統(tǒng)申請SSR 的分配。為了提高SSR的利用率，考慮到塔臺自動化系統(tǒng)中的預(yù)激活狀態(tài)相對較長，因此可不基于預(yù)激活的狀態(tài)，而是基于地面生命周期的申請放行狀態(tài)，自動觸SSR 的自動分配或者通過第三方系統(tǒng)使用C 類管制業(yè)務(wù)交互報文(CSRQ，CSSR,CMAC) 實現(xiàn)SSR的分配。

2) 地面-空中的C類移交的實現(xiàn)：基于地面狀態(tài)的觸發(fā)來實現(xiàn)C類移交的協(xié)調(diào)、移交動作。

3.2 離港航班地空移交設(shè)計

對于塔臺現(xiàn)場而言，地空分離的塔臺有些還會建設(shè)機坪自動化系統(tǒng)。因此，塔臺的離港航班從未激活到起飛依次經(jīng)歷的系統(tǒng)為塔臺管制自動化系統(tǒng)——機坪自動化系統(tǒng)——塔臺管制自動化系統(tǒng)——終端區(qū)自動化系統(tǒng)——區(qū)域自動化系統(tǒng)。通過研究塔臺管制工作流程以及各個時間節(jié)點，本階段所涉及的場景類型大概包括正常離港、中斷起飛后再次離港等操作。設(shè)計離港航班的流轉(zhuǎn)和移交流程如圖4所示。

圖4 離港地空移交的設(shè)計

通過研究管制工作流程，C類移交的協(xié)調(diào)階段，在地面進(jìn)入LIN（允許進(jìn)入跑道）狀態(tài)的階段開始進(jìn)行CFPL 的COOR 報文協(xié)調(diào)。對于管制要求較高的現(xiàn)場，若實現(xiàn)離港航班地空自動移交，可對ARN 升空狀態(tài)定義相關(guān)參數(shù)概念，如加入離地高度判定條件，航班一進(jìn)入對應(yīng)的離地高度進(jìn)入ARN狀態(tài)，即觸發(fā)塔臺管制自動化系統(tǒng)向終端區(qū)自動化系統(tǒng)發(fā)送CHRQ 報文，進(jìn)而實現(xiàn)離港航班向終端區(qū)自動化系統(tǒng)的自動移交。移交的管制標(biāo)牌變化和脫波流程可參考空空C類移交的模式。

在離港移交的實現(xiàn)方面，可通過離線配置實現(xiàn)塔臺管制自動化系統(tǒng)的塔臺席向終端區(qū)空管自動化的離港DEP席位移交。

3.3 進(jìn)港航班地空移交設(shè)計

對于進(jìn)港航班而言，按照最新的民用航空空中交通管制自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換規(guī)范，使用指導(dǎo)手冊意見，在塔臺管制自動化系統(tǒng)和空管自動化系統(tǒng)處于關(guān)聯(lián)模式運行的時候，飛行計劃信息以空管自動化系統(tǒng)為主，因此，在航班從終端區(qū)向塔臺協(xié)調(diào)的階段，可通過相關(guān)一致性檢查和自動修改實現(xiàn)終端區(qū)和塔臺飛行計劃的同步。在移交的設(shè)計上，按照管制終端區(qū)向塔臺移交的流程實現(xiàn)手動移交。手動移交和手動接收的原因為進(jìn)近管制必須進(jìn)行移交脫波，塔臺管制必須進(jìn)行移交接收的人工確認(rèn)動作。

在此階段，應(yīng)用場景包括正常進(jìn)港、復(fù)飛、接地復(fù)飛等內(nèi)容，不同的場景報文流轉(zhuǎn)如圖5所示。

圖5 進(jìn)港空地移交的設(shè)計

4 結(jié)論

本文通過研究不同管制范圍塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的管制流程以及塔臺管制自動化系統(tǒng)中航班的生命周期狀態(tài)流轉(zhuǎn)，設(shè)計了塔臺管制自動化系統(tǒng)進(jìn)離港空地/地空移交的實現(xiàn)方式。計劃在后續(xù)的研究和建設(shè)過程中，更進(jìn)一步地明確各個地面狀態(tài)的相關(guān)動作，明確具體飛行數(shù)據(jù)項的交互方式。基于本文的理念搭建建設(shè)框架，在建設(shè)的過程中豐富研究的細(xì)節(jié)，從而形成更加具有指導(dǎo)意義的研究成果。