王小康 潘光緒 舒孟輝

摘? 要：機(jī)坪運(yùn)行管理是機(jī)場(chǎng)運(yùn)行效率的重要影響因素，直接影響著機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全、運(yùn)行效率和運(yùn)行成本。隨著機(jī)場(chǎng)旅客吞吐量、貨郵吞吐量的不斷攀升和機(jī)場(chǎng)的不斷擴(kuò)建，傳統(tǒng)的發(fā)展路線已經(jīng)不能滿足“四型機(jī)場(chǎng)”建設(shè)和“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”的發(fā)展要求。在行業(yè)大力推進(jìn)智慧機(jī)場(chǎng)建設(shè)背景下，少人無(wú)人化技術(shù)、智能視頻技術(shù)、低碳節(jié)能技術(shù)和數(shù)字孿生等新興技術(shù)引起廣泛關(guān)注，成為機(jī)場(chǎng)建設(shè)中的重要內(nèi)容和持續(xù)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，也是提升機(jī)坪管理效能行之有效的方法之一，正重塑著民航業(yè)的形態(tài)、模式和格局。

關(guān)鍵詞：機(jī)坪運(yùn)行；少人無(wú)人化；智能視頻；低碳節(jié)能；數(shù)字孿生

中圖分類號(hào)：V351? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）06-0164-04

Abstract： Apron operation management is an important factor affecting airport operation efficiency， which directly affects airport operation safety， operation efficiency and operation cost. With the continuous rise of airport passenger throughput， cargo and mail throughput and the continuous expansion of the airport， the traditional development route can no longer meet the development requirements of "four-type airport" construction and "digital transformation". In the context of the industry vigorously promoting the construction of smart airports， emerging technologies such as unmanned technology， intelligent video technology， low-carbon energy-saving technology and digital twins have attracted widespread attention， which have become important contents of airport construction and key areas of continuous research. This practice is also one of the effective ways to improve the efficiency of apron management， thereby used for reshaping the shape， mode and pattern of the civil aviation industry.

Keywords： apron operation; unmanned; intelligent video; low-carbon energy saving; digital twins

自機(jī)坪運(yùn)行管制從空管移交以來(lái)，機(jī)場(chǎng)的機(jī)坪運(yùn)行管理部門在減少航空器滑行沖突、縮短滑行等待時(shí)間、提高廊橋使用率和改善航班正常放行率等方面發(fā)揮了重要作用。

但隨著機(jī)場(chǎng)旅客吞吐量、貨郵吞吐量的不斷攀升和機(jī)場(chǎng)的不斷擴(kuò)建，傳統(tǒng)的發(fā)展路線已經(jīng)不能滿足“四型機(jī)場(chǎng)”建設(shè)和“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”的發(fā)展要求。自2018年以來(lái)，民航局先后發(fā)布《機(jī)場(chǎng)新技術(shù)名錄指南》《中國(guó)民航四型機(jī)場(chǎng)建設(shè)行動(dòng)綱要（2020—2035年）》《智慧民航建設(shè)路線圖》等一系列政策法規(guī)鼓勵(lì)和支持新技術(shù)在機(jī)場(chǎng)應(yīng)用，民用航空業(yè)涌現(xiàn)出許多用于機(jī)坪運(yùn)行的新技術(shù)、新裝備和新模式，輔助機(jī)場(chǎng)由要素投入驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)平安、綠色、智慧和人文的“四型機(jī)場(chǎng)”。

1? 機(jī)坪運(yùn)行管理現(xiàn)狀

機(jī)坪運(yùn)行管理主要包括航空器地面運(yùn)行、機(jī)坪車輛、人員和機(jī)坪監(jiān)管等內(nèi)容，目標(biāo)是保障旅客、航班、貨物的安全高效流動(dòng)，保障飛行區(qū)場(chǎng)面運(yùn)行、設(shè)施管養(yǎng)、地勤服務(wù)、應(yīng)急救援和能源保障等業(yè)務(wù)的有序運(yùn)行。

目前，智能視頻、無(wú)人駕駛、新能源等新技術(shù)在機(jī)坪運(yùn)行管理中的應(yīng)用差異較大，機(jī)坪安全隱患仍比較突出。據(jù)《國(guó)際航協(xié)發(fā)布2022年全球航空運(yùn)輸安全報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，從2018年至2022年全球航空事故中地面損傷占9%排名第四。2022年共有3起事件導(dǎo)致地面人員死亡，其中2起涉及地面車輛在活動(dòng)跑道上與飛機(jī)相撞。事故發(fā)生不僅導(dǎo)致高額維修費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致航班延誤或取消、機(jī)場(chǎng)旅客滯留等，影響民航服務(wù)質(zhì)量。

其次，機(jī)坪作業(yè)過(guò)程中存在大量的不規(guī)范行為，如機(jī)坪車輛超速、逆行、亂停亂放等。雖然大多沒有造成經(jīng)濟(jì)損失，但直接影響著機(jī)場(chǎng)的持續(xù)安全運(yùn)行。特別是在航班高峰時(shí)段，存在較大安全隱患，需要采用技術(shù)手段加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)督管理。

第三，國(guó)內(nèi)大量機(jī)場(chǎng)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的同時(shí)存在不停航施工、改擴(kuò)建、維護(hù)維修等工程施工，其中非民航從業(yè)人員較多，需要對(duì)施工人員、車輛、工具物料的申報(bào)、進(jìn)場(chǎng)、離場(chǎng)和施工現(xiàn)場(chǎng)等重點(diǎn)監(jiān)督和管控，增加了機(jī)坪運(yùn)行的管理復(fù)雜度和難度。

2? 機(jī)坪運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

機(jī)坪運(yùn)行管理存在的普遍問(wèn)題直接影響著機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行安全、運(yùn)行效率和運(yùn)行成本，如何保障機(jī)坪安全和高效運(yùn)行，也成為機(jī)場(chǎng)和民航行業(yè)的重要研究?jī)?nèi)容之一。

2018年，民航局印發(fā)《機(jī)場(chǎng)新技術(shù)名錄指南》，將新技術(shù)細(xì)分為運(yùn)行安全、運(yùn)行效率、便捷服務(wù)等類別，列入27種面向行業(yè)推廣的新技術(shù)，并制定了相應(yīng)的推廣應(yīng)用管理辦法，推動(dòng)科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)換。

到目前為止，由于行業(yè)的需求、局方的重視和機(jī)場(chǎng)的持續(xù)投入，站坪運(yùn)行新技術(shù)得到快速發(fā)展。其中，少人無(wú)人化技術(shù)、智能視頻技術(shù)、低碳節(jié)能技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)引起廣泛關(guān)注，成為機(jī)場(chǎng)建設(shè)中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

2.1? 少人無(wú)人化技術(shù)

少人化源自精益生產(chǎn)思想，原指在不降低生產(chǎn)效率的前提下，根據(jù)生產(chǎn)量對(duì)作業(yè)人員彈性調(diào)整以節(jié)省人員投入。在機(jī)坪運(yùn)行中，一般指通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)人工替代，實(shí)現(xiàn)少人化無(wú)人化的目的，如旅客接駁、貨物轉(zhuǎn)運(yùn)、圍界巡檢和登機(jī)橋靠接等機(jī)坪業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

實(shí)現(xiàn)少人無(wú)人化的核心技術(shù)是無(wú)人駕駛設(shè)備及對(duì)應(yīng)的技術(shù)?，F(xiàn)階段對(duì)無(wú)人駕駛的研究機(jī)構(gòu)較多。截至2020年3月，我國(guó)有近70家企業(yè)總計(jì)申請(qǐng)無(wú)人駕駛測(cè)試牌照接近400張。國(guó)內(nèi)洛陽(yáng)鉬業(yè)、包頭白云鐵礦等大型礦場(chǎng)已小批量試用自動(dòng)駕駛礦卡。2021年，民航局發(fā)布《機(jī)場(chǎng)無(wú)人駕駛設(shè)備應(yīng)用路線圖（2021—2025年）》鼓勵(lì)機(jī)場(chǎng)增加無(wú)人駕駛設(shè)備投入。2022年，民航局發(fā)布的《智慧民航建設(shè)路線圖》明確提出，到2025年完成無(wú)人駕駛設(shè)備在飛行區(qū)運(yùn)行試點(diǎn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)至少5種類型無(wú)人駕駛設(shè)備在若干特定場(chǎng)景下的常態(tài)化應(yīng)用。

目前，無(wú)人駕駛技術(shù)已在多個(gè)機(jī)場(chǎng)得到了實(shí)際應(yīng)用，如機(jī)場(chǎng)圍界巡查、行李遷引、跑道異物自動(dòng)探測(cè)及清理和登機(jī)橋靠橋等場(chǎng)景。香港機(jī)場(chǎng)、廣州機(jī)場(chǎng)、天府機(jī)場(chǎng)率先在無(wú)人駕駛貨運(yùn)、無(wú)人駕駛登機(jī)橋作業(yè)中開展了應(yīng)用探索，對(duì)減少作業(yè)人員數(shù)量和降低作業(yè)負(fù)荷有明顯效果。隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用成本和效益正不斷提高。機(jī)場(chǎng)可以根據(jù)作業(yè)要求和場(chǎng)景特點(diǎn)，從風(fēng)險(xiǎn)較低、遠(yuǎn)離航空器的場(chǎng)景開始，優(yōu)先選擇惡劣環(huán)境、枯燥駕駛、固定線路等場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試和應(yīng)用（表1），逐步擴(kuò)大無(wú)人駕駛技術(shù)使用。

2.2? 智能視頻技術(shù)

智能視頻技術(shù)是由計(jì)算機(jī)圖像視覺分析發(fā)展而來(lái)的人工智能技術(shù)，通過(guò)模式識(shí)別、機(jī)器視覺、人工智能等技術(shù)分析和理解視頻畫面中的內(nèi)容，如目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)跟蹤、行為理解等。目前已經(jīng)在跑道外來(lái)物識(shí)別、作業(yè)節(jié)點(diǎn)采集、行為監(jiān)管等方面得到廣泛應(yīng)用（表2）。

在跑道安全管理中，通過(guò)智能視頻技術(shù)對(duì)金屬、石塊、橡膠塊、動(dòng)物尸體和樹枝等外來(lái)物進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和定位。在航空器起降過(guò)程中，通過(guò)“鷹眼”攝像機(jī)自動(dòng)跟蹤和識(shí)別航空器起飛或降落姿勢(shì)、起落架狀態(tài)、滑行狀態(tài)等，為塔臺(tái)指揮員提供智能輔助提示。在機(jī)坪運(yùn)行管理中，通過(guò)攝像機(jī)對(duì)航空器入離位、靠橋、保障車輛靠接等保障節(jié)點(diǎn)自動(dòng)采集，有效減輕監(jiān)察人員工作壓力，實(shí)現(xiàn)飛行區(qū)作業(yè)保障流程的智能監(jiān)測(cè)。同時(shí)，能對(duì)違規(guī)行為智能識(shí)別，如反光錐桶撤離規(guī)范識(shí)別、送機(jī)人員監(jiān)護(hù)站位規(guī)范識(shí)別等，對(duì)作業(yè)人員起到重要警示作用，明顯降低機(jī)坪違規(guī)事件的發(fā)生。

目前的顧慮主要是基礎(chǔ)投資較高，中小機(jī)場(chǎng)很難大規(guī)模應(yīng)用。其次，在算法模型方面技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)，算法水平參差不齊，各廠家也無(wú)法做到客觀推廣等，因此導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)很難在不同技術(shù)路線之間準(zhǔn)確選擇，建設(shè)效果也很難準(zhǔn)確評(píng)估。

相比其他技術(shù)，智能視頻技術(shù)仍是機(jī)場(chǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)核心技術(shù)。隨著硬件的發(fā)展和總體技術(shù)水平的提高，建設(shè)成本和效果將進(jìn)一步提升。

2.3? 低碳節(jié)能技術(shù)

《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》中將碳達(dá)峰、碳中和納入民航高質(zhì)量發(fā)展整體布局，并首次設(shè)置了綠色發(fā)展專篇，聚焦于推進(jìn)民航節(jié)能、減污、降碳協(xié)同治理?！?022年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，中國(guó)民航噸公里油耗為0.302公斤，較2005年下降11.4%，機(jī)場(chǎng)平均每客能耗和每客二氧化碳排放分別較基線（2013—2015均值）上升26.1%和下降21.6%。

在機(jī)場(chǎng)的節(jié)能減排中，機(jī)坪車輛是能否取勝的關(guān)鍵因素之一。2021年，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 （2021—2035年）》鼓勵(lì)機(jī)場(chǎng)“油改電”和新能源汽車的推廣使用。截至2022年，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)電動(dòng)車輛設(shè)備1.2萬(wàn)臺(tái)，電動(dòng)車輛占比僅24%，仍有很大提升空間。

除資金投入因素外，困擾新能源車輛應(yīng)用的主要因素在動(dòng)力電池選擇和后期使用維護(hù)方面。動(dòng)力電池的選擇是機(jī)場(chǎng)面臨的首要問(wèn)題。目前，動(dòng)力電池主要分為磷酸鐵鋰、三元鋰、鈦酸鋰和鈉離子，主要研發(fā)廠家有比亞迪、寧德時(shí)代、格力鈦等。其次，影響新能源車輛投入的還有補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)（125 Wh/kg）比較低、電池之間存在隱形排斥、后期使用很難自檢自修等因素。但隨著電池技術(shù)提升和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，這些問(wèn)題將得到解決，越來(lái)越多的新能源汽車將替代燃油車。

此外，氫能源作為一種來(lái)源豐富、綠色低碳的二次能源，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一。2022年，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》加速推進(jìn)我國(guó)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。在不久的未來(lái)，隨著技術(shù)的突破和完善，氫能必定成為一種更好的能源支撐機(jī)坪運(yùn)行。

2.4? 數(shù)字孿生技術(shù)

數(shù)字孿生技術(shù)最早由美國(guó)國(guó)家航空航天局使用，用于對(duì)空間飛行器進(jìn)行仿真分析、檢測(cè)和預(yù)測(cè)，輔助地面管控人員決策。后來(lái)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)、智能制造等領(lǐng)域，已被華為、特斯拉、GE等多家公司確定為下一代核心基礎(chǔ)設(shè)施。

在機(jī)場(chǎng)建設(shè)領(lǐng)域，主要以“數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)”為載體進(jìn)行建設(shè)和應(yīng)用。數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)是在實(shí)體機(jī)場(chǎng)的建設(shè)背景下，同步建設(shè)一座數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)，結(jié)合機(jī)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)來(lái)反映真實(shí)機(jī)場(chǎng)的全生命周期過(guò)程。借助三維渲染平臺(tái)，呈現(xiàn)具備“真實(shí)感”的虛擬機(jī)場(chǎng)，通過(guò)構(gòu)建各孿生對(duì)象的業(yè)務(wù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的快速推演，使數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)具備先知先覺的特性，再反饋給真實(shí)機(jī)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信息交互。

目前，國(guó)內(nèi)多個(gè)機(jī)場(chǎng)已設(shè)立數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目，探索和挖掘數(shù)字孿生技術(shù)在機(jī)場(chǎng)運(yùn)行決策層面的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用價(jià)值。

3? 運(yùn)行模式的創(chuàng)新

隨著機(jī)場(chǎng)吞吐量攀升、規(guī)模擴(kuò)大和從業(yè)人員的增加，機(jī)坪業(yè)務(wù)的本質(zhì)發(fā)生了一定變化，激發(fā)出創(chuàng)新的運(yùn)行模式，如共享模式、服務(wù)外包模式和云服務(wù)模式等。

共享模式主要針對(duì)機(jī)坪設(shè)施、設(shè)備的運(yùn)行管理，如維修工作梯、輪擋小車、飛機(jī)牽引桿等無(wú)動(dòng)力設(shè)備。通過(guò)采用智能鎖實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定位、借用和歸還，可以提升無(wú)動(dòng)力設(shè)備使用率，避免設(shè)備雜亂停放和堆積浪費(fèi)。通過(guò)打通無(wú)動(dòng)力設(shè)備管理流程，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)、航司和平臺(tái)方的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力設(shè)備使用、結(jié)算和運(yùn)維的共享聯(lián)營(yíng)。節(jié)約了各方的投資成本，改善了機(jī)場(chǎng)無(wú)動(dòng)力設(shè)備的管理現(xiàn)狀。

服務(wù)外包在機(jī)場(chǎng)業(yè)務(wù)中較為普遍，如跑道檢測(cè)、生態(tài)調(diào)研、運(yùn)維管理和安全測(cè)評(píng)等。隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展，密集型人力作業(yè)、固定線路的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)景開始由無(wú)人駕駛裝備生產(chǎn)企業(yè)承接，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)地探索和驗(yàn)證，累計(jì)外包服務(wù)里程超過(guò)200萬(wàn)公里。為機(jī)場(chǎng)節(jié)約了投資成本，為企業(yè)帶來(lái)了服務(wù)收入。

隨著云技術(shù)的發(fā)展，云服務(wù)在機(jī)場(chǎng)公共區(qū)、航站區(qū)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)中得到廣泛應(yīng)用，在機(jī)坪運(yùn)行中，行業(yè)大數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)災(zāi)備服務(wù)有較大進(jìn)步。目前已有100余家民航單位共同參與運(yùn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)用，同時(shí)，還能更好挖掘民航數(shù)據(jù)價(jià)值，真正把數(shù)據(jù)管起來(lái)、用起來(lái)。而云災(zāi)備服務(wù)能大大降低機(jī)場(chǎng)初始投入，是一種高投資回報(bào)率的災(zāi)備建設(shè)方案。此外，在云安全防護(hù)、云監(jiān)管、微應(yīng)用等方面也將逐步滿足機(jī)場(chǎng)安全要求，實(shí)現(xiàn)更多的推廣應(yīng)用。

4? 技術(shù)發(fā)展展望

隨著民航的蓬勃發(fā)展，機(jī)場(chǎng)的職能或?qū)哪壳暗慕?jīng)營(yíng)型向管理型轉(zhuǎn)變，更多的專業(yè)服務(wù)廠家將進(jìn)入民航專業(yè)的服務(wù)領(lǐng)域，機(jī)坪運(yùn)行管理的部分業(yè)務(wù)也將發(fā)生重大變革。

核心新技術(shù)方面，機(jī)場(chǎng)將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼘I(yè)的運(yùn)行管理團(tuán)隊(duì)，而飛行區(qū)內(nèi)各類設(shè)備間的少人無(wú)人協(xié)同作業(yè)、節(jié)能降耗、智能風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與決策將作為機(jī)坪運(yùn)行持續(xù)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)提升管理效能將是最行之有效的方法之一。因此，推進(jìn)無(wú)人駕駛設(shè)備、智能作業(yè)裝備、智能視頻技術(shù)和低碳節(jié)能等新興技術(shù)的應(yīng)用是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。同時(shí)，通過(guò)技術(shù)的創(chuàng)新帶動(dòng)運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新，為民航產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步發(fā)展提供土壤，從而逐步形成智慧化的民航生態(tài)圈。

另一方面，行業(yè)技術(shù)的發(fā)展和變革也將不斷豐富和完善民航標(biāo)準(zhǔn)體系，培養(yǎng)出更專業(yè)的技術(shù)人才，提升機(jī)場(chǎng)總體運(yùn)行管理能力的同時(shí)，促進(jìn)我國(guó)民航產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)走向成熟，推動(dòng)航空產(chǎn)業(yè)鏈整體“走出去”，為國(guó)際民航提供新技術(shù)、新裝備和新標(biāo)準(zhǔn)。

5? 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了智慧機(jī)坪運(yùn)行管理的現(xiàn)狀、廣泛關(guān)注的新興技術(shù)和未來(lái)的研究趨勢(shì)。綜合考慮民航局發(fā)布的政策法規(guī)、機(jī)場(chǎng)布局規(guī)劃和企業(yè)投入等資料數(shù)據(jù)，了解了少人（無(wú)人）化技術(shù)、智能視頻技術(shù)、低碳節(jié)能技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)等新興技術(shù)是目前民航的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，也是未來(lái)的重點(diǎn)研究方向。以新興技術(shù)融合應(yīng)用為主要特征的智慧民航建設(shè)，正全方位重塑民航業(yè)的形態(tài)、模式和格局。但技術(shù)、裝備、規(guī)范等方面的不足仍制約著研究成果在機(jī)場(chǎng)中的應(yīng)用和推廣，仍需從事相關(guān)研究的機(jī)構(gòu)和企業(yè)不斷創(chuàng)新、不斷完善和不斷提升。只有立足實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景，聚焦痛點(diǎn)問(wèn)題，著力核心技術(shù)研究，才能推進(jìn)智慧民航的服務(wù)鏈、創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，促進(jìn)民航整體智慧化水平提升，才能更好地服務(wù)于新時(shí)代背景下的國(guó)家航空戰(zhàn)略。

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