張震亞 席楊 馮巖

摘要 當(dāng)傳統(tǒng)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)中發(fā)生滑行沖突場(chǎng)景時(shí)，管制員往往面臨人機(jī)指引缺乏、處置方案不明確等人機(jī)操作困擾情況。文章基于國(guó)內(nèi)主流的不具備助航燈光引導(dǎo)能力的場(chǎng)面監(jiān)視融匯系統(tǒng)，對(duì)于管制員面臨路由規(guī)劃—沖突告警—滑行引導(dǎo)的實(shí)際用戶(hù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行重點(diǎn)分析和操作流程重新設(shè)計(jì)，探討如何合理化設(shè)計(jì)用戶(hù)管制流程中的沖突解脫操作步驟，實(shí)現(xiàn)適用于用戶(hù)實(shí)際操作場(chǎng)景的場(chǎng)面滑行沖突解脫完整方案。

關(guān)鍵詞 場(chǎng)面監(jiān)視融匯系統(tǒng)；滑行沖突解脫；場(chǎng)面滑行沖突告警

中圖分類(lèi)號(hào) V355.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）03-0008-03

0 引言

機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面航空器滑行沖突解脫方案設(shè)計(jì)旨在有效管理場(chǎng)面交通，減少航班滑行中的延誤，充分提高機(jī)場(chǎng)資源的利用率，使場(chǎng)面流量達(dá)到最大化，可用于航班是否偏離既定路線的實(shí)時(shí)檢測(cè)或多架航班之間的滑行沖突檢測(cè)，從而提升場(chǎng)面航空器的安全運(yùn)行能力。

傳統(tǒng)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面航空器滑行沖突解脫方案通常涉及監(jiān)視數(shù)據(jù)處理、航跡告警處理、路由規(guī)劃和滑行引導(dǎo)四個(gè)功能處理環(huán)節(jié)，各處理環(huán)節(jié)之間往往存在相互覆蓋、邏輯差異及細(xì)節(jié)沖突的情況。例如，路由規(guī)劃處理往往不考慮滑行沖突告警計(jì)算結(jié)果與滑行引導(dǎo)處理結(jié)果，監(jiān)視數(shù)據(jù)處理和滑行引導(dǎo)處理通常各自按照不同的邏輯進(jìn)行沖突風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，功能模塊之間往往未能形成完整的場(chǎng)景邏輯關(guān)聯(lián)[1]。

1 典型滑行沖突場(chǎng)景分析

場(chǎng)面上航空器之間的滑行沖突通?？梢詣澐譃槿N情況，即對(duì)撞沖突、交叉口沖突、追逐沖突[2]?；袥_突告警解脫方案功能旨在探測(cè)航空器之間的滑行沖突問(wèn)題，將可能存在的滑行風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)反映給管制員，從而保障場(chǎng)面航空器安全、高效地有序運(yùn)行。

1.1 對(duì)撞沖突

航空器對(duì)撞沖突的運(yùn)動(dòng)特征表現(xiàn)為在目標(biāo)對(duì)的滑行路由之間存在一定重合，且重合路由的行進(jìn)方向相反，即航空器之間具備對(duì)撞運(yùn)行趨勢(shì)，如圖1所示。該運(yùn)行場(chǎng)景存在以下潛在風(fēng)險(xiǎn)：航空器相向進(jìn)入死胡同，發(fā)生死鎖；航空器相向運(yùn)行時(shí)發(fā)生剮蹭、碰撞。

1.2 交叉沖突

航空器交叉沖突的運(yùn)動(dòng)特征表現(xiàn)為在目標(biāo)對(duì)的滑行路由之間只有一個(gè)路由點(diǎn)發(fā)生重合或者目標(biāo)對(duì)交叉匯入之后形成追逐，即航空器之間具備交叉運(yùn)行趨勢(shì)，如圖2所示。該運(yùn)行場(chǎng)景存在以下潛在風(fēng)險(xiǎn)：不同方向的航空器在交叉口或交叉匯入口易發(fā)生擁堵；航空器交叉運(yùn)行時(shí)發(fā)生剮蹭、碰撞。

1.3 追逐沖突

航空器追逐沖突的運(yùn)動(dòng)特征表現(xiàn)為在目標(biāo)對(duì)的滑行路由之間存在一定的重合，且重合路由的行進(jìn)方向相同，即航空器之間具備追逐運(yùn)行的趨勢(shì)，如圖3所示。目標(biāo)對(duì)發(fā)生追逐的情形有兩類(lèi)：一類(lèi)是某架航空器的路由與另一架航空器的路由完全一致或者為包含關(guān)系；另一類(lèi)是某架航空器的路由包含另一架航空器的起始路由，并在追逐之后去往不同方向。該運(yùn)行場(chǎng)景存在以下潛在風(fēng)險(xiǎn)：航空器追逐階段，后機(jī)可能會(huì)受到前機(jī)的尾流干擾；航空器追逐階段因未保持足夠的安全間隔而出現(xiàn)碰撞。

2 滑行沖突解脫處理流程設(shè)計(jì)思路

當(dāng)系統(tǒng)探測(cè)到現(xiàn)有場(chǎng)景下的滑行沖突風(fēng)險(xiǎn)后，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)管制實(shí)際操作習(xí)慣，于管制操作人機(jī)界面給出便于操作的相應(yīng)解脫方案選項(xiàng)，包括但不限于：針對(duì)目標(biāo)下達(dá)等待/繼續(xù)滑行等數(shù)字化引導(dǎo)指令；針對(duì)目標(biāo)重新規(guī)劃完整備選路由；針對(duì)目標(biāo)重新規(guī)劃局部備選路由。完整系統(tǒng)方案面臨以下難點(diǎn)：

（1）需對(duì)現(xiàn)有滑行道沖突告警進(jìn)行告警/預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)度分級(jí)，不同風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)需具備明確定義并能夠在管制操作人機(jī)界面清晰指引管制員進(jìn)行相應(yīng)操作。

（2）現(xiàn)有滑行道沖突告警需確保發(fā)出時(shí)機(jī)具備足夠提前量，若提前量不足（例如首次發(fā)出告警時(shí)目標(biāo)前方已無(wú)可用脫離道口，或無(wú)可用備選路線可規(guī)劃）則將導(dǎo)致后續(xù)沖突解脫方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

（3）提供目標(biāo)完整/局部備選路由前，系統(tǒng)需能準(zhǔn)確分析兩沖突目標(biāo)現(xiàn)有路由是否為當(dāng)前跑道運(yùn)行模式下常規(guī)邏輯路由或因場(chǎng)面臨時(shí)限制/管制人工修改產(chǎn)生的孤立特殊路由，針對(duì)具備孤立特殊路由目標(biāo)優(yōu)先提供路由修改備選方案，防止兩目標(biāo)之一修改備選路由以后與其他目標(biāo)產(chǎn)生連鎖風(fēng)險(xiǎn)沖突的情況。

（4）管制操作人機(jī)界面操作應(yīng)做到簡(jiǎn)潔明了，引導(dǎo)性強(qiáng)，減少用戶(hù)在相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景的工作量和系統(tǒng)操作時(shí)間。

3 滑行沖突解脫處理完整流程

當(dāng)系統(tǒng)探測(cè)到現(xiàn)有場(chǎng)景下的滑行沖突風(fēng)險(xiǎn)后，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)管制實(shí)際操作習(xí)慣，于管制操作人機(jī)界面給出便于操作的相應(yīng)解脫方案選項(xiàng)。

對(duì)于發(fā)生滑行沖突預(yù)警/告警的目標(biāo)，系統(tǒng)均可嘗試提供路由重新規(guī)劃或引導(dǎo)指令變更兩種處置方案，在不同沖突場(chǎng)景下兩種處置方案推薦優(yōu)先級(jí)將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整：

（1）對(duì)撞沖突：沖突預(yù)警階段優(yōu)先提供路由重新規(guī)劃處置方案，沖突告警階段優(yōu)先對(duì)離沖突點(diǎn)較遠(yuǎn)的航空器提供引導(dǎo)指令變更處置方案。

（2）交叉沖突：優(yōu)先對(duì)離沖突點(diǎn)較遠(yuǎn)的航空器提供引導(dǎo)指令變更處置方案。

（3）追逐沖突：優(yōu)先對(duì)后方航空器提供引導(dǎo)指令變更處置方案。

發(fā)生滑行沖突預(yù)警/告警時(shí)，管制操作人機(jī)界面將在兩航空器標(biāo)牌菜單同時(shí)提供兩種方案的人工操作按鈕，并在系統(tǒng)推薦的優(yōu)先處置航空器標(biāo)牌及其推薦方案按鈕上進(jìn)行高亮變色提示。管制員可根據(jù)提示選擇系統(tǒng)優(yōu)先推薦的處置方案，也可根據(jù)實(shí)際情況自行選擇合適的處置方案。

基于上述設(shè)計(jì)思路，該文設(shè)計(jì)考慮監(jiān)視數(shù)據(jù)告警處理—路由規(guī)劃—引導(dǎo)處理的滑行沖突解脫完整處理流程如圖4所示。

3.1 路由重新規(guī)劃處置方案

當(dāng)航空器產(chǎn)生沖突告警時(shí)，管制員可在管制操作人機(jī)界面兩航空器之一的標(biāo)牌菜單中點(diǎn)擊“推薦路由”按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)航空器攜帶信息為管制提供一條用于解脫沖突的完整/局部路由滑行路線，并以特殊顏色顯示在管制操作人機(jī)界面上，經(jīng)管制員人工再次確認(rèn)后即生效。

解脫路由包含“完整路由推薦”與“局部路由推薦”兩種沖突解脫方案：

（1）完整路由推薦：基于航空器攜帶的停機(jī)位/跑道等信息，為某個(gè)構(gòu)成對(duì)撞沖突的航空器規(guī)劃完整路由。

（2）局部路由推薦：往某個(gè)構(gòu)成沖突的航空器前方首個(gè)聯(lián)絡(luò)道口處規(guī)劃局部路由。

當(dāng)管制員點(diǎn)擊“推薦路由”按鈕時(shí)，如果系統(tǒng)無(wú)法提供任何完整/局部解脫路由方案，系統(tǒng)在管制操作人機(jī)界面上將給出相應(yīng)彈窗，提示管制員繼續(xù)選擇諸如引導(dǎo)指令變更等其他處理方案。

3.2 引導(dǎo)指令變更處置方案

當(dāng)管制員需選擇引導(dǎo)指令變更處置方案時(shí)，可在管制操作人機(jī)界面航空器標(biāo)牌菜單中對(duì)某一航空器下達(dá)“等待”指令操作或“放行”指令操作。

當(dāng)管制員對(duì)該航空器下達(dá)“等待”指令時(shí)，若航空器在系統(tǒng)設(shè)置的門(mén)限時(shí)間內(nèi)速度小于系統(tǒng)設(shè)置的滑行門(mén)限速度值時(shí)，視該航空器已經(jīng)準(zhǔn)確執(zhí)行管制員下達(dá)的等待指令，系統(tǒng)將該等待目標(biāo)與原沖突目標(biāo)之間發(fā)出的告警/預(yù)警狀態(tài)暫時(shí)解除。此時(shí)管制員可選擇等待另一航空器因繼續(xù)滑行與等待目標(biāo)自然解脫沖突或重新規(guī)劃航空器滑行路由（如圖5所示）。當(dāng)管制員對(duì)該航空器下達(dá)“放行”指令時(shí)，系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行該目標(biāo)與所有目標(biāo)之間的沖突檢測(cè)。

4 總結(jié)

結(jié)合以上分析，該文設(shè)計(jì)的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面航空器滑行沖突優(yōu)化方案總結(jié)歸納如下：

（1）基于對(duì)撞沖突、交叉沖突、追逐沖突三種典型沖突場(chǎng)景，提供支持告警/預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)度分級(jí)的滑行沖突告警提示功能。

（2）在不同風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)場(chǎng)景中于管制界面指引管制員繼續(xù)進(jìn)行下一步操作，包括路由重新規(guī)劃和引導(dǎo)指令變更兩種方案，管制員可根據(jù)界面高亮指引操作快速選擇系統(tǒng)推薦的處理方案，也可根據(jù)實(shí)際情況自行選擇沖突目標(biāo)之一進(jìn)行處置方案調(diào)整。

（3）當(dāng)管制員正常操作處置方案后滑行引導(dǎo)沖突提示將及時(shí)自動(dòng)確認(rèn)，減少對(duì)管制員其他操作流程的干擾，當(dāng)處置方案未能正常執(zhí)行時(shí)，人機(jī)界面上將再次發(fā)出提示。

該航空器沖突解脫設(shè)計(jì)方案以盡量簡(jiǎn)化、優(yōu)化沖突解脫人機(jī)界面操作邏輯為前提，通過(guò)合理化設(shè)計(jì)用戶(hù)管制流程中的沖突解脫操作步驟，可防止風(fēng)險(xiǎn)沖突場(chǎng)景下管制員人工操作過(guò)于繁瑣導(dǎo)致解脫方案實(shí)用性降低，提升用戶(hù)常規(guī)管制運(yùn)行場(chǎng)景的人工操作效率。

參考文獻(xiàn)

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[2]張璐瑤. 面向機(jī)場(chǎng)滑行引導(dǎo)的安全告警模型研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 桂林：桂林電子科技大學(xué)， 2023.