Thales V5自動(dòng)化系統(tǒng)多跑道分配計(jì)算分析

陳秀娜

（民航中南空管局技術(shù)保障中心，廣東 廣州510405）

隨著民航事業(yè)快速發(fā)展，航班起降架次持續(xù)的增加，許多機(jī)場(chǎng)的交通流量越來(lái)越擁擠，使得機(jī)場(chǎng)和空中交通管制部門面臨著巨大壓力。為了緩解交通壓力，實(shí)施多跑道運(yùn)行成為一個(gè)必然趨勢(shì)。而空管自動(dòng)化系統(tǒng)是空中交通管制的重要設(shè)備，對(duì)多跑道分配的有效管理是空管自動(dòng)化系統(tǒng)不可缺少的。目前，Thales公司生產(chǎn)的EUROCAT-X自動(dòng)化系統(tǒng)為廣州區(qū)域管制中心所使用的主用空管自動(dòng)化系統(tǒng)，預(yù)計(jì)今年全面升級(jí)為EUROCAT-X V5。V5新版本系統(tǒng)針對(duì)多跑道分配設(shè)計(jì)了新算法和新功能[1]，接下來(lái)將著重介紹Thales V5系統(tǒng)如何進(jìn)行多跑道分配計(jì)算。

1 多跑道概述

多跑道的定義是同一個(gè)機(jī)場(chǎng)有兩條或兩條以上的跑道。我國(guó)多跑道機(jī)場(chǎng)的數(shù)量不斷增加，預(yù)計(jì)至2015年，我國(guó)多跑道機(jī)場(chǎng)將達(dá)到20個(gè)。根據(jù)跑道布局分為交叉跑道、開口V形跑道和平行跑道。因平行跑道有利于跑道容量最大化且運(yùn)行安全，所以國(guó)內(nèi)外大型機(jī)場(chǎng)采用平行跑道為主流跑道布局方式。目前我國(guó)多跑道機(jī)場(chǎng)均為平行跑道，北京首都、上海浦東和廣州白云機(jī)場(chǎng)都擁有3條跑道。

以廣州白云機(jī)場(chǎng)為例，2015年2月5日正式啟用三跑道運(yùn)行。三條跑道為平行跑道，分別為西跑道01/19、東內(nèi)跑道02L/20R和東外跑道02R/20L。東西跑道間隔為2200米，東內(nèi)/外兩條跑道間隔為窄寬距離400米?，F(xiàn)多跑道運(yùn)行模式根據(jù)不同時(shí)間段主要分為三種：?jiǎn)闻艿滥Ｊ剑▎纹饐温洌?，半混合模式（單起雙落或雙起單落）和混合模式（雙起雙落）。對(duì)于多跑道運(yùn)行，應(yīng)避免交叉降落，合理分配調(diào)度跑道很重要。

2 V5跑道分配管理

EUROCAT-X系統(tǒng)是具有國(guó)際先進(jìn)水平的空管自動(dòng)化系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的雷達(dá)監(jiān)視、飛行計(jì)劃處理、告警等功能。為了適應(yīng)未來(lái)航班量的增加和管制運(yùn)行需求，北京、上海和廣州三大區(qū)管將全面升級(jí)為EUROCAT-X V5。V5新系統(tǒng)對(duì)起飛落地跑道等信息對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，落地跑道不符合時(shí)，發(fā)出告警提示。該功能對(duì)機(jī)場(chǎng)準(zhǔn)確起飛降落有著重要的作用，對(duì)于多跑道運(yùn)行的機(jī)場(chǎng)來(lái)說(shuō)尤為重要。

起飛、落地跑道在領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)FPL的第22組信息域中進(jìn)行定義。管制員可在線手工修改當(dāng)前開放跑道RunwayInUse。Off-line離線可以定義RunwayInUse的默認(rèn)跑道，可以同時(shí)啟用多條起飛/降落跑道。在離線可以設(shè)置跑道沖突對(duì)CONFLICT_RWY。跑道沖突對(duì)，定義為同一對(duì)跑道不能同時(shí)作為起飛和降落跑道使用。手工修改當(dāng)前開放的起飛/落地跑道時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)檢查是否為跑道沖突對(duì)，如果是將會(huì)有提示確認(rèn)窗口。

2.1 跑道自動(dòng)/人工分配

2.1.1 起飛跑道DEPARTURE_RUNWAY自動(dòng)分配：（1）起飛航班沒有分配跑道且飛行計(jì)劃狀態(tài)處PREACTIVATION預(yù)激活時(shí)，可進(jìn)行自動(dòng)分配；（2）當(dāng)飛行計(jì)劃狀態(tài)由INACTIVE未激活狀態(tài)變?yōu)镃OORDINATION協(xié)調(diào)狀態(tài)時(shí)可自動(dòng)分配跑道。

2.1.2 落地跑道ARRIVAL_RUNWAY自動(dòng)分配：（1）在預(yù)計(jì)落地時(shí)間ETA前若干時(shí)間（系統(tǒng)參數(shù)：FPL_STAR_ALLOC）自動(dòng)分配；

2.1.3 起飛跑道可在航班起飛之前任意時(shí)間由管制人工分配。落地跑道在航班降落之前任意時(shí)間可由管制人工分配。人工分配起飛/落地跑道時(shí)，跑道將會(huì)和起飛/落地機(jī)場(chǎng)進(jìn)行一致性檢查。已分配好跑道后，若跑道更改，應(yīng)在電子進(jìn)程單有所提示。2.1.4 當(dāng)飛行計(jì)劃的起飛/落地跑道信息更改時(shí)，系統(tǒng)將重新自動(dòng)分配SID/STAR進(jìn)離場(chǎng)程序，該分配立即生效。對(duì)于人工修改飛行計(jì)劃的落地跑道，如果修改在航班飛越STAR進(jìn)港程序的第一個(gè)點(diǎn)之前，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)重分配STAR，即使STAR已人工分配過(guò)。如果修改在航班飛越STAR進(jìn)港程序的第一個(gè)點(diǎn)之后，系統(tǒng)將自動(dòng)刪除STAR。類似進(jìn)行了RE-REOUTE操作，把STAR進(jìn)港程序最后一個(gè)點(diǎn)直拉至目的地。

2.2 跑道重計(jì)算

2.2.1 起飛跑道重計(jì)算

（1）對(duì)于已自動(dòng)分配起飛跑道的航班，若在航班起飛之前，起飛機(jī)場(chǎng)、停機(jī)口、航班號(hào)、計(jì)劃航路、機(jī)型和尾流這次參數(shù)發(fā)生改變，則系統(tǒng)將重計(jì)算起飛跑道；

（2）對(duì)于已分配起飛跑道的航班，若在航班起飛之前，系統(tǒng)當(dāng)前開放起飛跑道修改時(shí)，系統(tǒng)將重計(jì)算起飛跑道。該計(jì)算在飛行計(jì)劃下一次剖面或航路重計(jì)算時(shí)生效。

2.2.2 落地跑道重計(jì)算

（1）對(duì)于已自動(dòng)分配落地跑道的航班，若在航班飛越STAR進(jìn)港程序的第一個(gè)點(diǎn)之前，落地機(jī)場(chǎng)、停機(jī)口、航班號(hào)、計(jì)劃航路、機(jī)型和尾流這次參數(shù)發(fā)生改變，則系統(tǒng)將重計(jì)算落地跑道；

（2）對(duì)于已分配落地跑道的航班，若在航班飛越STAR進(jìn)港程序的第一個(gè)點(diǎn)之前，系統(tǒng)當(dāng)前開放起飛跑道修改時(shí)，系統(tǒng)將重計(jì)算落地跑道。該計(jì)算在飛行計(jì)劃下一次剖面或航路重計(jì)算時(shí)生效。

對(duì)于重計(jì)算分配跑道，將會(huì)出現(xiàn)三種情況：一條更匹配的跑道、沒有跑道或者多條跑道。系統(tǒng)將跑道高亮顯示，并有告警窗口提醒。如果只開通一條跑道或重計(jì)算的結(jié)果和當(dāng)前已分配跑道一致，系統(tǒng)將無(wú)任何提示。

2.3 跑道域狀態(tài)

系統(tǒng)根據(jù)不同分配和修改跑道方式，跑道域處于不同的狀態(tài)。

（1）INITIAL初始化狀態(tài)：沒有自動(dòng)或人工分配跑道。（2）RUNWAY_MATCHING跑道匹配狀態(tài)：系統(tǒng)成功自動(dòng)分配跑道或者人工修改的跑道和系統(tǒng)計(jì)算或重計(jì)算的跑道一致。該跑道域標(biāo)牌顯示為綠色。（3）RUNWAY_NOT_MATCHING跑道不匹配狀態(tài)：跑道人工分配，分配的跑道和系統(tǒng)計(jì)算的跑道不一致。該跑道域標(biāo)牌顯示為紫色。（4）RUNWAY_UNRESOLVED跑道未確定狀態(tài)：系統(tǒng)自動(dòng)分配跑道失敗，跑道值為“???”，并顯示高亮。 （5）RUNWAY_RE-EVALUATED 跑道重計(jì)算狀態(tài)：跑道因修改而自動(dòng)重計(jì)算且重計(jì)算的跑道和分配的跑道不一致，該跑道域標(biāo)牌高亮顯示。（6）NO_RUNWAY_ASSIGNED無(wú)跑道狀態(tài)：人工刪除已分配的跑道。

3 V5跑道自動(dòng)分配計(jì)算

Thales V5如何對(duì)起飛/落地跑道自動(dòng)分配計(jì)算呢？系統(tǒng)分配某一條跑道主要是基于下線定義的跑道分配條件CRITERIA。在離線AIRPORT_RUNWAY[2]文件中定義跑道分配匹配條件，這些分配條件具有優(yōu)先權(quán)，不同的順序有不同的優(yōu)先權(quán)，最先定義的優(yōu)先權(quán)等級(jí)最高。

離線定義跑道分配條件時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況著手，從定義某個(gè)機(jī)場(chǎng)AIRPORT_ID開始，接著定義起飛/落地跑道模塊具體的分配條件。跑道分配可定義多個(gè)不同的匹配條件，包括AIRCRAFT_TYPE機(jī)型，BAY停機(jī)位，AIRLINE航空公司，WAKE_TURBULENCE尾流，ROUTE進(jìn)離場(chǎng)程序。定義這些條件分別是基于飛行計(jì)劃不同域和離線的下線參數(shù)。（1）機(jī)型：基于飛行計(jì)劃的機(jī)型 （field9b）和VSP下線參數(shù)Aircraft_Type_Id；（2）停機(jī)位：基于飛行計(jì)劃 GATE（field18）和 VSP 下線參數(shù)Parking_Bay；（3）航空公司：基于飛行計(jì)劃航班號(hào)（field7a）前三個(gè)字母和VSP下線參數(shù)Airline_Identifier；（4）尾流：基于飛行計(jì)劃尾流（field9c）和 VSP 下線參數(shù) WTC_Identifier；（5）進(jìn)離場(chǎng)程序：基于飛行計(jì)劃航路（field15c）和VSP下線參數(shù)Route_Point。飛行計(jì)劃航路可在ROUTE條件中分段定義，ROUTE條件定義的下線參數(shù)分段點(diǎn)至少有一個(gè)與飛行計(jì)劃航路匹配。

這些條件可以定義為Mandatory criteria強(qiáng)制性條件或Nonmandatory criteria非強(qiáng)制性條件。強(qiáng)制性條件必須進(jìn)行匹配計(jì)算，非強(qiáng)制條件作為可選的執(zhí)行匹配條件。強(qiáng)制條件總是在非強(qiáng)制條件前面執(zhí)行匹配計(jì)算。如圖1分析了跑道自動(dòng)分配計(jì)算算法：

圖1 跑道分配流程圖

RunwayInUse應(yīng)該總是作為第一個(gè)被計(jì)算的分配條件。

（1）在跑道分配計(jì)算時(shí)，強(qiáng)制條件必須全部執(zhí)行一遍，非強(qiáng)制條件根據(jù)執(zhí)行結(jié)果決定是否繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)非強(qiáng)制條件，直至所有執(zhí)行完畢。

（2）當(dāng)所有強(qiáng)制性條件執(zhí)行完畢，跑道分配應(yīng)該暫停，根據(jù)執(zhí)行結(jié)果決定是否執(zhí)行非強(qiáng)制條件；強(qiáng)制條件執(zhí)行完的結(jié)果主要三種情況：只剩下一條跑道，沒有跑道或者多個(gè)跑道可以分配。

（3）當(dāng)強(qiáng)制條件執(zhí)行完剩下一條跑道，不執(zhí)行非強(qiáng)制條件，將會(huì)和RunwayInUse進(jìn)行匹配，匹配則分配跑道號(hào)，不匹配時(shí)FDR的跑道值為“???”，并顯示高亮；當(dāng)強(qiáng)制條件執(zhí)行后沒有跑道可分配，不執(zhí)行非強(qiáng)制條件，F(xiàn)DR的跑道值為“???”，并顯示高亮；當(dāng)強(qiáng)制條件執(zhí)行后剩余多個(gè)跑道可以分配，則繼續(xù)按順序優(yōu)先權(quán)執(zhí)行非強(qiáng)制條件。

（4）每執(zhí)行一條非強(qiáng)制條件就根據(jù)執(zhí)行結(jié)果判斷是否繼續(xù)執(zhí)行下一條。執(zhí)行第一條非強(qiáng)制條件后，執(zhí)行結(jié)果若為一條或零個(gè)跑道可分配則不再執(zhí)行下一條非強(qiáng)制條件，否則繼續(xù)執(zhí)行下一條非強(qiáng)制條件直至執(zhí)行完畢。最后執(zhí)行結(jié)果若為一條跑道且與RunwayInUse匹配則分，不匹配則FDR的跑道值為“???”，并顯示高亮；若剩余多個(gè)跑道或沒有跑道則FDR的跑道值為“???”，并顯示高亮。

總之，在執(zhí)行強(qiáng)制條件時(shí)，不匹配則不分。非強(qiáng)制條件按順序優(yōu)先級(jí)執(zhí)行，直到篩選剩一條跑道時(shí)分跑道且退出不執(zhí)行下一條非強(qiáng)制條件。如果最后剩下多條跑道或沒有跑道則不分。只開通一條跑道時(shí)不執(zhí)行非強(qiáng)制條件。

4 結(jié)束語(yǔ)

在EUROCAT-X舊系統(tǒng)，跑道分配只是簡(jiǎn)單跟隨系統(tǒng)當(dāng)前開放起飛落地跑道。不太適用于多跑道運(yùn)行模式。相比EUROCAT-X舊系統(tǒng)，V5跑道分配增加了新的功能特點(diǎn)，應(yīng)用于多跑道分配運(yùn)行顯得尤為重要。

（1）跑道分配可在離線設(shè)置跑道分配條件，包括機(jī)型，停機(jī)位，進(jìn)離場(chǎng)程序等。根據(jù)這些匹配條件計(jì)算分配跑道號(hào)，使得更加規(guī)范化和合理化。避免雜亂無(wú)序，交叉降落等情況。

（2）跑道分配不同動(dòng)作有不同顏色提示，顯得更加清晰和明朗，提高工作效率。以廣州為例，若因跑道地面維護(hù)等原因只開通西跑道，但像A380這種機(jī)型只能落東跑道，這時(shí)會(huì)提醒管制員，避免落錯(cuò)跑道。另外管制領(lǐng)班會(huì)根據(jù)風(fēng)向等原因在線修改跑道號(hào)，這時(shí)會(huì)高亮顯示，使管制員實(shí)時(shí)掌握最新動(dòng)態(tài)；

（3）落地跑道會(huì)根據(jù)落地機(jī)場(chǎng)、停機(jī)口等這次參數(shù)發(fā)生變化時(shí)重計(jì)算，計(jì)算跑道不一致時(shí)高亮顯示，并有告警窗口提醒。相比EUROCAT-X舊系統(tǒng)，避免了系統(tǒng)根據(jù)開放落地跑道修改而自動(dòng)修改航班落地跑道而帶來(lái)因剖面計(jì)算未生效導(dǎo)致不會(huì)重新自動(dòng)分配跑道的問題。

［1］Thales ATM Pty Ltd NESACC NEUP&NEHUP EUROCAT-X System/Segment Specification[Z].

［2］Thales ATM Pty Ltd NEUP&NEHUP EUROCAT-X/DPR OFFLINE DATA SPECIFICATION[Z].