淺談廣州白云機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

羅秦

摘要：隨著我國(guó)航空業(yè)的快速發(fā)展，航班流量急劇增加，繁忙機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)現(xiàn)行的工作模式和技術(shù)手段已不能滿足管制業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，管制技術(shù)手段與航班量增長(zhǎng)間的矛盾越來(lái)越突出。本文重點(diǎn)闡述廣州白云機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用效果，通過(guò)大力推廣新技術(shù)應(yīng)用，持續(xù)提高空管保障能力，以科技手段為塔臺(tái)管制工作安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞 ：塔臺(tái)管制；塔臺(tái)運(yùn)行管理；電子進(jìn)程單；放行

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）05-0248-03

空中交通管制是保障我國(guó)民用航空飛行安全的重要組成部分，塔臺(tái)管制是空中交通管制中非常重要的一環(huán)，主要負(fù)責(zé)航空器地面滑行、起飛、降落的指揮工作，是調(diào)度和疏導(dǎo)塔臺(tái)管制范圍內(nèi)的空中交通，保障地面航空安全，低空航空安全的重要組成部分。目前我國(guó)繁忙航空港的塔臺(tái)的現(xiàn)狀是：使用的管制系統(tǒng)只是空中交通管制自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分，只能對(duì)航班起飛后的飛行狀態(tài)進(jìn)行管理，不能對(duì)航班起飛前從放行、地面滑行到跑道起飛全過(guò)程進(jìn)行調(diào)度管理；調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)眾多，但系統(tǒng)間交互的信息量不大，對(duì)各種實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)需要浪費(fèi)較大的人力物力和時(shí)間，不能根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)及時(shí)對(duì)流量控制提供有效的決策，隨著航班量的不斷增加，管制工作壓力不斷增大，“顧此失彼”的情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重威脅管制安全生產(chǎn)；塔臺(tái)調(diào)度流程越趨復(fù)雜，管制崗位間的協(xié)調(diào)信息量及效率要求不斷提高，但目前各席位間尚未實(shí)現(xiàn)信息交互，管制流程不能得到有效統(tǒng)一控制；當(dāng)前離港航班的放行手段單一、簡(jiǎn)單，當(dāng)遇到大流量、大面積延誤、流量控制的情況，塔臺(tái)放行席位工作負(fù)荷會(huì)大幅增加，管制員發(fā)生人為差錯(cuò)的幾率隨之增加。

為了解決上述問(wèn)題，中南空中交通管理局自主研發(fā)了塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)以電子進(jìn)程單的形式集成塔臺(tái)管制現(xiàn)場(chǎng)多種數(shù)據(jù)源，通過(guò)規(guī)范化、集成化、智能化手段，為航班塔臺(tái)管制提供一個(gè)安全、高效、智能的管制支撐平臺(tái)。塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)在廣州白云機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)安裝運(yùn)行以來(lái)，大幅提高了廣州白云塔臺(tái)的管制運(yùn)行效率，最大限度地減少了塔臺(tái)運(yùn)行的“錯(cuò)、忘、漏”。中南空管局的成功實(shí)踐證明，管制業(yè)務(wù)自動(dòng)化、智能化是提高空管保障能力的有效途徑。

1 塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1設(shè)計(jì)原則

1）具有前瞻性、準(zhǔn)確性、可擴(kuò)展性、簡(jiǎn)便性和科學(xué)性。

塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)的建設(shè)不僅涉及中南空中交通管理局內(nèi)部相關(guān)管理、運(yùn)行部門(mén)（系統(tǒng)），同時(shí)還需要建立起與其他相關(guān)單位（機(jī)場(chǎng)、航空公司）等之間的接口，是一個(gè)整體建設(shè)的項(xiàng)目，必須符合信息化建設(shè)的要求，具有前瞻性、準(zhǔn)確性、可擴(kuò)展性、簡(jiǎn)便性和科學(xué)性。

2）具備較強(qiáng)的塔臺(tái)管制現(xiàn)場(chǎng)信息整合能力。

通過(guò)集成塔臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度信息、飛行計(jì)劃與動(dòng)態(tài)信息、管制雷達(dá)信息、氣象服務(wù)信息及機(jī)場(chǎng)公司、航空公司等其他民航運(yùn)營(yíng)單位信息，實(shí)現(xiàn)塔臺(tái)管制信息的集成化、規(guī)范化和一體化。

3）完善航班生命周期精細(xì)化管理。

將塔臺(tái)管制室的傳統(tǒng)航班調(diào)度模式，提升為電子進(jìn)程單作基礎(chǔ)的先進(jìn)數(shù)字化塔臺(tái)調(diào)度模式。通過(guò)以計(jì)算機(jī)智能調(diào)度的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)范圍航班從申請(qǐng)放行、地面滑行、跑道起飛到管制移交全過(guò)程的航班生命周期的精細(xì)化管理。

4）提升塔臺(tái)管制現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平。

通過(guò)集成眾多外部系統(tǒng)的信息資源，為塔臺(tái)管制員提供多方位、多樣化、準(zhǔn)確、人性化的運(yùn)行告警和提醒功能。在出現(xiàn)預(yù)期的危險(xiǎn)情況時(shí)，提供建議性或禁止性的告警信息。

5）提供智能決策支持，提升運(yùn)行效率和服務(wù)水平。

塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)以集成化信息平臺(tái)為依托，基于對(duì)航班生命周期的不斷跟蹤預(yù)測(cè)，輔以智能化決策支持工具，配合豐富的運(yùn)行策略，為塔臺(tái)管制員提供實(shí)時(shí)決策支持，全面提升廣州白云機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)管制運(yùn)行效率和服務(wù)水平。

1.2系統(tǒng)功能模塊

廣州白云機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)是面向空中交通管制運(yùn)行生產(chǎn)、面向運(yùn)行管理和決策支持的綜合信息平臺(tái)，它以電子進(jìn)程單為載體，為塔臺(tái)管制運(yùn)行提供安全、統(tǒng)一、準(zhǔn)確、及時(shí)的航班計(jì)劃、記錄飛行動(dòng)態(tài)、分析運(yùn)行信息。系統(tǒng)采取獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)手段提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性，系統(tǒng)以高配置圖形工作站作為調(diào)度終端，觸摸屏或數(shù)位板作為調(diào)度操作接口，以自主研發(fā)的電子進(jìn)程單調(diào)度平臺(tái)作為軟件管理平臺(tái)。系統(tǒng)在邏輯上采用數(shù)據(jù)集中式存儲(chǔ)，分布式緩存、處理和備份，并采用自主研發(fā)的消息中間件由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器向調(diào)度終端以推數(shù)據(jù)的方式同步數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的架構(gòu)以Client/Server為基礎(chǔ)，消息中間件作為服務(wù)端和客戶端的通信中介，通過(guò)UDP、TCP/IP、數(shù)據(jù)庫(kù)直連、COM口通信等方式與各航管雷達(dá)航跡處理系統(tǒng)、航班飛行計(jì)劃與動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)、氣象服務(wù)信息系統(tǒng)做數(shù)據(jù)交互。

塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)主要包括以下六個(gè)功能模塊。

1）塔臺(tái)運(yùn)行信息采集融合模塊

持續(xù)改進(jìn)信息的采集、記錄、傳輸、交換、存儲(chǔ)、加工、展現(xiàn)等處理過(guò)程，提高運(yùn)行和管理效率、輔助運(yùn)行和管理決策、降低工作負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)與機(jī)場(chǎng)、航空公司等其他民航單位的運(yùn)行信息共享的目標(biāo)，是民航空管中長(zhǎng)期發(fā)展的需要。

目前，塔臺(tái)管制現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中技術(shù)手段豐富，信息源眾多，但這些信息源普遍比較封閉，信息不能跨系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)聯(lián)。由于數(shù)據(jù)分散，塔臺(tái)管制員的注意力無(wú)形中被分散，影響了管制員對(duì)于航班運(yùn)行狀況的關(guān)注程度，不利于保障安全水平、提升管制效率。

塔臺(tái)運(yùn)行信息采集融合模塊負(fù)責(zé)采集廣州白云機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)管制現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)數(shù)據(jù)源，包括航班信息處理系統(tǒng)的航班計(jì)劃數(shù)據(jù)、空管自動(dòng)化系統(tǒng)的雷達(dá)航跡數(shù)據(jù)、場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)的雷達(dá)數(shù)據(jù)、基于地空數(shù)據(jù)鏈的起飛前放行系統(tǒng)的放行數(shù)據(jù)、數(shù)字通播系統(tǒng)的氣象要素信息、白云機(jī)場(chǎng)停機(jī)位系統(tǒng)的停機(jī)位等信息源，系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)融合后，以快捷、友好的方式展示給管制員，使管制現(xiàn)場(chǎng)分散的信息集中化，形成各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)互訪的良好格局。

2 ）消息中間件模塊

基于塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)特殊的業(yè)務(wù)用途、可靠性與實(shí)時(shí)性要求及業(yè)務(wù)連續(xù)性要求，系統(tǒng)建立了對(duì)等消息發(fā)送和接收隊(duì)列，以消息的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使得信息快速、穩(wěn)定地傳送給每個(gè)塔臺(tái)客戶端。

消息中間件模塊用于連接數(shù)據(jù)庫(kù)和上層綜合應(yīng)用，其主要功能是將數(shù)據(jù)庫(kù)中檢測(cè)到的變化進(jìn)行封裝并傳遞給塔臺(tái)客戶端。其架構(gòu)主要分為三個(gè)組件，包括消息激發(fā)層，消息處理服務(wù)器，消息處理客戶端。消息中間件模塊的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3）塔臺(tái)電子進(jìn)程單模塊

目前塔臺(tái)各管制席位間主要通過(guò)內(nèi)話實(shí)現(xiàn)管制協(xié)調(diào)，通過(guò)各自打印紙質(zhì)進(jìn)程單獲得航班信息。在紙質(zhì)進(jìn)程單模式下，信息量相對(duì)貧乏，對(duì)于航班細(xì)節(jié)情況無(wú)法快速掌握，需要不斷向上一席位詢問(wèn)，協(xié)調(diào)溝通效率低下。在大面積延誤、非默認(rèn)跑道起飛或流量控制時(shí)段，管制協(xié)調(diào)量激增，大量時(shí)間被消耗，客觀上顯著增加了現(xiàn)場(chǎng)管制運(yùn)行保障壓力，不利于持續(xù)提高保障能力與航班正常性水平。為此，需要以塔臺(tái)席位間信息集成和共享為基礎(chǔ)，以電子進(jìn)程單為載體，替代紙質(zhì)進(jìn)程單，優(yōu)化管制流程，減少不必要的協(xié)調(diào)通話量，提高管制現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效率。

電子進(jìn)程單模塊是塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)的核心HMI模塊。電子進(jìn)程單，是對(duì)傳統(tǒng)塔臺(tái)管制進(jìn)程單的電子化。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)理念上提出以信息化手段全面介入塔臺(tái)的調(diào)度管理，以電子進(jìn)程單平臺(tái)為基礎(chǔ)集成塔臺(tái)管制所有調(diào)度流程，實(shí)行全電子化的塔臺(tái)調(diào)度流程管理。

在塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)中，有別于國(guó)內(nèi)外一些產(chǎn)品，系統(tǒng)提出了按航班生命周期進(jìn)行進(jìn)程單組織的人機(jī)交互模式。通過(guò)對(duì)塔臺(tái)管制流程的全面梳理，將離港航班分為十二個(gè)關(guān)鍵的生命周期節(jié)點(diǎn)，將進(jìn)港航班分為七個(gè)關(guān)鍵的生命周期節(jié)點(diǎn)，并按航班所處的不同生命周期進(jìn)行進(jìn)程單的擺放。塔臺(tái)管制的過(guò)程，隨之轉(zhuǎn)換為航班進(jìn)程單在不同生命周期節(jié)點(diǎn)窗口中進(jìn)行移動(dòng)的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于航班生命周期的精細(xì)化跟蹤。

4）離港放行模塊

珠三角地區(qū)空域結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在狹小空域范圍內(nèi)擁有一個(gè)區(qū)管、2個(gè)終端區(qū)、5個(gè)主要機(jī)場(chǎng)。各機(jī)場(chǎng)出港流量在移交點(diǎn)、走廊口點(diǎn)匯聚頻繁，對(duì)航班放行工作帶來(lái)了極大的難度。對(duì)于廣州終端區(qū)來(lái)說(shuō)，廣州本場(chǎng)塔臺(tái)放行需要在復(fù)雜外部控制的情況下，綜合考慮本場(chǎng)流量、珠海進(jìn)近地空飛越流量及香港北向飛越流量。隨著航班量不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)放行手段已無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

廣州白云機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)針對(duì)珠三角空域特殊情況，創(chuàng)新地提出了分級(jí)式協(xié)同離港放行架構(gòu)。在廣州進(jìn)近、廣州塔臺(tái)設(shè)立兩級(jí)放行管理席，在兩級(jí)放行管理席間建立統(tǒng)一操作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了流量控制信息、放行協(xié)調(diào)信息的標(biāo)準(zhǔn)電子化傳遞。在各放行管理席配備了智能決策支持終端，輔助管制員進(jìn)行放行決策。

在廣州塔臺(tái)，系統(tǒng)配備了塔臺(tái)放行管理席，負(fù)責(zé)廣州本場(chǎng)航班放行與地面等待程序?qū)嵤┑裙ぷ?。系統(tǒng)在電子進(jìn)程單基礎(chǔ)上，除配備了流控傳遞、受控航班自動(dòng)識(shí)別等功能外，針對(duì)協(xié)議間隔放行模式，實(shí)現(xiàn)了智能離場(chǎng)管理工具（DMAN）及部分進(jìn)場(chǎng)管理（AMAN）功能，綜合考慮外部流量控制、進(jìn)場(chǎng)航班降落時(shí)隙、走廊口間隔、跑道使用等約束條件，自動(dòng)計(jì)算航空器目標(biāo)起飛時(shí)刻、目標(biāo)推出開(kāi)車(chē)時(shí)刻及預(yù)計(jì)飛越走廊口時(shí)刻，實(shí)時(shí)為塔臺(tái)管制員提供決策建議，并具備運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)學(xué)習(xí)功能，滿足了塔臺(tái)放行工作安全高效開(kāi)展的需求。

5）運(yùn)行安全預(yù)警模塊

塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)通過(guò)融合航班計(jì)劃、綜合雷達(dá)航跡數(shù)據(jù)、場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)數(shù)據(jù)、停機(jī)位等信息，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，為塔臺(tái)管制員提供實(shí)時(shí)安全預(yù)警功能。系統(tǒng)的預(yù)警功能可以減輕塔臺(tái)管制員的負(fù)擔(dān)，避免因工作繁忙而導(dǎo)致的人為錯(cuò)、忘、漏，對(duì)一些緊急事件的處理更加迅速和及時(shí)。安全預(yù)警類(lèi)型包括運(yùn)行提示、場(chǎng)面沖突告警、跑道告警。

場(chǎng)面沖突告警是對(duì)航空器從停機(jī)位滑行到跑道，或者從跑道滑行到停機(jī)位過(guò)程中所遇到的場(chǎng)面沖突進(jìn)行告警，提醒塔臺(tái)管制員及時(shí)做出處理。跑道告警是對(duì)航空器在起飛或者降落過(guò)程中所遇到的沖突進(jìn)行告警，輔助塔臺(tái)管制員做出正確的決策。

6）運(yùn)行品質(zhì)分析模塊

塔臺(tái)現(xiàn)行管制模式下產(chǎn)生的大量分散、非電子化信息不利于存儲(chǔ)、傳輸、共享，且事后難于記錄、分析，無(wú)法達(dá)到輔助運(yùn)行決策、降低工作負(fù)荷的目標(biāo)，無(wú)法適應(yīng)民航空管中長(zhǎng)期發(fā)展的需要。因此，需要建立塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)，收集、處理、融合管制現(xiàn)場(chǎng)中產(chǎn)生的大量運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理與分析，為空管局戰(zhàn)略計(jì)劃制定、工程項(xiàng)目建設(shè)、空域容量評(píng)估、安全生產(chǎn)管理等工作的高效開(kāi)展提供數(shù)據(jù)和決策支持。

塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)系統(tǒng)中關(guān)于航班動(dòng)態(tài)的每個(gè)事件發(fā)生都有過(guò)程記錄，并能夠根據(jù)權(quán)限的設(shè)定允許用戶以計(jì)劃中包含的各類(lèi)元素進(jìn)行分類(lèi)顯示、打印和導(dǎo)出電子版文檔，同時(shí)具備以各類(lèi)元素進(jìn)行分類(lèi)查詢功能。

2 塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)應(yīng)用效果

3 總結(jié)

在我國(guó)民航事業(yè)的飛速發(fā)展形勢(shì)下，航班量不斷增長(zhǎng)，將給空中交通管制工作造成越來(lái)越大的壓力。如何保證航班安全、正點(diǎn)地飛行，必須以先進(jìn)的信息技術(shù)為手段，盡量提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，減輕管制員的工作壓力，使他們可以將大部分的精力投入到空中交通指揮當(dāng)中。塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)將成為塔臺(tái)運(yùn)行調(diào)度的核心信息系統(tǒng)，系統(tǒng)將帶來(lái)一次塔臺(tái)管制模式的革新具有非常深遠(yuǎn)的意義。塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)的實(shí)施可以大幅提高機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)的調(diào)度決策能力，不但提高機(jī)場(chǎng)范圍內(nèi)航班進(jìn)出港的安全系數(shù)，而且還降低了塔臺(tái)調(diào)度的運(yùn)行成本和提高了機(jī)場(chǎng)的吞吐量，對(duì)提高機(jī)場(chǎng)的進(jìn)離港容量起到很大的作用，產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益將不可估量。