數(shù)字放行在兩場(chǎng)塔臺(tái)電子進(jìn)程單中的應(yīng)用

鄧敏

摘 要：文章通過介紹民航空管數(shù)字放行系統(tǒng)DCL（DATA LINK PRE-DEPARTURE CLEARANCE SYSTEM），分析其系統(tǒng)架構(gòu)、使用方式及使用流程，并將數(shù)字放行與電子進(jìn)程單系統(tǒng)EFS（Electronic Flight Strip）有機(jī)結(jié)合，采用集成應(yīng)用模式，從而提高航班放行效率，有效降低航班延誤率。

關(guān)鍵詞：塔臺(tái)；數(shù)字放行；集成電子進(jìn)程單；集成應(yīng)用；應(yīng)用流程

中圖分類號(hào)：F56；V328 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）33-0129-03

1 概 述

隨著我國航空業(yè)飛速發(fā)展，作為全國航班量第三及第四的大型國際機(jī)場(chǎng)，上海浦東機(jī)場(chǎng)和上海虹橋機(jī)場(chǎng)近年來航班量持續(xù)創(chuàng)新高。2015年上海浦東機(jī)場(chǎng)日均起降航班達(dá)1 350架次，平均每日最高小時(shí)架次達(dá)1 498架次，最高小時(shí)高峰達(dá)98架次。上海虹橋機(jī)場(chǎng)日均703架次，平均每日最高小時(shí)架次達(dá)863架次，最高小時(shí)高峰達(dá)58 架次。

從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可看出，目前上海兩場(chǎng)塔臺(tái)管制運(yùn)行壓力和安全壓力是比較大的。由于目前航班量是全國范圍性的大范圍增長，在空管塔臺(tái)日常管制工作中常常會(huì)遇到復(fù)雜流量控制、復(fù)雜氣象條件變化、復(fù)雜場(chǎng)面情況等異常情況。

因此，目前上海兩場(chǎng)塔臺(tái)管制工作中主要工作負(fù)荷在起飛放行環(huán)節(jié)。借助“十一五”期間民航數(shù)字空管集成系統(tǒng)工程建設(shè)的契機(jī)，上海兩場(chǎng)塔臺(tái)初步完成數(shù)字空管集成系統(tǒng)的建設(shè)，初步實(shí)現(xiàn)從語音放行到數(shù)字放行的里程碑式過渡，同時(shí)通過數(shù)字放行結(jié)合塔臺(tái)電子進(jìn)程單的使用大幅提高空管運(yùn)行效率，并通過提升放行效率降低航班延誤率。

2 民航數(shù)字空管系統(tǒng)簡介

①民航數(shù)字空管系統(tǒng)是民航“十一五”期間，空管行業(yè)重要的建設(shè)項(xiàng)目，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)空中交通管制員和飛行員之間從語音交互方式到數(shù)字化交互方式的過渡。民航數(shù)字空管集成系統(tǒng)遵循中國民航局發(fā)布的基于地空數(shù)據(jù)鏈的飛機(jī)起飛前放行服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)[3]，系統(tǒng)包含數(shù)字化起飛前放行系統(tǒng)和數(shù)字化航站自動(dòng)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)兩部分，均為目前世界先進(jìn)且已被廣泛使用的管制終端空管自動(dòng)化技術(shù)。

數(shù)字化起飛前放行技術(shù)主要解決人工話音預(yù)放行服務(wù)中出現(xiàn)的機(jī)場(chǎng)話音通信頻道擁擠、話音歧義性等問題。使用該系統(tǒng)能夠大幅降低空中交通管制員、飛行員的工作強(qiáng)度和工作壓力，減少管制中人為因素的影響及安全隱患，提高空中交通管制員的管制效率和安全性；數(shù)字化航站自動(dòng)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)和自動(dòng)通播服務(wù)技術(shù)，主要解決使用單一話音自動(dòng)通播服務(wù)時(shí)間占用長，誤聽?zhēng)茁蚀?，通播覆蓋范圍小等問題。

目前民航數(shù)字空管系統(tǒng)已經(jīng)安裝在全國北京、上海、廣州、深圳、成都等15個(gè)大流量機(jī)場(chǎng)。該系統(tǒng)由民航數(shù)據(jù)通信公司承擔(dān)建設(shè)，系統(tǒng)組成部分包括機(jī)載子系統(tǒng)（管理控制單元）、甚高頻遠(yuǎn)端地面站（RGS）、地面數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、地面信息處理系統(tǒng)。目前國內(nèi)數(shù)字放行地面信息處理系統(tǒng)應(yīng)用主要有兩個(gè)模式，第一種模式是電子進(jìn)程單系統(tǒng)和數(shù)字放行地面信息處理系統(tǒng)分開使用，即離散應(yīng)用模式；第二種模式是數(shù)字放行功能嵌入到電子進(jìn)程單系統(tǒng)里，即集成應(yīng)用模式。上海兩場(chǎng)塔臺(tái)數(shù)字放行系統(tǒng)即采用集成應(yīng)用模式，其系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

②空管數(shù)字放行服務(wù)是基于地空數(shù)據(jù)鏈通信實(shí)現(xiàn)從機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)到飛機(jī)駕駛艙以文本數(shù)據(jù)流為格式的信息傳遞。通過數(shù)字交互實(shí)現(xiàn)塔臺(tái)空中交通管制員與飛行員之間，申請(qǐng)放行許可、發(fā)布放行許可、確認(rèn)放行許可的放行流程。傳統(tǒng)語音放行服務(wù)采用人工話音通話模式，空中交通管制員和飛行員采用專用甚高頻（VHF）頻率，通過對(duì)話進(jìn)行放行申請(qǐng)、放行信息批復(fù)及確認(rèn)工作?？展軘?shù)字放行DCL系統(tǒng)以傳統(tǒng)放行許可流程為基礎(chǔ)，DCL服務(wù)信息在包含所有傳統(tǒng)服務(wù)信息的基礎(chǔ)上，同時(shí)增加了如報(bào)文服務(wù)信息、空中交通管制員和飛行員自由信息等其它服務(wù)信息，在放行過程中增大了空中交通管制員和飛行員的通信自由度。飛行員通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送起飛許可請(qǐng)求，DCL系統(tǒng)接到請(qǐng)求后根據(jù)放行許可規(guī)則判斷是否允許起飛，空中交通管制員操作生成相應(yīng)的起飛前放行報(bào)文，取代傳統(tǒng)的語音方式對(duì)飛機(jī)進(jìn)行放行。在服務(wù)應(yīng)用中，需要的飛行標(biāo)志、應(yīng)答機(jī)編碼、離場(chǎng)航線、飛行高度層和機(jī)型等信息均可直接從系統(tǒng)中獲得，空中交通管制員可在放行許可操作中附加上如離場(chǎng)頻率等當(dāng)?shù)貦C(jī)場(chǎng)信息。

3 塔臺(tái)電子進(jìn)程單系統(tǒng)簡介

塔臺(tái)電子進(jìn)程單是替代傳統(tǒng)紙制飛行進(jìn)程單作為空中交通管制員實(shí)施指揮的系統(tǒng)，能夠?qū)桨嘣谒_(tái)范圍內(nèi)各運(yùn)行階段的動(dòng)態(tài)，解決紙制進(jìn)程單跨席位移交不方便的問題，主要功能包括：抄收放行、申請(qǐng)、地面等待、推出開車、滑行、進(jìn)入機(jī)動(dòng)區(qū)、起飛、落地、進(jìn)機(jī)坪、靠橋、落地、穿越跑道等狀態(tài)；對(duì)離港程序校驗(yàn)，停機(jī)位沖突，信息發(fā)生變化等一系列提示和告警；塔臺(tái)范圍內(nèi)的進(jìn)離港流量預(yù)測(cè)；分析、評(píng)估數(shù)據(jù)包括地面滑行時(shí)間、關(guān)艙門等待時(shí)間、不同目的地機(jī)場(chǎng)和離港點(diǎn)放行數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握、控制和管理。

4 空管數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺(tái)電子進(jìn)程單系統(tǒng)集 成的必要性

數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺(tái)電子進(jìn)程單為兩套不同的系統(tǒng)，空中交通管制員在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中需要操作兩套不同的系統(tǒng)，即增加人員的工作量，也容易出錯(cuò)；數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺(tái)電子進(jìn)程單數(shù)據(jù)進(jìn)行交互和集成，實(shí)現(xiàn)在電子進(jìn)程單操作完成數(shù)字放行，實(shí)現(xiàn)了塔臺(tái)設(shè)備信息的集成現(xiàn)實(shí)，既減輕了空中交通管制員工作量，也減少了塔臺(tái)上顯示屏的數(shù)量。

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及硬件部署

目前，上海虹橋、浦東機(jī)場(chǎng)空管數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺(tái)電子進(jìn)程單系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及硬件部署結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

5.2 系統(tǒng)軟件部署

上海虹橋、浦東機(jī)場(chǎng)空管數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺(tái)電子進(jìn)程單系統(tǒng)軟件系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，其中藍(lán)色字體內(nèi)容代表已具備的網(wǎng)絡(luò)和硬件設(shè)備及相關(guān)子系統(tǒng)；紅色字體內(nèi)容代表需新建的軟件系統(tǒng)和中間件；黑色字體內(nèi)容代表由華東空管局自行研發(fā)的軟件系統(tǒng)。

根據(jù)上圖所示，DCL服務(wù)器上安裝DB用于保存DCL服務(wù)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，兩臺(tái)DCL服務(wù)器上的DB采用程序控制方式實(shí)現(xiàn)HA，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)同步；DCL服務(wù)器上安裝ActiveMQ Server用于與DCL Terminal間進(jìn)行DCL服務(wù)數(shù)據(jù)和服務(wù)狀態(tài)的通信，兩臺(tái)DCL服務(wù)器上的ActiveMQ Server同一時(shí)間只有一臺(tái)能夠提供服務(wù)，主機(jī)向外廣播帶有IP地址的心跳信息。DCL Terminal端可采用兩臺(tái)DCL服務(wù)器的固定IP配置ActiveMQ Client端failover連接。

5.3 工作流程簡介

飛行員在預(yù)計(jì)推出開車前20分鐘可以通過DCL服務(wù)提出起飛前放行申請(qǐng)。機(jī)組發(fā)送離場(chǎng)許可下行報(bào)文DepartureCleara

nce Downlink （RCD），包含航班號(hào)（使用航空公司ICAO三字代碼）、機(jī)尾號(hào)、終端區(qū)通播信息（ATIS）代碼、機(jī)型、起飛機(jī)場(chǎng)和目的機(jī)場(chǎng)代碼等信息的放行許可請(qǐng)求報(bào)文通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)至機(jī)場(chǎng)起飛前放行系統(tǒng)。DCL接到請(qǐng)求后，判斷是否滿足管制放行條件；塔臺(tái)空中交通管制員將返回一個(gè)離場(chǎng)許可上行報(bào)文Departure Clearance Uplink （CLD），內(nèi)容包含飛行標(biāo)志、機(jī)型、應(yīng)答機(jī)編碼、使用跑道、離場(chǎng)航線、飛行高度層等飛機(jī)放行許可信息的報(bào)文上傳至飛行員。飛行員接收到空中交通管制員的放行許可報(bào)文后，機(jī)組再回復(fù)確認(rèn)報(bào)文Clearance Readback Downlink （CDA）。如果飛行員發(fā)送DCL申請(qǐng)報(bào)文或發(fā)送DCL確認(rèn)回復(fù)報(bào)文后，2分鐘內(nèi)未能收到表示DCL申請(qǐng)或確認(rèn)回復(fù)成功的上行報(bào)飛行系統(tǒng)信息FSM，視為服務(wù)失敗，需要通過管制頻率聯(lián)系空中交通管制員獲得語音放行許可。

當(dāng)飛行員收到DCL起飛放行信息報(bào)（CLD）后，需要在10分鐘內(nèi)發(fā)送起飛回復(fù)信息（CDA），否則視為服務(wù)失敗，需要立即通過管制頻率聯(lián)系空中交通管制員獲得語音放行許可。

DCL服務(wù)的核心職責(zé)是保證實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的完成空中交通管制員與飛行員之間的雙向通信。因此，通信流程設(shè)計(jì)中采用握手機(jī)制，正常的放行通信過程中飛行員和空中交通管制員要完成4次通信握手，以保證放行通信服務(wù)的可靠性。數(shù)字放行在上海兩場(chǎng)的應(yīng)用流程，如圖4所示。

如圖4所示，第一步，機(jī)組發(fā)起申請(qǐng)至DCL應(yīng)用服務(wù)；第二步，DCL應(yīng)用服務(wù)將機(jī)組放行申請(qǐng)[APL]發(fā)送至電子進(jìn)程單客戶端，航班限制狀態(tài)（勾，圈）變?yōu)椤癉CL”圖標(biāo)；第三步，塔臺(tái)用戶發(fā)起DCL批復(fù)雙擊狀態(tài)框，彈出對(duì)話框，將所有需要發(fā)布的DCL內(nèi)容進(jìn)行拼裝，并顯示，由用戶確認(rèn)后點(diǎn)擊發(fā)送。所有DCL報(bào)文所需內(nèi)容均從塔臺(tái)電子進(jìn)程單系統(tǒng)中獲取，無需空中交通管制員手動(dòng)填寫，極大程度的減輕了空中交通管制員的工作量并減小了手動(dòng)填寫可能發(fā)生的錯(cuò)誤情況；第四步，DCL應(yīng)用服務(wù)組裝批復(fù)報(bào)文發(fā)送至機(jī)組；第五步，機(jī)組接收設(shè)備若成功收到管制批復(fù)，會(huì)自動(dòng)回復(fù)MAS報(bào)文；第六步，DCL應(yīng)用服務(wù)將接收到的MAS報(bào)文中的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換成航班DCL狀態(tài)直觀的顯示在電子進(jìn)程單系統(tǒng)成。若系統(tǒng)回復(fù)邏輯確認(rèn)[MAS]成功則顯示如下“M”狀態(tài)；第七步，機(jī)組業(yè)務(wù)確認(rèn)[CDA]發(fā)送至DCL應(yīng)用服務(wù)，若收到超時(shí)告警消息 狀態(tài)框顯示為[E]；第八步，DCL應(yīng)用服務(wù)將機(jī)組確認(rèn)報(bào)文發(fā)送至電子進(jìn)程單。

STEP1 機(jī)組發(fā)起申請(qǐng)至DCL應(yīng)用服務(wù)

STEP2 DCL應(yīng)用服務(wù)將機(jī)組放行申請(qǐng)[APL]發(fā)送至電子進(jìn)程單客戶端，航班限制狀態(tài)（勾，圈）變?yōu)椤癉CL”圖標(biāo)：

STEP3 塔臺(tái)用戶發(fā)起DCL批復(fù)雙擊狀態(tài)框，彈出對(duì)話框，將所有需要發(fā)布的DCL內(nèi)容進(jìn)行拼裝，并顯示，由用戶確認(rèn)后點(diǎn)擊發(fā)送。

其中，所有DCL報(bào)文所需內(nèi)容均從塔臺(tái)電子進(jìn)程單系統(tǒng)中獲取，無需管制員手動(dòng)填寫，極大程度的減輕了管制員的工作量并減小了手動(dòng)填寫可能發(fā)生的錯(cuò)誤情況。

STEP4 DCL應(yīng)用服務(wù)組裝批復(fù)報(bào)文發(fā)送至機(jī)組

STEP5 機(jī)組接收設(shè)備若成功收到管制批復(fù)，會(huì)自動(dòng)回復(fù)MAS報(bào)文

STEP6 DCL應(yīng)用服務(wù)將接收到的MAS報(bào)文中的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換成航班DCL狀態(tài)直觀的顯示在電子進(jìn)程單系統(tǒng)成。若系統(tǒng)回復(fù)邏輯確認(rèn)[MAS]成功則顯示如下“M”狀態(tài)。

若收到超時(shí)告警消息 狀態(tài)框顯示為[E]

STEP7機(jī)組業(yè)務(wù)確認(rèn)[CDA]發(fā)送至DCL應(yīng)用服務(wù)。

STEP8 DCL應(yīng)用服務(wù)將機(jī)組確認(rèn)報(bào)文發(fā)送至電子進(jìn)程單。

由以上流程可以看出，DCL服務(wù)集成塔臺(tái)電子進(jìn)程單后，流程更加簡潔，無需空中交通管制員在兩套系統(tǒng)中進(jìn)行切換，更減少了手動(dòng)輸入步驟，大大降低了可能發(fā)生的“錯(cuò)、往、漏”情況。并且所有的關(guān)鍵步驟是否成功對(duì)于使用者來說是透明的，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)軟、硬件故障時(shí)，系統(tǒng)使用者和運(yùn)維人員能夠第一時(shí)間獲知并采取應(yīng)急流程。

6 上海兩場(chǎng)運(yùn)行情況

自從上海浦東機(jī)場(chǎng)、上海虹橋機(jī)場(chǎng)通過數(shù)字放行結(jié)合電子進(jìn)程單的方式運(yùn)行以來，有效的提高了放行的效率，減少了話音頻率的占用，降低了空中交通管制員和飛行員的工作負(fù)荷。從2015年2月至2016年1月的浦東機(jī)場(chǎng)、虹橋機(jī)場(chǎng)DCL數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，兩場(chǎng)的DCL批復(fù)量穩(wěn)步增長，如圖5和圖6所示。

7 結(jié) 語

空管數(shù)字放行系統(tǒng)是加速我國空管系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)的一個(gè)重大舉措，是落實(shí)民航“十二五”規(guī)劃的重要步驟。對(duì)全國民用航空運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。此系統(tǒng)在技術(shù)上是成熟的、可行的，在應(yīng)用上是非常必要的。

本文從上海浦東機(jī)場(chǎng)和上海虹橋機(jī)場(chǎng)的實(shí)際情況，提出了比較具體的技術(shù)方案。建成后的空管數(shù)字放行系統(tǒng)將大大提高兩場(chǎng)空管運(yùn)行保障水平和業(yè)務(wù)管理水平；提高空管放行能力；降低空管頻率擁擠和設(shè)備故障對(duì)空中交通正常秩序的影響，保障飛行安全，有力的促進(jìn)民用航空事業(yè)的快速、健康地發(fā)展。

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