STCA告警在空管安全運(yùn)行中的應(yīng)用思考

黃磊

摘 要：在空中交通管制中，短期沖突告警能夠起到有效的作用，避免飛機(jī)之間產(chǎn)生沖撞，保證了航行的安全性。應(yīng)對短期沖突告警進(jìn)行合理應(yīng)用，使其能夠?yàn)楣苤茙韼椭?。本文對短期沖突告警進(jìn)行了介紹，闡述了告警的原理，分析了告警測試及應(yīng)用，包括參數(shù)測試以及應(yīng)用效果，為空中交通管制的效果提供了保障，同時也能夠發(fā)揮出短期沖突告警的良好效果。

關(guān)鍵詞：短期飛行沖突告警;空中交通管制;安全運(yùn)行

引言

在空中交通管制中，飛行沖突告警能夠避免航空器之間產(chǎn)生碰撞的問題，借助告警可使管制員了解到其中的隱患問題，并且預(yù)先采取措施進(jìn)行避免，保證航空器的航行的安全性。其中短期飛行沖突告警是一項(xiàng)重要的技術(shù)，能夠在應(yīng)用發(fā)揮出有效的作用。為了使短期飛行沖突告警在管制中得到有效的應(yīng)用，對其進(jìn)行深入分析，通過合理的應(yīng)用使管制的效果加強(qiáng)，為交通管制提供幫助。

一、STCA告警概述

短期沖突告警，簡稱為STCA告警，這種告警指的是在經(jīng)過了一段前探時間后，航空器的水平與垂直距離相比預(yù)設(shè)值要小，也就是最小安全距離產(chǎn)生的告警。在應(yīng)用中，短期沖突告警進(jìn)行周期計(jì)算，每隔STCA_UPDATE_PERIOD個航跡的時候，更新周期，并且一次計(jì)算。該告警功能模塊可比較源航跡以及目標(biāo)航跡的距離，在源航跡與目標(biāo)航跡之間的距離相比預(yù)設(shè)的數(shù)值小的時候，會產(chǎn)生告警。在系統(tǒng)中可將空域劃分成STCA告警去以及抑制區(qū)，進(jìn)行告警計(jì)算只在告警區(qū)域中發(fā)揮作用，在抑制區(qū)中不進(jìn)行告警計(jì)算。

二、告警功能的實(shí)現(xiàn)

短期飛行沖突告警的計(jì)算中包括當(dāng)前模式計(jì)算與推測模式計(jì)算，在當(dāng)前的民航管理要求中，對空中交通管制自動化系統(tǒng)的告警以及短期飛行沖突告警內(nèi)容進(jìn)行了明確，為了避免虛警系統(tǒng)在推測模式下進(jìn)行探測，需要對CFL數(shù)據(jù)航跡進(jìn)行高度層保護(hù)設(shè)計(jì)。這種方式的原理是對有CFL高度的目標(biāo)不根據(jù)升降率推測其高度變化，而是作為一種目標(biāo)需要達(dá)到的高度，以此為基礎(chǔ)與其他航空器進(jìn)行垂直方向沖突告警計(jì)算。當(dāng)航跡處在上升、下降階段，同時具有CFL值的時候，可采用CFLA加減高度層容差值，將其作為航跡推測高度的上限、下限，之后檢測垂直沖突。

三、空管自動化系統(tǒng)的告警原理

在測試前，應(yīng)根據(jù)是否超出CFL升降率門限的范圍進(jìn)行分析，對使用的空管自動化系統(tǒng)的告警原理進(jìn)行明確。在航空器下降率在系統(tǒng)設(shè)置的升降率門限范圍中的時候，同時航跡為上升、下降狀態(tài)并且由相應(yīng)的CFL值的時候，系統(tǒng)使用CFL值加減高度層的容差值，將得到的結(jié)果作為航跡推測高度的下限，之后可進(jìn)行沖突探測。當(dāng)沒有超出航跡推測高度下限值的時候，系統(tǒng)不會進(jìn)行告警。在達(dá)到了推測高度下限的時候，時間達(dá)到60s后，同時設(shè)置了告警功能的時候，系統(tǒng)會進(jìn)行PCA告警，而在告警條件的時候，系統(tǒng)會進(jìn)行CA 告警。航空器的升降率相比系統(tǒng)中設(shè)置的升降率門限大的時候，在航跡達(dá)到了CFL高度并且加升降率保護(hù)高度值的時候，在60s后達(dá)到了相應(yīng)的告警條件的時候，系統(tǒng)會進(jìn)行PCA告警，當(dāng)僅僅達(dá)到了告警條件的時候，系統(tǒng)會進(jìn)行CA告警。

四、告警測試及應(yīng)用

（一）參數(shù)測試

應(yīng)對空管自動化系統(tǒng)進(jìn)行測試，在CFL升降率門限范圍以及升降率航跡保護(hù)高度值范圍中進(jìn)行選擇參數(shù)。通過對該系統(tǒng)進(jìn)行腳本設(shè)計(jì)，使兩架航空器分別起飛，在達(dá)到了一定高度之后同向保持飛行狀態(tài)，結(jié)合飛機(jī)的參數(shù)情況，一架飛行高度為10100m，另一架為8900m，使前者飛行員分別采用下降率小于和大于門限值范圍的方式進(jìn)行操作，穿過或者高度的時候，對告警值進(jìn)行觀察和記錄。將升降率航跡保護(hù)高度分別定為100m、150m、130m、30m，下降率門限值為10m/s、10m/s、10m/s、17m/s，對結(jié)果進(jìn)行分析。

（二）應(yīng)用效果

通過分析可知下降率門限值為10m/s，升降率航跡保護(hù)的高度為130以及150的時候，航空器下降率超出門限，系統(tǒng)探測到高度小于CFL高度的情況增加，產(chǎn)生預(yù)告警的時間過早，導(dǎo)致虛告警，影響管制的效果。在下降率門限值為17m/s的時候，升降率航跡保護(hù)高度為30，產(chǎn)生預(yù)告警的時間晚，難以起到提醒的效果。在下降率門限值為10m/s的時候，升降率航跡保護(hù)高度為100，告警的時機(jī)較穩(wěn)定，同時，預(yù)告警與告警存在一定的差值，在產(chǎn)生了沖突的時候管制員可有時間將沖突解除。

五、3STCA告警后沖突的垂直調(diào)配

STCA告警后，需要對沖突進(jìn)行判斷和調(diào)配，在垂直調(diào)配過程中，應(yīng)按照相應(yīng)的原則來進(jìn)行分析，先觀察飛機(jī)之間的垂直間隔的距離，還應(yīng)評估飛機(jī)的垂直速度，對垂直高度的變化以及實(shí)際情況下飛機(jī)高度的差值進(jìn)行分析，結(jié)合兩者的聯(lián)系來制定方案。在實(shí)際的調(diào)配中，應(yīng)對飛機(jī)的垂直狀態(tài)，判斷飛機(jī)之間的垂直間隔有多少，之后應(yīng)對其垂直速度進(jìn)行判斷，思考是否指令飛機(jī)垂直速度上升率或者下降率，還應(yīng)判斷機(jī)組是否有強(qiáng)烈的上升以及下降要求。當(dāng)沒有指令垂直速度，機(jī)組沒有強(qiáng)烈要求的時候，可根據(jù)飛機(jī)的不同上升以及下降階段分析上升率或者下降率。在分析完成飛機(jī)的垂直狀態(tài)后，可對阻止飛機(jī)垂直狀態(tài)的程度進(jìn)行預(yù)測。

對能阻止飛機(jī)垂直狀態(tài)的程度進(jìn)行預(yù)測，其中告警后的飛機(jī)高度差值為L，飛機(jī)垂直速度為V，發(fā)現(xiàn)告警以及判斷沖突需要的時間為T1，管制員發(fā)出指令并且復(fù)誦指令需要的時間為T2，開始阻止飛機(jī)下降、上升或者繼續(xù)的高度為H。按照H=（0.1+T1+T2）V的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，在理想情況下，T1為5，T2為10。當(dāng)垂直速度為100FTM的時候，理想狀態(tài)為告警高度加減110M;當(dāng)垂直速度為200OFTM的時候，理想狀態(tài)為告警高度加減220M。同理，在飛機(jī)垂直速度為30FTM的時候，理想狀態(tài)為告警高度加減330M，通過對阻止飛機(jī)下降或者上升的高度的預(yù)估，可以開展高度調(diào)配，使其滿足管制的要求。

六、結(jié)語

STCA告警作為空中交通管制自動化系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，為了有效利用告警的功能，應(yīng)對其應(yīng)用進(jìn)行全面分析，結(jié)合自動化系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行測試，明確應(yīng)用的效果。結(jié)合高精確性的告警功能，可使系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制減少誤警的次數(shù)，為管制提供有利的條件，同時也能夠?yàn)榭展馨踩珟碛行У谋Ｕ?，減少空中交通飛行事故的發(fā)生，促進(jìn)民航空管的穩(wěn)定發(fā)展。

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