首都機場A-SMGCS系統(tǒng)停止排燈控制功能研究

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.08.013

摘? 要：隨著機場飛行量的快速增長，機場交通管制工作的難度越來越大，對設備的要求也隨之提高。停止排燈控制功能是燈光引導功能的重要組成部分，可實現(xiàn)遠程控制機場場面的助航燈光系統(tǒng)，能夠為民航機場管制工作提供幫助。該文介紹了燈光引導功能中停止排燈控制功能的基本情況、技術實現(xiàn)和軟件接口，并對停止排燈控制功能運行的風險進行了分析。該文以首都機場停止排燈控制功能為例進行了分析研究，為類似系統(tǒng)的設計和應用提供參考。

關鍵詞：燈光引導;助航燈光;遠程控制;信息交互

中圖分類號：TP212.9? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）08-0045-03

Research on the Stop Lamp Control Function of A-SMGCS System in Capital Airport

YANG Junyi

（CAAC North China Air Traffic Management Bureau，Beijing? 100621，China）

Abstract：With the rapid growth of airport flight volume，the work of airport traffic control is becoming more and more difficult，and the requirements of equipment are also increased. The stop lamp control function is an important part of the light guidance function，which can realize the remote control of the airport scene AIDS navigation light system，and can provide help for the civil aviation airport control work. This paper introduces the basic situation，technical realization and software interface of stop lamp control function in light guiding function，and analyzes the risk of stop lamp control function operation. In this paper，the control function of the stop lamp in the capital airport is analyzed，so as to provide reference for the design and application of the similar system.

Keywords：light guidance;navigational light;remote control;information interaction

0? 引? 言

北京首都機場是超大型綜合樞紐機場，是北京國際航空樞紐的重要組成部分。其主要特點為跑道多、客貨運輸量大、航班架次多、飛行密度大，為滿足空管指揮、飛行安全和運行的需要，首都機場已建設一套高級場面活動引導與控制系統(tǒng)（以下簡稱“A-SMGCS系統(tǒng)”），A-SMGCS系統(tǒng)能達到ICAO規(guī)定的A-SMGCS第四級運行標準，實現(xiàn)機場場面監(jiān)視、控制、燈光引導以及自動路由規(guī)劃功能。

停止排燈控制功能是燈光引導功能的重要組成部分。本文首先介紹了燈光引導功能中停止排燈控制功能的基本情況、技術實現(xiàn)和實際應用，其次對停止排燈控制功能的軟件及接口進行了分析和研究。目前，在國內很少有機場在A-SMGCS系統(tǒng)中使用燈光控制功能，本文以首都機場A-SMGCS系統(tǒng)停止排燈控制功能為例，介紹了該功能的實現(xiàn)方式和存在的風險，為類似功能的設計和應用提供參考。

1? 停止排燈控制功能在A-SMGCS系統(tǒng)中的實現(xiàn)

首都機場A-SMGCS系統(tǒng)達到ICAO規(guī)定的A-SMGCS第四級運行標準，即一級監(jiān)視功能、二級控制功能、三級燈光引導功能和四級路由規(guī)劃功能，實現(xiàn)機場場面起飛航空器目標從停機位推出直到進入跑道起飛，降落航空器從落地滑行直到進入停機位這些過程的監(jiān)視、告警、燈光引導和自動路由規(guī)劃。

其中一級監(jiān)視功能能夠接收場面監(jiān)視雷達（SMR）、進近雷達、多點相關監(jiān)視（MDS）和廣播式自動相關監(jiān)視（ADS-B）等監(jiān)視設備輸出的目標監(jiān)視數(shù)據，通過多元數(shù)據融合處理，對在機場場面覆蓋范圍內運動的航空器和車輛進行連續(xù)的定位與標識，在管制員席監(jiān)視界面上顯示機場場面運動目標的運行態(tài)勢和運行環(huán)境。二級控制功能可以為地面活動提供各類告警服務，包括：沖突告警、目標丟失告警、特殊代碼告警、重復二次代碼告警、偏離滑行道告警、侵入告警、速度告警等。對所出現(xiàn)的告警提供直觀的畫面或聲音告警提示。

A-SMGCS系統(tǒng)的三級燈光引導功能，具備助航燈光自動引導數(shù)據的生成能力，能夠根據航空器滑行路線、場面運動航跡、跑道視程等數(shù)據，自動產生滑行路徑上助航燈光的點亮、熄滅、燈光強度等控制數(shù)據，發(fā)送給助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對滑行道中線燈和停止排燈的控制。形成與航空器同步運行的引導燈光，用于自動引導航空器沿規(guī)劃的路由滑行、停止和穿越交叉口。在機場管轄區(qū)域內，通過向助航燈光系統(tǒng)發(fā)出引導控制指令，實施單燈開關、亮度的控制，給航空器和車輛提供自動路由引導;同時接收并顯示助航燈光系統(tǒng)的狀態(tài)信息和探測傳感器輸出的信息。還具備引導過程中的沖突解脫處理能力，能夠根據航空器滑行路線、場面運動航跡等數(shù)據，自動預測各滑行道交叉口處的航空器滑行沖突情況，并可通過自動解脫方案化解可能出現(xiàn)的滑行沖突，三級燈光引導功能需要以一級監(jiān)視功能和二級控制功能為基礎，三級燈光引導功能是四級路由規(guī)劃功能的基礎。

停止排燈控制功能是三級燈光引導功能的一部分，目前停止排燈控制功能集成在首都機場A-SMGCS系統(tǒng)和塔臺電子進程單系統(tǒng)中，可以對首都機場安裝有傳感器的燈光設備進行遠程控制，塔臺席能夠控制位于01/19跑道與K滑行道之間的停止排燈。為其分配了01/19跑道的塔臺管制席位才能控制停止排燈，未被分配01/19跑道的塔臺管制席位則不能控制停止排燈。

管制員可以通過電子進程單界面來控制停止排燈的開啟和關閉，也可以先開啟停止排燈，xx秒后自動關閉（xx時間默認30秒，可在數(shù)據庫中修改），如圖1所示。

開啟和關閉停止排燈的指令將發(fā)送給機場燈光系統(tǒng)，用于指示航空器停止和穿越機場交叉道口，避免向不同方向運行的航空器產生沖突。開啟停止排燈則停止排燈點亮呈紅色狀態(tài)，禁止航空器穿越道口，此時若航空器滑過停止排燈，系統(tǒng)會產生告警提示管制員;關閉停止排燈則停止排燈呈綠色通行狀態(tài)，航空器可穿越交叉道口，在夜間和機場塔臺低能見度的運行條件下此功能尤為重要。

2? A-SMGCS系統(tǒng)停止排燈功能的分析與研究

在機場空管運行中，能夠以手動或聯(lián)動方式開關停止排燈，根據管制運行需要，Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7等停止排燈只能手動控制，Q0、Q1、Q8、Q9、U2等停止排燈既可以手動控制，也可以聯(lián)動控制。

聯(lián)動控制功能如下，在A-SMGCS或電子進程單系統(tǒng)中，首先為01/19跑道起飛的航班選擇滑行道口。再將電子進程單狀態(tài)改為LIN，狀態(tài)改為LIN后，系統(tǒng)會向機場燈光系統(tǒng)發(fā)送控制信號，自動關閉對應滑行道口的停止排燈，航班經過此停止排燈后，系統(tǒng)再次向機場燈光系統(tǒng)發(fā)送控制信號，信號發(fā)送成功后停止排燈可以自動打開。

系統(tǒng)自動適應主任席設置的跑道運行類別，不同的類別控制不同的停止排燈：

CAT Ⅰ控制靠近跑道的停止排燈;

CAT Ⅱ/Ⅲ控制遠離跑道的停止排燈;

Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7位置的停止排燈不區(qū)分運行類別。

當飛機在停止排燈打開的情況下從上方滑過，系統(tǒng)將在塔臺席發(fā)出告警，如圖2所示。此功能只對配置了微波傳感器的燈光設備有效。

在A-SMGCS系統(tǒng)停止排燈控制功能的設計中進行模塊化、多重冗余的優(yōu)化設計，系統(tǒng)采用分布式、客戶/服務器、開放式結構。采用局域網作為系統(tǒng)內部信息傳輸、交互的基本通道。停止排燈功能處理模塊包括電子進程單顯示模塊、計劃數(shù)據處理模塊、燈光處理模塊、接口模塊和主任席功能模塊和監(jiān)控模塊，其中燈光處理模塊是燈光引導功能的核心所在。

接口模塊中的接口程序專門負責轉發(fā)本系統(tǒng)與機場燈光系統(tǒng)的各種數(shù)據，燈光處理模塊通過接口程序向機場燈光系統(tǒng)發(fā)送燈光控制信息，機場燈光系統(tǒng)向接口模塊返回燈光狀態(tài)信息和命令響應信息，并通過接口模塊發(fā)送至燈光處理模塊。燈光處理模塊將燈光狀態(tài)發(fā)送至系統(tǒng)顯示模塊以呈現(xiàn)給用戶。電子進程單顯示模塊具有停止排燈控制處理程序，負責下達開/關停止排燈命令并判斷是否有航班私闖停止排燈，電子進程單顯示模塊向燈光處理模塊發(fā)送人工燈光控制信息。計劃數(shù)據處理模塊向燈光處理模塊發(fā)送航班飛行計劃信息，用于航空器的識別和配對。在主任席功能模塊中可以進行燈光數(shù)據的參數(shù)配置，還可以進行人工/自動燈光引導的切換，這些信息同樣也是發(fā)送給燈光處理模塊進行處理。燈光處理模塊通過以上信息的交互，進行大量的計算，實現(xiàn)燈光控制的功能。

在硬件配置方面，具備燈光引導功能需要配置燈光引導服務器、接口機、容錯收發(fā)器、防火墻和光端機。燈光引導服務器中安裝有燈光控制軟件，是燈光引導功能的核心模塊，接口機負責與機場燈光系統(tǒng)的信息接收與發(fā)送;容錯收發(fā)器是一分八分路設備，便于其他系統(tǒng)或用戶引接燈光信息;防火墻為A-SMGCS系統(tǒng)和電子進程單系統(tǒng)與燈光系統(tǒng)互連提供網絡安全，光端機是傳輸設備。以上硬件設備均需要至少兩套的冗余配置。

A-SMGCS系統(tǒng)的容錯收發(fā)器與機場燈光系統(tǒng)連接。A-SMGCS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)最多只能有一個系統(tǒng)與燈光系統(tǒng)連接，切換時需要在容錯收發(fā)器1上進行手動拔/插網線，如圖3所示。

在A-SMGS系統(tǒng)的監(jiān)控軟件界面上通過不同圖標表示與燈光系統(tǒng)的連接狀態(tài)，綠色/黃色表示已經連接，且與燈光系統(tǒng)服務器的通信正常（綠色主用，黃色備用）;灰色/紅色表示未能與燈光系統(tǒng)服務器建立通信。即使已經建立連接，也需要對燈光系統(tǒng)進行設置后才能夠獲得控制權限。

3? 停止排燈功能的風險分析

空中交通管制部門在機場管制中需要全天候24小時不間斷地使用指揮飛機，如果設備出現(xiàn)故障則會影響管制部門的使用，進而影響航班起降，對機場正常運行造成影響。下面從系統(tǒng)硬件結構、運行維護和軟硬件故障等三方面分析停止排燈功能在運行使用上存在的風險：

（1）停止排燈控制信號是從A-SMGCS系統(tǒng)和電子進程單系統(tǒng)發(fā)出，經過接口機、容錯收發(fā)器、防火墻、光端機，通過光纖傳入safegate停止排燈系統(tǒng)的兩個服務器。諸多環(huán)節(jié)中任一環(huán)節(jié)設備故障即可造成信號中斷。從描述中可以看出，燈光控制信號進入safegate停止排燈系統(tǒng)需要經過4種硬件設備，即接口機、容錯收發(fā)器、防火墻、光端機。由于4種硬件設備均是冗余配置，故單個設備故障不會造成信號中斷。針對該風險，需制定故障處理流程和應急預案，對設備維護人員進行培訓、考核。要求設備維護人員熟知信號處理流程和排故方法，以便在出現(xiàn)問題后能夠盡快修復設備。

（2）在日常運行中，設備維護人員可以在系統(tǒng)的監(jiān)控界面上監(jiān)控停止排燈模塊的運行狀態(tài)，即查看SFDP服務器中的SIA進程，以及DCL接口機的STCP進程，如果這兩個進程變?yōu)榧t色，則說明燈光處理出現(xiàn)故障;一旦發(fā)現(xiàn)軟件故障，立即重新啟動軟件模塊，服務器進程監(jiān)控頁面如圖4所示。

（3）管制席位故障可分為硬件故障和軟件故障兩種情況。對于硬件故障，要準備充足的備件，一旦設備出現(xiàn)故障，可以做到及時更換。對于軟件故障，設備維護人員可以在電子進程單系統(tǒng)的監(jiān)控界面上監(jiān)控燈光顯示模塊STPT的運行狀態(tài)，如果該進程變?yōu)榧t色，則說明燈光顯示模塊出現(xiàn)故障;一旦發(fā)現(xiàn)軟件故障，立即重新啟動軟件模塊，席位進程監(jiān)控界面如圖5所示。

4? 結? 論

A-SMGCS系統(tǒng)和電子進程單系統(tǒng)的停止排燈控制功能通過軟件模塊的信息交互實現(xiàn)系統(tǒng)對機場燈光系統(tǒng)的指令發(fā)送，進而實現(xiàn)停止排燈的遠程控制和航空器闖燈自動告警，為塔臺管制指揮提供輔助。停止排燈控制功能具備良好的人機界面，便于管制員操作，并提供告警提示功能，每天二十四小時不間斷運行，為機場場面航空器活動提供安全保障。

在系統(tǒng)中，由于與燈光系統(tǒng)的傳輸設備過多，潛在故障點的增加，導致系統(tǒng)出現(xiàn)問題時不好判斷故障位置，或需要花費較多時間來尋找故障原因，增加了運行維護的難度，對運維人員的技術水平和業(yè)務熟練程度要求較高。

參考文獻：

[1] 李杰.民航機場助航燈光系統(tǒng)故障分析探究 [J].產業(yè)科技創(chuàng)新，2019，1（15）：79-80.

[2] 余倩.A-SMGCS系統(tǒng)多傳感器目標跟蹤算法研究 [J].電子技術，2021，59（5）：3-4.

[3] 葉敏.基于助航燈光的跑道防入侵系統(tǒng)應用研究 [J].科技通報，2020，36（9）：85-89.

[4] 梁巖松，張云青.停止排燈與跑道放行指示燈設計研究 [J].民航學報，2018，2（4）：8-12.

[5] 張清山，王灝.淺談高級—地面活動引導和控制系統(tǒng) [J].中國民用航空，2007，8（2）：46-49.

[6] 趙明明.我國機場地面交通中心差異性探究 [J].交通企業(yè)管理，2018，33（6）：66-68.

作者簡介：楊珺一（1984—），男，滿族，北京人，主任工程師，本科，研究方向：民航空管自動化系統(tǒng)。

收稿日期：2021-03-15