塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)C類移交研究

崔品品

（民航中南空管局空管設備應用技術開發(fā)實驗室，廣東 廣州 510000)

0 引言

隨著各地機場規(guī)模的不斷擴大，塔臺信息系統(tǒng)的數(shù)量日漸增加，不同的系統(tǒng)使用各自的人機界面，各系統(tǒng)間缺少足夠的數(shù)據(jù)交互，同時信息綜合利用程度低、席位工作環(huán)境混亂。因此，對塔臺信息系統(tǒng)進行集成，建立塔臺管制自動化系統(tǒng)成為目前塔臺建設的主要思路。

由于各地管制范圍劃分的差異，有些地方的機場塔臺管制范圍包含全部或部分進近空域，如湛江、鄂州等地。有些較為大型的機場塔臺管制范圍僅包括機場場面和五邊區(qū)域，如廣州、成都等地。由于塔臺管制自動化系統(tǒng)作為單獨的一套自動化系統(tǒng)，應自行處理飛行計劃數(shù)據(jù)。且目前塔臺不再建設空管自動化系統(tǒng)的延伸席位，因此，塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間不可避免地出現(xiàn)了飛行數(shù)據(jù)移交的管制業(yè)務需求。此外，有些現(xiàn)場的塔臺管制和機坪管制分離，機坪管制也可能會有自己的一套自動化系統(tǒng)，在這種情況下，塔臺管制自動化系統(tǒng)與機坪管制自動化系統(tǒng)也會需要進行移交，但是這種屬于地-地移交，類似于電子進程單系統(tǒng)的地面狀態(tài)流轉，相對較為簡單。而塔臺自動化和空管自動化系統(tǒng)之間的移交區(qū)別于傳統(tǒng)的不同管制單位間移交（如AIDC) ，且不僅僅包含目前的進近對區(qū)調(diào)的空對空C 類垂直移交。

在目前管制單位間所用移交方式的基礎上，本文基于不同的場景需求，致力于研究塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的特殊移交模式，尤其是塔近分離的塔臺管制自動化系統(tǒng)與終端區(qū)空管自動化系統(tǒng)之間的C類移交，進而為塔臺管制自動化系統(tǒng)的后續(xù)系統(tǒng)設計和建設提供一定的理論基礎。

1 塔臺管制范圍和與空管自動化系統(tǒng)移交的關系

1.1 塔進一體與塔進分離

塔臺管制單位負責對本塔臺管轄范圍內(nèi)航空器的推出、開車、滑行、起飛、著陸和與其有關的機動飛行的空中交通服務。規(guī)章要求，全年起降架次超過36000架次或者空域環(huán)境復雜的機場應當設置進近管制單位，進近管制空域垂直范圍通常在6000米（含）以下最低高度層以上，機場管制地帶通常包括起落航線和最后進近定位點之后的航段以及第一個等待高度層（含）以下至地球表面的空間和機場機動區(qū)。

所以，塔進一體的管制單位一般指全年起降架次較少，塔臺負責機場管制地帶和部分進近管制空域，其與空管自動化系統(tǒng)間屬于空對空垂直移交的關系；塔近分離的管制單位塔臺僅負責機場管制地帶，其與空管自動化系統(tǒng)間屬于地對空垂直移交的關系。

1.2 FDE C類移交

塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的移交，不論是塔進一體時的移交場景還是塔進分離時的移交場景，都屬于典型的垂直移交。目前，關于垂直移交方面的研究，我國已有了自有電子移交電報標準，即基于飛行數(shù)據(jù)交互的空管自動化系統(tǒng)間管制移交FDE(4029.3C 類移交）[1]，目前已在國內(nèi)多個現(xiàn)場根據(jù)各地實際情況進行了垂直移交方面的應用。比如廣州終端區(qū)和廣州區(qū)調(diào)之間基于FDECM[2]的移交，經(jīng)相關一致性檢查、同步、協(xié)調(diào)、移交等標準過程，本質上屬于空對空的移交。此外，在西南地區(qū)現(xiàn)場與管制區(qū)范圍內(nèi)中小機場之間存在更為簡單的FDE 應用方式，只包含移交階段，此部分可涉及地對空的移交。因此，垂直移交在實現(xiàn)方式上較為靈活，一般基于4029.3 的C 類移交，通過FDECM報文實現(xiàn)。

飛行數(shù)據(jù)交換C 類電報由4種電報構成，業(yè)務流程包含2個階段，分別為協(xié)調(diào)階段和移交階段。在報文語義和語法方面，飛行數(shù)據(jù)交換C類電報采用了ADEXP 格式。通信協(xié)議方面，大部分應用使用TCP/IP 協(xié)議[3]實現(xiàn)點對點通信。

在最新的關于民用航空空中交通管制自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換規(guī)范中定義，自動化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換報文分為5類，分別為系統(tǒng)通用數(shù)據(jù)交換報文、基礎飛行數(shù)據(jù)交換報文、環(huán)境數(shù)據(jù)交換報文、管制業(yè)務數(shù)據(jù)交換報文，流量信息數(shù)據(jù)交換報文。塔臺管制自動化系統(tǒng)進行飛行數(shù)據(jù)交互的外部系統(tǒng)，均需支持通過相互循環(huán)發(fā)送SHBT心跳報文判斷兩系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸是否正常；塔臺管制自動化系統(tǒng)通過管制業(yè)務數(shù)據(jù)交換報文實現(xiàn)與空管自動化系統(tǒng)電子化移交、與空管自動化系統(tǒng)或者第三方系統(tǒng)實現(xiàn)SSR報文的申請和分配。

雖然塔臺自動化系統(tǒng)和空管自動化系統(tǒng)之間的移交大體上仍然屬于垂直移交的范疇，通常需遵守FDE 移交方式，但FDE 移交的實現(xiàn)較為靈活，且鑒于塔進一體和塔進分離管制范圍的不同，與空管自動化系統(tǒng)之間的垂直移交方式也會相應地有較大區(qū)別。下面分別進行分析研究，尤其是塔進分離情況下，垂直移交處于不同自動化系統(tǒng)間地空移交的范疇，就未來的規(guī)范化移交使用方面，更有研究價值。

2 塔進一體的塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)間的FDE移交

塔進一體的塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的移交本質上類似于進近-區(qū)調(diào)之間的空對空垂直移交，如湖北的鄂州機場集成塔臺系統(tǒng)與武漢終端區(qū)空管自動化系統(tǒng)之間、湛江的吳川機場塔臺管制自動化系統(tǒng)與湛江終端區(qū)空管自動化系統(tǒng)之間所采取的，就是基于空對空移交。

根據(jù)現(xiàn)行的管制移交協(xié)議，高低扇區(qū)的移交也會在一個固定的點完成。這個固定點與扇區(qū)間的高度分界線形成了空間上唯一一個移交點，因此高低扇區(qū)移交并不是真的無固定點，可基于移交點前VSP時間開始協(xié)調(diào)。其次，4029.3C 類移交標準運行實質是電報內(nèi)容并不傳遞移交點和過移交點時間，僅包含移交的管制指令，可以避免不準確的數(shù)據(jù)影響飛行數(shù)據(jù)內(nèi)容的情況。

FDECM 接口上的MH/T4029.3[4]消息具體的報文內(nèi)容如下：

CFPL：完整的飛行計劃信息，包括ICAO 字段和其他字段

–SYN：用于同步

圖1 C類移交流程

–COOR：用于協(xié)調(diào)

–CNL：用于取消協(xié)調(diào)

CHRQ：移交請求

–HND：發(fā)起移交請求

–CNL：取消正在進行的移交請求

CHRP：對 CHRQ HND的響應消息

–ACP：接受移交請求

–REJ：拒絕移交請求

CLAM：收到CFPL COOR CFPL CNL CHRQ CHRP的確認

綜上分析，塔進一體的塔臺自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間，根據(jù)各地管制的實際需求，在確定好移交點或上下游的管制邊界的前提下，采用標準模式的FDE C類移交或者簡模式的C類移交即可實現(xiàn)。

3 塔進分離的塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)間的FDE移交

從管制工作流程而言，塔進分離的塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的移交、屬于地面-空中的移交，有兩項特點：

1) 航班從地面起飛到進近管制，其時長特別短。就廣州現(xiàn)場而言，目前地面航班經(jīng)塔臺電子進程單TOMS系統(tǒng)完成塔臺的管制流程后，起飛升空，進近的空管自動化系統(tǒng)界面一出現(xiàn)目標，正常情況下立即自動相關并直接歸進近管制。

2) 地空移交雖然也可以設定固定的移交點，但就離港航班，若基于普通的空對空移交而言，設定距離移交點前VSP 時間開始C 類[5]協(xié)調(diào)無法實現(xiàn)，因為塔進分離塔臺管制自動化系統(tǒng)一般不進行4D 剖面計算，且其前期大部分時間屬于地面滑行和等待，根本無法提前判斷準確的到點時間，航班動作必須基于地面管制和塔臺管制的指令。

因此，對于塔進分離的塔臺自動化系統(tǒng)而言，研究航班的地面生命周期狀態(tài)、準確把握航班的管制流程階段，在地面的生命周期狀態(tài)的基礎上通過地面狀態(tài)觸發(fā)實現(xiàn)地面-空中的C 類移交是比較可行的方式。

3.1 地面生命周期狀態(tài)

塔臺管制自動化系統(tǒng)的航班，塔進分離不考慮飛越計劃的前提下，其飛行計劃的流轉從大類上分為進港航班和離港航班。因此，其地面狀態(tài)的飛行計劃生命周期可從進港航班生命周期管理和離港航班生命周期管理兩方面來分析。

在塔臺管制自動化系統(tǒng)建設之前，大部分塔臺管制航班的地面生命周期狀態(tài)基于塔臺電子進程單TOMS 系統(tǒng)，通過席位電子進程單的狀態(tài)的變化和管制指令的變更實現(xiàn)地面狀態(tài)的流轉，但是這種流轉僅限于塔臺電子進程單的系統(tǒng)內(nèi)，并未與外系統(tǒng)（如空管自動化系統(tǒng)）有移交飛行數(shù)據(jù)等方面的交互，有些現(xiàn)場即使可通過EST 報文向空管自動化系統(tǒng)發(fā)送協(xié)調(diào)報文，但后期也可能會引起空管自動化系統(tǒng)的一些相關異常的問題。因此，電子進程單的狀態(tài)的流轉不等同于塔臺管制自動化系統(tǒng)地面飛行計劃生命周期管理。

按照塔臺管制自動化系統(tǒng)最新的試行規(guī)范，離港和進港航班生命周期的設計流轉如圖2和圖3所示。

圖2 塔臺管制自動化系統(tǒng)離港航班生命周期狀態(tài)

圖3 塔臺管制自動化系統(tǒng)進港航班生命周期狀態(tài)

由圖2和圖3可知，通過地面狀態(tài)生命周期管理，將塔臺管制自動化系統(tǒng)航班在系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)流轉和對外的飛行數(shù)據(jù)交互進行了有機的串聯(lián)。在各個地面狀態(tài)的基礎上，塔臺管制自動化系統(tǒng)可以完成豐富的管制工作流程，如SSR的申請和分配、跑道和SID的分配、對外飛行數(shù)據(jù)的移交與接收等內(nèi)容。

1) 系統(tǒng)的SSR分配：按照空管自動化系統(tǒng)現(xiàn)行的SSR分配原則，系通過飛行計劃生命周期處于預激活狀態(tài)的時候由空管自動化系統(tǒng)自行完成二次代碼的分配。而在塔臺管制自動化系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以自動分配SSR，也可以同多第三方系統(tǒng)統(tǒng)一分配SSR。塔臺管制自動化系統(tǒng)向SSR 分配系統(tǒng)申請SSR 的分配。為了提高SSR的利用率，考慮到塔臺自動化系統(tǒng)中的預激活狀態(tài)相對較長，因此可不基于預激活的狀態(tài)，而是基于地面生命周期的申請放行狀態(tài)，自動觸SSR 的自動分配或者通過第三方系統(tǒng)使用C 類管制業(yè)務交互報文(CSRQ，CSSR,CMAC) 實現(xiàn)SSR的分配。

2) 地面-空中的C類移交的實現(xiàn)：基于地面狀態(tài)的觸發(fā)來實現(xiàn)C類移交的協(xié)調(diào)、移交動作。

3.2 離港航班地空移交設計

對于塔臺現(xiàn)場而言，地空分離的塔臺有些還會建設機坪自動化系統(tǒng)。因此，塔臺的離港航班從未激活到起飛依次經(jīng)歷的系統(tǒng)為塔臺管制自動化系統(tǒng)——機坪自動化系統(tǒng)——塔臺管制自動化系統(tǒng)——終端區(qū)自動化系統(tǒng)——區(qū)域自動化系統(tǒng)。通過研究塔臺管制工作流程以及各個時間節(jié)點，本階段所涉及的場景類型大概包括正常離港、中斷起飛后再次離港等操作。設計離港航班的流轉和移交流程如圖4所示。

圖4 離港地空移交的設計

通過研究管制工作流程，C類移交的協(xié)調(diào)階段，在地面進入LIN（允許進入跑道）狀態(tài)的階段開始進行CFPL 的COOR 報文協(xié)調(diào)。對于管制要求較高的現(xiàn)場，若實現(xiàn)離港航班地空自動移交，可對ARN 升空狀態(tài)定義相關參數(shù)概念，如加入離地高度判定條件，航班一進入對應的離地高度進入ARN狀態(tài)，即觸發(fā)塔臺管制自動化系統(tǒng)向終端區(qū)自動化系統(tǒng)發(fā)送CHRQ 報文，進而實現(xiàn)離港航班向終端區(qū)自動化系統(tǒng)的自動移交。移交的管制標牌變化和脫波流程可參考空空C類移交的模式。

在離港移交的實現(xiàn)方面，可通過離線配置實現(xiàn)塔臺管制自動化系統(tǒng)的塔臺席向終端區(qū)空管自動化的離港DEP席位移交。

3.3 進港航班地空移交設計

對于進港航班而言，按照最新的民用航空空中交通管制自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換規(guī)范，使用指導手冊意見，在塔臺管制自動化系統(tǒng)和空管自動化系統(tǒng)處于關聯(lián)模式運行的時候，飛行計劃信息以空管自動化系統(tǒng)為主，因此，在航班從終端區(qū)向塔臺協(xié)調(diào)的階段，可通過相關一致性檢查和自動修改實現(xiàn)終端區(qū)和塔臺飛行計劃的同步。在移交的設計上，按照管制終端區(qū)向塔臺移交的流程實現(xiàn)手動移交。手動移交和手動接收的原因為進近管制必須進行移交脫波，塔臺管制必須進行移交接收的人工確認動作。

在此階段，應用場景包括正常進港、復飛、接地復飛等內(nèi)容，不同的場景報文流轉如圖5所示。

圖5 進港空地移交的設計

4 結論

本文通過研究不同管制范圍塔臺管制自動化系統(tǒng)與空管自動化系統(tǒng)之間的管制流程以及塔臺管制自動化系統(tǒng)中航班的生命周期狀態(tài)流轉，設計了塔臺管制自動化系統(tǒng)進離港空地/地空移交的實現(xiàn)方式。計劃在后續(xù)的研究和建設過程中，更進一步地明確各個地面狀態(tài)的相關動作，明確具體飛行數(shù)據(jù)項的交互方式?；诒疚牡睦砟畲罱ńㄔO框架，在建設的過程中豐富研究的細節(jié)，從而形成更加具有指導意義的研究成果。