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  • 中小机场远程塔台应用的思考

    李光 编 辑:王亚玲 2021-10-29 13:59:00

     

      摘要:本文通过对远程塔台技术的情况进行概括分析,并试图从中小机场和全国民航空管两个不同视角,说明在我国中小机场应用远程塔台开展空管运行工作的可行性,及其对我国民航中小机场及空管系统所带来的优势和广阔的发展前景。 

        

      一、远程塔台技术概述 

      随着通信网络技术、图像处理技术以及民航空管通信导航监视等各类新技术的不断发展,远程塔台技术作为一项综合集成性技术近年来开始逐渐成熟,并开始在民航空管领域初步应用。 

      远程塔台被定义的几个特性如下:本地机场无管制员,而远程集中管理中心无需目视,可远程访问摄像机、麦克、全景视频,并可对相关数据进行记录和回放。其席位如图1-1所示。 

        

      1-1 远程塔台席位配置 

        

      远程塔台的总体运行如图1-2所示:首先,利用全景视频、ADS-B、多点定位、场面监视雷达等信息的交互融合进行态势感知,然后,结合气象数据、语音数据、灯光控制等,通过网络远程传输至远程塔台管制中心,进行管理、控制。 

        

      1-2 远程塔台总体运行图 

        

      远程塔台关键技术主要包括八个方面,从技术上讲,目前均已逐渐成熟,包括如下: 

      1. 宽场景下多路高清视频无缝拼接:横向和纵向上拼接多路高清摄像机,使之融合成无缝的宽场景全景视频。 

        

      1-3 远程塔台宽场景下多路高清视频无缝拼接效果 

      2. 机场低能见度下的视频实时增强:通过计算机图像处理基础,实现在低能见度机场环境下,对场景进行实时增强处理。 

        

      1-4 远程塔台低能见度下的视频实时增强效果 

        

      3. 全景与球机视频采集联动定位跟踪:通过支持大倍数光学变焦球机摄像头自动转至全景点击处,并自动定位跟踪感兴趣内动目标。 

        

      1-5 远程塔台全景与球机视频采集联动定位跟踪效果 

        

      4. 视频图像挂标牌:将监控图像与广播式自动相关监视系统、多点定位系统的监视信息进行集成,采用在视频图像中挂标牌的方式,增强航班信息的可视化显示能力。 

        

      1-6 远程塔台视频图像挂标牌效果 

        

      5全景视频存储与回放及远程传输:将高清动态视频流存储至流媒体服务器,满足全景视频存储与回放,并实现异地多用户的实时远程接管与监控能力。 

        

      1-7 全景视频存储与回放及远程传输效果 

        

      6. 多种气象信息远程支持:支持远程机场气象观探测设备的信息处理与集成显示功能,实现实时、直观气象信息展示,将机场风速、风向、气温、跑道视程、云底高及修正海平面气压高度等气象观测信息融合到实时视频图像中一体化显示。 

      空管塔台在历经几十年的发展后,已经从传统物理塔台时代逐步迈向数字塔台时代,包括“远程塔台”、“集成塔台”、“智慧塔台”、“数字塔台”等多种概念呼之欲出。远程塔台为远程开展中小机场塔台管制工作提供了一种灵活可靠的技术手段。 

      二、从中小机场的视角看远程塔台技术 

      (一)中小机场管制运行现状 

      根据民航局发布的《2018年民航机场生产统计公报》,2018年,我国境内民用航空(颁证)机场共有235个(不含香港、澳门和台湾地区)。其余191个机场的管制运行工作是由属地机场管理单位负责。从数量上看,中小机场已经占到了我国民用运输机场总数的80%以上。而其所能够提供的管制运行规模、质量参差不齐,因此不容忽视。从保障量上看,中小机场各类飞行起降176万架次,约占全国总保障量20% 

      通过以上数据,我们可以认为,中小机场呈现的特点是,数量大、分布散,这种特点并不利于我国民航的安全运行。 

      2016民航局出台的《关于进一步深化民航改革工作的意见》中明确,要大力提升中小机场的输送作用,带动国家综合机场体系建设,形成运输机场网络。20187月民航局空管局印发了《关于支持中小机场空管发展的指导意见》。20191128日,民航局专题调研中小机场空管工作,提出准确把握当前中小机场空管工作普遍存在的突出问题,在新技术应用方面持续加强行业支持,努力形成中小机场空管共建共治共享的良好格局。20191213日,民航局召开了2020年民航工作征求意见座谈会,有专家提出要持续深化中小机场空管体制改革,促进空管整体运行效率提升。 

      以上情况均反映出我国中小机场的当前的现状以及迫切发展的态势和需求。 

      (二)中小机场管制运行面临的主要问题 

      中小机场管制运行普遍存在一些突出问题,主要表现在: 

      1. 管制员数量与质量严重不足。受地区、职业前景、薪酬待遇等问题影响,不少中小机场管制人员数量和质量存在严重不足的情况,较空管系统的专业管制人员对于而言,在基础素质和专业技能方面均有待提高,管理上存在一定的随意性。 

      2. 管制资源相对缺乏。在人员培训能力、通信导航监视设施设备等方面普遍存在严重缺乏现象。而在这方面的投入,由于中小机场管制运行存在量少而分散的客观情况,使得其很难得到重视和发展。 

      3. 专业人员身兼多职。专业技术人员,包括管制、通导、气象、情报人员,由于中小机场自身规模较小,这些专业技术人员的专业技术岗位工作不饱满,例如管制人员每天指挥的航班数量十分有限,造成专业岗位大量的人力资源浪费。为正常开展工作,出现了一人多职的情况,十分不利于个人职业和整体民航安全。 

      4. 不安全事件特点突出。 

      有相关研究显示,以2017为例,全年 171 个中小机场(按年起降架次200万定义)仅报告各类不安全事件146起,其中事故征候更是只有5起,二者的万架次率分别为0.7250.025。同期千万级机场的相关万架次率分别为 2.2120.282,分别是中小机场的3倍和11倍。但通过对其更详细的分析,可以发现发生在中小机场的跑道入侵事件明显高出千万级机场和全国平均水平。中小机场虽然不安全事件和事故征候发生的概率相对较少,总量也较小,但高风险的跑道入侵却多发、高发,而降低跑道入侵事件的核心关键即在提高中小机场管制运行工作的水平,尤其是管制员的管制水平和通导设备的能力。 

      5. 局方监管能力有限。 

      目前,民航安全监管的事权目前仍主要在于民航局及地区管理局及其派出机构。从局方监管能力上看,中小机场主要分布在全国各省、自治区,且大多远离民航监管部门所在地,机场管理模式多种多样。这客观上造成了机场安全监管半径长、监管能力低的情况。对中小机场空管工作而言,更多的依赖其自身的安全认知水平和管理能力,其跑道入侵事件的多发、高发程度足以说明问题。 

      6. 缺乏长期规划与投资,运行成本大。中小机场亏损问题严重,无论从建设投资还是从日常运营角度看均是如此。在建设方面,此前有研究表明在小机场空管塔台及其相关设施的建设约占小型机场建设总成本的20%。在运行层面,也有相关研究显示,中小机场运营亏损占比达到78.7%。尽管民航局和财政部每年对中小机场补贴了大量的资金,但在不整合资源而只依靠补贴的模式,仍然无法在长期上解决问题,甚至会出现补贴金额逐年增多的情况。目前,虽然没有数据可以显示中小机场在空管方面的运行情况,但仍可以估算,为确保民航运输安全,空管的投资与运行仍然占比不低。 

      (三)依靠远程塔台技术破解中小机场空管运行难题 

      解决中小机场空管运行难题,从本质上讲只要将分散的中小机场空管运行集中在一起。解决从分散到集中的问题,主要包括人员的集中、资源的集中等。集中后的中小机场空管运行将重新整合所有内容,提高整体管制运行生产效率。对于人员的集中,原本5个中小机场需要至少5名管制员在岗工作,通过远程塔台集中管制后,可以缩小为2名在岗甚至1名管制员在岗。在资源方面,既可以降低单位成本,又可以提高调配灵活度。人力资源的调配更加灵活、管制设备更加集中、便于培训工作的开展。同理,对于中小机场空管运行的其他问题,涉及资金的集中、监管的集中、规划的集中统一等也在一定程度上得以缓解。 

      思路上,初期以航班量为标准,原则上可在航班量低的机场先行开展。对于已建有传统塔台的中小机场,初期采用“影子运行”模式,先已传统塔台为主,远程塔台为辅开展适应性培训,待成熟后切换到远程塔台工作。对于规划的机场,在有远程塔台集中管理能力的(远程塔台集中管理中心)地区,鼓励直接建设远程塔台系统。 

      最终,大致形成以7个民航地区或以省(自治区)为范围的远程塔台集中管理模式。 

        

      三、从全国民航空管的视角看远程塔台技术 

      目前,全国民航空管运行工作主要由民航空管系统负责,民航空管系统包括民航局空管局、7个地区空管局以及37个空管分局(站)组成。随着民航行业的几次机构变革,民航空管系统现负责全国民航航路航线的区域管制和以上44个地区(46个机场,北京上海两地四场)的终端进近管制与塔台管制工作。 

      除民航空管系统外,余下的191个民航运输机场的塔台管制工作由机场单位开展,其运行管理方主要包括但不限于机场集团公司(跨省级、省级、市级)管理、民航局直管、航空公司管理等,其中由机场集团公司管理的占绝大多数。 

      从运行管理模式上看,无论是由民航空管系统负责实施管理的,还是由各机场集团公司负责实施塔台管制的,均可以按所属地域、上级管理单位、控股单位,甚至是以空管改革或资本重组的形式组织在一起,将相应的中小机场采取远程塔台技术开展远程塔台管制工作,各利益相关方也因此带来如下有利方面: 

      1. 有利于提高全国民航空管运行的安全。让专业人的人做专业的事,同时向专业的人提供集中优势的各类资源,毋庸置疑会提高整体的能力和水平。此外,由此带来的局方监管上的高可行性以及远程塔台在技术层面上可提供的跑道冲突识别等功能,为提高整体安全运行水平提供了各种支撑。 

      2. 有利于提高全国民航空管运行的效率。近年来,围绕民航空管的几件大项目,包括全国民航流量管理、全国民航协同决策、飞行计划集中处理等,都需要全国空管运行尽可能的整合和统一,无论是从信息数据汇聚层面、管制指挥与协调层面还是规范标准的统一层面,这些无疑需要更多的非空管系统管理的中小机场的充分与深度参与,构建整体国家空域系统,并由此带来全国民航空管运行效率的整体提升。 

      3. 有利于远程塔台集中管制单位扩大并合理安排空管专业人员人力资源。无论对于民航空管系统还是各机场集团公司而言,将原来分散的人力资源重新集中在一起,对于中小机场管制、通导、气象等空管专业人员的整合都为缓解目前人力资源不足的情况提供了有利的条件,为下一步更好的在开展专业人员培训、交流、合作打下坚实基础。 

      4. 有利于远程塔台集中管制单位的整体效益。整体效益的提升是随着中小机场快速发展以及各类资源的整合和单位生产效率的提高方面。另一方面,也可以为地方政府做好航线经营以及机场的经营方面,使其逐渐降低对民航局和财政部对中小机场的常年财政补贴依赖,提升整体效益。 

      5. 有利于提高各利益相关方的数据与信息共享。相对于分散的中小机场在民航运行数据与信息层面很难完全做到准确与统一,随着中小机场的数量和规模的扩大,其运行数据质量的高低对全国民航的整体运行影响力会越来越强。运行数据不仅是“事后统计数据”,更多的是对日常运行决策支持数据的需求。在新建远程塔台时,由于使用了更多的数字化技术,使得这些运行决策支持数据更加集中统一和准确快捷,为“民航大数据”运行夯实了基础。 

      四、结论与建议 

      空管是民航安全的基石,是民航发展的前提,也是民航运行的中枢。中小机场空管的运行现状已经成为全民航空管运行短板。解决好中小机场空管运行的问题,就在一定程度上即为空管改革创造了有利的条件,也为民航中小机场的发展创造了良好的环境。 

      对于中小机场空管工作以及空管系统的整体发展,行业内外都尤其是民航局而言,情况清晰,认知一致。目前的主要问题,在于如何解决好当前的问题,适应未来一段时期的发展。 

      远程塔台技术的逐渐成熟为解决当前中小机场空管工作的问题提供了一种新的解题思路。 

      1. 继续加强“远程塔台”、“集成塔台”、“数字塔台”等相关新技术的研究工作。 

      “远程塔台”、“集成塔台”、“数字塔台”等概念的提出是空管综合技术集成发展的结果。在技术实现层面已经基本成熟,国内外均有所实验性应用。例如2015年瑞典恩舍尔兹维克机场远程塔台投入运行,2017年匈牙利布达佩斯机场投入运行,我国也在新疆、云南地区开展了远程塔台机坪管制方面的试点,民航局空管局在内蒙开展了远程塔台技术验证工作等。在技术成熟度方面,工业界已经在此方面做了大量的准备。当前的工作重心应尽快转向技术标准、运行标准、测试评估、仿真验证等方面,尽快制定有关远程塔台的技术发展路线图。 

      2. 深入研究以远程塔台为解决方案的中小机场空管发展方式。 

      技术的进步势必仍将继续推动社会的发展。正如瓦特改良了蒸汽机,而亚当斯密提出了劳动分工理论一同带来了第一次工业革命。如何应用好远程塔台以解决当前民航中小机场空管的发展问题,仍然需要深入调查研究和广泛讨论。在深入贯彻“一二三三四”新时期民航总体工作思路的基础上,准确把握中小机场空管发展面临的主要问题,以远程塔台技术应用为契机,充分考虑民航空管系统、机场集团公司和中小机场的利弊,全面结合空管体制机制改革等工作,梳理相关权责和工作界面,为民航中小机场和民航空管系统的安全发展、持续发展注入活力。(作者:李光 民航局空管局 

        

      1]张严峰.中小机场安全运行管理[J].北京航空航天大学学报(社会科学版),2019,32(6)  

      2]王爱国.中国中小机场建设需要统筹规划[J].中国民用航空,2010,(13) 

      3]刘国毅.发挥空管系统管制专业培训优势助力中小机场“三基”建设[J].民航管理,2018,(7)  

      4]黄存安 等.浅析中小机场运营现状及补贴政策[J].民航管理,2019,(2)  

      5]罗文渊 等. 基于全景增强视频的远程塔台管制技术研究[C]. 中国指挥与控制学会会议论文集,2018 

      6]www.caac.gov.cnZ]