应用远程塔台技术破解中小机场塔台管制运行困境
摘要:本文首先对远程塔台技术和概念进行了简要介绍;接着对我国中小机场塔台管制运行现状和存在的问题进行了分析;随后针对中小机场塔台管制运行存在的问题,结合远程塔台技术的特点和优点,分析了应用远程塔台技术解决问题的可行性,同时提出了在规章规范、运行程序和技术标准三个方面需要开展的工作;最后,提出了加快推进远程塔台技术应用进展,从而改进和提升中小机场塔台管制运行效能和安全水平的五点工作建议措施。
一、 远程塔台技术介绍
远程塔台技术是国际民航组织大力推进的一项新技术,也是全球航行规划文件中推荐的用于改进中小机场综合运行效能的一项重要技术,民航局也高度重视应用各项新技术提升中国民航的运行效能,已在国内多个中小机场试点开展远程塔台技术的研究和试验部署工作。
目前,国内外对远程塔台技术还没有一个确切的定义,但应用该项技术需要解决的问题却非常明确,那就是借助当前成熟的高清视频摄像技术、宽带高速数据传输技术、图像识别和处理技术以及数据融合及显示技术,将传统机场塔台管制运行的场所由固定的机场塔台变成可以根据需要灵活选择设置的地点。远程塔台技术具体的实现方式是在机场场内部署一定数量的摄像头(包括固定摄像头和可变焦摄像头,具体数量根据机场构型、具体建筑物布局以及机场运行需求确定),通过摄像头代替塔台管制员在塔台上的目视观察,并把所有这些摄像头的视频信息通过宽带高速网络传送到中央处理服务器,进行图像拼接、识别和融合处理后,再与飞行计划等信息进行相关,最后形成综合完善的视频和图文信息供相关机场塔台管制单位实施塔台管制运行使用。当然,视频与图像识别处理技术并不是远程塔台技术概念的全部,远程塔台还需要实现机场助航灯光、导航设施、飞行员-管制员地空话音通信、气象等设备的远程遥控与信息获取。完整的远程塔台技术更应该是包括了支持实施异地远程机场塔台管制运行所需要的运行标准、程序、方法和技术装备相结合的一整套体系。
二、 我国中小机场塔台管制运行现状分析
截止2018年底〔1〕,我国民用运输机场数量共235个,在这235个机场当中,除44个机场的塔台管制运行工作由民航局空管局直接承担外,其余191个机场的塔台管制运行均由所在地机场公司自行组织实施。在上述191个机场当中,66个机场的日航班起降架次低于10架次;40个机场的日航班起降架次低于20架次;36个机场的日航班起降架次低于50架次;25个机场的日航班起降架次低于100架次;其余24个机场中,除洛阳、绵阳等机场因航校训练等原因航班起架架次较多外,日航班起降架次基本均低于200架次。
因此,地方中小机场塔台管制运行工作普遍呈现出业务量偏小、繁忙程度不高的特点,同时由于塔台管制运行工作并不是地方中小机场的主要业务,加之机场经济效益和经营压力因素的考量,地方中小机场在塔台管制运行工作对人员、设备及资金方面的投入不足,由此造成并主要表现出以下问题:
(一) 整体运行水平不高
与以管制运行工作为主业的空管系统负责的业务量普遍较大、繁忙程度普遍较高、专业化程度、运行标准、保障能力、安全水平均处于较高水平的机场塔台管制运行工作相比,地方中小机场塔台管制整体运行水平存在较大差距。
(二) 人员资质能力不足
由于大部分中小机场分布在经济发展还不很充分的四、五线城市或地区,而管制运行工作对从业人员的素质要求又相对较高,这一矛盾给地方中小机场在相关专业人员的资质能力建设工作带来很大困难,普遍存在招人难、留人更难的问题。另外,由于各机场在人员资质能力培养和建设上各自为政、单打独斗,导致管制员培训不足,而相对较小的业务量使管制员也很难在实际工作中得到锤炼,业务能力和技能水平提升困难,甚至是在缓慢退化当中,从业人员资质能力有待进一步巩固和提高。
(三) 安全水平有待提升
由于中小机场塔台管制运行工作或多或少地普遍存在运行水平不高、资质能力不足的问题,长此以往,必然对其安全水平造成负面影响。近年来,虽然民航局高度关注地方中小机场空管运行安全问题,并多措并举地提升其安全水平,尤其是重点关注航班增量较大或增长率较高的地方中小机场运行安全,并取得了显著效果。但由于这些机场原来业务量基数及运行压力很小,当航班突然快速增量时,管制员很难在短时间内适应相关变化,近一两年来发生了多起由于地方中小机场管制原因而导致的航班复飞、返航和跑道侵入等事件,已成为机场安全生产运行的一大隐患,成为制约其健康发展的瓶颈之一。
三、破解中小机场塔台管制运行困境的思考
地方中小机场塔台管制工作由于历史沿革、管理体制、业务规模、机场所处地理区位等各种综合因素,使其在人员资质能力建设、运行效能和安全水平提升上存在一定困难,采用远程塔台技术恰好能够比较充分地解决上述问题。
首先,应用远程塔台技术,可以将地方中小机场塔台管制运行工作现场转移至机场集团公司总部所在地或者相关空管单位所在地,这些地方总体条件较好、人才也比较集中,基本能够解决招人难、留人难的问题。
其次,远程塔台技术能够使分散而各自为政的中小机场塔台管制工作相对集中,如:一个省的机场集团可以将省域内所辖机场的塔台管制运行工作集中到总部所在的省会城市统一实施,有利于统一标准,发挥规模效益,节约培训投入和资源,同时提升人员资质能力水平。
解决了人才储备和人员资质能力建设的问题,统一并提高运行标准后,改善和提升运行安全水平的问题自然也迎刃而解。
最后,由于机场公司是讲求经济效益的经营实体,自然很关注采用远程塔台技术的投入产出比问题。就单个机场或短期而言,经济效益确实不是很显著 ,甚至因为部署和建设相关系统还会增加一部分投入。但从长远来,随着远程塔台管制单位接管机场塔台数量的增加,系统建设和投入的成本将被大幅摊薄,如:西班牙Indra公司为挪威博德远程塔台管制中心提供的系统最多可以管理21个远程机场,Saab公司正在为瑞典空管公司建设的斯德哥尔摩远程塔台管制中心最多可以同时管理24个远程机场。规模效益将使得人力、设施、培训、管理、运营的成本极大摊薄,同时远程塔台技术成熟应用后,中小机场的塔台将不再需要建设,也会节约大量的基建和运维成本。
综上所述,从长远来看,远程塔台技术是提升和改善地方中小机场塔台管制运行安全水平、运行效率和经济效益的有效手段。但如前文所述,远程塔台技术是包括了支持实施异地远程机场塔台管制运行所需要的运行标准、程序、方法和技术装备相结合的一整套体系,推广应用远程塔台技术需要统筹解决好以下三方面的问题:
(一) 规章规范
远程塔台技术的推广和应用,首先需要制定一套比较完善的规章规范体系。规章规范体系的内容至少应该包括提供远程塔台空中交通服务的指导材料、远程塔台服务符合性评估办法、管制员资质能力及取证要求等,具体应涵盖远程塔台的运行模式分类、系统配置建议、系统认证、安全评估、人员培训、运行批准、实施步骤和持续监管等内容,从而为远程塔台的应用提供一套有据可依的规范性框架。
(二) 运行程序
目前,欧洲已有多个获得正式批准的远程塔台运行实例,但我国仍处于前期技术研究阶段,还没有相关经验的积累。从欧洲的运行经验来看,远程塔台的运行程序和标准并非自成体系,而是基本沿用现行规章,现有的绝大部分运行手册也仍然适用,但需要针对可能发生的系统故障和性能降级情况,做好应急预案以及充分的培训工作,这些内容需要在现有规章的基础上进行针对性的补充和修订。另外,与欧洲国家不同,我国地方中小机场塔台除承担塔台管制职责外,很多机场还承担了机场运行和应急指挥的职责,也需要有相关规章进行制度设计和安排。最后,使用全景视频代替塔台上目视观察,对于管制员需要一个主观适应过程,需要在技术应用和系统部署阶段就明确运行概念需求,同时开始对管制员进行不断地熟悉和训练,这方面也需要给出具体实施的指导性材料供实施参考。
(三) 技术标准
虽然支持远程塔台概念的基础技术已高度成熟发达,但制定既满足运行需求,又能最大程度减少成本投入的技术标准框架体系才是该项技术能够可持续健康发展的基础。技术标准应包括提供机场视频图像的光学系统(民航局已下发相关材料)、对图像等数据进行传输的通信系统、对图像等数据进行拼接识别和融合跟踪的处理系统、为管制员提供态势信息的显示系统四个部分的技术要求,内容应涵盖配置规范、技术要求、 测试规范、检测标准四个方面,如 :不同远程塔台运行模式下各类摄像头的种类、数量、位置等配置规范;对于光学系统清晰度、视距范围、夜视能力和对于通信系统带宽、时延和冗余的技术要求;对于远程塔台系统进行测试的技术规范;对已运行系统进行持续监督的技术要求等标准。
四、 相关建议
远程塔台技术的推广应用是一个循序渐进的过程,在中小机场采用远程塔台技术也并不是立即否定现行运行模式、安全管理方法和措施的非此即彼关系。当前,我们应该本着大胆创新的态度,积极开展前期相关研究工作。为早日突破并取得实质进展,切实改进中小机场塔台管制运行效能和安全水平,提出如下工作建议:
(一)加快开展远程塔台实施路线图、规章规范、运行程序和技术标准的研究制定工作,为远程塔台技术的推广应用奠定基础。
(二)集中力量开展试点工作。虽然我国民航已经在东北、新疆、内蒙等多地开展了远程塔台的试点工作,但这些工作都是独立开展的,没有形成拳头效应。应该选择一个试点作为样板,集中力量开展远程塔台系统的原型研发和运行评估验证工作,并采取影子运行的模式不断迭代优化,逐步形成和完善统一的规范标准和运行概念。
(三)加大对中小机场开展远程塔台系统建设和技术应用的支持力度。在相关项目上给予政策倾斜和资金支持,中小机场当前阶段建设的远程塔台系统既可以作为当地管制员的培训设施,也可以以影子运行的方式开展运行评估、系统改进和管制员环境适应性训练。另外,在机场新建或改扩建时,加强指导统筹,提前为远程塔台系统建设做好谋划,如:视频传输用的光纤如果在机场新建或改扩建时一并考虑,其成本几乎可以忽略不计,但单独打开道面或直接敷设光纤的成本却很高。
(四)在大型机场同时开展远程塔台的试验评估工作。远程塔台技术不仅可以为中小型机场所用,也可以在大型机场发挥作用,目前伦敦希斯罗和新加坡樟宜机场均在开展相关工作。与中小型机场用途不同,大型机场应用远程塔台技术来提高视力可见范围(解决盲区问题),提高能见度和清晰度(利用长距高清红外摄像头),从而提高机场运行整体态势感知能力,并且积累大量运行数据后引入AI(人工智能)技术还可以提升机场运行潜在冲突预判与预警功能。前述功能的试点和分析评估工作在大中型机场更容易开展,但对于中小机场运行也同样适用。
(五)加强国际交流。目前,欧洲在远程塔台技术的研发和推广应用上走在全世界的前列,我们应该充分利用中欧民航合作项目这一平台,将远程塔台技术作为一项重点交流与合作内容,通过交流合作促进我国民航相关工作的进展。(作者:霍振飞 民航局空管局)
参考文献:
〔1〕2018年民航机场生产统计公报.〔Z〕.中国民用航空局官方网站。