摘要：本文论述了当前国内外防跑道侵入采用的多种技防手段的优缺点，分析了防跑道侵入技防能力发展现状及在新技术验证与应用上的困难，并提出了后续工作建议。 

　　一、引言 

　　跑道侵入是目前民航业最关注的安全问题之一。有研究表明，每增加20%的空中交通流量，发生跑道侵入的风险有可能增加140%。跑道侵入事件一旦发生，极易造成我们无法承受的后果。随着航班量的持续增加、运行环境的日趋复杂，为同时满足安全保障与效率提升的要求，跑道安全能力提升已成为航空器地面安全运行刻不容缓的头等大事。要提升跑道安全能力，在这样的生产需求背景下，不可能依靠人工机械作业，就只能是依靠技防手段的不断升级。 

　　二、国内外防跑道侵入技防手段现状 

　　目前国内外采用的技防手段主要有以下这样几种。 

　　（一） 塔台电子进程单系统 

　　塔台电子进程单系统（以下简称塔电系统）的设计思路是：引接空管自动化系统实时更新处理的航班计划信息，经进一步分析处理，自动生成进离港航班电子进程单，按时间节点做好排序；管制员通过拖拽电子进程单，配合其对空指挥指令，在屏幕上完成从申请放行、地面滑行、跑道起飞和管制移交的全过程（进港航班则反之）。 

　　塔电系统通常具备起飞与降落航班冲突提示、起飞与未脱离跑道航班冲突提示、降落与起飞航班冲突提示、降落与未脱离跑道航班冲突提示、跑道施工或维护占用提示等功能，基本替代了塔台桌上各种简易提示牌的作用。 

　　但是，塔电系统仅有航班计划的流转信息，只是对计划状态进行变更操作，没有监视信息。对于管制指挥错误、机组操作错误或未听从指挥等情况下造成的跑道侵入，无法主动提供预先提示和告警。比如管制指挥错误致使前后机不满足最小间隔要求、航空器擅入跑道等。塔电系统通常是尚未能建设场面监视设备的中小机场的选择。 

　　（二） 场面监视雷达 

　　场面监视雷达的工作原理与航管一次雷达相同，是通过辐射电磁波，接收处理地面物体对辐射电磁波的反射信号，实现对机场机动区内所有交通工具的监测。 

　　场监雷达接收到的信号中不但有目标回波也会有地面环境散射产生的杂波信号、干扰信号和内外部噪声等，所以雷达探测目标是在十分复杂的信号背景下进行的，很难完全避免目标丢失和假信号的情况。由此，告警功能实际运用也少，存在不同情况下的误告警、漏告警等问题。其次，无线电传播特性致使场监雷达一般无法覆盖机场场面全部区域，在选址上对场地环境要求比较高。其三，建设成本居高不下。雷达设备比较复杂，设计精密，售价贵；体积大，建设条件要求高。另外，由于一次雷达的技术局限性，场监雷达能获取的信息量也少。 

　　（三） 多点定位系统 

　　多点定位系统是指通过多个不同位置地面站接收航空器发射的同一应答信号，利用到达时间差定位技术，实现精确定位的系统。它能在不增加机载设备的前提下，不受天气因素的影响，对场面上的交通工具实现精确定位和识别。 

　　与场面监视雷达相比，多点定位系统的优点是：成本低；具有目标标识能力；定位精度比ADS-B和雷达都要高；体积小，站点配置灵活，系统监视覆盖范围适应性强。这些优点在改善繁忙机场的场面监视能力，和提高机场的安全性方面都有很大的帮助。 

　　但是，对于大型机场，根据场面环境，可能需要布置二三十个点，建设上要涉及驻场多个单位，设备保障和数据传输方面比起场监雷达要困难得多。此外，在仅有多点定位系统没有场监雷达的机场，场面上不安装应答机或应答机故障的机动车辆会成为一大安全隐患。 

　　（四） 高级场面活动引导与控制系统（A-SMGCS） 

　　根据ICAO《高级场面活动引导和控制系统(A-SMGCS)手册》(Doc 9830)中的定义，高级场面活动引导与控制系统（以下简称A-SMGCS系统）是“在满足机场能见度运行等级的所有气象条件下，为了航空器和车辆能保持公布的运动速率且同时保持要求的安全性而对其提供路由、引导及监视以进行控制的系统”。《手册》按功能实现将系统划分为5个级别，从低到高依次是监视、告警、自动路径选择、自动引导和数据链^[1]。也就是说，Ⅲ级及以上的A-SMGCS系统应具备路由规划功能。这功能无疑能大大提高场面运行的效率和安全能力。 

　　如果能建设A-SMGCS（Ⅳ级）系统，它能提供的告警和提示功能那就极为丰富，是目前为止最为先进和可靠的防跑道侵入系统。它既能给管制员提供实时的冲突监测信息，还能提供路由冲突预判等功能；更重要的是，结合助航灯光监控系统、目视停靠引导系统、标记和指示牌等各类数字化引导设备，它还能根据系统的监测计算给场面航空器和机动车辆提供实时引导。 

　　然而，它的缺点也是明显的。首先，造价极高。数字化引导设备，尤其是安装在地面以下的助航灯光系统的建设，造价极为昂贵。中小机场基本上是不可能建的；对于已经投用的大机场来说，工程量太大，又要不停航施工，难度很高。目前国内就只有北京首都机场和大兴机场建有Ⅳ水平的A-SMGCS系统。其次，目前A-SMGCS系统的监视源信息还是来自于多点定位系统、ADS-B、场监雷达等，其目标定位的精度、稳定性、可靠性等仍然受监视源技术的制约，假目标或遗漏目标等情况还是不能避免。 

　　（五） 光学技术智能预警系统 

　　用于防跑道侵入的光学技术智能预警系统，简单说来，就是通过安装视频增强摄像设备捕捉场面动态信息，应用人工智能算法对视频信息进行分析处理，根据实际运行需求输出告警信息等各类应用的系统。 

　　智能预警系统通过采集塔电系统或场面监视相关系统的信号，获取管制意图，再根据摄像视频信息，监控并判断场面上运动的物体是否有违背管制意图或业务规则的行为。可对违背管制意图的航空器路径实时产生告警；也能对可能违背现有跑道可用状态的错误管制指令产生告警，例如不能穿越却发出穿越指令等。 

　　视频光电技术和人工智能领域近年来发展迅猛，为机场场面管理中要求甚高的实时性、精准性、无干扰性等需求，提供了解决方案。据厂家介绍，在国外有多个机场已投入使用。问题是，国内外对于跑道侵入的防范规则和跑道运行的规则都有很多不同之处，人工智能软件在应用逻辑上也需要较长的验证时间，且目前这类系统在国内尚无成熟的应用案例。 

　　（六） 跑道状态灯（RWSL）系统 

　　跑道状态灯(RWSL)系统是通过自动控制灯光以提醒飞行员、车辆驾驶员进入（或使用）跑道时是否安全。跑道状态灯由跑道进入灯、起飞等待灯、交叉跑道灯组成。系统通过接入场面监视雷达、多点定位、二次雷达等监视信息，获得机场场面和终端区的交通态势，根据预先定义的跑道运行规则，判断跑道的安全状态，自动控制相应道口的灯光点亮或熄灭。 

　　RWSL 最早由美国提出并推广应用，目前已在美国、日本等地展开应用。有资料表明，美国已有20个机场安装了RWSL系统。据美国达拉斯机场运行数据统计，安装跑道状态灯后，跑道侵入事件发生率降低了70%。 

　　同样的，由于中外跑道运行的逻辑规则不同，对于跑道侵入的处置要求也不一样，在国内是否适用仍然有待验证。 

　　三、防跑道侵入技防能力发展现状分析 

　　从前面的现状阐述中，我们可以发现，随着航班量的不断增长，跑道侵入技防能力的发展也从单纯的安全保障往兼顾运行效率提升的方向进行。有A-SMGCS这样力求统筹全局的，也有塔电、RWSL这类侧重关键点防范的。但面对当前防跑道侵入的紧迫需求，以下这几点还需引起我们的关注。 

　　（一） 供需不平衡现象 

　　ICAO把跑道侵入定义为“在机场发生的任何航空器、车辆、人员误入指定用于航空器起飞和着陆地面保护区的情况”。从防范角度出发，落实到具体人员身上，就是航空器驾驶员、场内工作人员、机动车驾驶员、和管制员等。 

　　然而前面提到的技防手段，显然都是管制员可参考使用的，而能同时供飞行员和机动车驾驶员参考使用的要么是成本很高建不了，要么是未经检验并不成熟。空地联防方面则更为薄弱。 

　　从通报的情况看，近三年因管制原因造成的跑道侵入事件明显减少，而因航空器驾驶员和机动车驾驶员造成的国内跑道侵入事件19年的比例已经高于80%。而目前，我们防跑道侵入技防能力提升工作的重点仍然是在管制员这边。 

　　（二） 新技术成熟期长，投用不易 

　　ICAO《高级场面活动引导和控制系统(ASMGCS)手册》(Doc 9830)的第一版是2004年发布的，距今已超过15年。从理论角度而言，对于场面运行在兼顾效率提升和安全保障方面，这本手册都极具意义，被广泛认可。而截止2019年，国内只有在京的两个大机场建有Ⅳ级水平的A-SMGCS系统。 

　　美国在跑道状态灯RWSL系统上有不少应用，取得了很好的成效。但当我们了解其具体的应用规则后，结合国内的运行要求，发现没办法搬过来直接用。还需要投入大量的人力物力去进一步研究验证，才能改成符合国内需求的产品。 

　　新技术投用前，业务运行逻辑匹配、数据同步与交互等都需要进行大量的测试验证工作。软件类的产品，如果使用人工智能计算方式，按厂家的理想化估计都需要至少6个月以上的概念验证时间。 

　　（三） 新技术验证困难，进展缓慢 

　　首先是政策方面。出于安全保障的需求，我国在机场场面施工和设备准入、安装与使用等方面都有非常严格的规定。未经验证的新设备是否可以进场安装开机使用，会不会影响其他无线电设备的使用，是否会影响安全保障等，都是机场方面不得不慎重考虑却找不到政策支撑的难题。19年我们参与了一个防跑道科技项目，验证的时候需要到指定的机场进行设施设备的安装。但是在沟通协调及施工等方面遇到了极大的阻碍。 

　　其次是硬件设施方面。大部分中小机场场面内的传输管道基本上都是满的，无法再穿新线缆；场面上稳定的供电接入也难以保证。 

　　其三，不停航施工致使项目进度慢成本高。前两年华东空管局联合民航二所在虹桥机场做了个RWSL的科技项目，过程极为不易，每天最多安装三个灯，且虹桥机场夜间还是有停航时间的。 

　　用于防跑道侵入的新思路新技术，在重重困难面前却步的不在少数。 

　　四、后续工作建议 

　　从上述发展现状的论述和分析中，我们可以清晰地看到当前技防能力提升的重重困难与我们迫切的生产力发展需求之间的矛盾。对此，笔者有以下几点建议。 

　　（一） 加大政策支持力度 

　　加大政策扶持力度。一是在新技术应用、科研项目验证等方面提供政策支持，鼓励地方机场积极参与或主动开展相关工作。解决机场单位的后顾之忧，激励其主动作为。二是尽快出台新技术相关的技术标准和运行规范，给予应用建议，使该项工作有法可依，便于操作。三是在政策上扶持有能力的企事业单位积极投入场面运行相关科研攻关，鼓励其在民航相关重要国际组织中发挥作用，以积极推进该项工作。 

　　（二） 加快新技术的应用 

　　需加快新技术在场面运行上的研究和应用。可组织研究标志牌的灵活应用，发挥其在关键区域的提示作用；加快机场场面无线通讯设施的投用，比如AreoMACS，场内5G通讯等，解决场面传输问题。对于中小机场，可重点关注机场场面关键区域，集成光学技术智能预警系统，增设标志牌，对航空器驾驶员和场内人员、车辆驾驶员进行行为提示。对于大机场，如果情况允许，应规划建设A-SMGCS（Ⅳ级）系统。 

　　目前各行各业都非常关注“云物移大智”等新技术的应用。如果“云物移大智”等新技术能投用于场面运行，用“云”来整合资源，用“物”来实现一体感知，用“移”来解决传输问题，用“大”来汇集整合数据，用“智”来支撑运行需求，必将更加充分地实现空地各单位的协同联动，大大提高运行效率和安全性。 

　　（三） 加大资金和人才投入 

　　从航班增长的速度来看，防跑道侵入技术能力提升的需求是越快越好。因此加大资金和人才的投入必不可少。新技术的研发对于高级人才的需求最是旺盛。应引进高水平科技人才，培养科技创新团队，鼓励和引导以实践应用为主，以问题为导向的研究验证工作。考虑到应用验证的复杂性，还可考虑建设防跑道侵入大型实验室，集中人才物，加大攻关力度。 

　　五、结语 

　　随着实施多跑道混合运行的机场越来越多，跑道侵入的风险点也会越来越多，恶劣天气、人员疲劳、语音通讯问题、机场平面布局的复杂性等都需要考虑。而防跑道侵入技术能力的提升离不开新技术的应用；新技术的研发和应用离不开政策支持、资金和人员的投入。持续关注关键点，弥补短板；研究利用新技术，让长板更长，方能确实提高运行效能，实现高质量发展。（作者：陈丽丽  民航温州空管站） 

　　参考文献： 

　　[1]《先进的场面活动引导和控制系统(ASMGCS)手册》(Doc 9830) [Z]。