摘要：跑道侵入事件与管制员、飞行员、车辆驾驶员三方紧密相关。本文对跑道侵入事件发生的成因进行了分析，跑道侵入事件近80%都是飞行员、车辆驾驶员情景意识不足引发的，介绍了国外防跑道应对措施情况，对2019年虹桥机场国内首个跑道状态灯系统示范验证情况进行了分析，提出了基于跑道状态灯的防止跑道侵入系统实施建议，供民航业内同行参考。 

　　一、引言 

　　跑道安全是机场核心安全，跑道安全的最大隐患是跑道侵入事件。FAA对跑道侵入的定义是地面航空器、车辆、人员或物体对跑道上正在起降或滑行的航空器产生碰撞危险或导致丧失间隔的所有事件。跑道侵入事件一旦发生，若避让或操作不当，可能产生十分严重的后果，甚至机毁人亡。民航史上伤亡人数最多的西班牙“特内里费空难”，就是一起典型的跑道侵入事件，共造成了583人伤亡。 

　　随着民航机场流量的快速增长，机场航班起降架次越来越多，跑道侵入事件的发生数量呈逐年增加的趋势。国外研究表明，机场流量每增加20%，跑道侵入事件发生的风险可能增加140%。据ICAO统计，全球因跑道侵入事件造成的经济损失平均每年超过1亿美元。近年来，我国民航也发生了多起跑道侵入事件，其中包括上海虹桥、浦东等主要大型繁忙机场，也包括了新疆等地小型军民合用机场，跑道侵入事件已经成为机场运行安全的重要威胁。 

　　目前的防跑道侵入系统的解决方案主要都是针对管制员，提升管制员的情景意识，让其能实时掌握场面及终端区运行态势。但针对飞行员/车辆驾驶员的解决方案较少，导致了飞行员/车辆驾驶员的情景意识明显不足。 

　　二、跑道侵入事件成因分析 

　　造成跑道侵入事件的因素非常多，主要有人员、设备、环境和管理几个方面，其中人的因素是主要原因，包括了空管运行失误、飞行员偏差、车辆/行人偏差。 

　　空管运行失误（operational incidents, OI）是指空中交通管制员的失误导致。例如：航空器之间、航空器和车辆、航空器和障碍物之间间隔低于最低间隔要求；航空器在关闭的跑道上起降。 

　　飞行员偏差（pilot deviations, PD）是指飞行员任何违反法规规章的行为。例如：飞行员违反管制员不要穿越活动跑道的指令。 

　　车辆/行人偏差（vehicle/pedestrian deviations, VPD）包括车辆、行人和其它目标在没有管制人员授权的情况下，侵入跑道活动区域，干扰了飞机的正常运行。 

　　图1是美国FAA对2012-2016年发生的跑道侵入事件的统计分析，其中蓝色代表由“管制员错误”所引起的跑道侵入事件数量，红色代表由“飞行员违规”所引起的跑道侵入事件数量，绿色则代表由“车辆/行人违规”所引起的跑道侵入事件数量。 

　　图1 美国机场2012年-2016年跑道侵入事件数量统计 

　　分析结果见图2，可以看出，在每年发生的跑道侵入事件中，超过半数的跑道侵入事件都是由飞行员违规引起的，飞行员、车辆驾驶员导致的跑道侵入事件占了近80%。 

　　图2 美国机场2012年-2016年跑道侵入事件成因统计 

　　为了有效预防跑道侵入事件的发生，降低人为因素影响，让飞行员/车辆驾驶员也能实时掌握场面运行态势， FAA主导研发了跑道状态灯（Runway Status Lights, RWSL）系统，并在美国20个机场进行了安装应用。该系统主要是不干扰正常的机场运行的同时减少跑道侵入的次数，它可以通过灯光直接向飞行员和车辆驾驶员传递告警信息，以增强其情景意识，从而避免跑道侵入事件的发生。RWSL系统不同于停止排灯，该系统完全独立运行，不需管制员进行任何操作就能够向飞行员和车辆驾驶员提供直接、迅速的跑道状态的提示告警。 

　　RWSL系统的信号灯包括： 

　　1. 跑道进入灯（Runway Entrance Lights, REL）。当进入和穿越跑道不安全时，位于跑道入口前的一组红色灯光被打开，表示跑道不可用，见图3。 

　　2. 起飞等待灯（Take-off Hold Lights, THL）。沿着跑道方向、位于起飞飞机前方的一组红色灯光，当前方跑道被障碍物（车辆或飞机）占用或即将占用时，该灯光被打开，表示跑道不可用，见图4。 

　　图3 跑道进入灯（REL） 

　　图4 起飞等待灯（THL） 

　　RWSL灯具熄灭并不代表管制许可，飞机若要进入跑道或起飞仍需向塔台申请确认 

　　二、国外跑道侵入应对措施 

　　（一）ICAO防跑道侵入措施 

　　国际民航组织（ICAO）在2006年发布了第一版《预防跑道侵入手册》，目前仍是各国实施跑道安全的主要指导手册。手册主要介绍了导致跑道侵入事件发生的因素，以及如何建立跑道侵入预防计划，对防止跑道侵入给出了具体建议措施和方案，并根据跑道侵入事件的严重程度，将跑道侵入分成了五个等级：  

　　A类：严重事故征候，双方均需采取极端措施，才能勉强避免碰撞发生；  

　　B类：一般事故征候，存在显著碰撞可能，关键时刻采取纠正或避让措施才能避免碰撞发生；  

　　C类：有充足时间和（或）距离采取措施避免碰撞发生； 

　　D类：不会立即产生安全后果； 

　　E类：信息不足无法评估。 

　　（二）美国防跑道侵入措施 

　　1999年，FAA成立了跑道安全计划办公室，2000，FAA发布了《国家跑道安全计划》，明确了该计划的构想和未来目标。FAA首先是加强机场场面监视能力建设，提出了ASDE-X场面监视解决方案，并在美国前40个机场部署了ASDE-X系统。 

　　FAA认为导致跑道侵入发生的主要因素是人为差错，为了持续改进跑道安全，FAA从90年代开始委托研究机构研究直接面向飞行员/车辆驾驶员的跑道安全警示设备-跑道状态灯（RWSL）系统，RWSL系统是面向场面飞机和车辆的告警，主要包括跑道进入灯、起飞等待灯、交叉跑道口灯，在有潜在的跑道侵入威胁时，通过点亮相应的红色灯光为跑道上的飞机或即将穿越跑道的飞机和车辆提供醒目的警示信号。 

　　图5 美国机场RWSL系统部署图 

　　根据2005年达拉斯沃斯堡国际机场对RWSL系统的测试和验证结果表明，该系统的应用，使跑道侵入事件减少了70%，截至2019年，已在国内超过20个大型机场部署了该系统，见图5。在采取一系列措施之后，美国严重跑道侵入事件数量（A类+B类）已经比2001年时减少了40%，严重跑道侵入事件发生率为两百万架次起降发生一次。 

　　（三）欧洲防跑道侵入措施 

　　2001年，由ICAO和欧控等发起了一个跑道安全联合行动，调查跑道安全问题并确定防范措施，众多专业组织包括各航行服务提供者和各航空器运营人的代表共同成立了一个工作组。2003年，该工作组发布了《欧洲防止跑道侵入行动计划》，旨在通过分析跑道侵入事故和事件，与机场和各相关机构共同制定建议措施，同时对该计划进行持续改进。 

　　2017年，工作组发布了《欧洲防止跑道侵入行动计划》的第三版，从不同层面和不同角度提出了104项防止跑道侵入建议措施。其中技术措施方面，主要包括两个方向，一是增强情景意识，采用车载信标、移动终端等系统来确认跑道区域内目标的位置，目前在欧洲许多大中型机场已经安装了A-SMGCS系统（二级），实现了场面交通目标的监视和面向管制员的跑道安全告警；二是为飞行员和车辆驾驶员提供与管制员一致的直接跑道安全告警，如积极推进24小时全天候使用停止排灯，在戴高乐机场使用RWSL系统等。 

　　三、国内跑道状态灯系统验证分析 

　　我国民航局高度重视防止跑道侵入工作，成立了防跑道侵入领导小组，积极推进系统研究和验证工作。针对虹桥1011事件，2019年，国内在上海虹桥机场开展了全国首个基于跑道状态灯的防跑道侵入系统的示范验证工作。示范全部采用国产化系统，系统架构见图6。 

　　图6 虹桥机场防跑道侵入示范系统架构示意图 

　　示范系统运行时，首先通过前端的场面监视系统完成场面综合态势感知，然后结合场面运行规则，通过跑道状态灯系统，进行跑道侵入决策，直接控制跑道状态灯光的亮灭，向机组和车辆驾驶员反映跑道的占用状态，同时将跑道侵入情况同步传送至管制员终端和机载/车载终端。虹桥示范系统信号流图见图7。 

　　图7 虹桥防跑道侵入系统信号流图 

　　虹桥RWSL系统的灯具包括一组跑道进入灯（REL）和一组起飞等待灯（THL），灯具都是采用了红色光源的嵌入式灯具，安装位置见图8。 

　　图8 虹桥跑道状态灯飞行测试示意图 

　　2019年10月系统通过两架春秋航空飞机进行了飞行测试，活动使用跑道36L，向北运行进行测试。1架飞机使用跑道完成1次起飞，1次接地复飞与1次降落，另外1架飞机和1辆车在地面进行穿越，测试完全达到预期效果，见图9和图10。 

　　图9 起飞等待灯（图中飞机前方红灯） 

　　图10 跑道进入灯（图中飞机前方红灯） 

　　虹桥的飞行测试，验证了RWSL系统对防止跑道侵入具有高度的实用性和应用推广价值，为后续系统的推广应用奠定了坚实基础。 

　　四、基于RWSL的防跑道侵入系统实施建议 

　　（一）局方统筹考虑系统实施规划 

　　防止跑道侵入是个系统工程，建议局方从顶层设计考虑，防止跑道侵入可以从多个角度入手。在实施规划层面，防跑道侵入系统的建设和运维既涉及到空管单位，也涉及到机场单位，建议局方统筹考虑，可考虑共同建设、分别维护的方式进行。对于军民合用机场，建议与军方建立沟通协调机制，通过实时信息交互平台，实现军民航管制员协同指挥。 

　　（二）应先确保机场具备场面监视能力 

　　在具体建设层面，建议首先保障机场的场面监视能力，针对大中型机场，应加快场面多点定位和A-SMGCS系统的建设，综合考虑车辆监视、关键区域视频监视、电子进程单、停止排灯等系统的建设，提高全面态势感知能力。针对小型机场，可通过ADS-B和视频监视系统来保障必要的场面监视能力。针对军民合用机场，还可考虑增加跑道警示灯等辅助设备。同步推进RWSL系统在大型机场的建设，为飞行员、车辆驾驶员提供一致的态势感知能力和直接的跑道侵入告警。 

　　（三）尽快正式出台管制优化方案和运行规范 

　　RWSL新技术的引入，会影响现有防止跑道侵入系统的实施建设，会影响到现有的运行程序和管制流程。结合虹桥的实际验证工作，已有初步的管制优化方案和运行规范建议，建议局方尽快正式出台系统技术配置及运维规范、管制优化方案、跑道状态灯系统运行规范等文件，更好的指导系统的实际推广应用。 

　　（四）明确RWSL系统运行原则 

　　RWSL系统是为飞行员和车辆驾驶员提供跑道运行安全防护，系统中红灯亮起代表“禁止”，灯光熄灭不代表管制许可，状态灯系统与管制员指挥是相互独立的，管制员不能依靠状态灯系统来发布管制指令。正常情况下RWSL系统的运行不需要管制员的参与，但由于监视数据精度、管制许可发布时机、状态灯系统故障等原因可能会造成飞行员和车辆驾驶员观察到的灯光状态与管制指令相冲突的情况，飞行员和车辆驾驶员在任意时候观察到灯光状态不一致都需向管制员报告、采取措施，并等待管制员的进一步指令。应急情况下，管制员有权关闭跑道状态灯系统。 

　　（五）提高RWSL系统的实时性和可靠性 

　　RWSL系统需要通过单灯监控系统对跑道状态灯具进行监控，国内外单灯监控系统主流通信方式是窄带电力载波通信，传输速率低，时延高，很难满足RWSL系统的需求。建议用于RWSL系统的单灯监控系统使用光纤或者宽带电力载波通信，将灯具平均延时降低到1s以内，保证通信过程中数据传输的可靠性和实时性。同时RWSL系统需要频繁的对灯具进行亮灭控制，对单灯监控单元和灯具的可靠性同样要求很高。 

　　五、结束语 

　　RWSL系统是一种全自动的、独立于管制指令的、直接面向飞行员和车辆驾驶员通过灯光提示跑道状态的系统，可增强飞行员和车辆驾驶员的场面态势感知能力，提升飞行员和车辆驾驶员的情景意识。由于RWSL系统无需人工操作，而是根据场面目标动态自动判断跑道安全状态，能有效防止由于管制员、飞行员、车辆驾驶员人为因素造成的跑道侵入事件，提升跑道运行安全，助力民航强国建设。（作者：何东林 中国民用航空局第二研究所）  

　　参考文献： 

　　[1] 中国民用航空局.民用航空器事故征候. 2018. 

　　[2] Runway status lights system—engineering brief#64D. FAA Airport Engineering Division. AAS-101. 2011 

　　[3] System Requirements Document for the Runway Status Light System. FAA. 2002 

　　[4] Performance Specification Runway Status Lights Field Lighting System. FAA. 2009 

　　[5] Runway status lights (RWSL) sites. FAA. http://www.faa.gov/air_traffic/technology/rwsl/. 2014 

　　[6] LED Airfield Lighting System Operation and Maintenance. FAA. 2015