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  • 远程塔台技术应用于机坪管制的思考

    潘健 编 辑:王亚玲 2021-11-11 18:32:00

      摘要:在全球民航空管行业不断发展的今天,远程塔台技术凭借其崭新的技术概念、低廉的建设成本、灵活的应用方向获得了全世界民航管制行业的瞩目。欧洲部分国家远程塔台技术已在中低密度机场实现成熟应用并逐步推广,在我国,民航局已选取新疆、云南等地推进远程塔台技术应用试点。随着远程塔台技术的不断成熟,对于机坪管制移交后的大部分机场同样具有变革性的重大意义。本文立足于机坪管制行业发展需要以及针对目前现实困难和发展瓶颈,对远程机坪管制模式实现方式和路线进行浅析,以期助力机坪管制行业的高质量创新发展。 

      一、引言 

      随着航空运输快速发展,机场规模将不断扩大、布局更加复杂。在机坪地面交通中,流量大、密度高已呈常态化趋势,机坪管制工作受到场地、设备、系统等物理条件的限制,安全与效率可能会随着机场规模的扩大而成反向增长,对机坪管制工作造成一定的困难。 

      目前国内包括白云国际机场在内的大部分大中型机场,机场内用地以及建筑空间已充分利用,难以建设塔台或利用现有建筑。亟需寻求其他形式,来解决机坪管制室建设与机场内可利用资源的冲突,且满足机坪运行管制工作的基本要求。 

      2018 年,民航局发布了《新时代民航强国建设纲要》,明确指出要高质量推进机场规划建设,建设平安、绿色、智慧、人文的四型机场。智慧机场是未来机场建设发展的目标,作为智慧机场建设的有效手段之一,智慧机坪管制也是未来的必然发展方向。 

      白云机场自2017年就开始了远程塔台技术应用于机坪管制的研究和实践工作。在实施白云机场机坪管制接管的过程中,针对T2航站楼北侧大片站坪区域共50个停机位以及 8 条滑行通道,被T2航站楼遮蔽而无法通视的问题,我们分别对建设新的机坪塔台、使用现有分散的CCTV监控视频、全景视频等方案进行了深入的研究比选,从建设的选址以及经济性上考虑首先排除了新建机坪塔台的方案;在研究使用既有的CCTV监控信号的可行性时,我们发现CCTV单点补盲技术既不能达到覆盖范围的要求又不便于管制员建立正确管制情景意识,因此也不采用;最后,我们决定采用全景视频对T2北侧站坪实现视频重建的方式来解决通视问题。 

      在其后的机坪管制接管过程中,全景视频应用在不可视机坪的管制工作中取得了良好的成效。当前,全民航机场管理机构接管机坪管制工作正全面推进,各机场均或多或少面临着机坪不可通视的问题,除了极少部分机场采用了多机坪塔台的模式外,大多数机场均在不同程度的采用了CCTV或全景视频的方式来解决通视问题。但是,仍存在诸多问题,如:对视频补盲的定位不明确,是否能够在部分区域取代目视存在争议;对视频补盲缺少应用规范以及操作程序;对全景视屏应用的扩展缺少思路;对远程机坪管制缺乏明确的发展规划;没有将远程技术与机场运行管理相结合等等。 

      目前白云机场远程机坪管制室项目已经立项开展,在对项目的前期研究过程中,我们形成了一套较为系统的“远程塔台技术”应用于机坪管制的思路,希望能抛砖引玉,为行业单位提供参考。 

      二、远程机坪塔台的应用优势 

      在多航站区、多航站楼、航站楼结构复杂、站坪被遮蔽区域较大、无合适的位置建设机坪塔台的机场应当考虑采用远程塔台技术。如果在上述情况下采取建设物理塔台的方式来决解通视问题,则存在如下问题:一是建设成本较高,要达到通视的要求,可能需要建设不止一座塔台,而且随着机场的扩建,存在继续建设新塔台的需求;二是建设物理塔台受到机场各种限制较多,如限高、航站楼构型、地块使用性质等,使得选址存在较大的困难;三是物理塔台的建筑空间有限,一方面局促的空间容易给管制员的身心健康造成负面影响,形成潜在安全隐患,另一方面也不利于扩展席位,扩展塔台的功能。 

      通过“远程塔台技术”的应用能够较好的解决上述问题,一是建设的地理位较为自由,通过全景视频的拼接能够实现无盲区,一方面提供空间开阔的机坪管制场所,可便于合理布置相关设备提高工作效率,有效缓解管制员的工作压力,并留有较好的业务发展空间;二是建立一个机坪管制异地备份的场所,并配置能提供相同工作能力的设备,与现状机坪运行管制室互为备份。 

      三、远程塔台的基本配置 

      远程塔台可以通过远程监视信息替代现场目视观察,为机场提供空中交通服务的设施设备集合的能力。其最本质也是最基本的技术就是以远程的监视信息(如视频信息)为管制员提供一个类似于目视塔台的管制场景。在远程塔台提供机场管制服务时,远程监视系统应能够展示机场及其附近区域内航空器、车辆、人员的视野,为管制员提供完整、连续的跑道和滑行道监视画面。 远程塔台提供机坪管制服务时,远程监视系统应能够展示机坪责任区域内航空器、车辆、人员的视野,为管制员提供完整、连续的机坪责任区监视画面。 

      现今视频图像传输及拼接技术得到了快速发展,国内外研究者提出并设计了多种多样的图像拼接及呈现方法,同时也提出了多种拼接算法,各种算法面向一定的应用场合,具有各自特点。通过配备高清晰摄像机来完成对机场全景的捕获,对航空器在机场运行的全程跟踪,全景视频系统在远程机坪管制室安装交换设备,采用全景视频拼接屏幕以显示态势总览。通过A-SMGCS进行监视源引接,目标跟踪、识别,目标显示、地图显示,跑道、滑行道、限制区、指令等冲突检测,航班状态处理。 

      四、基于远程塔台技术的智慧式机坪管制系统 

      基础的远程塔台技术能够为机坪管制建立一个基本的管制指挥场景,增强型的远程塔台技术在为管制员提供基本的管制场景外,还能够提供目标识别、冲突告警等功能,可以使管制员的工作效率及安全有所提高。这些基本功能的应用仍属机坪指挥的基础管制工作范畴,而机坪管制工作有别于单纯的空管塔台工作,除了保障管辖范围内航空运行的安全和效率之外,还应以机坪管制为纽带,将对航空器的管制指挥工作与地面保障工作有机结合起来,拓宽航班运行、机场运作、航空公司营运等工作的结合面。以机坪管制为平台,理顺各方在航班保障工作中的协同关系;加强各方在航班保障工作中的信息共享、协同决策;落实CDM-ACDM运行机制。兼顾各方的利益,适当的提高机场运行效率、提高地面保障资源的利用效率、提高机场有限时刻的利用率。 

      因此,在将远程塔台技术应用于机坪管制时,其应用理念及范围应更为综合及广泛,并至少应当整合如下平台: 

      (一)机坪管制系统操作平台 

      建设一套机坪运行管制系统操作平台,该平台软件功能主要包括:多系统信息交换平台、电子进程单系统,并预留接口接入未来所需其他功能。 

      机坪管制自动化主系统包括数据处理、数据相关、监视功能、控制功能、路由规划、记录重演、系统监控、信息协同和数据引接等功能。 

      (二)多系统信息交换平台 

      通过信息的交互,所有参与机坪运行的单元都能对整个系统的运行态势和运作限制产生一个公共认知。信息交换的目标是提供一个界面,使他们看到各种机坪运行所需的数据;使决策者处于最佳位置,考虑到各种情况,再做出决定;使决策处于开放的状态,以便所有人都知道正在发生的事,从而做出自己应有的反应和贡献。应具备处理以下数据交换能力: 

      1.提供机坪整体运行态势的预测和监控,并以图表形式展示航班当前运行态势以及未来运行态势。 

      2.获取航班计划、航班动态等数据; 

      3.获取航班计算起飞/关舱门时刻; 

      4.提交机场航班运行数据,信息包括:航班地面运行保障信息、航班排序相关数据; 

      5.从机场管理机构获得机场保障环节采集的数据; 

      6.从航空公司获得航空公司保障环节采集的数据; 

      7.从其他航班运行保障单位获得航班运行保障环节采集的数据; 

      8.实现对所采集数据的处理、分析和存储; 

      9.为外部系统提供标准接口和发布接口服务,实现数据交换; 

      10.提供信息交换工具集,包括航班时刻交换工具、航班延误预测工具、航班撤轮挡时间工具; 

      11.航班运行数据统计分析功能,系统运行中记录的数据可以根据不同的需要进行分析统计和处理,并可生成图表、图形和文本式的各类航班运行数据分析统计文件。 

      其次,在系统功能方面应当具备如下功能: 

      (一)基础数据库功能 

      建立基础数据库,包括航班计划信息、状态信息(系统编号、航空公司、航班号、注册号、机型、起降机场、任务性质等)、运行信息(计划起降时刻、预计起降时刻、实际起降时刻,航班运行的状态、计划航路信息、起降跑道、滑行路线、停机位、流控信息、放行时间、地面保障节点时间、当前责任席位、有效的告警等)、环境信息(使用跑道与规则、跑道合并或关闭计划、开放的滑行道与联络道、不停航施工或其他原因限制区域等)。 

      (二) 航班的识别功能 

      航空器在本场运行期间都应该保持识别状态。停场期间,以注册号关联停机位,执行航班计划确定后,关联航班计划。 

      出港航班在推出开车前,以多点定位系统或ADS-B,定位识别航班。航班识别后,关联对应基础数据库信息,匹配所有状态和运行信息。 

      进港航班落地后,航班二次应答机使用地面模式,本场以多点定位系统或ADS-B,定位识别航班。航班识别后,关联对应的基础数据库信息,匹配所有状态和运行信息。 

      (三)管制指挥与监控功能 

      远程塔台提供机场管制服务时,远程监视系统应能够展示机场及其附近区域内航空器、车辆、人员的视野,为管制员提供完整、连续的跑道和滑行道监视画面。 

      使用高清视频替代目视,航班在识别和关联基础数据库信息时,在视频界面直接挂标牌,管制员直接对标牌进行操作,完成运行指令的输入,可以直接通过标牌与空管塔台进行移交与接收。 

      监视场面运行情况时,可以在视频界面可见航班运行,也应可以通过场面电子地图监视(态势界面)监视运行整体情况。 

      (四)人机界面交互功能 

      席位管制员应监视及操作不多于两个显示器,不多于一套鼠标键盘与视频摄像头控制摇柄。高清全景视频,可直接目视航班运行情况,直观查看关联的航班信息;管制员的近显示器同样可以完成指令输入及移交接收操作,显示天气、流控等运行信息。甚高频与内话配置可沿用当前界面。 

      四、结束语 

      安全飞行是民航生产的第一要求。机坪运行管理的主要目的是防止飞机与飞机相撞,飞机与障碍物相撞,保证有序飞行和机坪地面安全。远程机坪管制室将在一定程度上提高现有机坪运行管制工作的可靠性,有效解决机坪目视盲区运行管理问题,应对与日俱增的航班流及复杂地面交通问题,切实实现机坪运行安全、效率“双提升”。 

      “数字化、智能化”已成为世界机场发展主流,充分利用智能化前沿技术是迈向智慧型机场的助推器,同时利用智能化前沿技术也是机场迈向智慧型机场的必然途径,也为机坪运行管制工作的方式提供了更多的可能性,为机坪运行管制工作提出了新的手段,多样的管制手段将极为有益于机坪运行管制工作水平的提高。(作者:潘健 广州白云国际机场股份有限公司)  

      参考文献: 

      [1]庄青,席玉华.机场机坪塔台自动化系统建设方案[J].航空计算技术,2019,49(6):110-113.  

      [2]孟丽娜.机坪管制新技术研究-以大兴机场为例[J].民航管理,2019,10:27-29.  

      [3]中国民用航空局.民用航空远程塔台光学系统技术要求[Z]