关于建设在线管制模拟训练平台的探索
摘要:本文建议建设在线管制模拟训练平台,并将其纳入空中交通管制模拟机训练体系。该平台为分布式多用户的训练体系,可实现空中交通管制学生(员)电脑端进行远程自由训练的目标。空中交通管制学生(员)通过浏览器访问该平台,自主进行管制模拟技能的训练。教师则可通过信息管理服务平台,在线实时查询学生训练成绩,并进行点评和远程指导。在线管制模拟训练平台可丰富空中交通管制学生(员)管制实践技能的培养方式,有效缓解管制模拟训练中的地理空间限制、训练时间受限、训练师资紧张等问题,提升管制学生(员)的实践能力,推动空管业安全、高质量地发展。
随着空管面对的空域环境日益复杂,安全压力逐渐增大,管制单位对管制人才的高技能需求愈加迫切。为了培养适应我国民航需求的高素质空中交通管制人才,中国民航局于2011年出台了《民航空管专业教学改革总体方案》,提出实施十二项改革工程,其中第五项即为“强化应用实践能力”,要求“加大模拟机实践课程学时”,以提升管制学生(员)的管制实践技能。
由参考文献[1],在管制员综合素质中,ATC指令占了较大的权重。为此对管制员基本管制技能进行训练成为重中之重,高质量的管制模拟机教学可为管制学生(员)毕业后从事管制工作奠定坚实的基础。管制学生(员)实践技能的培养,主要通过管制模拟机教学进行。管制模拟机设备为学生提供逼真的管制工作的视频环境和语音环境,培养管制专业学生(员)对管制理论知识综合运用的能力,在管制学生(员)实践技能的培养占据无可替代的重要的地位。
一、空中交通管制模拟机教学现状
(一)国外空中交通管制模拟机教学现状
国际上,普遍使用管制模拟机对管制员进行管制技能的培养。以法国为例,法国民航学院使用汤姆逊公司生产的管制模拟机进行管制学生(员)的管制技能培养,通过提供逼真的管制场景,培养学生(员)的管制指挥能力。此外,部分国家开发了一系列管制主题的模拟游戏。日本游戏制造商Techno Brain开发出了管制模拟软件Air Traffic Control 3。该软件基于三维图形开发,系统依照先易后难、逐次递进的规则设置程序级别,玩家通过完成指定目标,获得相应分值进行通关。该游戏综合了趣味性和管制专业性,是一款在管制业内有一定知名度的管制游戏。
(二)我国管制模拟机教学现状
目前,我国具备民航空中交通管制人才培养资格的院校有三所:南京航空航天大学、中国民航大学和中国民航飞行学院。在管制学生(员)的本科培养中,利用管制模拟机设备对管制学生(员)的管制技能进行训练。
我国管制模拟机设备的生产厂家主要为川大智胜和中电莱斯信息系统集团有限公司,部分民航院校也研发出了用于教学的管制模拟机。以中国民航飞行学院为例,用于管制教学的管制模拟机由川大智胜和中国民航飞行学院联合开发。它可逼真地模拟空中交通管制场景,管制模拟机的机长位和管制位相配合,以实现管制技能的培养,从而在设备场地、训练时间等方面限制了管制实践技能的培养。
民航各一线空管单位非常重视在职管制员的管制技能培训,为此,各地区空管局均成立了培训中心管制模拟机室。但是随着飞行流量跨越式增长,管制人员迅猛增加,有限的管制模拟机数量相对于庞大的管制员集体来说依然是杯水车薪。管制模拟机设备、培训时间的限制,制约着在职管制员的管制模拟机培训质量。此外,地方机场受体制和环境的影响,大部分未配备管制模拟机,人才培养和技能培训不足,影响着管制人员的技能培训质量。
(三)管制模拟机教学存在的问题
我国民航在管制模拟机培训中存在的问题主要体现在以下几个方面:
1.管制模拟机教学硬件设施有限
以中国民航飞行学院为例,配备管制模拟机30台,其中机场/雷达管制模拟机和程序管制模拟机各20台和10台。
2.管制模拟机的空间限制
作为管制模拟训练设备,固定管制模拟机的场所为管制模拟机实验室,因此在地理空间上和训练时间上限制了管制模拟训练的教学。
3.管制教师资源紧张
民航院校管制模拟机教师资源的有限性,制约着管制学生(员)的管制模拟机训练的质量。
通过对中国民航飞行学院、中国民航大学和南京航空航天大学的调研,得到以上三院校2014届-2017届这四年的空管专业毕业生人数及签约空管方向的学生人数统计,见下表1-1。
表1-1 民航三院校2014届-2017届空管专业毕业生数及空管方向人数统计
院校 |
毕业总人数 |
签约管制单位人数 |
中国民航飞行学院 |
2014届: 579人 |
空管330人 |
2015届: 587人 |
空管272人 |
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2016届: 603 |
空管284 |
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2017届:619人 |
空管302人 |
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中国民航大学 |
2014届:572 |
空管278 |
2015届:614 |
空管240 |
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2016届:725 |
空管271 |
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2017届:699 |
空管220 |
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南京航空航天大学 |
2014届:135 |
空管36 |
2015届:97 |
空管56 |
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2016届:92 |
空管33 |
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2017届:113 |
空管39 |
以中国民航飞行学院为例,现有管制模拟机教师24人,2017届空管专业毕业生约600人,其中签约空管单位人数约300人,签约其他民航单位人数约300人。
根据《民用航空空中交通管制和情报基础专业培训大纲》的要求,空管方向每生需满足的雷达管制模拟训练为24个,每生需满足的程序管制模拟训练为24个,每生需满足的机场管制模拟训练为12个,如下表1-2所示。
雷达管制模拟训练 (个/生) |
程序管制模拟训练 (个/生) |
机场管制模拟训练 (个/生) |
24 |
24 |
12 |
空管专业本科教学中,非空管方向学生均需完成10个/生的机场管制模拟训练、12个/生的程序管制模拟训练和8个/生的雷达管制模拟训练。
综之,空管专业本科教学中,空管方向和非空管方向学生需完成的管制模拟训练数量要求如下表1-3所示。
表1-3 空管专业学生的管制模拟训练数量要求
空管方向学生(个/生) |
非空管方向学生(个/生) |
60 |
30 |
则每位管制教师平均完成的模拟机教学时数为:。
除此之外,管制教师还需承担全校的空中交通管理方向的理论教学课程。管制教师资源紧张,在一定程度上影响了管制模拟机教学质量。
管制模拟训练的地理空间、训练时间、训练师资的限制,影响了空管专业学生的模拟机训练质量,也制约了管制学生实践技能的提高。为了提高和巩固管制技能训练质量,需在现有的管制模拟机教学外,探索新的管制模拟机教学方式。为此,可建设在线管制模拟训练平台,克服固定模拟机房的地理空间限制、特定的模拟训练时间的时间限制。同时,在线管制模拟训练平台可实现学生的自主远程模拟训练,有效减轻管制教员的教学负担,提高管制专业学生实践技能。
二、在线管制模拟训练平台设计
(一)在线管制模拟训练平台的设计原则
在线管制模拟训练平台需符合以下原则:
1.实用性
在线管制模拟训练平台需满足实用性的要求,使得管制学生(员)和教师操作方便、简单。
2.稳定性
在线管制模拟训练平台需具有良好的稳定性。学生(员)端和教师端资料应具有自动备份功能,服务器的资料储存于网络数据库,可定时对网络数据库进行备份。
3.易维护性
系统应具备便于维护的特性。系统中的各个模块相对独立,当系统出现问题时,能快速找到出现问题的功能模块,及时解决以保证系统的正常运行。
4.可扩展性
系统应满足强大的可扩展性。某些功能需要提供相应的接口,为不同场景下的管制模拟训练及系统的升级和扩展提供技术支持。
(二)在线管制模拟训练平台的系统构架
在线管制模拟训练平台由管制模拟训练系统和信息管理服务平台两部分组成,如下图2-1所示。其中管制模拟训练系统用于管制学生(员)的管制技能的模拟训练,信息管理服务平台主要对管理员、教师和学生(员)的信息进行管理,并可查询学生(员)的训练成绩,进行通告管理以及用户认证等。
图2-1 在线管制模拟训练平台系统组成
管制模拟训练系统是在线管制模拟训练平台的核心组成部分,其组成模块如下图2-2所示。
图2-2 管制模拟训练系统模块图
环境仿真模块:该模块主要对空域、机场跑道和航班流等进行仿真模拟。
逻辑判断模块:该模块根据飞机之间间隔是否满足间隔标准、飞机在空域内的飞行时长是否超出规定时长、飞机是否飞越扇区边界、飞机是否坠毁等进行逻辑判断,根据计分规则,实现自动计分功能。
航行诸元控制模块:该模块主要对飞机的速度、高度、航向等航行元素进行控制,进而调配飞机之间的飞行间隔。
管制模拟训练系统根据中国民航专业规章《民用航空空中交通管理规则(CCAR-93-R5)》,制定相应的计分规则。根据逻辑判断模块,进行各项分数的统计。练习结束后,将该练习的计分结果同步保存至信息管理服务平台,供教师在线查询。
2.体系结构—信息管理服务平台
信息管理服务平台通过浏览器进行访问,可对学生(员)、教师等信息进行管理。该平台可分为两个部分:
1)学生(员)认证网络服务
学生(员)进入系统后,需要先进行账户注册,认证通过后才能进行管制模拟训练操作。
2)信息管理服务平台
信息管理服务平台如下图2-3所示。
图2-3 信息管理服务平台
管理员、教师和学生(员)可以通过网络浏览器登录各自权限的系统,查看学生(员)训练记录、训练排行等信息。教师通过网络查看学员的训练成绩等信息,对学生(员)进行远程在线指导。通过信息管理服务平台,实现学员训练成绩管理;管制员则通过该平台,实现账户管理、密码修改、公告管理等功能。
三、建议
当前空管系统安全压力较大,空管队伍能力欠缺等短板效应在空管发展进程中也不断显现。为了提升空中交通管制队伍的管制能力,需重点加强管制学生(员)的管制实践技能培养。在空中交通管制学生(员)的管制技能培养中,管制模拟机设备资源有限、固定模拟机房的场地限制、特定的模拟训练时间的时间限制、管制模拟机教师资源紧张等问题普遍存在,制约着空管学生(员)的实践技能的提升。
建设在线管制模拟训练平台,并将其纳入空中交通管制模拟机训练体系,可丰富民航院校和各一线管制单位管制学生(员)的管制模拟训练模式,加强管制模拟训练的灵活性,大力增加模拟机实践课程学时,提高管制学生(员)的实践教学的质量,大大提升管制学生(员)的管制能力,进而实现空管的高质量发展。(作者:张晓燕 上海民航职业技术学院)
参考文献: