ATC3在管制员模拟培训中的应用分析

张晓燕，马江涛

（中国民航飞行学院，四川广汉618307）

ATC3在管制员模拟培训中的应用分析

张晓燕，马江涛

（中国民航飞行学院，四川广汉618307）

民航的快速发展对管制员的数量和质量都提出了很高的要求，但管制模拟机设备的不足限制了民航院校的管制员培训与培养。通过详细研究管制模拟软件ATC3，并与目前使用的管制模拟机进行对比分析，探讨其创新性及优缺点，进而研究在管制员模拟机培训中的可应用性。同时也针对该软件的缺点提出了一些优化建议，以使该软件很好地应用在管制员模拟培训中，提高管制培训的质量，加快管制员培训的步伐，满足中国民航发展的迫切需求。

空管；管制员培训；管制模拟；ATC3；管制场景

中国民航的快速发展对管制员的需求量越来越大、质量要求越来越高。目前中国只有3所高校具备民航管制员培养资质，管制技能培养是管制教学的主要目的，而管制模拟训练却受制于管制模拟机价格昂贵、设备有限。此外，民航院校采用管制模拟机如DRS雷达管制模拟机、DPS程序管制模拟机等对“模拟机长”的操作技能要求很高，从而加大了管制模拟培训的难度，在一定程度上限制了管制学生的培养和管制员的复训，制约了中国民航管制人才建设的进程。

1 中国管制模拟机现状

现阶段中国管制员培养院校都配备了雷达管制模拟机、程序管制模拟机及机场塔台管制模拟机[1]。这些模拟机几乎都采用了先进的全数字高清晰彩色光栅扫描技术和灵活方便的分布式处理方式，能够逼真地模拟一、二次雷达的终端显示，但通常都要求由机长位进行操作配合。通过一个机长位对应一个管制员位、多个机长位对应多个管制员位等组合方式来实现模拟的管制场景，如图1所示，而且对机长位操作者的操作技能要求很高。

图1 DRS-93雷达管制模拟机结构示意图Fig.1Schematic diagram of DRS-93 radar controlling simulator

2 ATC3 简介

ATC3（我是航空管制员3）是由日本游戏制造商TechnoBrain开发的一款专门针对管制员训练的模拟软件。它以3D图形为界面，界面中飞机按实际比例制作，通过逼真的场景设计和管制程序再现了管制工作。该软件价格便宜，对硬件的要求很低（只需要一台电脑就可以完成管制模拟操作），因此，它在解决管制模拟机数量不足的同时能很好地培养操作者的管制场景意识，使操作者很快地熟悉管制过程，提高管制模拟培训的质量。同时也能提高操作者的管制技能，非常有利于管制员管制技能的模拟培训。

软件的界面如图2所示。界面上方包含计时、得分、压力值、机场情报系统等信息，每一关都要在一定的时间内得到规定的分数以上才算过关。计时系统和得分系统显示操作者在操作的过程中任意时间内的总得分。压力值描述管制员的工作负荷，当管制员工作负荷超过100％时，系统就会终止操作。因此在操作的过程中操作者要根据机场容量和自身的情况适当安排飞机等待，以免压力值超标。机场情报系统显示的内容包括风向、风速等信息。界面左方为雷达页面，右上角有两个按钮，一个是显示机场停机位信息的按钮，另一个是地面监视雷达和空中雷达进行转换的按钮。雷达页面上的箭头代表航空器，其中红色箭头代表正在被操纵的航空器，这种雷达界面有利于操作者实时监控航空器的动态。界面右边是航班动态显示界面，显示飞机的航班号、停机位、机型、预计起飞或着陆时间等信息。界面下方是陆空对话系统和视角转换系统等，陆空通话系统较多使用英语记录实时的通话，视角转换系统通过转换视角可以从不同的角度观察机场的运行情况。界面右下角是暂停键，在管制员模拟操作中，学员可以随时通过暂停键暂停操作，接受管制教员的指导和点评。

图2 东京国际机场第4关界面Fig.2Interface of Tokyo International Airport′s fourth level

3 ATC3 与现有管制模拟机对比

民航各院校和培训单位使用的管制模拟机均为硬件系统，受场地和设备限制较大，难以满足现阶段的管制员培养/训需求。ATC3与现有管制模拟机相比，主要具备以下特点：

1）ATC3对硬件要求低，只需一台电脑就可以独立运行，而且培训效率较高同时也不受场地限制，因此，可满足现阶段管制员培训的需求。而现有管制模拟机是一个庞大的硬件系统，成本较高，所以民航院校及空管局管制模拟机数量有限，导致培训压力大、培训学时少，进而限制了管制员的培养能力。

2）ATC3可通过升级和优化满足不同培训目的和阶段的要求。而现有管制模拟机为一整套硬件系统，升级相对复杂。

3）ATC3完全是针对管制员的管制技能培训开发的。在操作中，操作者只扮演管制员的角色，按照正确的管制程序进行操作，就能完成对飞机运行的管制，而不需要考虑其他技能。而现阶段使用的管制模拟机基本都需机长席位进行配合，对机长席位的操作技能要求很高，如要求模拟机长位的操作者掌握航空器运行的程序及方法、改变飞机航向和高度等参数、设置或取消各种警告等，而且机长席位操作的准确度和及时性严重影响着管制位管制模拟训练的效果。

4）ATC3中所有的陆空通话都是规范的且以英语为主，能满足中国民航高度重视英语管制指挥的要求。虽然现有的管制模拟机中管制员模拟位操作者的通话用语与真实的陆空通话一致，但机长模拟位的通话用语却与真实的陆空通话存在一定的差别。如对于起飞飞机，在程序、雷达管制模拟训练中做航线引导和起落航线的飞机与离场飞机的通话内容有所不同。前者没有管制许可的请求，操作者自动按照标准放行间隔放行飞机，上升到100 m以上后再联系进近，而对于离场飞机在起飞前，机长位操作者不仅要模拟机长而且还要模拟塔台管制员向进近管制员请求管制许可。

4 ATC3 中的管制模拟创新分析

ATC3中设计的管制规则较全面。通过得分和关卡就可以检验操作者的操作技能，也可以很直观对操作者的操作技能进行评价，判断操作者在操作的过程中是否违反管制规则。

此外，ATC3通过在关卡中设置不同的难度和时间来培养操作者的操作技能。如果操作者在规定时间内没有达到规定的分数，其主要原因是操作者在发出指令时，思考的时间过长，超过了允许的时限或者是操作者在进行管制时三心二意，这在实际管制工作中都是特别危险的。反应慢、思考时间过长，会导致飞机发出的指令长时间得不到回复，这类操作者就不具备管制员应有的基本能力，不太适合从事管制工作。而如果操作者在管制工作中三心二意，后果严重程度也不言而喻。ATC3通过这种设置可以纠正操作者不认真、思考时间过长的不良管制习惯，以免将其带到实际的管制工作中，这是管制员最基本的技能培训，却恰恰是其他很多管制模拟机没有涉及到的。

4.1 紧急情况模拟

在实际的管制工作中，发生紧急情况是管制员最不愿意看到的，但其是客观存在、必然会发生的，因此作为管制员更应加强对处置紧急情况的培训。虽然在其他管制模拟机中也设置了一些紧急情况，但与实际有较大的差别，而ATC3除了能逼真地再现管制工作场景外还能全面的模拟各种紧急情况。

1）拖车在牵引飞机时突然发生故障，需要更换拖车，而在这段时间内飞机却占用着某段滑行道，操作者在指挥其他飞机滑行的过程中就要注意对滑行路线的选择，主动避让被占用的滑行道。

2）出港的飞机已滑行至跑道起飞端时，突然发生紧急情况，需要返回原机位。操作者此时要特别注意滑回路线的选择以避免与其他正在滑行的飞机相撞，同时还要及时发布允许其返回的指令，以免该飞机长时间停留在进入起飞跑道端的滑行道上，造成与其他进出跑道的飞机冲突。

3）跑道上正在滑行起飞的飞机，由于某些特殊原因突然中断起飞。操作者同样要注意安排滑回路线，及时发布返回指令，以免其长时间占用跑道和滑行道，影响其他飞机的正常使用。

4）软件中还设置了一些特殊原因（如天气）导致某条跑道或滑行道暂时关闭。这种情况下，操作者在指挥其他飞机时，就要积极避开这些暂时不可用的跑道和滑行道，给管制工作带来了一定的难度。

该软件中不仅涉及到白天的管制工作，还涉及到夜间的管制工作，同时也涉及到了一些特殊天气（降雨、风切变、大风等）下的管制工作。此外，该软件在操作过程中，风向和风速也是变化的，操作者要根据风向和风速来调整管制策略，这更接近实际的管制场景。

4.2 管制事故模拟

ATC3中，如果操作者违反管制基本规则，系统就会结束模拟操作，起到警示操作者的作用，同样也有利于操作者分析原因，总结经验和技巧。

1）滑行的2架飞机相撞、相擦或追尾。这主要是由于操作者在指挥飞机滑行时没有安排好滑行路线，因此操作者在发布飞机滑行或推出指令时，要多观察滑行路线上是否存在撞机的可能性。此外，操作者还要随时通过观察界面上的场面雷达来监视飞机的滑行，如图3所示，当有发生危险的可能时要及时采取合理的躲避措施。另外在安排飞机滑行时，起飞的飞机尽量要按同一个方向滑行进入跑道，着陆的飞机按另一方面滑行进入预定的停机位，这与实际管制工作中的技巧相一致。

图3 东京国际机场第四关雷达显示界面Fig.3Radar interface of Tokyo Airport′s fourth level

2）飞机之间的间隔小于标准间隔。此时系统界面就会出现“Nearmiss”，同时终止操作者的操作。这种情况主要发生在空中，当2架飞机从不同的方向飞行导致间隔过近或后1架飞机的速度快而操作者没有减小其速度，从而与前面飞机的间隔过小。因此为了避免这种情况的发生，操作者要注意安排并保持飞机之间的间隔，特别是当后1架飞机速度快而前1架飞机速度慢的时候，应及时指挥后1架飞机减速。此外，还要尽量使用不同的跑道起降，即使用同一条跑道起降，起飞和着陆的方向也应该相同，这同样与实际管制中的管制技巧相一致。

3）管制员工作压力超标（stress full）。这在实际的管制工作中意味着管制员工作负荷过大，超过了管制员能安全指挥飞机的极限。软件中设计的造成管制员压力增加的主要原因是需要发布的指令过多或操作者没有按规定的管制准则进行操作，如当风速大于10 kn时，如果操作者指挥飞机顺风起降，此时系统就会增加操作者的压力值，压力值可以累计，当超过100％时，会终止操作者操作。为了避免这种情况的发生，操作者在操作时就要时刻保持指挥的节奏，根据空域容量以及自身的能力发出适当的指令，适时安排飞机等待，这样才能遵守管制规则，避免空域内飞机架次过多导致混乱而违反了管制规则。

为了避免这些事故的发生，在培训过程中，管制教员应要求操作者进行多次的操作实验，甚至要求学员课下用电脑进行训练，总结每次发生事故的原因。在随后的操作过程中，积极改正自身不正确的管制方式，只有这样才能顺利地完成管制任务。

5 ATC3 的优缺点分析

5.1 优点

1）该软件是根据真实的管制工作和程序设计的，其中的紧急情况和事故很逼真，能导致事故的原因与实际管制工作中一些不安全的管制方式相一致，过关技巧及注意事项也与实际管制工作一致。操作者在操作的过程中，要多应用总结的经验和技巧，以积极提高自身的管制技能。

2）价格低廉，对硬件要求低，可由1台电脑不限时间不限场地的独立完成，因此，学生课后也可以进行反复练习。所以，该软件能有效地解决实际中管制模拟机投入大、数量不足等问题。

3）该软件在操作过程中可以随时暂停。当出现一些需要讲解的场景时，就可以通过暂停进行讲解，同时当操作者完成某些管制任务时，也可以通过暂停操作，对其进行点评，这在管制模拟培训中非常有用。

4）软件中的关卡设置按照由易到难、循序渐进的难度递增，还增加一些紧急情况。另外，该软件可通过升级优化来增加难度和真实性，以满足实际中的管制需要，因此，有利于提高操作者处理实际管制任务的能力。

5）可以根据雷达和界面上显示的机场鸟瞰图培养操作者的方位感。操作者也可以根据该软件提供的3D画面，熟悉机场跑道、滑行道、滑行路线以及停机位等基础设施的分布和使用情况。

6）该软件中，当机组和管制员进行交流时，系统就会发出相应的英语语音通话，同时还会记录在页面下方的对话框里。操作者在操作的过程中，通过多次看、听、模拟系统发出标准的英语陆空通话，就可以提高操作者对专业英语的熟悉和掌握程度；

7）非专业的航空爱好者也可以通过该软件熟悉实际的管制运行过程，普及民航科普知识。

因此，该软件能很好地解决院校在管制模拟培训教学中面临的很多问题，将其用于院校的管制模拟培训中，能很好地改善培训现状。

5.2 缺点

尽管该软件设计逼真、管制程序更接近真实程序、操作界面人性化，却依然存在一些缺点：

1）从该软件的界面上无法得知飞机的高度。虽然该软件中模拟了雷达显示，且在雷达上能看到飞机的航班号（可以近似的认为是飞机的代码），但还是无法得知飞机的高度，这在很大程度上限制了该软件在管制模拟中的应用。

2）在该软件中，操作者只能通过点击指令框发布指令，而无法通过语音管制飞机，导致该软件只能用于管制思维和技能的培养，不能使操作者真正融入到实际管制工作中。

针对以上2点不足，可以对该软件进行一些优化和完善，如在软件界面的雷达显示屏上根据飞机的运行情况，实时显示飞行高度。此外，还可在语音方面进行一些改进，如通过语音识别软件识别出操作者发出的语音指令并指挥飞机，这样就能使该软件更好地符合实际的管制场景。

6 结语

ATC3因其3D仿真界面、价格低廉、操作简单、对硬件要求低、不受场地和时间限制等优点，可满足中国管制员培养/训的要求。通过对其缺点进行改进，可使该软件模拟的管制工作更加逼真，进而能有效地解决现阶段中国管制员培养/训中所面临的诸多困难，加快院校管制员培养步伐、提高培训质量，推动中国管制业和民航业的快速发展。

[1]向星.空管模拟机操作员的基本素质与实际操作[J].民航飞行与安全，1999（1）：41-43.

（责任编辑：黄月）

Applicability analysis of ATC3 in process of aviation controllers′training

ZHANG Xiao-yan，MA Jiang-tao
（Civil Aviation Flight University of China，Guanghan 618307，China）

The rapid development of civil aviation puts forward high requirements of the air traffic controllers′quality and quantity，meanwhile the corresponding training and cultivation in related colleges are limited by the shortcomings of controlling simulator.Through detailed studies of ACT3 and comparison with the current controlling simulators，the innovation，advantages and disadvantages of this software are discussed,as well as the applicability of which in aviation controller training.According to the features of ACT3，some optimizing suggestions are proposed，making better applying in controller training,improving training quality and efficiency and satisfying the urgent needs during civil aviation development in China.

air traffic control；controllers′training；control simulation；ATC3；control scene

V355.1

A

1674-5590（2013）03-0027-04

2012-09-14；

2012-12-23

中国民航飞行学院科研基金项目（J2012-48）

张晓燕（1982—），女，河南平顶山人，讲师，研究方向为空中交通管理.