数字放行在两场塔台电子进程单中的应用

邓敏

摘 要：文章通过介绍民航空管数字放行系统DCL（DATA LINK PRE-DEPARTURE CLEARANCE SYSTEM），分析其系统架构、使用方式及使用流程，并将数字放行与电子进程单系统EFS（Electronic Flight Strip）有机结合，采用集成应用模式，从而提高航班放行效率，有效降低航班延误率。

关键词：塔台；数字放行；集成电子进程单；集成应用；应用流程

中图分类号：F56；V328 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0129-03

1 概 述

随着我国航空业飞速发展，作为全国航班量第三及第四的大型国际机场，上海浦东机场和上海虹桥机场近年来航班量持续创新高。2015年上海浦东机场日均起降航班达1 350架次，平均每日最高小时架次达1 498架次，最高小时高峰达98架次。上海虹桥机场日均703架次，平均每日最高小时架次达863架次，最高小时高峰达58 架次。

从以上统计数据可看出，目前上海两场塔台管制运行压力和安全压力是比较大的。由于目前航班量是全国范围性的大范围增长，在空管塔台日常管制工作中常常会遇到复杂流量控制、复杂气象条件变化、复杂场面情况等异常情况。

因此，目前上海两场塔台管制工作中主要工作负荷在起飞放行环节。借助“十一五”期间民航数字空管集成系统工程建设的契机，上海两场塔台初步完成数字空管集成系统的建设，初步实现从语音放行到数字放行的里程碑式过渡，同时通过数字放行结合塔台电子进程单的使用大幅提高空管运行效率，并通过提升放行效率降低航班延误率。

2 民航数字空管系统简介

①民航数字空管系统是民航“十一五”期间，空管行业重要的建设项目，系统主要实现空中交通管制员和飞行员之间从语音交互方式到数字化交互方式的过渡。民航数字空管集成系统遵循中国民航局发布的基于地空数据链的飞机起飞前放行服务标准[3]，系统包含数字化起飞前放行系统和数字化航站自动情报服务系统两部分，均为目前世界先进且已被广泛使用的管制终端空管自动化技术。

数字化起飞前放行技术主要解决人工话音预放行服务中出现的机场话音通信频道拥挤、话音歧义性等问题。使用该系统能够大幅降低空中交通管制员、飞行员的工作强度和工作压力，减少管制中人为因素的影响及安全隐患，提高空中交通管制员的管制效率和安全性；数字化航站自动情报服务系统结合数据链通信技术和自动通播服务技术，主要解决使用单一话音自动通播服务时间占用长，误听几率大，通播覆盖范围小等问题。

目前民航数字空管系统已经安装在全国北京、上海、广州、深圳、成都等15个大流量机场。该系统由民航数据通信公司承担建设，系统组成部分包括机载子系统（管理控制单元）、甚高频远端地面站（RGS）、地面数据通信网、地面信息处理系统。目前国内数字放行地面信息处理系统应用主要有两个模式，第一种模式是电子进程单系统和数字放行地面信息处理系统分开使用，即离散应用模式；第二种模式是数字放行功能嵌入到电子进程单系统里，即集成应用模式。上海两场塔台数字放行系统即采用集成应用模式，其系统架构，如图1所示。

②空管数字放行服务是基于地空数据链通信实现从机场塔台到飞机驾驶舱以文本数据流为格式的信息传递。通过数字交互实现塔台空中交通管制员与飞行员之间，申请放行许可、发布放行许可、确认放行许可的放行流程。传统语音放行服务采用人工话音通话模式，空中交通管制员和飞行员采用专用甚高频（VHF）频率，通过对话进行放行申请、放行信息批复及确认工作。空管数字放行DCL系统以传统放行许可流程为基础，DCL服务信息在包含所有传统服务信息的基础上，同时增加了如报文服务信息、空中交通管制员和飞行员自由信息等其它服务信息，在放行过程中增大了空中交通管制员和飞行员的通信自由度。飞行员通过数据链发送起飞许可请求，DCL系统接到请求后根据放行许可规则判断是否允许起飞，空中交通管制员操作生成相应的起飞前放行报文，取代传统的语音方式对飞机进行放行。在服务应用中，需要的飞行标志、应答机编码、离场航线、飞行高度层和机型等信息均可直接从系统中获得，空中交通管制员可在放行许可操作中附加上如离场频率等当地机场信息。

3 塔台电子进程单系统简介

塔台电子进程单是替代传统纸制飞行进程单作为空中交通管制员实施指挥的系统，能够对航班在塔台范围内各运行阶段的动态，解决纸制进程单跨席位移交不方便的问题，主要功能包括：抄收放行、申请、地面等待、推出开车、滑行、进入机动区、起飞、落地、进机坪、靠桥、落地、穿越跑道等状态；对离港程序校验，停机位冲突，信息发生变化等一系列提示和告警；塔台范围内的进离港流量预测；分析、评估数据包括地面滑行时间、关舱门等待时间、不同目的地机场和离港点放行数据进行掌握、控制和管理。

4 空管数字放行DCL系统与塔台电子进程单系统集 成的必要性

数字放行DCL系统与塔台电子进程单为两套不同的系统，空中交通管制员在实际运行当中需要操作两套不同的系统，即增加人员的工作量，也容易出错；数字放行DCL系统与塔台电子进程单数据进行交互和集成，实现在电子进程单操作完成数字放行，实现了塔台设备信息的集成现实，既减轻了空中交通管制员工作量，也减少了塔台上显示屏的数量。

5 系统设计

5.1 系统网络及硬件部署

目前，上海虹桥、浦东机场空管数字放行DCL系统与塔台电子进程单系统网络及硬件部署结构图，如图2所示。

5.2 系统软件部署

上海虹桥、浦东机场空管数字放行DCL系统与塔台电子进程单系统软件系统部署结构图，如图3所示，其中蓝色字体内容代表已具备的网络和硬件设备及相关子系统；红色字体内容代表需新建的软件系统和中间件；黑色字体内容代表由华东空管局自行研发的软件系统。

根据上图所示，DCL服务器上安装DB用于保存DCL服务数据及系统运行状态，两台DCL服务器上的DB采用程序控制方式实现HA，实现数据自动同步；DCL服务器上安装ActiveMQ Server用于与DCL Terminal间进行DCL服务数据和服务状态的通信，两台DCL服务器上的ActiveMQ Server同一时间只有一台能够提供服务，主机向外广播带有IP地址的心跳信息。DCL Terminal端可采用两台DCL服务器的固定IP配置ActiveMQ Client端failover连接。

5.3 工作流程简介

飞行员在预计推出开车前20分钟可以通过DCL服务提出起飞前放行申请。机组发送离场许可下行报文DepartureCleara

nce Downlink （RCD），包含航班号（使用航空公司ICAO三字代码）、机尾号、终端区通播信息（ATIS）代码、机型、起飞机场和目的机场代码等信息的放行许可请求报文通过数据链发至机场起飞前放行系统。DCL接到请求后，判断是否满足管制放行条件；塔台空中交通管制员将返回一个离场许可上行报文Departure Clearance Uplink （CLD），内容包含飞行标志、机型、应答机编码、使用跑道、离场航线、飞行高度层等飞机放行许可信息的报文上传至飞行员。飞行员接收到空中交通管制员的放行许可报文后，机组再回复确认报文Clearance Readback Downlink （CDA）。如果飞行员发送DCL申请报文或发送DCL确认回复报文后，2分钟内未能收到表示DCL申请或确认回复成功的上行报飞行系统信息FSM，视为服务失败，需要通过管制频率联系空中交通管制员获得语音放行许可。

当飞行员收到DCL起飞放行信息报（CLD）后，需要在10分钟内发送起飞回复信息（CDA），否则视为服务失败，需要立即通过管制频率联系空中交通管制员获得语音放行许可。

DCL服务的核心职责是保证实时、准确、可靠的完成空中交通管制员与飞行员之间的双向通信。因此，通信流程设计中采用握手机制，正常的放行通信过程中飞行员和空中交通管制员要完成4次通信握手，以保证放行通信服务的可靠性。数字放行在上海两场的应用流程，如图4所示。

如图4所示，第一步，机组发起申请至DCL应用服务；第二步，DCL应用服务将机组放行申请[APL]发送至电子进程单客户端，航班限制状态（勾，圈）变为“DCL”图标；第三步，塔台用户发起DCL批复双击状态框，弹出对话框，将所有需要发布的DCL内容进行拼装，并显示，由用户确认后点击发送。所有DCL报文所需内容均从塔台电子进程单系统中获取，无需空中交通管制员手动填写，极大程度的减轻了空中交通管制员的工作量并减小了手动填写可能发生的错误情况；第四步，DCL应用服务组装批复报文发送至机组；第五步，机组接收设备若成功收到管制批复，会自动回复MAS报文；第六步，DCL应用服务将接收到的MAS报文中的逻辑状态转换成航班DCL状态直观的显示在电子进程单系统成。若系统回复逻辑确认[MAS]成功则显示如下“M”状态；第七步，机组业务确认[CDA]发送至DCL应用服务，若收到超时告警消息 状态框显示为[E]；第八步，DCL应用服务将机组确认报文发送至电子进程单。

STEP1 机组发起申请至DCL应用服务

STEP2 DCL应用服务将机组放行申请[APL]发送至电子进程单客户端，航班限制状态（勾，圈）变为“DCL”图标：

STEP3 塔台用户发起DCL批复双击状态框，弹出对话框，将所有需要发布的DCL内容进行拼装，并显示，由用户确认后点击发送。

其中，所有DCL报文所需内容均从塔台电子进程单系统中获取，无需管制员手动填写，极大程度的减轻了管制员的工作量并减小了手动填写可能发生的错误情况。

STEP4 DCL应用服务组装批复报文发送至机组

STEP5 机组接收设备若成功收到管制批复，会自动回复MAS报文

STEP6 DCL应用服务将接收到的MAS报文中的逻辑状态转换成航班DCL状态直观的显示在电子进程单系统成。若系统回复逻辑确认[MAS]成功则显示如下“M”状态。

若收到超时告警消息 状态框显示为[E]

STEP7机组业务确认[CDA]发送至DCL应用服务。

STEP8 DCL应用服务将机组确认报文发送至电子进程单。

由以上流程可以看出，DCL服务集成塔台电子进程单后，流程更加简洁，无需空中交通管制员在两套系统中进行切换，更减少了手动输入步骤，大大降低了可能发生的“错、往、漏”情况。并且所有的关键步骤是否成功对于使用者来说是透明的，当发生系统软、硬件故障时，系统使用者和运维人员能够第一时间获知并采取应急流程。

6 上海两场运行情况

自从上海浦东机场、上海虹桥机场通过数字放行结合电子进程单的方式运行以来，有效的提高了放行的效率，减少了话音频率的占用，降低了空中交通管制员和飞行员的工作负荷。从2015年2月至2016年1月的浦东机场、虹桥机场DCL数据统计来看，两场的DCL批复量稳步增长，如图5和图6所示。

7 结 语

空管数字放行系统是加速我国空管系统现代化建设的一个重大举措，是落实民航“十二五”规划的重要步骤。对全国民用航空运输事业的发展将产生深远的影响。此系统在技术上是成熟的、可行的，在应用上是非常必要的。

本文从上海浦东机场和上海虹桥机场的实际情况，提出了比较具体的技术方案。建成后的空管数字放行系统将大大提高两场空管运行保障水平和业务管理水平；提高空管放行能力；降低空管频率拥挤和设备故障对空中交通正常秩序的影响，保障飞行安全，有力的促进民用航空事业的快速、健康地发展。

参考文献：

[1] Josiah L.Carlson.Redis实战[M].北京：人民邮电出版社，2015年11月1日.

[2] Timothy Bish.Instant Apache ActiveMQ Messaging Application Dev

elopment How-to[M].Packt Publishing，2013年5月23日.