浅析跑道状态灯的应用

李琛

【摘 要】面对民航高速的发展，对跑道安全性的要求越来越高。助航灯光系统不仅可以引导飞机在夜间或者能见度不好的时候安全运行，同时也是预防跑道入侵的一种有效方式。本文主要介绍了跑道状态灯系统的配置原理及运行模式，并详细分析该系统对预防跑道入侵事件的发生具有良好的效果。

【关键字】跑道状态灯；助航灯光系统；跑道入侵

中图分类号： V35 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）24-0006-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.003

【Abstract】The safety for runway is getting much more important to match the rapid development of civil aviation. Except guiding aircraft to operate safety at night or visibility is not high， Navigation light system is also an effective way to prevent runway incursions.This paper mainly introduces the principle of configuration and running mode of the runway status lights system，and explain in detail that the system has a good effect on preventing the occurrence of runway incursions.

【Key words】Runway status lights；Navigation lights system；Runway incursion

1 预防跑道入侵的重要性

跑道作为机场最重要的组成部分，它不仅决定了机场的航班流量，又是整个飞行过程中对安全系数要求最高的地方。随着各大机场客流量的不断增大，机场扩建为多跑道机场已成常态，例如：首都国际机场拥有三条跑道，浦东国际机场拥有四条跑道等。面对日益复杂的机场布局平面，机场交通流量的大幅提升，机场运行程序的复杂化，加之自然天气和人为因素等影响，使得跑道入侵的可能性越来越大。美国联邦航空局（FAA）关于跑道入侵的定义：地面航空器、车辆、人员和物体等在机场管制的跑道范围内，发生碰撞事故，或引起航空器起飞、准备起飞、降落或者降落时间间隔不足的任何时间都可以定义为跑道入侵。

回顾历史上跑道入侵事故，所造成的结果都是灾难性的。根据民航局统计，我国2007年发生跑道入侵事件12起，2008年发生3起，2009年发生3起，2010年发生8起。2016年10月11日虹桥机场客机冲突事件就是一起典型的人为原因造成的跑道入侵事件。此事件已被民航局定义为“A级跑道入侵危险等级”，即：极度严重的机场安全事故，间隔降低，飞机碰撞事故的概率接近百分之百，能够避免的概率小，机场的相关管理人员一般采用极端措施来解决此类问题。

虽然国内对跑道入侵这个概念还没有严格的定义，但各大机场越来越意识到预防跑道入侵的重要性。

2 跑道状态灯系统

从2006年起，FAA有计划地采取了一系列措施以提高跑道安全水平，其中，跑道状态灯作为降低跑道入侵风险的主要手段之一，发挥着重要的作用。跑道状态灯（Runway Status Light）是由跑道进入灯（REL）、起飞等待灯（THL）及相关控制子系统组成。它的工作原理是通过整合机场内多种数据来源，包括多点相关定位系统（MDS）、地面动态雷达系统（SMR）、广播式自动相关监视系统（ADS）和先进的场面引导和控制系统（A-SMGCS）等来定位飞机或其他车辆的位置并辨识它们，根据处理器的动作逻辑，然后按照处理器的输出命令，对飞行区内的助航灯具进行开关控制，达到警示机组人员或者车辆司机的作用，以提示此时穿越跑道或起飞不安全。

2.1 跑道进入灯REL

REL是由一组红色单向发光的嵌入式灯具组成，它位于与跑道相交叉的滑行道道口处，布置在滑行道中线灯的对侧，從离跑道最近的跑道等待位置开始，等距布置到跑道中线处。当REL激活亮起时（红色），表示跑道正在被其他飞机或者车辆占用，此时进入或穿越跑道并不安全。

REL的运行逻辑：对于准备进近着陆的飞机，它的状态可以分为四种，即：“正在进近”、“正在着陆”、“已经到达”和“正在滑行”。当飞机按照既定的角度朝向跑道进近且未达到跑道上方时，可认定飞机的状态为“正在进近”；当飞机达到跑道上方且实测速度v大于80节时，可认定飞机的状态为“正在着陆”；当飞机完成着陆且实测速度v180节（v1可设置，默认35节）时，可认定飞机的状态为“已经到达”；当飞机的实测速度vv2且根据机场定位信息判断飞机已脱离跑道时，可认定飞机的状态为“正在滑行”。

（1）当飞机被判断为“正在进近”时，在它进近方向上的所有与跑道相交的双向运行滑行道上的REL灯具将被打开点亮；

（2）当飞机被判断为“正在着陆”时，着陆飞机前方可设置一个“限制距离”（可设置，默认3秒），在“限制距离”内的滑行道交叉口上的REL可以熄灭。因为认定在“限制距离”内的滑行道相对安全，发生跑道入侵所造成的后果可忽略不计，以此提高机场的运行效率，但这需要根据机场的运行要求来设置；

（3）当飞机被判断为“已经达到”时，可通过算法测算出飞机脱离跑道前的“占用距离”，预判该飞机在经历此段距离减速后，可降至安全滑行的速度。“占用距离”外的跑道可以认为是安全范围。在安全范围内的滑行道交叉口上的REL可以熄灭。

（4）当飞机被判断为“正在滑行”时，可认为飞机已完成降落任务，此时，各个与跑道相交的滑行道上的REL均被熄灭。

对于准备起飞的飞机，它的状态可以分为两种，即“正在离港”和“已经起飞”。当飞机接到塔台指挥命令并开始执行起飞任务时，飞机在跑道上加速滑行和虽然起飞但仍在跑道带上方，都可判定飞机的状态为“正在离港”；当飞机爬升超过地面高度且脱离跑道带上方时，可判定飞机的状态为“已经起飞”。

（1）当飞机被判定为“正在离港”时，位于飞机前方的所有的REL均被点亮。若考虑更高效地指挥飞机或车辆通行，则可根据机场运行要求，设定一个“预期时间t1”（可设置，默认3秒），提前t1秒关闭熄灭飞机将要经过的道口上的REL。

（2）当飞机被判定为“已经起飞”，可将与此跑道相关的所有REL熄灭。

2.2 起飞等待灯THL

THL是由若干组红色单向发光的嵌入式灯具组成，每组2个，分别设置在跑道中线灯两侧1.8米处，从距离跑道端115米处开始，延伸至少450米，朝向准备起飞的飞机发光。当THL激活亮起时（红色）时，向准备起飞的飞机警示：跑道马上或者正在被占用，此时起飞不安全，必须终止起飞任务。

机场的多点相关定位系统、地面动态雷达系统等监视系统应覆盖了足够的监视范围，可将跑道和与跑道相交叉的滑行道的相关区域划分为灵敏区和入侵区。灵敏区的定义范围是：与跑道相交的双向滑行道上，II类跑道等待位置与I类跑道等待位置之间的区域。当跑道按照规划，仅作为I類跑道运行时，可设定为一平滑与I类跑道等待位置之间的区域为灵敏区。入侵区的定义范围是：与跑道相交的双向滑行道上，I类跑道等待位置至跑道的区域和跑道全长区域。灵敏区作用于预警，入侵区作用于动作。

THL的运行逻辑：当跑道上有飞机准备执行起飞任务时，此时，另一架飞机进入了灵敏区，等待起飞灯系统作用于在塔台的人机界面进行预警；当该飞机突破灵敏区进入入侵区后，则THL亮起。一旦入侵飞机或车辆彻底脱离跑道，THL则会熄灭。

2.3 跑道状态灯的优点

跑道状态灯系统是由跑道入口灯和起飞等待灯两个独立的系统组成，是在不增加塔台管制员工作量的基础上，利用既有机场的信息量，整合判断与输出命令，控制跑道进入灯和起飞等待灯的点亮与熄灭，从而做到降低跑道入侵的可能性。需要注意的是，跑道状态灯系统的操作不能替代塔台管制员，无论是进入、起飞、穿越、降落，飞机的动作都必须得到塔台管制人员的许可。

对于跑道进入灯（REL）系统，当飞行员发现前方REL已亮起，则飞行员应将飞机停在跑道等待位置处。若此时，REL亮起与塔台管制员的指令不一致时，飞行员需要及时联系塔台，并等待下一步指令。若当飞行员发现REL亮起但飞机已跨过跑道等待位置，进入动作区，飞行员应意识到，此时进入或穿越跑道不安全，需要立即与塔台管制员联系，并决策出最优方案，防止事故发生。

对于起飞等待灯（THL）系统，当飞行员发现前方THL已亮起，但与管制员的命令相冲突时，飞行员需停止起飞程序，并及时通知管制员，无论此时THL是否又熄灭了，飞行员都必须等待塔台许可，再执行起飞任务。

3 应用分析

以下列机场模型为例，说明跑道状态灯系统可有效预防跑道入侵事件的发生。该机场建设有两条跑道，两跑道平行布置，主降方向为由东向西，均按II类跑道建设。两条跑道之间设有若干滑行道。以跑道09L-27R为例，该机场在与跑道交叉的滑行道上设置有跑道进入灯，在跑道设置有起飞等待灯，配置如图所示。

假定状况：FA01进入09L-27R跑道准备执行起飞任务，此时FA02刚完成从09R-27L跑道降落的任务，并已脱离跑道往站坪滑行。但由于某种原因，FA01仍在跑道上，没有完成起飞任务。若此时管制员没有发现FA01，并给FA02下达了穿越跑道的许可，停止排灯已经熄灭。但跑道状态灯系统综合判断已将跑道进入灯（REL）点亮，FA02飞行员发现跑道进入灯信号（REL）与管制员的许可矛盾，立刻询问管制员，并停止穿越跑道的操作。同时，起飞等待灯点亮，提示FA01，此时跑道已被占用，警示飞行员停止起飞任务或决策最佳方案，立刻通知塔台管制员。两个系统独立运行，共同预防入侵跑道事件的发生。

4 结语

助航灯光系统不仅更好地引导飞机安全着陆，也是一种预防跑道入侵的有效手段。跑道状态灯由FAA主导研发，在美国4个机场进行测试，并扩大到全美17个机场完成实施，得到了较好的结果。目前我国各大机场尚无设置跑道状态灯系统，但由于我国主要机场不断扩建、航班量不断提升，建议在施工条件允许和预算充足的情况下，引入跑道状态灯系统。或者在远期规划中，做好预留，以适应今后机场安全升级的需求。

【参考文献】

[1]唐小卫、王琪、楼吉盛.跑道状态灯技术的发展[J].上海空港，第19辑：39-46.

[2]附件十四-机场[M].国际民用航空组织，2016年7月：5-82.

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