浅析跑道状态灯（RWSL）系统在国内机场的应用前景

□ 北京首都国际机场股份有限公司 刘学建 解增武/文

跑道安全是核心安全，国内外机场跑道侵入事件仍时有发生。2018年11月，达美航空客机在某机场起飞时疑似因跑道侵入事件而中断起飞，该事件又一次敲响了跑道安全的警钟。近年来，各国都在积极采取措施避免跑道侵入情况，美国联邦航空局（以下简称FAA）于2007年启动了跑道状态灯系统研发工作并于2013年起在部分机场安装应用，取得了一定效果。之所以在减少和预防跑道侵入事件方面具有显著效果，在于跑道状态灯是一种主动式预防跑道侵入的告警系统，直接向飞行人员和管制人员提供了告警信息。截至2019年，跑道状态灯系统已经在美国20个机场安装应用。本文从跑道状态灯系统在国外机场的应用情况、国内机场应用前景以及下一步需开展的工作等方面进行探讨，供业内同行参考。

跑道状态灯功能原理介绍

（一）跑道状态灯工作原理

跑道状态灯（Runway status lights，RWSL）由安装在跑道或滑行道上的嵌入式灯光向飞行员和车辆驾驶员提供跑道占用情况的信息，增强其情景意识，避免其进入运行中的跑道来防范跑道侵入情况的发生。其灯光系统安装位置和工作原理如图1。

跑道状态灯系统的核心数据来自机场场面监控系统。在美国机场应用的是“机场场面探测设备”，简称为ASDE-X，是一种使用雷达，多点定位和卫星技术的监视系统，允许空中交通管制员跟踪飞机和车辆的地面运动（包括未配备有应答机的车辆和飞机），通过获取跑道和滑行道上运动的详细信息，提醒空中交通管制员注意潜在的跑道冲突。目前美国的35个主要机场已经应用了ASDE-X的数据。

（二）美国跑道侵入事件数据统计

跑道状态灯之所以能够在预防跑道侵入方面发挥作用，在于其直接给航空器驾驶员和管制员提供告警信息。经对2014年至2018年美国机场（含通用机场）跑道侵入情况进行统计，航空器驾驶员和管制员的错误行为是造成跑道侵入的主要原因，期间共计发生跑道侵入情况7800余起，在商业飞行领域，呈现出整体侵入事件总量较多、严重事件下降的特点，具体为：

1.整体发生数量仍居高不下

经对数据进行分析，造成跑道侵入事件的主要原因由以下四部分构成，分别为飞行员偏差（PD）、管制员错误（OI）、地面车辆和人员偏差（VPD）以及其他原因（Other）。可以看出，由飞行员偏差和管制员错误造成的跑道侵入占比较大（达到82%），而且进一步分析发现大部分发生在通航机场和通航飞行员身上，具体统计见图2。

2.严重事件数量下降

美国运输机场严重跑道侵入情况（A类和B类）呈下降趋势（图3）。是因为FAA自2007年开始，将工作重点放在减少和降低跑道侵入数量和严重程度上，制定了中长期的机场跑道安全工作计划，包括改进跑道安全区、加强培训、以及新技术（跑道状态灯）应用等，取得了一定的效果。

跑道状态灯在国外机场应用情况

（一）美国机场安装应用情况

截至 2019年，美国国内安装跑道状态灯并投入运行的机场有20个，具体名称见表1。

表1：美国安装跑道状态灯并投入运行的机场

（二）日本机场安装应用情况

日本于2013年启动国内机场跑道状态灯系统安装运行工作，据了解，日本已安装跑道状态灯的机场有4个，具体名称见表2。

表2：日本安装跑道状态灯并投入运行的机场

日本机场在跑道状态灯系统安装和应用方面采取分批分期安装运行的策略，进入灯和起飞等待灯不在同一时期安装和运行，如福冈机场，分别于2013年4月和2014年12月安装跑道进入灯和起飞等待灯。在机场跑道构型方面，日本安装跑道状态灯的机场跑道构型不同于美国的交叉跑道型式，多安装在具有平行跑道的大型繁忙机场和军民合用机场。日本在机场选取和应用策略方面值得我国借鉴参考。

（三）其他地区机场安装应用情况

其他地区，在巴黎夏尔·戴高乐机场、苏黎世国际机场也安装有跑道状态灯，并已将其作为机场预防跑道侵入的防范措施之一。

跑道状态灯在国内机场应用前景

（一）FAA 及ICAO 规章内容

FAA和ICAO均建立有跑道状态灯标准，两个组织关于跑道状态灯的安装标准内容和功能基本一致，FAA规章具体内容见表3。

对比FAA规章，ICAO规章缺少跑道交叉口灯的内容描述，ICAO规章具体见表4。

（二）国内规章标准建设情况

1.国内行业规章标准尚需补充

在国际民航组织附件14-机场（2016年第七版）中含有跑道状态灯内容，定义为：跑道状态灯是一种跑道侵入自主告警系统（ARIWS），由两个基本目视组成部分构成：跑道进入灯（RELs）和起飞等待灯（THLS）。ICAO规章还对其安装方式、颜色、控制方式等进行了说明。国内规章还未包含有相应内容，目前民航局已委托科研机构开展规章标准制定工作。

2.出台政策鼓励机场安装应用

民航局已将跑道状态灯系统列入最新下发的机场新技术名录指南，鼓励机场引进、使用跑道状态灯系统，在2019年发布的《中国民航跑道安全工作指导意见》文件中，将安装应用跑道状态灯系统作为重点推荐工作。据了解，已有国内机场开展跑道状态灯调研及安装测试工作。

（三）系统建设方面存在难度

1.跑道侵入行为难以预防

目前国内机场具备较为齐备的场面监控设施，能够对机场范围内（5海里）和机场内航空器和地面车辆的位置、航班号以及进近状态等信息实时监控。通过相关系统配合还可以对进入跑道敏感区的航空器、车辆进行监测，但需要管制员/运行监控人员对其轨迹及下一步行为进行判定，不仅增加了管制员/监控人员的工作负荷，且时间上存在滞后，对跑道侵入行为难以预防。

2.施工建设存在难度

跑道状态灯安装在等待位置线以内的滑行道或跑道上，其中每区域跑道进入灯至少由6个灯组成（ICAO标准为5个，也可根据滑行道的长度适当减少或增加灯具数量），起飞等待灯（THLs）为32个灯，上述灯具的安装需在跑道停航后进行。在大型繁忙机场，需协调施工时间，如果一条跑道有多个跑道入口，跑道进入灯的数量还会增加。以首都机场中央跑道为例，需安装跑道进入灯114个，加上位于跑道接地区域的起飞等待灯，共计新安装嵌入式灯具178个，也给后期道面和灯具运行管理带来了挑战。

3.系统建设费用投入较高

跑道状态灯的建设费用除了系统自身硬件设施投入外，还应包括系统集成等成本投入。根据FAA资料显示，单条跑道跑道状态灯系统建设成本约为100万美元，根据机场跑道、滑行道构型的不同，相应费用还会增加。

下一步工作

（一）开展机场安全基础设施排查

表3：FAA 规章对跑道状态灯的要求

表4：ICAO 规章对跑道状态灯的要求

近年来，国内大型机场改扩建项目逐渐增多，跑道、滑行道布局发生较大变化，建议具备跑道穿越道的机场以及军民合用机场开展跑道安全设施排查工作，排查内容应包括跑道安全区、目视助航设施的完好和合规性，识别地面运行易混淆和易发生侵入热点、对外发布的AIP和航图、跑道使用程序等。同时应发挥跑道安全管理小组效能，在飞行员、管制员、机场地面人员培训等方面进行加强，打通跨飞行、空管、机场等领域的数据、技术、评估壁垒，实现对上述环节的有效管理。

（二）完善规章体系

局方已经启动新版飞行区技术标准的修订工作，建议加入跑道状态灯相关内容，国内规章的制定还应考虑与FAA现行标准衔接一致，避免对飞行员造成困扰，同时在设备运行方式、安全责任划分（是否需管制员操作，与塔台管制员指令的关系）、避免与其他灯光系统混淆、减少错误报警的措施、应急故障处置、人员培训宣贯等方面予以明确。

（三）开展系统建设前期调研

跑道状态灯系统建设包括灯光设备安装和信息集成系统建设，如美国的ASDE-X系统和日本的多点定位监视系统。需调研现有场面监控设施功能及扩展可行性，开展信息集成测试；在机场跑道、滑行道施工建设时预留灯具安装位置及管线；学习借鉴国外机场成熟应用跑道状态灯的运行管理经验，在设备安装、信息系统集成等方面进行更深入、更广泛的交流。

（四）临时过渡方案

在跑道状态灯未正式安装应用前，可采用安装停止排灯、跑道警戒灯、可变信息标记牌等目视助航设施提高跑道安全水平，防范跑道侵入事件的发生。

结束语：

跑道侵入与航空器驾驶员、管制员行为，机场跑道滑行道布局、天气等因素相关，而这其中又以航空器驾驶员、管制员因素占比最大，降低上述人员错误行为可以显著降低跑道侵入情况的发生。而跑道状态灯可在一定程度上提高飞行员、管制员以及车辆驾驶员的情景意识，减少人为差错，从而减少跑道侵入情况的发生。同时由于其自动运行无需人工干预的特点，降低管制员和飞行员的工作负荷，具有较好的应用前景。