从数字化角度探讨合肥新桥机场滑行路径优化

□ 民航安徽空管分局 杨双双 辛 慰 张 进/文

近年来我国民航事业飞速发展，航班量爆发式增长，机场也随之不断新建和改扩建。由于土地资源的紧缺，机场布局日益复杂，导致机场管制运行和滑行道冲突调配越来越复杂，管制员和飞行员的工作压力不断加大，地面滑行安全问题日益凸显，已成为影响民航运行安全的主要风险之一。而时代和技术的进步正助力管制员更好地解决所面对的困难，一系列数字化、智能化系统的应用，极大地帮助管制员解决飞行冲突，进而提高民航运行效率。

本文选择合肥新桥机场为研究对象，以数字化新技术在空管的应用为背景，在空管新技术、新装备、新方法应用的基础上，从数字化角度对机场滑行路径进行探讨，提高滑行道精细化管理和资源的优质配置，探讨数字化空管的地面交通优化模式，以期减少滑行道不安全事件的发生，提高地面运行效率，更好的服务民航用户，保障民航运行安全。

数字化空管地面运行技术

（一）空管数字化技术的应用

目前国内数字化空管系统的主要技术表现在地空数据链的使用，且地空数据链技术是数字化民航技术发展应用的重点之一，是支撑今后地空协同数字化运行的重要基础设施和技术。地空数据链是实现航空飞行器和地面信息管理系统之间的数据信息交换的系统，其通过VHF（甚高频）、SATCOM（卫星通讯）、HF（高频）、二次监视雷达（SSR）的S模式作为数据链传输媒介，将飞机与地面系统间自动传输信息，将飞机与地面人员和空管自动化系统有效联系在一起，可有效降低航班运行费用，提高航班运行效率。

（二）塔台数字化的应用

国内各塔台上部署的数据信息系统包含电子进程单系统、场面监视系统或高级场面引导与控制系统（A-SMGCS）、流量管理与CDM系统、数字化自动航站情报服务系统（D-ATIS)、数字放行系统（DCL）、气象系统、情报系统等。

数字化空管地面运行技术落实到应用层面上，主要由数字化放行系统DCL/PDC、数字通播系统、D-ATIS系统和塔台电子进程单系统组成。数字化放行通过数据链实现飞行员和塔台管制员之间的起飞放行许可发送和接收；数字化自动航站情报服务系统（D-ATIS）通过合成语音（text-to-voice）和数据链两种方式向飞行员提供起飞和降落阶段所需的有关机场、气象和地面滑行道状况等方面的信息，使飞行员在地面和飞行中通过数据流获取指定的机场气象和管制信息。塔台电子进程单属于流量管理系统（CDM）子系统，集航班动态管理、飞行计划显示、DCL数字放行、机场桥位信息、图形化进程单显示等多种管制重要功能于一体的塔台管制工具。

（三）空管数字化的发展趋势

2020年1月3日，民航华东空管局启动数字化专项工作，对华东空管的数字化发展方向提出要求，即空管各单位要充分挖掘空管数据价值，打通数据孤岛，确保数据输出完整并富有价值，从而为民航用户提供科学决策的依据，打通空管数据、视频、语音等数字资源壁垒，实现业务共享协同。

合肥新桥机场滑行路径优化实践与展望

（一）新桥机场运行现状

合肥新桥国际机场（以下简称“本场”）拥有一条跑道、六条滑行道（其中两组平行滑行道A和B、E和F）、八条联络道（AX，X＝1～8），三条机坪内滑行线（L1、L2和L3）以及二十九个停机位。

在现行运行模式下，根据2013年本场开航至2019年本场滑行道不安全事件的统计报告，结合2020年本场调查问卷数据，得出本场地面运行主要冲突热点，如图1所示，冲突点影响权重平均值如表1所示。

表1：合肥新桥机场滑行道冲突点影响权重平均值

图1中CX（X＝0～10）表示冲突点，即航空器在该位置因交通冲突需要中断既定的滑行路径或者容易滑行错误的情况。红色圆圈表示机坪内冲突点，红色三角形表示滑行道冲突点，红色正方形表示穿越跑道冲突点。

分析图1和表1调研数据，可以看出航空器滑行不安全事件发生的高发区主要分布在非直角交叉道口、丁字滑行道口和平滑道口，且影响较大。

针对上述的冲突特点，笔者提出“辅助滑行指令”的概念，辅助是指从执行方角度出发，提供协助理解或者便于直接执行的指令，包括在第N个道口左转、右转或者直行（N＝1或2）。权衡滑行指令长度和滑行安全裕度，选择含有权重平均值大于0.5的冲突点和外航/外籍航空器的滑行路径为优化对象开展探讨。

（二）本场滑行优化实践

滑行不安全事件发生的原因主要有人、机、环、管四个方面。本文在不改变管制单位现有人、机、环、管状态的情况下，充分利用本场已经具备的数字化设备，结合辅助指令对滑行路径进行优化。

目前本场对于防止本场滑错滑行路线的主要措施为提示牌制度、塔台辅助提醒系统以及塔台电子进程单系统，均属于管制员单方面的被动技术手段。

主要从两个方向优化。一是在涉及冲突点的滑行指令中加入辅助滑行指令，二是利用DCL和D-ATIS在给飞行员发布的数据信息中加入冲突点信息。从让指令执行主体（机组）在一定程度上参与到滑行管制指令中，实现指令发送方和指令执行方的协同为切入点，由此变被动防控手段为主动防控手段，构建数字化地面滑行路径优化系统。数字化地面滑行路径优化系统由数字化处理模块和辅助指令优化模块构成，提供机组最优滑行路径，如图2所示。

图2：合肥新桥机场数字化地面滑行路径优化系统

以地面滑行路径复杂且冲突点较多的33号跑道为例，不考虑特情发生。A/C表示航空器，PX（X＝1～27、505～506）表示停机位，向北运行时，使用的路径和冲突分布如表2所示。

表2：跑道33运行优化前滑行路径和冲突分布

使用合肥新桥机场数字化地面滑行路径优化系统，向北运行时，选择冲突点C0、C2、C3、C5、C6、C9、C10，得出优化方案如表3所示。

表3：冲突点优化方案

（三）本场滑行优化效果

根据统计，使用数字化地面滑行路径优化系统后，地面冲突点减少了33%，管制员负荷明显降低。根据新桥塔台运行日志统计，2020年滑行不安全事件数量仅有8起（2013～2019年，该数值区间为14～21），外航/外籍错误占比仅为13%（2013～2019年，为52～91%），数据显示，滑行不安全事件较之前几年大幅减少，安全状况得到显著改善，同时也提高了本场滑行道精细化管理和资源优质配置水平。

（四）本场滑行系统发展建议

在北京大兴国际机场，已经安装了A-SMGCS系统（高级机场场面活动引导与控制系统），该系统有两个非常重要的功能：一个是给机场地面运行装上“红绿灯”，即根据滑行道的设计在地面安装一定数量的停止排灯和中线灯。横向的停止排灯的功能与公路上交通信号灯功能基本一致，绿灯通行，红灯停止。原来的地面滑行依靠管制员和机组之间的通话，尤其是在交叉口，存在冲突隐患，有了这套系统，能够有效地识别出滑行路线上的潜在冲突；另一个功能是装上“导航仪”， 例如，飞机落地后，系统会根据它的停机位规划出最优滑行路线，地面上的绿色引导灯光就会逐一亮起，飞行员跟随机头正前方的灯光指示就可以滑行到停机位。同样，起飞的飞机推出后也会有最佳滑行路线，指示飞机滑行到跑道头。节省地面滑行时间，将有效提升航空器地面滑行的安全水平和运行效率。

有了管制员的指令和监控再加上系统的规划和指引，就相当于给航空器的地面滑行上了“双保险”。同时，这套灯光引导系统将在低能见度天气时发挥更大的作用。极端天气时，从驾驶舱甚至看不到引导车和滑行道标示，但醒目的高级地面引导灯光可以让飞行员找到前进的方向。

本场地面滑行系统未来也应向此方向发展，在地面滑行道上装上“红绿灯”和“导航仪”，以智能化和数字化的系统来帮助管制员更好、更安全地解决地面滑行冲突。未来随着技术的进步，利用地空数据链，结合计划起飞时间CTOT优化滑行时机和路径，并将优化结果通过数据链以图像、视频和文字等形式传输给航空器，变被动调控为机组主动参与，减少滑行冲突，从而进一步提高机场地面的运行效率，强化运行安全。