一款基于运输机场飞行训练保障系统的分析与研究

曹怀春 傅 强 干瑞杰

(中国民用航空飞行学院 四川 广汉 618307)

0 引 言

民航飞行训练是培养飞行员的重要环节，涉及飞行、机务、管制和后勤保障等多个工作岗位。随着民航的发展，航班量增加，伴随空域资源紧张，飞行训练情况日趋复杂，塔台管制指挥工作越来越繁重，风险逐步增大。目前传统的飞行训练保障模式是各部门通过人工操作方式传递信息进行管理，其存在许多不足：信息主要靠对讲机、电话和手机传递,未集成；飞行训练和航班动态等信息主要通过电报网络传递，传递形式单一；训练相关信息不能及时共享，需要通过电话多次通报，工作效率低；使用人工记录的方式对飞行训练数据进行记录和统计，容易出错；缺少专门的应急救援管理系统，不利于应急保障的科学管理。

1 研究现状

国外机场在20世纪90年代开始关注系统集成，并通过系统集成改变其传统的运营和管理模式，随着科技的发展，国内主要大型运输机场都已经实施了系统集成方案，为机场的高效安全运作提供了强有力的技术保障[1]。集成系统确保了各子系统之间的有效整合与互动，进一步促进了各部门的高效协作，提高了机场的综合响应机制效率。国内中小型机场由于资金的问题和机场自身的特点不能使用大型枢纽机场的模式。传统的信息系统已经不能满足机场综合管理的需要，同时信息化建设成为中小机场的难题[2]。目前国内对通用航空保障信息系统研究得很少，针对运输和通航合用机场运行保障信息系统研究得更少。

2 研究目的

飞行训练保障系统研究目的是实现航班和飞行训练信息现代化，充分利用先进的信息技术构建机场的综合信息集成平台，将分散的气象信息、机场及周边空域飞行活动信息、航班动态信息、飞行训练、空管、机务和后勤保障信息资源进行整合，达到资源共享和联合控制的目的[3]。飞行训练保障系统有助于减少飞行指挥员和管制员工作负荷，保障航班和训练安全，增加航班保障和飞行训练工作的整体运行效率，提高飞行训练质量。

洛阳北郊机场是河南省空中的交通枢纽之一，是集民航旅客运输和通用航空飞行训练为一体的运输机场，年旅客吞吐量超过100万人次，年飞行训练量6万小时左右，飞机起降架次排名为全国第15位[4]。洛阳机场属于中国民用航空飞行学院管理，飞行学院一共有5个分院，保障模式大体相同，研发飞行训练保障系统可以根据航班保障和通航飞行训练的特点，在保障航班运输安全和效率同时，提高飞行训练质量，也可以为研究通航保障系统提供一些借鉴。

3 现有飞行训练保障模式

为了充分利用空域资源，飞行学院在优先保障航班运输任务的前提下开展飞行训练任务。飞行大队根据飞行任务计划将所需的训练飞机机型和数量通过电话或者通信软件提交给机务中心，机务中心根据飞机维护情况分配飞机反馈给飞行大队。飞行指挥员和管制员根据管制室、预报室和情报室提供的空域使用和限制情况、航班信息、天气实况、气象资料和飞行情报等信息指挥飞行(目前管制员、飞行指挥员和飞行教员获取这些信息都需要提前通过电话或者直接到相关单位进行飞行前准备)。放行的飞机要争取在航班进离港的间隙开展训练任务。管制员和飞行指挥员会随时根据区调批复、管制室提供的航班进离岗信息和预报室提供的天气预报，调配训练飞机在空域中活动，避让航班。地面服务人员也会根据站调通过对讲机提供的航班进离岗时刻开展航班保障任务。

4 基于运输机场的飞行训练保障模式

基于运输机场的飞行训练保障模式：把实时采集的航班信息数据、实时气象数据、气象预报数据、周边空域使用数据、航行情报限制数据、训练飞机信息数据、航班停靠机位数据、训练飞机停放机库数据、机场灯光等全部存放到数据库，在内部网络数据平台上实现数据交互共享。各个业务单位根据自己的工作流程和平台数据要求申请和发布相关信息，实现数据存储、管理、统计和分析。系统具备航班和训练时刻信息、跑道灯光等级、机库飞机数量等重要信息提醒功能，用户也可以根据自己需求在平台上查看和搜索信息，实现业务的相对独立且彼此关联。基于运输机场的飞行训练保障流程如图1所示。

图1 基于运输机场的飞行训练保障流程

5 飞行训练保障系统功能

基于运输机场的飞行训练保障系统根据运输机场和通航训练特点，建立一个由飞行、空管、机务、航站和普通客户组成的信息集成、管理、共享平台[5]。每个客户端下面有不同的用户根据工作要求可以录入数据，对相关的数据库进行维护。普通客户端只有查看、搜索航班相关信息的权限，不能对数据进行修改。飞行训练保障系统自动从空管数据库、AFTN电报网、中央气象雷达网读取相关数据，在系统中实现共享。飞行训练保障系统功能如图2所示。

图2 系统功能

5.1 实时显示航班、训练飞行动态和第二日航班、训练计划功能

飞行训练保障系统软件从AFTN电报系统数据库实时读取电报数据：把进港和离港航班分不同页面显示，航班的不同状态用不同颜色代表，以提示管制员和飞行指挥员有哪些航班要到港，是否已经起飞或者落地。当目的地是洛阳机场的航班，从始发站起飞时软件系统具有声音提醒功能，管制员可以一目了然地查询到航班预计到港时间，以及航班进港和离港的方向，便于提前对终端区内的航班、训练飞机进行调配和避让，留出足够的时间和空间，保障飞行安全。当新增临时计划时，电报系统没有数据，可以人工手动添加，同时可以删除航班动态和修改航班状态功能,标注航班延误原因功能。该系统功能目的是为各保障单位提供飞行动态、飞行计划查询功能。系统数据库表的字段定义说明如表1所示。

表1 数据库表的字段定义说明

5.2 气象预报功能

系统显示机场及周边机场气象数据：能见度(VIS)、云量(CLOUD)、修正海压(QNH)、0度等温线、不同高度层的风向风速(WIND)，供飞行教员和学员查询，气象数据如表2所示。该气象数据由机场预报室提供和更新，同时添加预报员对机场气象数据分析后得出的本场及周边区域天气变化预测，提醒管制员和飞行指挥员注意机场及周边的天气实况和未来天气的变化趋势，方便做出指挥决断。其他机场和气象数据可以根据飞行员的需求通过系统进行添加、修改。

表2 气象数据表

系统接入中央气象台网站，取得机场及周边机场的单站雷达数据，可以实时显示本地区天气变化趋势，便于管制员和飞行指挥员查询天气实况，如图3所示。

图3 雷达气象示意图

5.3 提示当日机场空域使用和限制情况、机场周边空域其他单位飞行活动情况功能

为了便于航班和飞行训练指挥工作，同时防止错、漏、忘的情况发生，飞行服务报告室负责收集第二日空域使用批复和限制情况，对于长期的批复限制用户直接从数据库中调取。值班管制员根据新增飞行活动情况可以编辑数据库表的相关字段信息，如表3所示，然后在系统中显示，提供给飞行指挥员。系统数据库还保存了机场周边单位的相关协议，便于随时调取查询。

表3 空域活动数据库表的部分可编辑字段

5.4 通航训练飞机管理功能

飞行大队和飞行服务报告室通过系统按计划向机务中心申请出场飞机。机务中心根据飞机所做工作的情况，把可以使用的飞机机号从数据库表中调出，通过系统告知申请单位，并告知相关飞机使用的限制方式和限制时间。飞行大队根据飞机具体情况安排本场训练和转场，飞行服务报告室根据从机务中心收到的机号上报飞行计划给区调。

5.5 航班停机位自动分配显示功能和训练飞机存放机库安排及显示功能

目前中小机场传统的机位安排方式是人工分配，对讲机和电话通知飞机停靠机位，当过站航班较多时，有的单位会反复确认飞机停靠位置。基于航班的飞行训练保障系统根据航班时刻表安排分配航班机位并显示，同时根据航班到场时刻优先预留国际航班机位。训练飞行结束后，塔台可以系统查询训练多个机库剩余机位容量，安排飞机滑入相关机库，避免了多次打电话询问机务工作人员训练飞机停放机库位置。

5.6 航班数据和飞行训练数据输入统计功能

传统的统计方法是：当日航班和飞行训练结束后，管制员需查询纸质动态表后统计航班起降架次和延误情况；飞行计时员通过电话告知飞行训练相关机型起降架次、空域活动情况和转场架次，再由管制员进行录入。为了减轻管制员工作负担，基于航班的飞行训练保障系统可以自动读取并统计当日航班架次、延误架次和飞行训练相关数据提供给管制员。

5.7 民航应急处置功能

基于运输机场的飞行训练保障系统设置专门的数据库，录入民航局应急救援相关法规、应急预案、应急救援演练方案。同时对防相撞预案、历史突发事件、关联部门及联系方式等进行管理。当出现紧急情况时，任何单位都可以输入查询对应的处理方法和程序，进行应急决策，及时通告相关部门[6]。系统建立历史突发事件数据库可以帮助相关人员了解和学习突发事件发生时处置的程序和方法。

5.8 跑道灯光管理功能

系统设置了灯光等级管理功能，管制员班组换班以后，能够提醒管制员当前跑道灯光等级级数；当能见度发生变化时，方便管制员更换灯光等级。避免了管制员通过电话询问灯管管理人员灯光设置情况，防止错、漏、忘的现象发生。

6 基于运输机场的飞行训练保障系统结构与设计

基于运输机场飞行训练保障系统的目的是在运输和通用航空同时运行的机场建立一个信息智能的交互体系架构，形成一个多功能综合信息系统：不同的业务部门(航站、飞行大队、空管、机务和后勤保障部门)可以查询、编辑相关导入的数据(航班信息、气象信息、空域信息、训练飞机信息、停机位信息、应急预案等)并发送到相应的部门。例如管理人员可根据接收信息编排飞行训练日程计划。系统集成架构如图4所示。

图4 系统集成架构

系统采用B/S网络结构模式，将系统的功能实现与核心数据集中于服务器端，大大地简化了系统的开发与使用[7]。系统将采用当前流行的MVC设计思想的Java web轻量级框架SSM(Spring+SpringMVC+Mybatis)，AngularJS前端框架，Druib数据连接池等关键技术，使系统紧跟潮流发展，适应科技变革，更具可用性和持久性[8]。MVC全名是Model View Controller，是软件设计的一种典范，把业务逻辑、数据、界面显示分离，在设计程序界面和用户交互的时候，不需要重新编辑业务逻辑[9]。系统框架如图5所示，系统层次结构如图6所示。

图5 系统框架

图6 系统层次结构

为了提高系统安全性和可靠性，添加了硬件防火墙，防止非法访问者对专用网络的入侵[10]。

来自不同数据端口的数据集中存放到数据仓库。有航班和训练飞行的动态电报数据、航班和飞行训练统计数据、训练飞机的机号和机型数据、训练飞机维护情况数据、停机位和机库数据、空域使用数据、气象信息数据等信息。这些数据为不同的业务部门提供了机场周围空域使用的情况、航班的实时动态、出场训练飞机的状态信息、出场飞机飞行使用时间、机场及周边机场天气情况等。

7 仿真实验

为了保证本文设计的系统在投入应用之前的可靠性，设计了实验对系统软件进行测试和仿真应用。测试前准备：从空管电报系统导出AFTN数据、网上实时的气象数据、训练飞机数据、空域使用数据、停机位和机库等数据。根据不同部门对业务处理的要求进行了测试和改进。目前系统试运行情况正常，数据交互和处理准确，达到了业务部门的预期要求，增加了地面工作人员获取信息的渠道，以及飞行教员和学员获取飞行资料的途经；改变了机务人员维护飞机信息方法；减少了气象预报人员咨询工作量和飞行指挥员、管制员的工作负荷。有效地减轻一线人员的工作量和压力。系统测试运行如图7所示。

8 结 语

在信息化技术发展的今天，飞行训练保障系统的研究目的是针对运输机场通用航空飞行的特点研制信息集成共享系统，为管制和飞行指挥减轻工作负担和压力，避免错、漏、忘的情况发生，为飞行安全提供有力的保障，也为通用航空保障系统研制提供一个借鉴。