鄧敏

摘 要：文章通過介紹民航空管數(shù)字放行系統(tǒng)DCL（DATA LINK PRE-DEPARTURE CLEARANCE SYSTEM），分析其系統(tǒng)架構(gòu)、使用方式及使用流程，并將數(shù)字放行與電子進(jìn)程單系統(tǒng)EFS（Electronic Flight Strip）有機(jī)結(jié)合，采用集成應(yīng)用模式，從而提高航班放行效率，有效降低航班延誤率。

關(guān)鍵詞：塔臺；數(shù)字放行；集成電子進(jìn)程單；集成應(yīng)用；應(yīng)用流程

中圖分類號：F56；V328 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0129-03

1 概 述

隨著我國航空業(yè)飛速發(fā)展，作為全國航班量第三及第四的大型國際機(jī)場，上海浦東機(jī)場和上海虹橋機(jī)場近年來航班量持續(xù)創(chuàng)新高。2015年上海浦東機(jī)場日均起降航班達(dá)1 350架次，平均每日最高小時架次達(dá)1 498架次，最高小時高峰達(dá)98架次。上海虹橋機(jī)場日均703架次，平均每日最高小時架次達(dá)863架次，最高小時高峰達(dá)58 架次。

從以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)可看出，目前上海兩場塔臺管制運(yùn)行壓力和安全壓力是比較大的。由于目前航班量是全國范圍性的大范圍增長，在空管塔臺日常管制工作中常常會遇到復(fù)雜流量控制、復(fù)雜氣象條件變化、復(fù)雜場面情況等異常情況。

因此，目前上海兩場塔臺管制工作中主要工作負(fù)荷在起飛放行環(huán)節(jié)。借助“十一五”期間民航數(shù)字空管集成系統(tǒng)工程建設(shè)的契機(jī)，上海兩場塔臺初步完成數(shù)字空管集成系統(tǒng)的建設(shè)，初步實(shí)現(xiàn)從語音放行到數(shù)字放行的里程碑式過渡，同時通過數(shù)字放行結(jié)合塔臺電子進(jìn)程單的使用大幅提高空管運(yùn)行效率，并通過提升放行效率降低航班延誤率。

2 民航數(shù)字空管系統(tǒng)簡介

①民航數(shù)字空管系統(tǒng)是民航“十一五”期間，空管行業(yè)重要的建設(shè)項目，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)空中交通管制員和飛行員之間從語音交互方式到數(shù)字化交互方式的過渡。民航數(shù)字空管集成系統(tǒng)遵循中國民航局發(fā)布的基于地空數(shù)據(jù)鏈的飛機(jī)起飛前放行服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)[3]，系統(tǒng)包含數(shù)字化起飛前放行系統(tǒng)和數(shù)字化航站自動情報服務(wù)系統(tǒng)兩部分，均為目前世界先進(jìn)且已被廣泛使用的管制終端空管自動化技術(shù)。

數(shù)字化起飛前放行技術(shù)主要解決人工話音預(yù)放行服務(wù)中出現(xiàn)的機(jī)場話音通信頻道擁擠、話音歧義性等問題。使用該系統(tǒng)能夠大幅降低空中交通管制員、飛行員的工作強(qiáng)度和工作壓力，減少管制中人為因素的影響及安全隱患，提高空中交通管制員的管制效率和安全性；數(shù)字化航站自動情報服務(wù)系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)和自動通播服務(wù)技術(shù)，主要解決使用單一話音自動通播服務(wù)時間占用長，誤聽幾率大，通播覆蓋范圍小等問題。

目前民航數(shù)字空管系統(tǒng)已經(jīng)安裝在全國北京、上海、廣州、深圳、成都等15個大流量機(jī)場。該系統(tǒng)由民航數(shù)據(jù)通信公司承擔(dān)建設(shè)，系統(tǒng)組成部分包括機(jī)載子系統(tǒng)（管理控制單元）、甚高頻遠(yuǎn)端地面站（RGS）、地面數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、地面信息處理系統(tǒng)。目前國內(nèi)數(shù)字放行地面信息處理系統(tǒng)應(yīng)用主要有兩個模式，第一種模式是電子進(jìn)程單系統(tǒng)和數(shù)字放行地面信息處理系統(tǒng)分開使用，即離散應(yīng)用模式；第二種模式是數(shù)字放行功能嵌入到電子進(jìn)程單系統(tǒng)里，即集成應(yīng)用模式。上海兩場塔臺數(shù)字放行系統(tǒng)即采用集成應(yīng)用模式，其系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

②空管數(shù)字放行服務(wù)是基于地空數(shù)據(jù)鏈通信實(shí)現(xiàn)從機(jī)場塔臺到飛機(jī)駕駛艙以文本數(shù)據(jù)流為格式的信息傳遞。通過數(shù)字交互實(shí)現(xiàn)塔臺空中交通管制員與飛行員之間，申請放行許可、發(fā)布放行許可、確認(rèn)放行許可的放行流程。傳統(tǒng)語音放行服務(wù)采用人工話音通話模式，空中交通管制員和飛行員采用專用甚高頻（VHF）頻率，通過對話進(jìn)行放行申請、放行信息批復(fù)及確認(rèn)工作?？展軘?shù)字放行DCL系統(tǒng)以傳統(tǒng)放行許可流程為基礎(chǔ)，DCL服務(wù)信息在包含所有傳統(tǒng)服務(wù)信息的基礎(chǔ)上，同時增加了如報文服務(wù)信息、空中交通管制員和飛行員自由信息等其它服務(wù)信息，在放行過程中增大了空中交通管制員和飛行員的通信自由度。飛行員通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送起飛許可請求，DCL系統(tǒng)接到請求后根據(jù)放行許可規(guī)則判斷是否允許起飛，空中交通管制員操作生成相應(yīng)的起飛前放行報文，取代傳統(tǒng)的語音方式對飛機(jī)進(jìn)行放行。在服務(wù)應(yīng)用中，需要的飛行標(biāo)志、應(yīng)答機(jī)編碼、離場航線、飛行高度層和機(jī)型等信息均可直接從系統(tǒng)中獲得，空中交通管制員可在放行許可操作中附加上如離場頻率等當(dāng)?shù)貦C(jī)場信息。

3 塔臺電子進(jìn)程單系統(tǒng)簡介

塔臺電子進(jìn)程單是替代傳統(tǒng)紙制飛行進(jìn)程單作為空中交通管制員實(shí)施指揮的系統(tǒng)，能夠?qū)桨嘣谒_范圍內(nèi)各運(yùn)行階段的動態(tài)，解決紙制進(jìn)程單跨席位移交不方便的問題，主要功能包括：抄收放行、申請、地面等待、推出開車、滑行、進(jìn)入機(jī)動區(qū)、起飛、落地、進(jìn)機(jī)坪、靠橋、落地、穿越跑道等狀態(tài)；對離港程序校驗(yàn)，停機(jī)位沖突，信息發(fā)生變化等一系列提示和告警；塔臺范圍內(nèi)的進(jìn)離港流量預(yù)測；分析、評估數(shù)據(jù)包括地面滑行時間、關(guān)艙門等待時間、不同目的地機(jī)場和離港點(diǎn)放行數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握、控制和管理。

4 空管數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺電子進(jìn)程單系統(tǒng)集 成的必要性

數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺電子進(jìn)程單為兩套不同的系統(tǒng)，空中交通管制員在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中需要操作兩套不同的系統(tǒng)，即增加人員的工作量，也容易出錯；數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺電子進(jìn)程單數(shù)據(jù)進(jìn)行交互和集成，實(shí)現(xiàn)在電子進(jìn)程單操作完成數(shù)字放行，實(shí)現(xiàn)了塔臺設(shè)備信息的集成現(xiàn)實(shí)，既減輕了空中交通管制員工作量，也減少了塔臺上顯示屏的數(shù)量。

5 系統(tǒng)設(shè)計

5.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及硬件部署

目前，上海虹橋、浦東機(jī)場空管數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺電子進(jìn)程單系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及硬件部署結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

5.2 系統(tǒng)軟件部署

上海虹橋、浦東機(jī)場空管數(shù)字放行DCL系統(tǒng)與塔臺電子進(jìn)程單系統(tǒng)軟件系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，其中藍(lán)色字體內(nèi)容代表已具備的網(wǎng)絡(luò)和硬件設(shè)備及相關(guān)子系統(tǒng)；紅色字體內(nèi)容代表需新建的軟件系統(tǒng)和中間件；黑色字體內(nèi)容代表由華東空管局自行研發(fā)的軟件系統(tǒng)。

根據(jù)上圖所示，DCL服務(wù)器上安裝DB用于保存DCL服務(wù)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，兩臺DCL服務(wù)器上的DB采用程序控制方式實(shí)現(xiàn)HA，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動同步；DCL服務(wù)器上安裝ActiveMQ Server用于與DCL Terminal間進(jìn)行DCL服務(wù)數(shù)據(jù)和服務(wù)狀態(tài)的通信，兩臺DCL服務(wù)器上的ActiveMQ Server同一時間只有一臺能夠提供服務(wù)，主機(jī)向外廣播帶有IP地址的心跳信息。DCL Terminal端可采用兩臺DCL服務(wù)器的固定IP配置ActiveMQ Client端failover連接。

5.3 工作流程簡介

飛行員在預(yù)計推出開車前20分鐘可以通過DCL服務(wù)提出起飛前放行申請。機(jī)組發(fā)送離場許可下行報文DepartureCleara

nce Downlink （RCD），包含航班號（使用航空公司ICAO三字代碼）、機(jī)尾號、終端區(qū)通播信息（ATIS）代碼、機(jī)型、起飛機(jī)場和目的機(jī)場代碼等信息的放行許可請求報文通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)至機(jī)場起飛前放行系統(tǒng)。DCL接到請求后，判斷是否滿足管制放行條件；塔臺空中交通管制員將返回一個離場許可上行報文Departure Clearance Uplink （CLD），內(nèi)容包含飛行標(biāo)志、機(jī)型、應(yīng)答機(jī)編碼、使用跑道、離場航線、飛行高度層等飛機(jī)放行許可信息的報文上傳至飛行員。飛行員接收到空中交通管制員的放行許可報文后，機(jī)組再回復(fù)確認(rèn)報文Clearance Readback Downlink （CDA）。如果飛行員發(fā)送DCL申請報文或發(fā)送DCL確認(rèn)回復(fù)報文后，2分鐘內(nèi)未能收到表示DCL申請或確認(rèn)回復(fù)成功的上行報飛行系統(tǒng)信息FSM，視為服務(wù)失敗，需要通過管制頻率聯(lián)系空中交通管制員獲得語音放行許可。

當(dāng)飛行員收到DCL起飛放行信息報（CLD）后，需要在10分鐘內(nèi)發(fā)送起飛回復(fù)信息（CDA），否則視為服務(wù)失敗，需要立即通過管制頻率聯(lián)系空中交通管制員獲得語音放行許可。

DCL服務(wù)的核心職責(zé)是保證實(shí)時、準(zhǔn)確、可靠的完成空中交通管制員與飛行員之間的雙向通信。因此，通信流程設(shè)計中采用握手機(jī)制，正常的放行通信過程中飛行員和空中交通管制員要完成4次通信握手，以保證放行通信服務(wù)的可靠性。數(shù)字放行在上海兩場的應(yīng)用流程，如圖4所示。

如圖4所示，第一步，機(jī)組發(fā)起申請至DCL應(yīng)用服務(wù)；第二步，DCL應(yīng)用服務(wù)將機(jī)組放行申請[APL]發(fā)送至電子進(jìn)程單客戶端，航班限制狀態(tài)（勾，圈）變?yōu)椤癉CL”圖標(biāo)；第三步，塔臺用戶發(fā)起DCL批復(fù)雙擊狀態(tài)框，彈出對話框，將所有需要發(fā)布的DCL內(nèi)容進(jìn)行拼裝，并顯示，由用戶確認(rèn)后點(diǎn)擊發(fā)送。所有DCL報文所需內(nèi)容均從塔臺電子進(jìn)程單系統(tǒng)中獲取，無需空中交通管制員手動填寫，極大程度的減輕了空中交通管制員的工作量并減小了手動填寫可能發(fā)生的錯誤情況；第四步，DCL應(yīng)用服務(wù)組裝批復(fù)報文發(fā)送至機(jī)組；第五步，機(jī)組接收設(shè)備若成功收到管制批復(fù)，會自動回復(fù)MAS報文；第六步，DCL應(yīng)用服務(wù)將接收到的MAS報文中的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換成航班DCL狀態(tài)直觀的顯示在電子進(jìn)程單系統(tǒng)成。若系統(tǒng)回復(fù)邏輯確認(rèn)[MAS]成功則顯示如下“M”狀態(tài)；第七步，機(jī)組業(yè)務(wù)確認(rèn)[CDA]發(fā)送至DCL應(yīng)用服務(wù)，若收到超時告警消息 狀態(tài)框顯示為[E]；第八步，DCL應(yīng)用服務(wù)將機(jī)組確認(rèn)報文發(fā)送至電子進(jìn)程單。

STEP1 機(jī)組發(fā)起申請至DCL應(yīng)用服務(wù)

STEP2 DCL應(yīng)用服務(wù)將機(jī)組放行申請[APL]發(fā)送至電子進(jìn)程單客戶端，航班限制狀態(tài)（勾，圈）變?yōu)椤癉CL”圖標(biāo)：

STEP3 塔臺用戶發(fā)起DCL批復(fù)雙擊狀態(tài)框，彈出對話框，將所有需要發(fā)布的DCL內(nèi)容進(jìn)行拼裝，并顯示，由用戶確認(rèn)后點(diǎn)擊發(fā)送。

其中，所有DCL報文所需內(nèi)容均從塔臺電子進(jìn)程單系統(tǒng)中獲取，無需管制員手動填寫，極大程度的減輕了管制員的工作量并減小了手動填寫可能發(fā)生的錯誤情況。

STEP4 DCL應(yīng)用服務(wù)組裝批復(fù)報文發(fā)送至機(jī)組

STEP5 機(jī)組接收設(shè)備若成功收到管制批復(fù)，會自動回復(fù)MAS報文

STEP6 DCL應(yīng)用服務(wù)將接收到的MAS報文中的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換成航班DCL狀態(tài)直觀的顯示在電子進(jìn)程單系統(tǒng)成。若系統(tǒng)回復(fù)邏輯確認(rèn)[MAS]成功則顯示如下“M”狀態(tài)。

若收到超時告警消息 狀態(tài)框顯示為[E]

STEP7機(jī)組業(yè)務(wù)確認(rèn)[CDA]發(fā)送至DCL應(yīng)用服務(wù)。

STEP8 DCL應(yīng)用服務(wù)將機(jī)組確認(rèn)報文發(fā)送至電子進(jìn)程單。

由以上流程可以看出，DCL服務(wù)集成塔臺電子進(jìn)程單后，流程更加簡潔，無需空中交通管制員在兩套系統(tǒng)中進(jìn)行切換，更減少了手動輸入步驟，大大降低了可能發(fā)生的“錯、往、漏”情況。并且所有的關(guān)鍵步驟是否成功對于使用者來說是透明的，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)軟、硬件故障時，系統(tǒng)使用者和運(yùn)維人員能夠第一時間獲知并采取應(yīng)急流程。

6 上海兩場運(yùn)行情況

自從上海浦東機(jī)場、上海虹橋機(jī)場通過數(shù)字放行結(jié)合電子進(jìn)程單的方式運(yùn)行以來，有效的提高了放行的效率，減少了話音頻率的占用，降低了空中交通管制員和飛行員的工作負(fù)荷。從2015年2月至2016年1月的浦東機(jī)場、虹橋機(jī)場DCL數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，兩場的DCL批復(fù)量穩(wěn)步增長，如圖5和圖6所示。

7 結(jié) 語

空管數(shù)字放行系統(tǒng)是加速我國空管系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)的一個重大舉措，是落實(shí)民航“十二五”規(guī)劃的重要步驟。對全國民用航空運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。此系統(tǒng)在技術(shù)上是成熟的、可行的，在應(yīng)用上是非常必要的。

本文從上海浦東機(jī)場和上海虹橋機(jī)場的實(shí)際情況，提出了比較具體的技術(shù)方案。建成后的空管數(shù)字放行系統(tǒng)將大大提高兩場空管運(yùn)行保障水平和業(yè)務(wù)管理水平；提高空管放行能力；降低空管頻率擁擠和設(shè)備故障對空中交通正常秩序的影響，保障飛行安全，有力的促進(jìn)民用航空事業(yè)的快速、健康地發(fā)展。

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