吳大林

（四川省場道工程有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

在我國民航著力構建“平安機場、綠色機場、智慧機場、人文機場”的標桿體系中，安全仍是民用航空的核心。跑道入侵是機場運行安全的危險源之一，據(jù)統(tǒng)計，從跑道侵入的責任來看，超過50%是由人為因素造成的。為了有效預防跑道侵入，降低人為因素影響，美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）從2005年開始主導并開發(fā)了智能燈光系統(tǒng)技術（RWSL），該系統(tǒng)通過燈光直接向飛行員和車輛駕駛員傳遞信息以增強其情景意識，從而有效降低跑道侵入的頻率和嚴重程度。目前，智能燈光系統(tǒng)在美國機場應用較多，技術相對成熟，取得了較好的效果，但是國內民用機場幾乎空白。本文在闡述智能燈光系統(tǒng)應用的基礎上，分析了該系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)組成。從四個模塊總結歸納了智能燈光系統(tǒng)的架構，成果可為目前國內民航機場引進智能燈光系統(tǒng)及跑道入侵的防治提供一定的參考。

1 智能燈光系統(tǒng)的應用

智能燈光系統(tǒng)RWSL是一個完全自動化的系統(tǒng)，它直接向飛行員和場面車輛駕駛員提供跑道狀態(tài)信息，從而明確進入、穿越、起飛或降落在跑道上是否安全。智能燈光系統(tǒng)不需要ATC管理者輸入任何信息而增加其工作負荷，因此該系統(tǒng)在有效減少跑道侵入數(shù)量和降低跑道侵入嚴重性的同時，不干擾跑道的正常運行。

RWSL系統(tǒng)的概念最早于2002年提出，美國聯(lián)邦航空局FAA在2005年主導開發(fā)測試工作，并獲得麻省理工學院林肯實驗室和ARCON公司的支持，共分兩個階段進行。第一階段，F(xiàn)AA首先在全美選擇4個試點機場（波士頓BOS、達拉斯沃斯堡DFW、洛杉磯LAX和圣何塞SAN）進行RWSL原型的測試和評估工作；第二階段，F(xiàn)AA在原型測試和評估工作的基礎上擴大RWSL的應用范圍，計劃至2017年在全美17個機場安裝完成此系統(tǒng)。2013年已在華盛頓杜勒斯IAD、休斯頓IAH、奧蘭多MCO、明尼阿波利斯MSP和菲尼克斯PHX安裝RWSL。目前美國已有15個機場安裝有RWSL系統(tǒng)，但國內機場幾乎沒有。

2 智能燈光系統(tǒng)的組成

2．1 系統(tǒng)的原理

智能燈光系統(tǒng)RWSL基于X型機場場面監(jiān)視設備（ASDE－X）開發(fā)。通過處理來自ASDE－X系統(tǒng)的信息（例如監(jiān)測到的飛機和車輛的移動及速度）來激發(fā)REL、THL或者RIL等機場燈光設備。REL、THL與RIL是內嵌在道面的固定燈光裝置，是可以被飛行員和車輛駕駛員直接看見的；FAROS則通過激發(fā)精密進近航道指示器（Precision Approach Path Indicator，PAPI）閃爍以警示著陸飛行員用于進近的跑道現(xiàn)在正被占用。FAROS可以被視為RWSL系統(tǒng)的一項附加功能裝置安裝在跑道上，也可以被視為一種獨立于RWSL系統(tǒng)而單獨安裝的設備。RWSL不能代替ATC許可，進入、穿越、起飛、降落在跑道上運行的許可必須從ATC獲得。

2．2 系統(tǒng)的組成

智能燈光系統(tǒng)RWSL包括四種燈光系統(tǒng)：進入跑道指示燈（Runway Entrance Light，REL）、起飛等待燈（Takeoff Hold Light，THL）、跑道交叉口燈（Runway Intersection Light，RIL）和最后進近跑道占用指示燈（Final Approach Runway Occupancy Signal，F(xiàn)AROS）。

2．2．1 進入跑道指示燈REL

REL由嵌入式單向發(fā)紅色光的單燈組成，它平行于滑行道中線并沿其等距設置，朝向趨向跑道的飛行員或者車輛駕駛員。REL自跑道等待位置起，向跑道方向延伸至跑道邊線，直線段縱向間隔可為3．81～15．24m。REL一般設置在經(jīng)常使用的滑行道與跑道的交叉口處，如圖1所示。

圖1 REL示意圖

2．2．2 起飛等待燈THL

THL由嵌入式單向發(fā)紅色光的排燈組成，每排2個，在跑道中線燈兩側縱排等距設置，朝向跑道入口處等待起飛的飛機。THL自距離跑道入口114．3m±7．62m處開始設置，直線段縱向間隔為30．48m，向起飛方向延伸457．2m，共16組排燈32個單燈。每組排燈內的兩個燈分別距跑道中線燈1．828 8m。當THL激活亮起時（紅色），表示向等待起飛或起飛準備就緒的飛機發(fā)出信息：由于跑道正在或即將被另一架飛機或場面車輛占用，此時起飛不安全，如圖2所示。

圖2 THL示意圖

RIL用于交叉跑道上，由嵌入式單向發(fā)紅色光的排燈組成，每排2個，在跑道中線燈兩側縱排等距設置，朝向跑道入口處的飛機。對于飛行員而言，RIL在外觀上與THL相似。RIL自跑道上的著陸和避讓程序（LAHSO）燈處或者交叉跑道的等待標志處開始設置，直線段縱向間隔為30．48m，向跑道端方向延伸914．4m，共31組排燈62個單燈。每組排燈內的兩

2．2．3 跑道交叉口燈RIL個燈分別距跑道中線燈1．828 8m，如圖3所示。

圖3 RIL示意圖

2．2．4 最后進近跑道占用指示燈

FAROS是一個獨立的、自動化的警示系統(tǒng)，可用于防止跑道降落事故和降錯跑道，不需要ATC的控制和輸入。FAROS系統(tǒng)結合跑道上傳感器的信息和ASDE－X提供的信息，若判斷降落不安全，則激發(fā)PAPI燈閃爍以提示飛行員。在此過程中，飛機的下降航跡并不受影響，正在進近的飛行員觀察到的紅色和白色PAPI燈數(shù)目也不會改變，如圖4所示。

圖4 FAROS示意圖

3 智能燈光系統(tǒng)的架構

智能燈光系統(tǒng)主要有四個部分組成：RWSL監(jiān)測模塊、RWSL邏輯處理模塊、RWSL燈光模塊以及塔臺控制模塊，如圖5所示。

圖5 智能燈光系統(tǒng)架構示意圖

（1）監(jiān)測模塊。監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取方法主要有ASR機場監(jiān)視雷達或SSR二次監(jiān)視雷達、MLAT多點定位系統(tǒng)以及ASDE機場地面探測設備。其中，MLAT多點定位系統(tǒng)根據(jù)飛機和車輛的轉發(fā)器信號到達的時間差以及不同位置的多邊接收器的位置，從而確定機場中飛機所在的位置；ASDE通過發(fā)射表面雷達波獲得探測目標的位置。

（2）邏輯處理模塊。采用數(shù)據(jù)融合技術可消除MLAT與ASDE監(jiān)測信息的差別問題，進而獲取高度可靠性與準確性的移動目標運行狀態(tài)和運動趨勢。在此基礎上，根據(jù)預先設定的程序，邏輯系統(tǒng)可以決定跑道狀態(tài)燈的開關狀態(tài)，并輸出相應的邏輯數(shù)據(jù)。

（3）燈光模塊。根據(jù)邏輯處理模塊中輸出的數(shù)據(jù)，燈光控制器LCC與場地燈光系統(tǒng)FLS相聯(lián)絡，控制跑道上相應燈光的開啟或關閉。這些燈將指示飛行員或車輛駕駛者面前跑道交叉口的狀態(tài)，包括進入跑道指示燈REL、起飛等待燈THL、跑道交叉口燈RIL和最后進近跑道占用指示燈FAROS。

（4）塔臺控制模塊。當邏輯數(shù)據(jù)使系統(tǒng)中的觸發(fā)器被激活時，塔臺控制模塊中的儀表飛行規(guī)則IFR與塔臺顯示系統(tǒng)TDS會同步進行更新。塔臺的燈光顯示器中也會顯示相應的燈光狀態(tài)，塔臺上的工作人員也可以對RWSL的設置（如光強、跑道布置等）進行修改。

4 結語

本文闡述了智能燈光系統(tǒng)的應用、原理、組成和架構，該系統(tǒng)能實時感應，及時預警，在有效減少跑道侵入風險的同時，不干擾跑道的正常運行，目前在美國機場應用較為成熟，我國正著手在一些大型機場開展應用示范。智能燈光系統(tǒng)的應用可進一步提高機場跑道的信息化、自動化管理水平，是機場未來發(fā)展的趨勢。