飛機(jī)的起飛、降落、飛行路線安排和選擇、如何應(yīng)對雷雨及能見度差的情況、如何盡可能避免延誤……這里邊有大門道。
就在上個月末，北京大興國際機(jī)場的開通運行，北京自此將擁有兩個大型樞紐機(jī)場。
在大興機(jī)場啟用的同時，全世界最大的空管自動化系統(tǒng)也將同步上線。
這套系統(tǒng)不但為大興機(jī)場本身的運行提供服務(wù)，還將統(tǒng)一管理北京首都、北京大興、天津濱海三座機(jī)場附近的空域，為繁忙的京津地區(qū)空中交通提供高效的空中交通管理。
空中的交通與地面有何不同？空管系統(tǒng)究竟管些什么？大興機(jī)場這套空管自動化系統(tǒng)有什么特別之處？今天我們就來說說這個話題。
一、在天空中，飛機(jī)并不是想怎么飛就怎么飛
當(dāng)一架民航客機(jī)載著乘客從地面騰空而起后，看起來就可以在天空中自由地翱翔了，但實際上，民航飛機(jī)在天空之中也并非想怎么飛就怎么飛。
首先，由于國防或其他需要，有些空域要預(yù)留給特定的飛行器使用，不能全部開放給民航飛機(jī)；在開放給民航使用的空域中，導(dǎo)航設(shè)備等布局又進(jìn)一步限制了民航飛機(jī)的飛行路徑；在民航飛機(jī)可用的空域中，飛機(jī)之間又要保持一定的間隔，才能保證飛行的安全；在飛機(jī)于機(jī)場附近起降時，還要避開山峰等障礙物和城市禁區(qū)。
如果你有機(jī)會通過flightradar24等民航飛機(jī)追蹤網(wǎng)站觀察民航飛機(jī)的飛行，就會發(fā)現(xiàn)民航飛機(jī)在空中就有如沿著一條條看不見的”空中公路“在飛行。
在地面真正的公路上，交通的順暢運行有賴于交通管理部門和人員的指揮和疏導(dǎo)，而在天空之中，飛行的安全和穩(wěn)定運行同樣依賴于空中交通管制員對飛機(jī)的指揮。
根據(jù)飛行高度和位置的不同，民航飛機(jī)在飛行過程中依次要接受塔臺、進(jìn)近、高空區(qū)域等空域的管制員指揮。
其中，塔臺管制員負(fù)責(zé)與跑道平行方向上的起落航線上的航班交通管理，確保跑道在同一時刻只被一架飛機(jī)占用；而進(jìn)近管制員則負(fù)責(zé)一個或幾個機(jī)場附近剛剛起飛或?qū)⒔德涞娘w機(jī)，在6000米以下的飛行指揮；區(qū)域管制員，則負(fù)責(zé)飛行在6000米以上的飛機(jī)的指揮，這些飛機(jī)已經(jīng)進(jìn)入被稱為“航路”的空中主干道，開始了比較平穩(wěn)的飛行。
機(jī)場附近由進(jìn)近管制員負(fù)責(zé)管理的空域，航班較為密集
在這些管制空域中，進(jìn)近管制的復(fù)雜程度相對較高。
機(jī)場附近的空域，既是到達(dá)航班匯聚的地方，又是出發(fā)航班起飛后集中的地方，空域中的航班密度較高，管制員要合理指揮航班的飛行，使它們不至于產(chǎn)生沖突，有時還要為有特殊情況的飛機(jī)優(yōu)先安排飛行路線，同時指揮其他飛機(jī)避讓。
同時，這一空域也是各種對航班飛行有明顯影響的天氣現(xiàn)象發(fā)生的空域，管制員必須采取措施，在保證安全的情況下最大限度地保證航班飛行。
例如，當(dāng)機(jī)場附近出現(xiàn)雷雨天氣時，管制員就要想方設(shè)法指揮航班繞過雷雨天氣，在乘客們因為航班延誤而煩躁時，往往也是管制員最為焦頭爛額的時候。
北京首都機(jī)場的一個離場程序示意圖，圖中虛線區(qū)域為北京城區(qū)的飛行禁區(qū)。
飛機(jī)在按照有關(guān)程序飛行的同時，還需要管制員按照情況對飛機(jī)進(jìn)行即時的飛行指揮。
二、空管自動化系統(tǒng)：管制員的“千里眼”與“順風(fēng)耳”
管制員指揮空中交通，顯然不會效仿交通警察，親自飛到天空之中用手勢指揮，而他們的“千里眼”與“順風(fēng)耳”，就是空管自動化系統(tǒng)。
在空中交通指揮中，民航飛機(jī)的位置、速度等信息，是通過機(jī)場附近安裝的雷達(dá)獲取的。
一個機(jī)場附近一般安裝多部雷達(dá)，分別負(fù)責(zé)不同區(qū)域的監(jiān)視，而這些雷達(dá)中又有以接收飛機(jī)應(yīng)答機(jī)信號為主要工作方式的二次雷達(dá)，和通過發(fā)射并接收無線電信號、目前主要作為備用手段的一次雷達(dá)。
空管自動化系統(tǒng)將所有雷達(dá)的信息匯總后，進(jìn)行相關(guān)的處理與整合，將航班的信息展示在管制員面對的屏幕上。
空中交通管制員的工作環(huán)境
如果兩個航班彼此間的距離即將或已經(jīng)接近到了要產(chǎn)生危險的程度，存在相撞的可能，又或是航班的高度和航向可能存在與高山等地形相撞的危險，自動化系統(tǒng)還會向管制員發(fā)出警報，提醒管制員及時調(diào)度有關(guān)航班脫離危險。
如果某個航班掛出了7500（飛機(jī)被劫持）、7600（通訊故障）、7700（機(jī)械故障或其他緊急情況）等特別的應(yīng)答機(jī)編號，空管自動化系統(tǒng)也會識別并提醒管制員。
同時，每個航班都需要制定并報批自己的飛行計劃后，才能執(zhí)行飛行。
飛行計劃中，包含航班從哪里來、到哪里去，自身機(jī)型等基本信息，也包括航班飛行過程中的航路點、預(yù)計使用的高度等信息，這些信息也將由空管自動化系統(tǒng)一并匯總，管制員在需要時可以進(jìn)行參考。
為了合理分配每個管制員的管理負(fù)荷，同一空域會根據(jù)高度和位置的不同劃分為若干個扇區(qū)，當(dāng)飛機(jī)從一個扇區(qū)飛到另一個扇區(qū)時，需要將航班的管制權(quán)連同它的信息進(jìn)行移交。
空管自動化系統(tǒng)可以自動完成這個過程，管制員只需響應(yīng)屏幕上的有關(guān)提示即可。
空管自動化系統(tǒng)為管制員提供的信息
從以上的介紹可以看出，空管自動化系統(tǒng)的基本功能與管制員的秘書相仿，但不會替代管制員進(jìn)行管制操作，而大興機(jī)場新上線的空管自動化系統(tǒng)，還具備一些更加智能的新功能，能夠成為管制員的幫手。
飛機(jī)的機(jī)型越大，飛行時在后方產(chǎn)生的尾部渦流就越嚴(yán)重，因此大型機(jī)起飛后，要間隔較長時間才能放飛一架中型飛機(jī)。而中型機(jī)起飛后，則不需要太長的間隔就可以放飛另一架飛機(jī)。
此外，在同一時間，可能有些航班是正點運行，空中飛行時間也比較寬裕，有些航班則因為種種原因已經(jīng)延誤，機(jī)上的乘客比較焦躁。
大興機(jī)場使用的空管自動化系統(tǒng)的離港排序系統(tǒng)，可以綜合考慮這些因素，用優(yōu)化算法幫助管制員排定最合理的放飛順序與進(jìn)場、離場路線，讓大家都能夠盡量早點走、準(zhǔn)點走。
三、紅燈停、綠燈行，管制員是如何引導(dǎo)飛機(jī)飛行的？
航班從登機(jī)口推出，到在跑道上騰空而起，中間還要經(jīng)歷在機(jī)場滑行的過程，同樣，當(dāng)飛機(jī)降落從跑道上脫離后，也要經(jīng)歷滑行過程到達(dá)指定的登機(jī)口。對于中小型機(jī)場，機(jī)場的登機(jī)口、滑行道的數(shù)量較少，飛行員可以較為輕松的完成這個過程，但對于大興機(jī)場這種超大型機(jī)場來說，這個過程就變得比較復(fù)雜。
經(jīng)常乘坐飛機(jī)的讀者，有時可能會在飛機(jī)降落后看到展示“Follow?Me”或”跟隨我“標(biāo)志的黃色小車在飛機(jī)前方行駛，它的作用就是為飛機(jī)”導(dǎo)航“，減輕飛行員的負(fù)擔(dān)。
北京首都機(jī)場的滑行道與停機(jī)位示意圖，在這樣的大型復(fù)雜機(jī)場中滑行并不是一件容易的事情。
對于負(fù)責(zé)機(jī)場地面滑行階段管理的管制員來說，為飛機(jī)安排合理的滑行路線僅僅是需要解決的問題之一，不同航班的滑行路線難免會產(chǎn)生交叉，管制員在指揮過程中要防止飛機(jī)之間相撞或剮蹭；在機(jī)場的滑行道和停機(jī)坪上運行的，除了飛機(jī)之外還有用于擺渡乘客、運送行李貨物或為飛機(jī)提供保障服務(wù)的各種車輛，地面管制員既要保證這些車輛能夠高效完成自己的工作，又要防止車輛與飛機(jī)之間發(fā)生沖突乃至碰撞。
在晴好的天氣里，管制員尚能目視指揮，而一旦天氣與能見度轉(zhuǎn)差，塔臺上的管制員無法看清機(jī)場中的情況時，管制工作就變得更加困難。
為了解決這一問題，高級地面活動和引導(dǎo)系統(tǒng)（A-SMGCS）應(yīng)運而生。
目前，國際航空組織將A-SMGCS系統(tǒng)劃分為5級，大興機(jī)場安裝的是4級A-SMGCS系統(tǒng)，同時具備監(jiān)視、告警、自動路徑選擇和引導(dǎo)四種功能。
其中，監(jiān)視、告警功能通過場面監(jiān)視雷達(dá)實現(xiàn)，這種雷達(dá)可以探測機(jī)場地面上的飛機(jī)與車輛的實時精確位置，并將這些信息顯示在管制員的監(jiān)視屏幕上，即便在監(jiān)視告警、自動路徑選擇和引導(dǎo)的情況下，管制員也能通過屏幕顯示的信息指揮運行。
當(dāng)車輛、飛機(jī)之間發(fā)生潛在的沖突或者進(jìn)入保護(hù)區(qū)域時，系統(tǒng)還會自動報警進(jìn)行提醒。
而自動路徑選擇功能，則通過系統(tǒng)掌握的飛機(jī)與車輛的起點與目的地，綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化所有路徑，為每架飛機(jī)和車輛選擇一條行駛距離最短、交叉干擾最小的路線。
一架在綠燈帶引導(dǎo)下滑行的飛機(jī)
引導(dǎo)功能則更為直觀，就是紅燈停、綠燈行：飛機(jī)在地面滑行時，飛行員會看到前方滑行道的正中央有一排綠色的燈光亮起，這是A-SMGCS系統(tǒng)為它已經(jīng)選定的路線，飛行員只需跟隨著綠色燈光延伸的方向滑行即可。如果前方?jīng)]有綠色燈光或綠色燈光熄滅，則提示飛行員需要停止滑行在原地等待。而停止排燈則在關(guān)鍵的交叉位置橫向設(shè)置，綠燈亮起時可以通行，紅燈亮起時不能通行。
對于到達(dá)的航班，系統(tǒng)在使用燈光帶將其引導(dǎo)到停機(jī)位附近后，泊位引導(dǎo)裝置還能對飛機(jī)進(jìn)入停機(jī)位時的滑行方向與距離進(jìn)行引導(dǎo)，提示飛行員在合適的位置剎車，準(zhǔn)確停到登機(jī)廊橋可以對接的位置。
四、國產(chǎn)空管系統(tǒng)，正成為越來越多、越來越大的國內(nèi)機(jī)場的選擇
據(jù)央視等有關(guān)媒體報道，大興機(jī)場的空管自動化系統(tǒng)完全由中國自主設(shè)計制造，而由于空管自動化系統(tǒng)要為“兩市三場五地”（北京、天津兩地，北京首都、北京大興、天津濱海三座機(jī)場，北京區(qū)管中心、北京終端管制中心、天津空管分局、北京大興空管中心、北京航管樓五地）提供管制自動化服務(wù)，它同時也成為了全球最大的空管自動化系統(tǒng)。
和不少領(lǐng)域的設(shè)備一樣，中國使用的空管自動化系統(tǒng)長期被國外供貨商壟斷，而中國自主空管自動化系統(tǒng)的研發(fā)，始于1984年，中國電科的研究人員克服種種困難研發(fā)了中國第一套空管自動化系統(tǒng)“空管一號”，并交付濟(jì)南機(jī)場使用，通過了國家級鑒定，之后，他們又研制了多型空管自動化系統(tǒng)，主要應(yīng)用在軍航的空管中。
進(jìn)入新世紀(jì)后，科研人員們總結(jié)在軍航系統(tǒng)研發(fā)中積累的經(jīng)驗，研制出了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的空管自動化系統(tǒng)牧羊人-2000，并在2007年中標(biāo)了青島機(jī)場項目，成為了中國民航第一套投入使用的國產(chǎn)空管自動化系統(tǒng)。這套系統(tǒng)在青島機(jī)場穩(wěn)定運行，成功地完成了奧運會期間的空管任務(wù)，之后，越來越多、越來越大的國內(nèi)機(jī)場開始使用國產(chǎn)空管系統(tǒng)。
當(dāng)飛機(jī)騰空而起，旅客們安然地享受舒適旅程時，國產(chǎn)空管自動化系統(tǒng)將和管制員們一起，保障所有的出發(fā)和到達(dá)。
小編一直覺得飛機(jī)是能自由自在翱翔在藍(lán)天的，但事實并非如此，也并不是想怎么飛就怎么飛。想想也是，如果飛機(jī)想怎么飛就怎么飛，那還不得亂套了。其實在飛機(jī)的背后，是一整套的空管系統(tǒng)，其實時監(jiān)控著全國各地的飛機(jī)飛行起落，反饋各種航行信息，才使得飛機(jī)不會“塞車”，避開山峰及障礙物，能安全起降，可以說是非常了不起。
來源：飛行邦
由興迪源機(jī)械編輯
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