空中交通警戒防撞系统的作用及维护

崔杉++熊力

摘 要：伴随着空中交通量的日益增大，空中交通警戒防撞系统（ TCAS） 在保障飞行安全方面的作用越发的重要。它能够通过对附近的飞机进行冲突检测，预测未来可能发生的危险，提示飞行员避免危险。该文主要介绍了空中交通警戒防撞系统的重要性、使用原因及基本原理，并对其组成和作用进行分析，再结合一些常见的故障现象及其特点，讨论排除故障的基本思路和方法。

关键词：TCAS 作用 维护

中图分类号：V244 文献标识码： A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0086-02

伴随国内民航航空业的迅猛发展，以及对低空空域的逐步开放，飞机的飞行安全也越受关注。空中交通警戒防撞TCAS系统也在日益繁忙的空中交通中，起着越来越重要的作用。TCAS系统是一种完全不依赖地面系统的机载防撞设备，通过向相近的飞机发出射频询问信号，自动根据由入侵飞机机载应答机对询问信号的应答信息，转换该应答信息获得该飞机代码、所在高度、所飞航向以及其他数据，并根据这些数据确定其威胁程度，向机组提供不同级别的警告及避让措施，可避免航空器空中相撞，从而保障了飞机的安全飞行。

1 TCAS系统的组成

（1）作为TCAS核心部件的是其计算机，它主要用来监视并获取邻近空域中的飞机的相关数据，并进行威胁评估计算最后通过不同的威胁等级来产生交通咨询等。

（2）两部S模式应答机，它们与应答机的上、下天线为TCAS协调工作，采用“收听-询问-应答”方式获取监视空域中其他飞机的相关信息，如代码和航向等。

（3）TCAS上、下方向性天线，天线内部设有四个辐射单元，分别指向飞机的前、后、左、右四个方向。该天线工作于L波段，接收频率和发射频率分别为1090 MHz和1030 MHz。

（4）ATC应答机和TCAS的控制盒，其功能是给用户选择某部应答机是否开启工作及所使用的工作方式。

（5）音响警告系统通过系统的数据分析对外界提供音频提示。

（6） EFIS即电子飞行仪表系统，用于直接显示TCAS系统的产生的目视信息，也使飞行员可以更直观的获取各种数据。

2 TCAS系统的工作原理

正常工作中，TCAS系统每隔一秒便会自动发出S模式的询问信号，该信号包含本机的24位地址码等信息。同时，系统还会监听邻近空域内的其他飞机的信号，当另一架飞机的TCAS系统收到该信号后，会将该机的24位地址码加入到询问列表中，稍后进行逐个询问。通过测量询问信号与接收应答信号之间的时间延时可以计算出邻近飞机与本机的距离。系统的两部方向性天线均可以用于发射和接收信号，从而得到相遇飞机的方位信息。这样就获取了邻近飞机飞行轨迹的全部所需信息，做好了进一步的计算准备。同时，本机的机载设备也会不断地向TCAS计算机提供本机的各种实时飞行参数，TCAS计算机在对这些参数进行综合计算之后，会得出它们的相对高度、速度和方位，从而判断其飞行轨迹是否具有相互冲突的可能。根据邻近飞机对本机的威胁状况即接近率，可分为四个种类：其他飞机、接近飞机、TA（Traffic Advisory交通咨询）和RA（Resolution Advisory决断咨询）这四种威胁等级。需要特别注意的是TA和RA。系统判断出与本机有潜在威胁的飞机时，会提前一段时间发出交通咨询，该机在被连续监视15 s后，如果冲突仍然存在，则系统就会发出决断咨询，在显示器上提示机组爬升或者下降来解决冲突，在此期间还伴有音响警告提示。

3 TCAS系统的故障及维护

TCAS系统能对威胁做出准确的判断，操作提示简洁明了，这些使其成为现代飞机不可或缺的设备之一。但是它内部结构复杂，系统交联较多，而它对于对信号的灵敏度和精确度要求较高，再加上电子设备舱复杂的电磁环境，使得TCAS系统的故障率相对偏高。为了能提高工作效率及准确性，这不仅需要工作者熟悉系统的构造，更要了解常见的故障及其排除方法。

TCAS计算机作为系统的核心设备，有着繁重的计算任务，同时工作中还会受到颠簸、高空辐射以及电磁干扰等因素，使得其故障率特别高。首先，可以通过机内自检程序明确测试出一些计算机故障。有些故障具有一定的隐蔽性，使系统工作时好时坏，而在地面测试时却又显示正常。这是因为机内自检程序不能完全检测内存中的所有程序。这可以通过更换部件即故障部件的隔离来准确判断。另一种常见的故障是假故障，是指一些由无线电设备干扰和电源品质下降或出现相位偏差而产生的故障现象。由于TCAS计算机对数据的要求非常高，任何频率的偏差、数据的错误都可能会影响计算机的调制精度而使其发生故障。所以在工作中不能盲目换件，多思考分析，进行有针对性的处理。

天线的接收频率越高，对所用天线以及馈线的要求也就越高。因此对所使用的馈线及其长度、质量以及安装工艺都必须有严格的要求。但在实际工作中，有可能会由于安装的困难，对天线或者馈线的某个部分造成一些损伤，而伴随时间的推移，损伤加剧，造成松动甚至出现脱落的情况。

线路故障相对比较复杂。线路的老化、磨损、松动以及脱落都会引起故障，而飞机上线路繁多，安装紧密，需要工作人员根据线路图手册一步步查找和测量来做出判断，并进行相应的修复。

应答机的故障也会影响TCAS系统的正常工作，可分别隔离两部应答机以及应通过答机的自检来做出故障判断。

4 结语

当下航空业迅猛发展，机群数量持续不断增加，交通密度越来越大，造成飞机和地面站之间通信愈加频繁，通信延时变得越来越长，对空中交通警戒防撞系统的各项要求也越来越高。但由于该系统构成相当复杂，故障率也偏高，如何熟练快速的排除故障成为了我们研究的一个关键点。这需要我们对TCAS系统有充分的了解，在此通过对该系统的分析，了解了该系统的基本组成及作用，并通过具体的故障，简单讨论了排故的一些方法。在以后的工作中仍需对此系统进行更加深入的学习，只有不断的学习和不断的总结，才能在工作中熟练的完成排故任务，更好的保证飞行安全。

参考文献

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