浅谈广州白云机场塔台运行管理系统的设计及应用

罗秦

摘要：随着我国航空业的快速发展，航班流量急剧增加，繁忙机场塔台现行的工作模式和技术手段已不能满足管制业务发展的需要，管制技术手段与航班量增长间的矛盾越来越突出。本文重点阐述广州白云机场塔台运行管理系统的设计原理及应用效果，通过大力推广新技术应用，持续提高空管保障能力，以科技手段为塔台管制工作安全、平稳、高效运行保驾护航。

关键词 ：塔台管制；塔台运行管理；电子进程单；放行

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0248-03

空中交通管制是保障我国民用航空飞行安全的重要组成部分，塔台管制是空中交通管制中非常重要的一环，主要负责航空器地面滑行、起飞、降落的指挥工作，是调度和疏导塔台管制范围内的空中交通，保障地面航空安全，低空航空安全的重要组成部分。目前我国繁忙航空港的塔台的现状是：使用的管制系统只是空中交通管制自动化系统的一部分，只能对航班起飞后的飞行状态进行管理，不能对航班起飞前从放行、地面滑行到跑道起飞全过程进行调度管理；调度现场信息系统众多，但系统间交互的信息量不大，对各种实时的数据进行统计需要浪费较大的人力物力和时间，不能根据统计的数据及时对流量控制提供有效的决策，随着航班量的不断增加，管制工作压力不断增大，“顾此失彼”的情况时有发生，严重威胁管制安全生产；塔台调度流程越趋复杂，管制岗位间的协调信息量及效率要求不断提高，但目前各席位间尚未实现信息交互，管制流程不能得到有效统一控制；当前离港航班的放行手段单一、简单，当遇到大流量、大面积延误、流量控制的情况，塔台放行席位工作负荷会大幅增加，管制员发生人为差错的几率随之增加。

为了解决上述问题，中南空中交通管理局自主研发了塔台运行管理系统，该系统以电子进程单的形式集成塔台管制现场多种数据源，通过规范化、集成化、智能化手段，为航班塔台管制提供一个安全、高效、智能的管制支撑平台。塔台运行管理系统在广州白云机场塔台安装运行以来，大幅提高了广州白云塔台的管制运行效率，最大限度地减少了塔台运行的“错、忘、漏”。中南空管局的成功实践证明，管制业务自动化、智能化是提高空管保障能力的有效途径。

1 塔台运行管理系统设计

1.1设计原则

1）具有前瞻性、准确性、可扩展性、简便性和科学性。

塔台运行管理系统的建设不仅涉及中南空中交通管理局内部相关管理、运行部门（系统），同时还需要建立起与其他相关单位（机场、航空公司）等之间的接口，是一个整体建设的项目，必须符合信息化建设的要求，具有前瞻性、准确性、可扩展性、简便性和科学性。

2）具备较强的塔台管制现场信息整合能力。

通过集成塔台现场调度信息、飞行计划与动态信息、管制雷达信息、气象服务信息及机场公司、航空公司等其他民航运营单位信息，实现塔台管制信息的集成化、规范化和一体化。

3）完善航班生命周期精细化管理。

将塔台管制室的传统航班调度模式，提升为电子进程单作基础的先进数字化塔台调度模式。通过以计算机智能调度的方式，实现对机场范围航班从申请放行、地面滑行、跑道起飞到管制移交全过程的航班生命周期的精细化管理。

4）提升塔台管制现场安全管理水平。

通过集成众多外部系统的信息资源，为塔台管制员提供多方位、多样化、准确、人性化的运行告警和提醒功能。在出现预期的危险情况时，提供建议性或禁止性的告警信息。

5）提供智能决策支持，提升运行效率和服务水平。

塔台运行管理系统以集成化信息平台为依托，基于对航班生命周期的不断跟踪预测，辅以智能化决策支持工具，配合丰富的运行策略，为塔台管制员提供实时决策支持，全面提升广州白云机场塔台管制运行效率和服务水平。

1.2系统功能模块

广州白云机场塔台运行管理系统是面向空中交通管制运行生产、面向运行管理和决策支持的综合信息平台，它以电子进程单为载体，为塔台管制运行提供安全、统一、准确、及时的航班计划、记录飞行动态、分析运行信息。系统采取独创的技术手段提高系统的实时性、可靠性，系统以高配置图形工作站作为调度终端，触摸屏或数位板作为调度操作接口，以自主研发的电子进程单调度平台作为软件管理平台。系统在逻辑上采用数据集中式存储，分布式缓存、处理和备份，并采用自主研发的消息中间件由数据库服务器向调度终端以推数据的方式同步数据。系统的架构以Client/Server为基础，消息中间件作为服务端和客户端的通信中介，通过UDP、TCP/IP、数据库直连、COM口通信等方式与各航管雷达航迹处理系统、航班飞行计划与动态系统、场面监视雷达系统、气象服务信息系统做数据交互。

塔台运行管理系统主要包括以下六个功能模块。

1）塔台运行信息采集融合模块

持续改进信息的采集、记录、传输、交换、存储、加工、展现等处理过程，提高运行和管理效率、辅助运行和管理决策、降低工作负荷，实现与机场、航空公司等其他民航单位的运行信息共享的目标，是民航空管中长期发展的需要。

目前，塔台管制现场运行中技术手段丰富，信息源众多，但这些信息源普遍比较封闭，信息不能跨系统自动关联。由于数据分散，塔台管制员的注意力无形中被分散，影响了管制员对于航班运行状况的关注程度，不利于保障安全水平、提升管制效率。

塔台运行信息采集融合模块负责采集广州白云机场塔台管制现场多个数据源，包括航班信息处理系统的航班计划数据、空管自动化系统的雷达航迹数据、场面监视系统的雷达数据、基于地空数据链的起飞前放行系统的放行数据、数字通播系统的气象要素信息、白云机场停机位系统的停机位等信息源，系统将采集的数据融合后，以快捷、友好的方式展示给管制员，使管制现场分散的信息集中化，形成各系统间数据共享、数据互访的良好格局。

2 ）消息中间件模块

基于塔台运行管理系统特殊的业务用途、可靠性与实时性要求及业务连续性要求，系统建立了对等消息发送和接收队列，以消息的方式进行数据传输，使得信息快速、稳定地传送给每个塔台客户端。

消息中间件模块用于连接数据库和上层综合应用，其主要功能是将数据库中检测到的变化进行封装并传递给塔台客户端。其架构主要分为三个组件，包括消息激发层，消息处理服务器，消息处理客户端。消息中间件模块的结构如下图所示：

3）塔台电子进程单模块

目前塔台各管制席位间主要通过内话实现管制协调，通过各自打印纸质进程单获得航班信息。在纸质进程单模式下，信息量相对贫乏，对于航班细节情况无法快速掌握，需要不断向上一席位询问，协调沟通效率低下。在大面积延误、非默认跑道起飞或流量控制时段，管制协调量激增，大量时间被消耗，客观上显著增加了现场管制运行保障压力，不利于持续提高保障能力与航班正常性水平。为此，需要以塔台席位间信息集成和共享为基础，以电子进程单为载体，替代纸质进程单，优化管制流程，减少不必要的协调通话量，提高管制现场运行效率。

电子进程单模块是塔台运行管理系统的核心HMI模块。电子进程单，是对传统塔台管制进程单的电子化。系统在设计理念上提出以信息化手段全面介入塔台的调度管理，以电子进程单平台为基础集成塔台管制所有调度流程，实行全电子化的塔台调度流程管理。

在塔台运行管理系统中，有别于国内外一些产品，系统提出了按航班生命周期进行进程单组织的人机交互模式。通过对塔台管制流程的全面梳理，将离港航班分为十二个关键的生命周期节点，将进港航班分为七个关键的生命周期节点，并按航班所处的不同生命周期进行进程单的摆放。塔台管制的过程，随之转换为航班进程单在不同生命周期节点窗口中进行移动的过程，实现了对于航班生命周期的精细化跟踪。

4）离港放行模块

珠三角地区空域结构复杂，在狭小空域范围内拥有一个区管、2个终端区、5个主要机场。各机场出港流量在移交点、走廊口点汇聚频繁，对航班放行工作带来了极大的难度。对于广州终端区来说，广州本场塔台放行需要在复杂外部控制的情况下，综合考虑本场流量、珠海进近地空飞越流量及香港北向飞越流量。随着航班量不断增长，传统放行手段已无法满足现场要求。

广州白云机场塔台运行管理系统针对珠三角空域特殊情况，创新地提出了分级式协同离港放行架构。在广州进近、广州塔台设立两级放行管理席，在两级放行管理席间建立统一操作平台，实现了流量控制信息、放行协调信息的标准电子化传递。在各放行管理席配备了智能决策支持终端，辅助管制员进行放行决策。

在广州塔台，系统配备了塔台放行管理席，负责广州本场航班放行与地面等待程序实施等工作。系统在电子进程单基础上，除配备了流控传递、受控航班自动识别等功能外，针对协议间隔放行模式，实现了智能离场管理工具（DMAN）及部分进场管理（AMAN）功能，综合考虑外部流量控制、进场航班降落时隙、走廊口间隔、跑道使用等约束条件，自动计算航空器目标起飞时刻、目标推出开车时刻及预计飞越走廊口时刻，实时为塔台管制员提供决策建议，并具备运行参数自动学习功能，满足了塔台放行工作安全高效开展的需求。

5）运行安全预警模块

塔台运行管理系统通过融合航班计划、综合雷达航迹数据、场面监视雷达数据、停机位等信息，结合现场运行情况，为塔台管制员提供实时安全预警功能。系统的预警功能可以减轻塔台管制员的负担，避免因工作繁忙而导致的人为错、忘、漏，对一些紧急事件的处理更加迅速和及时。安全预警类型包括运行提示、场面冲突告警、跑道告警。

场面冲突告警是对航空器从停机位滑行到跑道，或者从跑道滑行到停机位过程中所遇到的场面冲突进行告警，提醒塔台管制员及时做出处理。跑道告警是对航空器在起飞或者降落过程中所遇到的冲突进行告警，辅助塔台管制员做出正确的决策。

6）运行品质分析模块

塔台现行管制模式下产生的大量分散、非电子化信息不利于存储、传输、共享，且事后难于记录、分析，无法达到辅助运行决策、降低工作负荷的目标，无法适应民航空管中长期发展的需要。因此，需要建立塔台运行管理系统，收集、处理、融合管制现场中产生的大量运行数据，并对这些数据资产进行统一存储、管理与分析，为空管局战略计划制定、工程项目建设、空域容量评估、安全生产管理等工作的高效开展提供数据和决策支持。

塔台运行管理系统系统中关于航班动态的每个事件发生都有过程记录，并能够根据权限的设定允许用户以计划中包含的各类元素进行分类显示、打印和导出电子版文档，同时具备以各类元素进行分类查询功能。

2 塔台运行管理系统应用效果

3 总结

在我国民航事业的飞速发展形势下，航班量不断增长，将给空中交通管制工作造成越来越大的压力。如何保证航班安全、正点地飞行，必须以先进的信息技术为手段，尽量提高系统的自动化程度，减轻管制员的工作压力，使他们可以将大部分的精力投入到空中交通指挥当中。塔台运行管理系统将成为塔台运行调度的核心信息系统，系统将带来一次塔台管制模式的革新具有非常深远的意义。塔台运行管理系统的实施可以大幅提高机场塔台的调度决策能力，不但提高机场范围内航班进出港的安全系数，而且还降低了塔台调度的运行成本和提高了机场的吞吐量，对提高机场的进离港容量起到很大的作用，产生的社会效益和经济效益将不可估量。