基于平行双跑道运行的雷达管制模拟训练课程改革

杨 越, 宋祥波, 赵 琦, 罗 曼, 赵 璐

(中国民航大学 空中交通管理学院, 天津 300300)

基于平行双跑道运行的雷达管制模拟训练课程改革

杨 越, 宋祥波, 赵 琦, 罗 曼, 赵 璐

(中国民航大学 空中交通管理学院, 天津 300300)

在我国民航院校管制专业的模拟机训练课程中,相关多跑道管制教学内容的缺失以及与实际运行结合的不足,容易导致人才培养质量无法满足空管单位的岗位能力需求。针对该问题,提出了基于双跑道运行的雷达管制模拟训练课程的改革方案,为学生更快、更好地适应工作岗位打下坚实基础。

雷达管制模拟训练； 平行跑道； 进近管制扇区

目前我国多数枢纽机场采用新建平行跑道的方式来增加容量,解决终端区拥堵、航班等待时间过长等问题[1],如上海浦东机场的4条平行跑道运行,北京首都机场、广州新白云机场的3条平行跑道运行,上海虹桥、西安咸阳、成都双流等机场的双跑道运行等。机场多跑道的运行并不能沿用原有的单跑道运行模式和管制方案,需要根据航空器流量、跑道构型和空域结构进行协同管理。而在我国的各所民航院校中,作为基础培训的雷达管制模拟训练课程还没有涉及双跑道或多跑道的管制方法与程序的教学内容。这些学习内容的缺失会使学生无法跟上一线管制单位的实际需求,各管制单位也需要投入更多的人力物力实施见习管制员的雷达模拟机培训[2-4]。

1 双跑道雷达管制教学改革目标

我校空中交通管理学院一直承担“雷达管制模拟训练”本科课程的教学任务和相关科研工作,部分教师还长期承担着如雷达管制基础培训、管制检查员培训、管制教员培训以及雷达管制复训等面向管制一线单位的培训任务,并筹备了2011年举办的全国管制技能大赛中的雷达管制部分[5]。以该比赛为契机设计了用于进近雷达管制训练的东方进近管制空域和相关管制规则,包括导航台与定位点、限制性空域、标准仪表进离场程序、管制协议、间隔标准、移交高度规定等。

由于空域结构设计合理、训练项目考察全面,且在全国技能大赛中取得了非常好的使用效果,课题组将其作为本科教学的主要内容和方案一直沿用至今,相关成果也获得了民航局的教学成果奖励。但随着全国各大枢纽机场和主干机场的多跑道建设和使用,原有训练科目中基于单跑道的教学内容已与当前一线管制岗位的实际需求形成了明显差距[6-7]。本次教改在原训练空域内单跑道运行的基础上,通过研究我国枢纽机场航空器流量、跑道构型和空域结构,重新梳理了教学内容,提出了基于双跑道运行的雷达管制模拟训练课程的实践化改革方案,使学生能够通过在校的训练,了解双跑道运行的各种模式,理解进离场航空器的管制方法和流程,掌握不同跑道运行模式下飞行冲突的调配手段；同时,通过构建平行跑道模拟管制空域及运行方案,为今后开展相关科研工作搭建平台。

(1) 管制运行环境的优化与拓展。对国内外各枢纽机场双跑道运行实际空域及各培训机构双跑道模拟训练环境进行深入分析研究,结合本科教学需求,对当前教学中的雷达管制模拟训练环境进行拓展,设计可以实施双跑道运行的空域及管制运行方案,并撰写相关管制协议。

(2) 课堂教学内容的完善与改进。在侧重管制技能培训的基础上,对原有训练内容进行重新梳理和规划,在教学体系中增加不同跑道运行模式下的训练科目,促使学生更好地掌握管制流程,加强运行程序与团队协作方面的训练,从而全面掌握基于双跑道运行的管制方法与程序,与一线实现无缝对接。

(3) 教学科研平台的协作与搭建。构建基于双跑道运行的雷达管制教学及科研平台。双跑道运行模式、运行间隔及管制方案的研究不仅是一种教学改革,也能够为教师在科研方面搭建逼真的仿真平台,从而通过结合航班排序、延误优化等目标对提高实际管制运行效率等相关热点问题开展研究。教学为科研做准备,科研为教学提供支撑。

本次教改的实施路线如图1所示。

图1 基于双跑道运行的雷达管制模拟训练课程实践化改革实施路线

2 双跑道雷达管制教学改革的实施

2.1 模拟训练环境的优化与拓展

以往教学中的进近训练空域是以名为ZTTT的东方机场为中心,周边80～-100 km组成的九边形结构。该空域内设6个VOR导航台、8个NDB导航台、3个定位点、3个空域限制区以及2个军民合用机场ZTBA、ZTNP。终端区内的主用机场ZTTT只包括一条方向为18/36号的跑道,跑道长宽为3 800 m×60 m。根据《平行跑道同时仪表运行管理规定》中关于跑道间隔和运行模式的规定[8],将原单跑道更新为间距为2 100 m的远距平行双跑道,即以原单跑道的中心为基准点向东西方各移动1 050 m,而跑道长度和宽度保持不变。因此,设计后的跑道构型能够进行隔离平行运行、独立平行离场、相关平行进近和独立平行进近4种运行模式的训练。在此基础上,增加左右跑道两端4个导航台，分别作为2条跑道的归航台,即增加了36R/18L、18L/36R 4个方向的VOR台。新的空域构型如图2所示。

图2 双跑道进近雷达管制模拟训练管制区空域结构图

2.2 管制运行程序的制定与完善

2.2.1 进离场程序的设计

扩展双跑道后,原空域使用的航空器进离场程序也须调整。原离场程序根据航空器的目的地设置了从不同边界点离场的路线。实现平行双跑道运行后,若2条跑道均可用于航空器离场,则必须避免离场航线出现空中交叉的情况[9],因此设计离场航线时规定:

(1) 多数情况下,根据航班的目的地使用就近的跑道离场,以增加地面滑行和等待时间的方式避免空中离场航线交叉；

(2) 在航班流量比较大时,设计起飞后通场绕飞的离场程序,避免与相邻机场的离场航线产生交叉。

对于进场程序,根据不同的跑道运行模式,按照“先到先服务”的原则,对部分原程序进行调整,指挥航空器就近使用相应程序进场。因此,新方案中按照双跑道的隔离平行运行(一条跑道只用于起飞、另一跑道只用于降落)、半混合运行(两起一降或两降一起)、混合运行(两起两降)的不同方式重新规划了36L、36R、18L、18R 4种跑道运行方向的共28种进离场程序。

2.2.2 管制移交协议和方案的规划

进近管制扇区的移交涉及离场航空器与周边区域管制单位的移交以及进场航空器与机场塔台的移交。训练环境改为双跑道运行后,对离场航空器的移交规定没有发生变化,但对于进场航空器应按照不同的跑道运行模式,重新制定移交协议和程序,包括:

(1) 隔离平行运行的移交。一起一降的隔离运行,要求在进场航空器的最后进近航迹距落地跑道接地点10～19 km时移交给塔台；

(2) 相关平行仪表进近的移交。相关平行仪表进近运行时,要求前后航空器在2条跑道各自建立航向道后之间的斜距不小于4 km,且在最后进近航迹距落地跑道接地点10～19 km时移交给塔台；

(3) 独立平行仪表进近的移交。独立平行移交进近运行时,要求划设“高低边”:设定36L/18R号跑道的五边为高边,切航向道的高度为900 m；36R/18L号跑道的五边为低边,切航向道的高度为600 m；高边进近的航空器在距接地点10～19 km时移交给塔台,低边进近的航空器在距接地点14～23 km时移交给塔台,两机之间没有水平间隔要求。

2.2.3 标准通话术语的总结

陆空通话的熟练程度作为雷达管制基础培训的主要目标之一,是学生在课堂中训练的主要内容。实施双跑道运行后,进近雷达管制的通话术语主要在航空器进场阶段和最后进近阶段有涉及多跑道的更新。因此,本次教改将进场航班的管制意图通报、进近排序、切入航向道、调配间隔、穿越跑道五边而落地相邻跑道等情况下的相关通话术语都用中英文进行了修订和整理,并将其作为重要的学习内容编写进了管制训练教学讲义的指导材料。

2.3 雷达模拟练习的设计与更新

雷达管制模拟练习题库的编制是模拟机课程实践化改革最为关键的环节之一[10-12]。实施双跑道运行后,运行模式的变化及空域环境的更改,使得终端管制区范围内的冲突点和相应调配方案都与原先的教学内容有了很大改变。双跑道雷达模拟练习应在分析进离场冲突点的基础上,根据训练的不同侧重点,由易到难地进行编排。因此,本次教改重新梳理了基于双跑道运行的训练目标和练习重难点,按照隔离平行运行、半混合运行模式A(两起一降)、半混合运行模式B(两降一起)、混合运行4种模式编辑和调试了训练题库,如表1所示。在此基础上,邀请一线管制单位的成熟管制教员对所编制的练习进行了实际操作,并录制了操作教学视频作为课堂讲解的标准范本。

表1 双跑道雷达进近模拟训练题库示例

3 双跑道雷达管制教学改革总结与展望

3.1 教学改革的应用效果

本次教改通过凝练双跑道运行的知识要点,结合当前“雷达管制模拟训练”课程的教学目标,优化了管制空域环境、完善了教学材料、改进了教学内容,便于学生理解雷达管制中基于双跑道运行的航空器安全间隔配备方法,在正确使用标准通话术语的基础上,掌握双跑道不同运行模式下航空器飞行冲突的调配技巧,所取得的主要成果包括:

(1) 完善了学生雷达管制课程的知识体系。以往的本科教学中缺少了多跑道运行的知识体系及相关练习,本次教改将双跑道运行的相关管制方法、冲突调配技巧训练纳入了模拟训练课程的教学体系,填补了当前教学内容中关于多跑道运行的空缺。

(2) 提高了学生的管制素质。此次教改将双跑道运行的内容纳入课堂教学,通过模拟训练,促使学生系统掌握基于双跑道的雷达进近管制各个阶段和不同模式下的运行程序,加强了学生对于席位职责的认识与理解,训练了移交、协调等相关的管制规程,提高了学生综合运用知识解决实际问题的能力。

(3) 提升了课堂教学效率。教学中统一了标准化的教案,重新规划的空域训练环境、制定的管制方法和流程、修订的进近管制术语,使得课堂教学的实施更加规范、内容更加充实；此外,教案中对教学计划、课堂组织以及实施进程都进行了统一规定,有效地提升了教学效率。

3.2 下一步任务与方向

作为交通运输专业空管方向的重要基础课程,雷达管制模拟训练的教学计划和内容一定要紧跟我国民航业的实际发展,根据地区建设、空域条件的变化进行更有针对性和实效性的管制程序及技能的教学和培训。针对平行跑道雷达管制的模拟训练,在教学规划中下一步需要重点推进的工作主要有:

(1) 继续拓展跑道类型和结构,丰富和完善模拟训练的教学内容。本次教改主要以远距平行双跑道为核心构建了进近雷达管制的模拟训练环境和相关训练课程。但我国目前的多跑道运行中,已经有机场实施了4跑道、3跑道运行,部分机场使用了中距和短距平行双跑道运行。因此在未来的教学内容中,可在当前训练环境的基础上,继续扩展多跑道运行的教学内容,使学生尽量多地了解和掌握不同类型或结构的多跑道运行规则和管制程序。

(2) 创新多跑道管制技能模块化的训练方案,更具针对性地提高培训质量。当教学内容和训练项目过多时,学生在练习过程中就容易顾此失彼,由于出现的问题往往是多种因素叠加而成的,学生很难理解产生这些问题的根本原因。因此,在未来的模拟实践课程中,应该按照不同的训练目标对逐步扩充的教学内容进行梳理,针对管制所需的基础素质分模块设置练习题目,每个模块只训练1～2个知识要点,从而使课程教学更具条理和层次,保证学生在校的基础技能培训和进入单位后的岗位培训能够实现有效对接。

(3) 增加紧急和特情状态下的管制程序培训,建立合理完整的教学体系。多跑道的运行增加了地面和空中交通的复杂性,也增加了突发事件和不安全事件发生的概率。本次教改中,没有将多跑道复飞、跑道入侵、备降航班影响空中排序等紧急情况下的管制处置流程和方法纳入教学。因此在保证基础培训内容的基础上,可以增加与多跑道的特情处置相关的教学内容。

4 结语

本文对如何在现有的“雷达管制模拟训练”课程中增加相应教学内容、加强学生对多跑道运行管制流程的理解和管制技能的训练等方面进行了全面梳理和总结。教学改革的内容包括对雷达管制教学中的训练空域进行了针对双跑道运行模式的拓展与优化、根据教学进度及教学体系的要求编制了基于双跑道运行的模拟练习并进行了相应多媒体教学资料的制作等。教改达到了使“雷达管制模拟训练”课程的教学内容更加合理的目标,与一线运行实现了无缝衔接,为学生更快、更好地适应工作岗位打下了坚实基础。

References)

[1] 徐肖豪,于跃,黄宝军,等.不同运行模式的近距平行跑道容量分析[J].中国民航大学学报,2012,30(6):34-39.

[2] 繆志新,刘永欣,张健.民航院校管制模拟机训练的教学现状分析[J].空中交通管理,2010(9):32-35.

[3] 王超,闫少华.空中交通管制专业的教学质量调查及改革建议研究[J].教育教学论坛,2014(42):115-118.

[4] 王建忠. 面向协同运行的空管专业实践教学探索[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2014,27(7):162-164.

[5] 宋祥波,黄贻刚,杜实,等.基于管制联合运行的雷达管制课程改革与实践[J].实验技术与管理,2015，32(12):212-216.

[6] 陆琴谦,于婷婷.民航高校空中交通管制模拟机教学探析[J].江苏航空,2012(1):48-50.

[7] 何昕,罗亮,陈海杰.基于粗糙集的雷达模拟机培训质量综合评价研究[J].中国民航大学学报,2015,33(5):56-59.

[8] 中国民航局123号令.平行跑道同时仪表运行管理规定[Z]. CCAR-98TM,1998.

[9] 中国民航局86号令. 中国民用航空空中交通管理规则[Z]. CCAR-93TM-R2,1993.

[10] 交通运输部46号令. 民用航空空中交通管制培训管理规则[Z]. 2016.

[11] 马莉.基于管制员任务分析的管制教学研究[J]. 科技信息,2011(21):144.

[12] 张健,刘永欣,杨新湦,等. “大工程观”理念下的民航院校雷达管制教学模式改革研究[J].实验技术与管理,2012,29(4):21-23.

Research on reform and practice of Radar Control Simulated Training based on parallel runways operation

Yang Yue, Song Xiangbo, Zhao Qi, Luo Man, Zhao Lu

(College of Air Traffic Management, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China)

The lack of teaching contents about multi-runways controlling as well as its weak connection with the actual operation during simulator trainings in Air Traffic Control specialty of Civil Aviation Universities leads to personnel training quality ineligible for competence demand of ATC units. Aiming at this problem, this paper proposes an innovational practice scheme about Radar Control Simulated Training course based on parallel runways, such as expanding and optimizing the airspace structure compared to former simulated training, as well as adjusting and drafting relevant control method and procedures, which can lay a solid foundation for students fitting job better after they work.

radar control simulated training; parallel runways; approach control sector

10.16791/j.cnki.sjg.2017.02.046

2016-09-04

中国民航大学教育教学研究课题“基于双跑道运行的雷达管制模拟训练课程实践化改革”(CAUC-ETRN-2015-28)； 中国民航大学实验技术创新基金“雷达管制模拟训练自动评判功能模块开发”(2016SYCX14)

杨越(1984—),男,天津,博士,讲师,研究方向为空中交通管制运行技术.

E-mail：yueyang@cauc.edu.cn

V355.1

B

1002-4956(2017)2-0179-04