首都机场A-SMGCS系统停止排灯控制功能研究

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.08.013

摘  要：随着机场飞行量的快速增长，机场交通管制工作的难度越来越大，对设备的要求也随之提高。停止排灯控制功能是灯光引导功能的重要组成部分，可实现远程控制机场场面的助航灯光系统，能够为民航机场管制工作提供帮助。该文介绍了灯光引导功能中停止排灯控制功能的基本情况、技术实现和软件接口，并对停止排灯控制功能运行的风险进行了分析。该文以首都机场停止排灯控制功能为例进行了分析研究，为类似系统的设计和应用提供参考。

关键词：灯光引导;助航灯光;远程控制;信息交互

中图分类号：TP212.9      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）08-0045-03

Research on the Stop Lamp Control Function of A-SMGCS System in Capital Airport

YANG Junyi

（CAAC North China Air Traffic Management Bureau，Beijing  100621，China）

Abstract：With the rapid growth of airport flight volume，the work of airport traffic control is becoming more and more difficult，and the requirements of equipment are also increased. The stop lamp control function is an important part of the light guidance function，which can realize the remote control of the airport scene AIDS navigation light system，and can provide help for the civil aviation airport control work. This paper introduces the basic situation，technical realization and software interface of stop lamp control function in light guiding function，and analyzes the risk of stop lamp control function operation. In this paper，the control function of the stop lamp in the capital airport is analyzed，so as to provide reference for the design and application of the similar system.

Keywords：light guidance;navigational light;remote control;information interaction

0  引  言

北京首都機场是超大型综合枢纽机场，是北京国际航空枢纽的重要组成部分。其主要特点为跑道多、客货运输量大、航班架次多、飞行密度大，为满足空管指挥、飞行安全和运行的需要，首都机场已建设一套高级场面活动引导与控制系统（以下简称“A-SMGCS系统”），A-SMGCS系统能达到ICAO规定的A-SMGCS第四级运行标准，实现机场场面监视、控制、灯光引导以及自动路由规划功能。

停止排灯控制功能是灯光引导功能的重要组成部分。本文首先介绍了灯光引导功能中停止排灯控制功能的基本情况、技术实现和实际应用，其次对停止排灯控制功能的软件及接口进行了分析和研究。目前，在国内很少有机场在A-SMGCS系统中使用灯光控制功能，本文以首都机场A-SMGCS系统停止排灯控制功能为例，介绍了该功能的实现方式和存在的风险，为类似功能的设计和应用提供参考。

1  停止排灯控制功能在A-SMGCS系统中的实现

首都机场A-SMGCS系统达到ICAO规定的A-SMGCS第四级运行标准，即一级监视功能、二级控制功能、三级灯光引导功能和四级路由规划功能，实现机场场面起飞航空器目标从停机位推出直到进入跑道起飞，降落航空器从落地滑行直到进入停机位这些过程的监视、告警、灯光引导和自动路由规划。

其中一级监视功能能够接收场面监视雷达（SMR）、进近雷达、多点相关监视（MDS）和广播式自动相关监视（ADS-B）等监视设备输出的目标监视数据，通过多元数据融合处理，对在机场场面覆盖范围内运动的航空器和车辆进行连续的定位与标识，在管制员席监视界面上显示机场场面运动目标的运行态势和运行环境。二级控制功能可以为地面活动提供各类告警服务，包括：冲突告警、目标丢失告警、特殊代码告警、重复二次代码告警、偏离滑行道告警、侵入告警、速度告警等。对所出现的告警提供直观的画面或声音告警提示。

A-SMGCS系统的三级灯光引导功能，具备助航灯光自动引导数据的生成能力，能够根据航空器滑行路线、场面运动航迹、跑道视程等数据，自动产生滑行路径上助航灯光的点亮、熄灭、灯光强度等控制数据，发送给助航灯光监控系统，实现对滑行道中线灯和停止排灯的控制。形成与航空器同步运行的引导灯光，用于自动引导航空器沿规划的路由滑行、停止和穿越交叉口。在机场管辖区域内，通过向助航灯光系统发出引导控制指令，实施单灯开关、亮度的控制，给航空器和车辆提供自动路由引导;同时接收并显示助航灯光系统的状态信息和探测传感器输出的信息。还具备引导过程中的冲突解脱处理能力，能够根据航空器滑行路线、场面运动航迹等数据，自动预测各滑行道交叉口处的航空器滑行冲突情况，并可通过自动解脱方案化解可能出现的滑行冲突，三级灯光引导功能需要以一级监视功能和二级控制功能为基础，三级灯光引导功能是四级路由规划功能的基础。

停止排灯控制功能是三级灯光引导功能的一部分，目前停止排灯控制功能集成在首都机场A-SMGCS系统和塔台电子进程单系统中，可以对首都机场安装有传感器的灯光设备进行远程控制，塔台席能够控制位于01/19跑道与K滑行道之间的停止排灯。为其分配了01/19跑道的塔台管制席位才能控制停止排灯，未被分配01/19跑道的塔台管制席位则不能控制停止排灯。

管制员可以通过电子进程单界面来控制停止排灯的开启和关闭，也可以先开启停止排灯，xx秒后自动关闭（xx时间默认30秒，可在数据库中修改），如图1所示。

开启和关闭停止排灯的指令将发送给机场灯光系统，用于指示航空器停止和穿越机场交叉道口，避免向不同方向运行的航空器产生冲突。开启停止排灯则停止排灯点亮呈红色状态，禁止航空器穿越道口，此时若航空器滑过停止排灯，系统会产生告警提示管制员;关闭停止排灯则停止排灯呈绿色通行状态，航空器可穿越交叉道口，在夜间和机场塔台低能见度的运行条件下此功能尤为重要。

2  A-SMGCS系统停止排灯功能的分析与研究

在机场空管运行中，能够以手动或联动方式开关停止排灯，根据管制运行需要，Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7等停止排灯只能手动控制，Q0、Q1、Q8、Q9、U2等停止排灯既可以手动控制，也可以联动控制。

联动控制功能如下，在A-SMGCS或电子进程单系统中，首先为01/19跑道起飞的航班选择滑行道口。再将电子进程单状态改为LIN，状态改为LIN后，系统会向机场灯光系统发送控制信号，自动关闭对应滑行道口的停止排灯，航班经过此停止排灯后，系统再次向机场灯光系统发送控制信号，信号发送成功后停止排灯可以自动打开。

系统自动适应主任席设置的跑道运行类别，不同的类别控制不同的停止排灯：

CAT Ⅰ控制靠近跑道的停止排灯;

CAT Ⅱ/Ⅲ控制远离跑道的停止排灯;

Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7位置的停止排灯不区分运行类别。

当飞机在停止排灯打开的情况下从上方滑过，系统将在塔台席发出告警，如图2所示。此功能只对配置了微波传感器的灯光设备有效。

在A-SMGCS系统停止排灯控制功能的设计中进行模块化、多重冗余的优化设计，系统采用分布式、客户/服务器、开放式结构。采用局域网作为系统内部信息传输、交互的基本通道。停止排灯功能处理模块包括电子进程单显示模块、计划数据处理模块、灯光处理模块、接口模块和主任席功能模块和监控模块，其中灯光处理模块是灯光引导功能的核心所在。

接口模块中的接口程序专门负责转发本系统与机场灯光系统的各种数据，灯光处理模块通过接口程序向机场灯光系统发送灯光控制信息，机场灯光系统向接口模块返回灯光状态信息和命令响应信息，并通过接口模块发送至灯光处理模块。灯光处理模块将灯光状态发送至系统显示模块以呈现给用户。电子进程单显示模块具有停止排灯控制处理程序，负责下达开/关停止排灯命令并判断是否有航班私闯停止排灯，電子进程单显示模块向灯光处理模块发送人工灯光控制信息。计划数据处理模块向灯光处理模块发送航班飞行计划信息，用于航空器的识别和配对。在主任席功能模块中可以进行灯光数据的参数配置，还可以进行人工/自动灯光引导的切换，这些信息同样也是发送给灯光处理模块进行处理。灯光处理模块通过以上信息的交互，进行大量的计算，实现灯光控制的功能。

在硬件配置方面，具备灯光引导功能需要配置灯光引导服务器、接口机、容错收发器、防火墙和光端机。灯光引导服务器中安装有灯光控制软件，是灯光引导功能的核心模块，接口机负责与机场灯光系统的信息接收与发送;容错收发器是一分八分路设备，便于其他系统或用户引接灯光信息;防火墙为A-SMGCS系统和电子进程单系统与灯光系统互连提供网络安全，光端机是传输设备。以上硬件设备均需要至少两套的冗余配置。

A-SMGCS系统的容错收发器与机场灯光系统连接。A-SMGCS系统与其他系统最多只能有一个系统与灯光系统连接，切换时需要在容错收发器1上进行手动拔/插网线，如图3所示。

在A-SMGS系统的监控软件界面上通过不同图标表示与灯光系统的连接状态，绿色/黄色表示已经连接，且与灯光系统服务器的通信正常（绿色主用，黄色备用）;灰色/红色表示未能与灯光系统服务器建立通信。即使已经建立连接，也需要对灯光系统进行设置后才能够获得控制权限。

3  停止排灯功能的风险分析

空中交通管制部门在机场管制中需要全天候24小时不间断地使用指挥飞机，如果设备出现故障则会影响管制部门的使用，进而影响航班起降，对机场正常运行造成影响。下面从系统硬件结构、运行维护和软硬件故障等三方面分析停止排灯功能在运行使用上存在的风险：

（1）停止排灯控制信号是从A-SMGCS系统和电子进程单系统发出，经过接口机、容错收发器、防火墙、光端机，通过光纤传入safegate停止排灯系统的两个服务器。诸多环节中任一环节设备故障即可造成信号中断。从描述中可以看出，灯光控制信号进入safegate停止排灯系统需要经过4种硬件设备，即接口机、容错收发器、防火墙、光端机。由于4种硬件设备均是冗余配置，故单个设备故障不会造成信号中断。针对该风险，需制定故障处理流程和应急预案，对设备维护人员进行培训、考核。要求设备维护人员熟知信号处理流程和排故方法，以便在出现问题后能够尽快修复设备。

（2）在日常运行中，设备维护人员可以在系统的监控界面上监控停止排灯模块的运行状态，即查看SFDP服务器中的SIA进程，以及DCL接口机的STCP进程，如果这两个进程变为红色，则说明灯光处理出现故障;一旦发现软件故障，立即重新启动软件模块，服务器进程监控页面如图4所示。

（3）管制席位故障可分为硬件故障和软件故障两种情况。对于硬件故障，要准备充足的备件，一旦设备出现故障，可以做到及时更换。对于软件故障，设备维护人员可以在电子进程单系统的监控界面上监控灯光显示模块STPT的运行状态，如果该进程变为红色，则说明灯光显示模块出现故障;一旦发现软件故障，立即重新启动软件模块，席位进程监控界面如图5所示。

4  结  论

A-SMGCS系统和电子进程单系统的停止排灯控制功能通过软件模块的信息交互实现系统对机场灯光系统的指令发送，进而实现停止排灯的远程控制和航空器闯灯自动告警，为塔台管制指挥提供辅助。停止排灯控制功能具备良好的人机界面，便于管制员操作，并提供告警提示功能，每天二十四小时不间断运行，为机场场面航空器活动提供安全保障。

在系统中，由于与灯光系统的传输设备过多，潜在故障点的增加，导致系统出现问题时不好判断故障位置，或需要花费较多时间来寻找故障原因，增加了运行维护的难度，对运维人员的技术水平和业务熟练程度要求较高。

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作者简介：杨珺一（1984—），男，满族，北京人，主任工程师，本科，研究方向：民航空管自动化系统。

收稿日期：2021-03-15