空中交通流量管理中地面引导系统限制信息与流量系统限制信息不一致问题的分析

摘要：地面引导系统是机场空管用于监控机场活动区内航空器和车辆运动的监视系统，地面引导系统上会显示航班的受限信息以及航班的受限制标识。流量系统是负责处理和分发航班限制信息的系统，如果两套系统上的限制信息显示得不一致，管制人员就无法判定应当遵循哪套系统的限制信息对放行航班进行管控。该文对一次实际运行中出现的典型故障进行了分析，同时分析了两套系统限制信息不一致的原因，以供参考。

关键词：A-SMGCS;ATFM;限制信息

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）07-0114-03

对于空中交通流量管理的定义，ICAO（国际民用航空组织）给出的解释是：为了有助于空管部门保障空中交通的安全性、快捷性和有序性，确保最大限度地利用空域容量，同时还应当符合民航局和空管局所发布的标准。这套服务可以帮助飞机运营者提供更加及时精确的信息，规划和实施经济性的空中运输。

空中交通流量管理系统所提供的流控限制信息是空管部门对于机场航班和区域管制航班控制的参考依据，尤其是机场管制所用的场面监视系统，会引接流量管理系统的限制数据。因此如果限制信息出现错误，或者是两套系统的限制信息不同步，管制人员就无法正确地判定应当如何依照正确的限制信息内容对放行航班进行管控，也无法保证空中流量的稳定性和可靠性。

1 华北流量系统

华北流量系统（ATFM）的设立目标是“使得空域容量得到最大限度的利用，并且交通量与适当的空中交通服务提供者宣布的容量相适应”[1]，在全面引接与流量相关的各类数据的基础上，可以有效支撑战略流量管理、预战术流量管理、战术流量管理、事后统计分析四个管理阶段，保障华北区域空中交通流的顺畅性、有效性和高效性。

流量管理系统预先会进行飞行计划的安排，飞行前几日会考虑运行条件变化给出初步调整，在航班执行的时间前某一个时间点（一般提前2小时），根据当时机场的运行条件更新调整决策，发布最终的流量措施方案[2]，确定受控航班和非受控航班。

华北流量系统功能上除了包含原CDM系统的放行管理功能之外，还给流量管理人员提供了辅助决策的工具，可以使得管理人员提前辨识和分析问题的场景特性，同时可以采用更有针对性的流量管理措施，实现全华北地区的统筹决策，从全局优化交通流，保障航班各阶段的运行效率，并减少延误。根据梳理，华北流量的系统功能架构图如图1所示。

2 ASMGCS系统与华北流量的交互

A-SMGCS系统的英文全称是Advanced Surface Movement Guidance Control System—高级场面活动控制和引导系统。A-SMGCS系统通过监视，控制，路由规划和灯管引导四级功能完成对机场活动区内的航班和车辆的控制，可以提高在各种运行条件下，场面活动航班和车辆的运行效率和运行安全性[3]。北京大兴国际机场的ASMGCCS系统具备四级灯光引导运行能力，是世界首个实现机场全天候灯光引导的系统。系统全部由华北空管局联合南京莱斯公司设计、开发、制造，实现核心技术100%国产化，是“中国制造”战略的重要体现。

华北流量系统需要从大兴机场A-SMGCS接收飞行计划数据和跑道模式变更数据，飞行计划数据诸如航班的航班号、起降机场等信息，具体数据项如表1所示。

跑道数据如跑道名称、跑道等级、航向等信息，具体数据如表2所示。

华北流量系统在进行流控航班排序工作时，优先排受限航班（收到间隔流控，且间隔在5分钟以上），再排非受限航班。在受限和非受限的航班中又按照先排空中航班、再排专机要客、最后排地面航班的顺序进行航班排序。排序原则按照预计撤轮档时间的先后顺序作为排序的优先顺序，依据目标撤轮档时间作为计算的基准时间。同时华北流量系统实时接收ASMGCS系统发送的计划数据和跑道数据，实时更新自己的限制计算和航班排序顺序。

为了更好地了解ASMGCS系统对于华北流量系统数据的处理和分发以及对于故障现象进行更直观的描述，作者通过对信号流程的梳理，画出了ASMGCS系统在处理、显示流控数据的数据流程图。具体数据处理流程如图2所示。

华北流量系统的数据来源是由一系列的屬性信息所构成的，在所有带有属性的数据的共同作用下实现对航班的限制。ASMGCS系统接收流量管理系统发布数据之后，ASMGCS系统需要根据数据解析出策略信息所包含的各项属性数据，重要的信息项包括限制作用的时间范围、受限制点、受限制机场、管制移交的间隔限制、高度等信息[4]。

流量系统的策略作用时间、策略开始时间与策略截止时间通过ASMGCS系统的内部配置文件，可以将限制点的作用时间范围转换为航班跑道上的航班起飞时间范围，通过对航班起飞时间范围的控制来实现流量控制的目的。

限制机场分为限制起飞机场与限制降落机场，由一系列机场四字码组成，通过限制机场可以精确控制受流量管理策略影响的航班。如果策略信息与本场有关，限制降落机场直接进行拼接显示，如“ZSCN，ZSJD”表示南昌昌北国际机场和景德镇机场都受到流控影响。

MIT间隔[5]表示流量管理策略要求航班过限制点的时间间隔要求，在ASMGCS系统中流控上显为“T=10”，表示流控管理要求航班十分钟一架。

3 故障重现及解析

3.1 故障重现

北京时间2021年12月27日早上07：49，大兴机场东塔台的管制员向技术保障部门反映有一条限制信息：

“2358-0802

[OMDEK] T=10’ Via： OMDEK-VARDU-ZHHHACC”

该条限制信息的意思为由大兴机场本场起飞前往武汉的航班，要经过走廊口点OMDEK，最终在空域VARDU点移交给武汉管制区的管制员，同时因为受到流量控制，航班在经过OMDEK点时的航班间隔要达到十分钟。

该条限制信息的开始时间和结束时间在ASMGCS系统上与华北流量系统中显示的不一致，该条限制信息在ASMGCS系统上显示如图3所示。而在华北流量系统中，该条限制信息的开始时间标注为1：30，结束时间标注为9：30。此时正好有一架前往武汉的航班CSN6720在进行起飞放行，且其预计起飞时间在限制执行时间内，但是航班在ASMGCS系统上没有受到限制的标志，导致管制员无法正确判斷是否要按照ASMGCS系统上所显示的限制信息对航班进行流量控制管理。

3.2 故障解析过程

根据故障的现象进行分析，首先ASMGCS系统上显示的限制信息是由华北流量系统传输过来的，华北流量管理系统的数据来源是由空管中心流量管理室确定，数据本身不会直接发送给ASMGCS系统，因此造成上述故障问题的原因经过排除基本只剩下以下可能：（1）华北流量系统传输的限制信息本身就是错误的，原因可能是华北流量管理系统自身解析处理数据出现错误或者数据源输入错误而造成的;（2）华北流量系统传输的限制信息是正确的，但是在经过ASGMCS系统解析转换的过程中出现了错误;（3）华北流量传输限制信息和ASMGCS系统接收解析限制信息都没有问题，是ASMGCS系统在处理和相关航班受限标识的过程中出现了问题，导致航班没有正常悬挂流控标识。

由于ASMGCS系统是作者部门所运行维护的系统，根据由近及远的故障排除原则，首先从本系统的角度来进行故障的排查工作，查看ASMGCS系统在接收ATFM系统所发布的数据是否存在问题。RTP主机上面挂载的是ASMGCS系统处理限制信息的进程CETC_RESP，所有有关流量接收数据都由RESP进程完成解析和处理工作，所有的处理过程和处理结果在RTP主机上的log目录里面都有记录，log日志下面的resp_log目录是专门记载RESP进程所处理的内容，包括限制信息接收以及受控航班与飞行计划的相关操作。根据挂载和运行软件的不同，log目录下的子目录记载情况也不一样。使用scp命令通过监控席位远程登录到ASMGCS系统的RTP主机中并使用cd命令进入到/home/atc/log/resp_log目录下。

RESP_RecvResInfo日志是在resp_log目录下的子日志，该日志记录了ASMGCS系统接收流量系统所传输的数据，在该日志可以查看ATFM系统发送给ASMGCS系统的限制数据与ATFM系统发布的数据是否一样，如果限制信息一致，表明ATFM系统在处理和传输限制数据方面不存在故障，可以继续排查ASMGCS系统自身的问题。在resp_log中的RESP_RecvResInfo日志中查找故障所涉及限制信息的限制点关键词“VARDU”，在日志中可以看到这条流控在ASMGCS系统接收原始数据项。根据查看，在原始数据项中的开始时间和结束时间，时间采用的是北京时间，begtime字段 是 202112270930，2021年12月27号9点30分，endtime是202112271730，2021年12月27日17点30分，详细数据项信息如图4所示。

在ASMGCS系统接收ATFM系统的限制数据信息项不存在问题的情况下，继续向下排查ASMGCS系统在对原始数据项进行解析转换处理的过程所存在的问题，这一步需要查看ASMGCS系统的离线配置文件，查看系统对于限制信息的处理规则。由于配置文件信息是全系统同步发布的，所以可以在ASMGCS系统的任意一个节点上查看ASMGCS系统对于流控限制信息的配置文件参数，路径为/home/atc/config/CETC/srst_data，在srst_data中存在RESP_Config.xml文件。使用vim命令打开文件，并且搜索限制点关键词“VARDU”。Point值表示的是移交点，后面的showname里面的“OMDEK-VARDU-ZHHHACC”，表示移交点VARDU对应的本场走廊口点时OMDEK，通过VARDU点移交给武汉管制区。后面的time值是ASMGCS系统在收到华北流量时间数据之后的转换规则，值是90，单位是分钟。根据这条定义规则就可以计算出ASMGCS系统中显示流控的开始和结束时间（为了更好地弥补误差，除了按照这条规则进行转换，ASMGCS系统在显示时间的时候会加入误差参数，开始时间会在这个基础上减去2min，结束时间会增加2min，误差参数写入程序而不在配置文件中体现）。

根据RESP_RecvResInfo日志中所记录的流控时间开始和结束范围为9：30到17：30，这个时间是北京时间。ASMGCS系统所采取的时间机制是UTC时间，因此要将北京时间先转换成UTC时间，将UTC时间减去8小时的时差，开始时间变为1：30（UTC），结束时间是9：30（UTC），再根据RESP_Config.xml所规定的时间转换规则，将开始时间和结束时间再减去90分钟，并且加入程序中所加入的时间误差值，将开始时间减去2min，结束时间增加2min，最终得到该条流控的开始时间和结束时间分别是23：58和08：02，与ASMGCS系统上显示出来的流控时间一致。

可以得到结论，ASMGCS系统与ATFM系统限制信息显示不一致的问题的根本原因是ASMGCS系统在解析时间范围时加入了自身的转换规则和时间误差，因而导致两套系统的时间不能直观对应。限制信息的显示问题的原因找到之后，接下来再对CSN6720没有挂上受控信息问题进行查看。在ASMGCSX系统的飞行计划处理主机FDP上查看log日志，查看该航班的CTOT（流量系统发布的航班计算起飞时间）时间并没有在ATFM设定的限制时间起止范围内，同时查看该航班的Restrict标识，显示值为0。Restrict值为0代表航班不受流控限制，为1则代表受限，航班是否受限可以直接以该值作为基准，因此ASMGCS系统在对航班受控的处理机制也不存在问题。

3.3 解析结论

根据以上查阅日志和ASMGCS系统配置文件的步骤，可以得出结论，对于航班是否受限由华北流量系统进行计算和判定，ASMGCS系统不对航班的受限情况和受限数据进行计算处理。华北流量系统计算出CSN6720不受限制，ASMGCS系统内部的Restrict标识就会置为0，因此航班属于正常不受控航班，符合当前系统的设计要求。

同时针对管制员反馈的ASMGCS系统显示的限制时间与华北流量系统显示的限制时间不一致的问题，根据上述解释，ASMGCS系统在接收华北流量系统发送的流控信息之后，根据ASMGCS系统的配置文件和时间冗余误差值，会对时间进行转换处理，因此两套系统在直接观察时，时间的确会存在着不一致的现象，ASMGCS系统的显示时间仅仅作为辅助性参考时间，管制人员可以依据ASMGCS系统显示的流控时间来对航班进行流控掌握，但是对于具体航班是否受到流控的问题，仍旧以华北流量系统为基准，不能单纯地以ASMGCS系统上显示的限制起止时间作为航班是否受到流控的判定。

4 结束语

本文通过对华北流量系统、ASMGCS系统接收华北流量系统信息所进行的处理流程、处理机制等内容的介绍，详细阐述了两套系统时间显示不一致问题的根本原因所在，同时指出航班是否流控以华北流量系统为基准。除了在大兴机场同时引接了ASMGCS系统和华北流量系统之外，其他机场在两套进程单系统和流量系统交互过程中可能会存在同样的问题。在管制提出相类似问题的时候，可以将本文作为一项参考和依据，为行业内同类系统或相似系统功能和问题提供参考。

参考文献：

[1] Bolić T，Castelli L，Corolli L，et al.Reducing ATFM delays through strategic flight planning[J].Transportation Research Part E：Logistics and Transportation Review，2017，98：42-59.

[2] 李翠霞，靳学梅.基于流量管理决策信息的管制决策工具协同设计[J].信息化研究，2020，46（5）：29-33，44.

[3] 林滨，柯如峰，黄明亮.浅谈A-SMGCS系统在空中交通管制工作中的应用[J].数字通信世界，2019（11）：91.

[4] 庄嘉祥，靳学梅，张海芹.流量管理策略在塔台管制自动化系统中的集成应用[J].信息化研究，2021，47（4）：40-44.

[5] 王乙.基于MIT的扇区流量管理决策研究[J].中国高新区，2018（5）：255.

【通聯编辑：代影】

收稿日期：2021-10-26

作者简介：宋耀东（1994—），男，北京人，助理工程师，研究生，主要研究方向为空管自动化。