淺析跑道狀態(tài)燈的應(yīng)用

李琛

【摘 要】面對民航高速的發(fā)展，對跑道安全性的要求越來越高。助航燈光系統(tǒng)不僅可以引導(dǎo)飛機(jī)在夜間或者能見度不好的時(shí)候安全運(yùn)行，同時(shí)也是預(yù)防跑道入侵的一種有效方式。本文主要介紹了跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)的配置原理及運(yùn)行模式，并詳細(xì)分析該系統(tǒng)對預(yù)防跑道入侵事件的發(fā)生具有良好的效果。

【關(guān)鍵字】跑道狀態(tài)燈；助航燈光系統(tǒng)；跑道入侵

中圖分類號(hào)： V35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）24-0006-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.003

【Abstract】The safety for runway is getting much more important to match the rapid development of civil aviation. Except guiding aircraft to operate safety at night or visibility is not high， Navigation light system is also an effective way to prevent runway incursions.This paper mainly introduces the principle of configuration and running mode of the runway status lights system，and explain in detail that the system has a good effect on preventing the occurrence of runway incursions.

【Key words】Runway status lights；Navigation lights system；Runway incursion

1 預(yù)防跑道入侵的重要性

跑道作為機(jī)場最重要的組成部分，它不僅決定了機(jī)場的航班流量，又是整個(gè)飛行過程中對安全系數(shù)要求最高的地方。隨著各大機(jī)場客流量的不斷增大，機(jī)場擴(kuò)建為多跑道機(jī)場已成常態(tài)，例如：首都國際機(jī)場擁有三條跑道，浦東國際機(jī)場擁有四條跑道等。面對日益復(fù)雜的機(jī)場布局平面，機(jī)場交通流量的大幅提升，機(jī)場運(yùn)行程序的復(fù)雜化，加之自然天氣和人為因素等影響，使得跑道入侵的可能性越來越大。美國聯(lián)邦航空局（FAA）關(guān)于跑道入侵的定義：地面航空器、車輛、人員和物體等在機(jī)場管制的跑道范圍內(nèi)，發(fā)生碰撞事故，或引起航空器起飛、準(zhǔn)備起飛、降落或者降落時(shí)間間隔不足的任何時(shí)間都可以定義為跑道入侵。

回顧歷史上跑道入侵事故，所造成的結(jié)果都是災(zāi)難性的。根據(jù)民航局統(tǒng)計(jì)，我國2007年發(fā)生跑道入侵事件12起，2008年發(fā)生3起，2009年發(fā)生3起，2010年發(fā)生8起。2016年10月11日虹橋機(jī)場客機(jī)沖突事件就是一起典型的人為原因造成的跑道入侵事件。此事件已被民航局定義為“A級(jí)跑道入侵危險(xiǎn)等級(jí)”，即：極度嚴(yán)重的機(jī)場安全事故，間隔降低，飛機(jī)碰撞事故的概率接近百分之百，能夠避免的概率小，機(jī)場的相關(guān)管理人員一般采用極端措施來解決此類問題。

雖然國內(nèi)對跑道入侵這個(gè)概念還沒有嚴(yán)格的定義，但各大機(jī)場越來越意識(shí)到預(yù)防跑道入侵的重要性。

2 跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)

從2006年起，F(xiàn)AA有計(jì)劃地采取了一系列措施以提高跑道安全水平，其中，跑道狀態(tài)燈作為降低跑道入侵風(fēng)險(xiǎn)的主要手段之一，發(fā)揮著重要的作用。跑道狀態(tài)燈（Runway Status Light）是由跑道進(jìn)入燈（REL）、起飛等待燈（THL）及相關(guān)控制子系統(tǒng)組成。它的工作原理是通過整合機(jī)場內(nèi)多種數(shù)據(jù)來源，包括多點(diǎn)相關(guān)定位系統(tǒng)（MDS）、地面動(dòng)態(tài)雷達(dá)系統(tǒng)（SMR）、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)（ADS）和先進(jìn)的場面引導(dǎo)和控制系統(tǒng)（A-SMGCS）等來定位飛機(jī)或其他車輛的位置并辨識(shí)它們，根據(jù)處理器的動(dòng)作邏輯，然后按照處理器的輸出命令，對飛行區(qū)內(nèi)的助航燈具進(jìn)行開關(guān)控制，達(dá)到警示機(jī)組人員或者車輛司機(jī)的作用，以提示此時(shí)穿越跑道或起飛不安全。

2.1 跑道進(jìn)入燈REL

REL是由一組紅色單向發(fā)光的嵌入式燈具組成，它位于與跑道相交叉的滑行道道口處，布置在滑行道中線燈的對側(cè)，從離跑道最近的跑道等待位置開始，等距布置到跑道中線處。當(dāng)REL激活亮起時(shí)（紅色），表示跑道正在被其他飛機(jī)或者車輛占用，此時(shí)進(jìn)入或穿越跑道并不安全。

REL的運(yùn)行邏輯：對于準(zhǔn)備進(jìn)近著陸的飛機(jī)，它的狀態(tài)可以分為四種，即：“正在進(jìn)近”、“正在著陸”、“已經(jīng)到達(dá)”和“正在滑行”。當(dāng)飛機(jī)按照既定的角度朝向跑道進(jìn)近且未達(dá)到跑道上方時(shí)，可認(rèn)定飛機(jī)的狀態(tài)為“正在進(jìn)近”；當(dāng)飛機(jī)達(dá)到跑道上方且實(shí)測速度v大于80節(jié)時(shí)，可認(rèn)定飛機(jī)的狀態(tài)為“正在著陸”；當(dāng)飛機(jī)完成著陸且實(shí)測速度v180節(jié)（v1可設(shè)置，默認(rèn)35節(jié)）時(shí)，可認(rèn)定飛機(jī)的狀態(tài)為“已經(jīng)到達(dá)”；當(dāng)飛機(jī)的實(shí)測速度vv2且根據(jù)機(jī)場定位信息判斷飛機(jī)已脫離跑道時(shí)，可認(rèn)定飛機(jī)的狀態(tài)為“正在滑行”。

（1）當(dāng)飛機(jī)被判斷為“正在進(jìn)近”時(shí)，在它進(jìn)近方向上的所有與跑道相交的雙向運(yùn)行滑行道上的REL燈具將被打開點(diǎn)亮；

（2）當(dāng)飛機(jī)被判斷為“正在著陸”時(shí)，著陸飛機(jī)前方可設(shè)置一個(gè)“限制距離”（可設(shè)置，默認(rèn)3秒），在“限制距離”內(nèi)的滑行道交叉口上的REL可以熄滅。因?yàn)檎J(rèn)定在“限制距離”內(nèi)的滑行道相對安全，發(fā)生跑道入侵所造成的后果可忽略不計(jì)，以此提高機(jī)場的運(yùn)行效率，但這需要根據(jù)機(jī)場的運(yùn)行要求來設(shè)置；

（3）當(dāng)飛機(jī)被判斷為“已經(jīng)達(dá)到”時(shí)，可通過算法測算出飛機(jī)脫離跑道前的“占用距離”，預(yù)判該飛機(jī)在經(jīng)歷此段距離減速后，可降至安全滑行的速度。“占用距離”外的跑道可以認(rèn)為是安全范圍。在安全范圍內(nèi)的滑行道交叉口上的REL可以熄滅。

（4）當(dāng)飛機(jī)被判斷為“正在滑行”時(shí)，可認(rèn)為飛機(jī)已完成降落任務(wù)，此時(shí)，各個(gè)與跑道相交的滑行道上的REL均被熄滅。

對于準(zhǔn)備起飛的飛機(jī)，它的狀態(tài)可以分為兩種，即“正在離港”和“已經(jīng)起飛”。當(dāng)飛機(jī)接到塔臺(tái)指揮命令并開始執(zhí)行起飛任務(wù)時(shí)，飛機(jī)在跑道上加速滑行和雖然起飛但仍在跑道帶上方，都可判定飛機(jī)的狀態(tài)為“正在離港”；當(dāng)飛機(jī)爬升超過地面高度且脫離跑道帶上方時(shí)，可判定飛機(jī)的狀態(tài)為“已經(jīng)起飛”。

（1）當(dāng)飛機(jī)被判定為“正在離港”時(shí)，位于飛機(jī)前方的所有的REL均被點(diǎn)亮。若考慮更高效地指揮飛機(jī)或車輛通行，則可根據(jù)機(jī)場運(yùn)行要求，設(shè)定一個(gè)“預(yù)期時(shí)間t1”（可設(shè)置，默認(rèn)3秒），提前t1秒關(guān)閉熄滅飛機(jī)將要經(jīng)過的道口上的REL。

（2）當(dāng)飛機(jī)被判定為“已經(jīng)起飛”，可將與此跑道相關(guān)的所有REL熄滅。

2.2 起飛等待燈THL

THL是由若干組紅色單向發(fā)光的嵌入式燈具組成，每組2個(gè)，分別設(shè)置在跑道中線燈兩側(cè)1.8米處，從距離跑道端115米處開始，延伸至少450米，朝向準(zhǔn)備起飛的飛機(jī)發(fā)光。當(dāng)THL激活亮起時(shí)（紅色）時(shí)，向準(zhǔn)備起飛的飛機(jī)警示：跑道馬上或者正在被占用，此時(shí)起飛不安全，必須終止起飛任務(wù)。

機(jī)場的多點(diǎn)相關(guān)定位系統(tǒng)、地面動(dòng)態(tài)雷達(dá)系統(tǒng)等監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)覆蓋了足夠的監(jiān)視范圍，可將跑道和與跑道相交叉的滑行道的相關(guān)區(qū)域劃分為靈敏區(qū)和入侵區(qū)。靈敏區(qū)的定義范圍是：與跑道相交的雙向滑行道上，II類跑道等待位置與I類跑道等待位置之間的區(qū)域。當(dāng)跑道按照規(guī)劃，僅作為I類跑道運(yùn)行時(shí)，可設(shè)定為一平滑與I類跑道等待位置之間的區(qū)域?yàn)殪`敏區(qū)。入侵區(qū)的定義范圍是：與跑道相交的雙向滑行道上，I類跑道等待位置至跑道的區(qū)域和跑道全長區(qū)域。靈敏區(qū)作用于預(yù)警，入侵區(qū)作用于動(dòng)作。

THL的運(yùn)行邏輯：當(dāng)跑道上有飛機(jī)準(zhǔn)備執(zhí)行起飛任務(wù)時(shí)，此時(shí)，另一架飛機(jī)進(jìn)入了靈敏區(qū)，等待起飛燈系統(tǒng)作用于在塔臺(tái)的人機(jī)界面進(jìn)行預(yù)警；當(dāng)該飛機(jī)突破靈敏區(qū)進(jìn)入入侵區(qū)后，則THL亮起。一旦入侵飛機(jī)或車輛徹底脫離跑道，THL則會(huì)熄滅。

2.3 跑道狀態(tài)燈的優(yōu)點(diǎn)

跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)是由跑道入口燈和起飛等待燈兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)組成，是在不增加塔臺(tái)管制員工作量的基礎(chǔ)上，利用既有機(jī)場的信息量，整合判斷與輸出命令，控制跑道進(jìn)入燈和起飛等待燈的點(diǎn)亮與熄滅，從而做到降低跑道入侵的可能性。需要注意的是，跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)的操作不能替代塔臺(tái)管制員，無論是進(jìn)入、起飛、穿越、降落，飛機(jī)的動(dòng)作都必須得到塔臺(tái)管制人員的許可。

對于跑道進(jìn)入燈（REL）系統(tǒng)，當(dāng)飛行員發(fā)現(xiàn)前方REL已亮起，則飛行員應(yīng)將飛機(jī)停在跑道等待位置處。若此時(shí)，REL亮起與塔臺(tái)管制員的指令不一致時(shí)，飛行員需要及時(shí)聯(lián)系塔臺(tái)，并等待下一步指令。若當(dāng)飛行員發(fā)現(xiàn)REL亮起但飛機(jī)已跨過跑道等待位置，進(jìn)入動(dòng)作區(qū)，飛行員應(yīng)意識(shí)到，此時(shí)進(jìn)入或穿越跑道不安全，需要立即與塔臺(tái)管制員聯(lián)系，并決策出最優(yōu)方案，防止事故發(fā)生。

對于起飛等待燈（THL）系統(tǒng)，當(dāng)飛行員發(fā)現(xiàn)前方THL已亮起，但與管制員的命令相沖突時(shí)，飛行員需停止起飛程序，并及時(shí)通知管制員，無論此時(shí)THL是否又熄滅了，飛行員都必須等待塔臺(tái)許可，再執(zhí)行起飛任務(wù)。

3 應(yīng)用分析

以下列機(jī)場模型為例，說明跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)可有效預(yù)防跑道入侵事件的發(fā)生。該機(jī)場建設(shè)有兩條跑道，兩跑道平行布置，主降方向?yàn)橛蓶|向西，均按II類跑道建設(shè)。兩條跑道之間設(shè)有若干滑行道。以跑道09L-27R為例，該機(jī)場在與跑道交叉的滑行道上設(shè)置有跑道進(jìn)入燈，在跑道設(shè)置有起飛等待燈，配置如圖所示。

假定狀況：FA01進(jìn)入09L-27R跑道準(zhǔn)備執(zhí)行起飛任務(wù)，此時(shí)FA02剛完成從09R-27L跑道降落的任務(wù)，并已脫離跑道往站坪滑行。但由于某種原因，F(xiàn)A01仍在跑道上，沒有完成起飛任務(wù)。若此時(shí)管制員沒有發(fā)現(xiàn)FA01，并給FA02下達(dá)了穿越跑道的許可，停止排燈已經(jīng)熄滅。但跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)綜合判斷已將跑道進(jìn)入燈（REL）點(diǎn)亮，F(xiàn)A02飛行員發(fā)現(xiàn)跑道進(jìn)入燈信號(hào)（REL）與管制員的許可矛盾，立刻詢問管制員，并停止穿越跑道的操作。同時(shí)，起飛等待燈點(diǎn)亮，提示FA01，此時(shí)跑道已被占用，警示飛行員停止起飛任務(wù)或決策最佳方案，立刻通知塔臺(tái)管制員。兩個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，共同預(yù)防入侵跑道事件的發(fā)生。

4 結(jié)語

助航燈光系統(tǒng)不僅更好地引導(dǎo)飛機(jī)安全著陸，也是一種預(yù)防跑道入侵的有效手段。跑道狀態(tài)燈由FAA主導(dǎo)研發(fā)，在美國4個(gè)機(jī)場進(jìn)行測試，并擴(kuò)大到全美17個(gè)機(jī)場完成實(shí)施，得到了較好的結(jié)果。目前我國各大機(jī)場尚無設(shè)置跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)，但由于我國主要機(jī)場不斷擴(kuò)建、航班量不斷提升，建議在施工條件允許和預(yù)算充足的情況下，引入跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)?；蛘咴谶h(yuǎn)期規(guī)劃中，做好預(yù)留，以適應(yīng)今后機(jī)場安全升級(jí)的需求。

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