淺析跑道狀態(tài)燈（RWSL）系統(tǒng)在國內(nèi)機(jī)場的應(yīng)用前景

□ 北京首都國際機(jī)場股份有限公司 劉學(xué)建 解增武/文

跑道安全是核心安全，國內(nèi)外機(jī)場跑道侵入事件仍時有發(fā)生。2018年11月，達(dá)美航空客機(jī)在某機(jī)場起飛時疑似因跑道侵入事件而中斷起飛，該事件又一次敲響了跑道安全的警鐘。近年來，各國都在積極采取措施避免跑道侵入情況，美國聯(lián)邦航空局（以下簡稱FAA）于2007年啟動了跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)研發(fā)工作并于2013年起在部分機(jī)場安裝應(yīng)用，取得了一定效果。之所以在減少和預(yù)防跑道侵入事件方面具有顯著效果，在于跑道狀態(tài)燈是一種主動式預(yù)防跑道侵入的告警系統(tǒng)，直接向飛行人員和管制人員提供了告警信息。截至2019年，跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)已經(jīng)在美國20個機(jī)場安裝應(yīng)用。本文從跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)在國外機(jī)場的應(yīng)用情況、國內(nèi)機(jī)場應(yīng)用前景以及下一步需開展的工作等方面進(jìn)行探討，供業(yè)內(nèi)同行參考。

跑道狀態(tài)燈功能原理介紹

（一）跑道狀態(tài)燈工作原理

跑道狀態(tài)燈（Runway status lights，RWSL）由安裝在跑道或滑行道上的嵌入式燈光向飛行員和車輛駕駛員提供跑道占用情況的信息，增強(qiáng)其情景意識，避免其進(jìn)入運(yùn)行中的跑道來防范跑道侵入情況的發(fā)生。其燈光系統(tǒng)安裝位置和工作原理如圖1。

跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)來自機(jī)場場面監(jiān)控系統(tǒng)。在美國機(jī)場應(yīng)用的是“機(jī)場場面探測設(shè)備”，簡稱為ASDE-X，是一種使用雷達(dá)，多點(diǎn)定位和衛(wèi)星技術(shù)的監(jiān)視系統(tǒng)，允許空中交通管制員跟蹤飛機(jī)和車輛的地面運(yùn)動（包括未配備有應(yīng)答機(jī)的車輛和飛機(jī)），通過獲取跑道和滑行道上運(yùn)動的詳細(xì)信息，提醒空中交通管制員注意潛在的跑道沖突。目前美國的35個主要機(jī)場已經(jīng)應(yīng)用了ASDE-X的數(shù)據(jù)。

（二）美國跑道侵入事件數(shù)據(jù)統(tǒng)計

跑道狀態(tài)燈之所以能夠在預(yù)防跑道侵入方面發(fā)揮作用，在于其直接給航空器駕駛員和管制員提供告警信息。經(jīng)對2014年至2018年美國機(jī)場（含通用機(jī)場）跑道侵入情況進(jìn)行統(tǒng)計，航空器駕駛員和管制員的錯誤行為是造成跑道侵入的主要原因，期間共計發(fā)生跑道侵入情況7800余起，在商業(yè)飛行領(lǐng)域，呈現(xiàn)出整體侵入事件總量較多、嚴(yán)重事件下降的特點(diǎn)，具體為：

1.整體發(fā)生數(shù)量仍居高不下

經(jīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，造成跑道侵入事件的主要原因由以下四部分構(gòu)成，分別為飛行員偏差（PD）、管制員錯誤（OI）、地面車輛和人員偏差（VPD）以及其他原因（Other）。可以看出，由飛行員偏差和管制員錯誤造成的跑道侵入占比較大（達(dá)到82%），而且進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)大部分發(fā)生在通航機(jī)場和通航飛行員身上，具體統(tǒng)計見圖2。

2.嚴(yán)重事件數(shù)量下降

美國運(yùn)輸機(jī)場嚴(yán)重跑道侵入情況（A類和B類）呈下降趨勢（圖3）。是因?yàn)镕AA自2007年開始，將工作重點(diǎn)放在減少和降低跑道侵入數(shù)量和嚴(yán)重程度上，制定了中長期的機(jī)場跑道安全工作計劃，包括改進(jìn)跑道安全區(qū)、加強(qiáng)培訓(xùn)、以及新技術(shù)（跑道狀態(tài)燈）應(yīng)用等，取得了一定的效果。

跑道狀態(tài)燈在國外機(jī)場應(yīng)用情況

（一）美國機(jī)場安裝應(yīng)用情況

截至 2019年，美國國內(nèi)安裝跑道狀態(tài)燈并投入運(yùn)行的機(jī)場有20個，具體名稱見表1。

表1：美國安裝跑道狀態(tài)燈并投入運(yùn)行的機(jī)場

（二）日本機(jī)場安裝應(yīng)用情況

日本于2013年啟動國內(nèi)機(jī)場跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)安裝運(yùn)行工作，據(jù)了解，日本已安裝跑道狀態(tài)燈的機(jī)場有4個，具體名稱見表2。

表2：日本安裝跑道狀態(tài)燈并投入運(yùn)行的機(jī)場

日本機(jī)場在跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)安裝和應(yīng)用方面采取分批分期安裝運(yùn)行的策略，進(jìn)入燈和起飛等待燈不在同一時期安裝和運(yùn)行，如福岡機(jī)場，分別于2013年4月和2014年12月安裝跑道進(jìn)入燈和起飛等待燈。在機(jī)場跑道構(gòu)型方面，日本安裝跑道狀態(tài)燈的機(jī)場跑道構(gòu)型不同于美國的交叉跑道型式，多安裝在具有平行跑道的大型繁忙機(jī)場和軍民合用機(jī)場。日本在機(jī)場選取和應(yīng)用策略方面值得我國借鑒參考。

（三）其他地區(qū)機(jī)場安裝應(yīng)用情況

其他地區(qū)，在巴黎夏爾·戴高樂機(jī)場、蘇黎世國際機(jī)場也安裝有跑道狀態(tài)燈，并已將其作為機(jī)場預(yù)防跑道侵入的防范措施之一。

跑道狀態(tài)燈在國內(nèi)機(jī)場應(yīng)用前景

（一）FAA 及ICAO 規(guī)章內(nèi)容

FAA和ICAO均建立有跑道狀態(tài)燈標(biāo)準(zhǔn)，兩個組織關(guān)于跑道狀態(tài)燈的安裝標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和功能基本一致，F(xiàn)AA規(guī)章具體內(nèi)容見表3。

對比FAA規(guī)章，ICAO規(guī)章缺少跑道交叉口燈的內(nèi)容描述，ICAO規(guī)章具體見表4。

（二）國內(nèi)規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)情況

1.國內(nèi)行業(yè)規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)尚需補(bǔ)充

在國際民航組織附件14-機(jī)場（2016年第七版）中含有跑道狀態(tài)燈內(nèi)容，定義為：跑道狀態(tài)燈是一種跑道侵入自主告警系統(tǒng)（ARIWS），由兩個基本目視組成部分構(gòu)成：跑道進(jìn)入燈（RELs）和起飛等待燈（THLS）。ICAO規(guī)章還對其安裝方式、顏色、控制方式等進(jìn)行了說明。國內(nèi)規(guī)章還未包含有相應(yīng)內(nèi)容，目前民航局已委托科研機(jī)構(gòu)開展規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

2.出臺政策鼓勵機(jī)場安裝應(yīng)用

民航局已將跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)列入最新下發(fā)的機(jī)場新技術(shù)名錄指南，鼓勵機(jī)場引進(jìn)、使用跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)，在2019年發(fā)布的《中國民航跑道安全工作指導(dǎo)意見》文件中，將安裝應(yīng)用跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)作為重點(diǎn)推薦工作。據(jù)了解，已有國內(nèi)機(jī)場開展跑道狀態(tài)燈調(diào)研及安裝測試工作。

（三）系統(tǒng)建設(shè)方面存在難度

1.跑道侵入行為難以預(yù)防

目前國內(nèi)機(jī)場具備較為齊備的場面監(jiān)控設(shè)施，能夠?qū)C(jī)場范圍內(nèi)（5海里）和機(jī)場內(nèi)航空器和地面車輛的位置、航班號以及進(jìn)近狀態(tài)等信息實(shí)時監(jiān)控。通過相關(guān)系統(tǒng)配合還可以對進(jìn)入跑道敏感區(qū)的航空器、車輛進(jìn)行監(jiān)測，但需要管制員/運(yùn)行監(jiān)控人員對其軌跡及下一步行為進(jìn)行判定，不僅增加了管制員/監(jiān)控人員的工作負(fù)荷，且時間上存在滯后，對跑道侵入行為難以預(yù)防。

2.施工建設(shè)存在難度

跑道狀態(tài)燈安裝在等待位置線以內(nèi)的滑行道或跑道上，其中每區(qū)域跑道進(jìn)入燈至少由6個燈組成（ICAO標(biāo)準(zhǔn)為5個，也可根據(jù)滑行道的長度適當(dāng)減少或增加燈具數(shù)量），起飛等待燈（THLs）為32個燈，上述燈具的安裝需在跑道停航后進(jìn)行。在大型繁忙機(jī)場，需協(xié)調(diào)施工時間，如果一條跑道有多個跑道入口，跑道進(jìn)入燈的數(shù)量還會增加。以首都機(jī)場中央跑道為例，需安裝跑道進(jìn)入燈114個，加上位于跑道接地區(qū)域的起飛等待燈，共計新安裝嵌入式燈具178個，也給后期道面和燈具運(yùn)行管理帶來了挑戰(zhàn)。

3.系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用投入較高

跑道狀態(tài)燈的建設(shè)費(fèi)用除了系統(tǒng)自身硬件設(shè)施投入外，還應(yīng)包括系統(tǒng)集成等成本投入。根據(jù)FAA資料顯示，單條跑道跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)建設(shè)成本約為100萬美元，根據(jù)機(jī)場跑道、滑行道構(gòu)型的不同，相應(yīng)費(fèi)用還會增加。

下一步工作

（一）開展機(jī)場安全基礎(chǔ)設(shè)施排查

表3：FAA 規(guī)章對跑道狀態(tài)燈的要求

表4：ICAO 規(guī)章對跑道狀態(tài)燈的要求

近年來，國內(nèi)大型機(jī)場改擴(kuò)建項目逐漸增多，跑道、滑行道布局發(fā)生較大變化，建議具備跑道穿越道的機(jī)場以及軍民合用機(jī)場開展跑道安全設(shè)施排查工作，排查內(nèi)容應(yīng)包括跑道安全區(qū)、目視助航設(shè)施的完好和合規(guī)性，識別地面運(yùn)行易混淆和易發(fā)生侵入熱點(diǎn)、對外發(fā)布的AIP和航圖、跑道使用程序等。同時應(yīng)發(fā)揮跑道安全管理小組效能，在飛行員、管制員、機(jī)場地面人員培訓(xùn)等方面進(jìn)行加強(qiáng)，打通跨飛行、空管、機(jī)場等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)、技術(shù)、評估壁壘，實(shí)現(xiàn)對上述環(huán)節(jié)的有效管理。

（二）完善規(guī)章體系

局方已經(jīng)啟動新版飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，建議加入跑道狀態(tài)燈相關(guān)內(nèi)容，國內(nèi)規(guī)章的制定還應(yīng)考慮與FAA現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)銜接一致，避免對飛行員造成困擾，同時在設(shè)備運(yùn)行方式、安全責(zé)任劃分（是否需管制員操作，與塔臺管制員指令的關(guān)系）、避免與其他燈光系統(tǒng)混淆、減少錯誤報警的措施、應(yīng)急故障處置、人員培訓(xùn)宣貫等方面予以明確。

（三）開展系統(tǒng)建設(shè)前期調(diào)研

跑道狀態(tài)燈系統(tǒng)建設(shè)包括燈光設(shè)備安裝和信息集成系統(tǒng)建設(shè)，如美國的ASDE-X系統(tǒng)和日本的多點(diǎn)定位監(jiān)視系統(tǒng)。需調(diào)研現(xiàn)有場面監(jiān)控設(shè)施功能及擴(kuò)展可行性，開展信息集成測試；在機(jī)場跑道、滑行道施工建設(shè)時預(yù)留燈具安裝位置及管線；學(xué)習(xí)借鑒國外機(jī)場成熟應(yīng)用跑道狀態(tài)燈的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)備安裝、信息系統(tǒng)集成等方面進(jìn)行更深入、更廣泛的交流。

（四）臨時過渡方案

在跑道狀態(tài)燈未正式安裝應(yīng)用前，可采用安裝停止排燈、跑道警戒燈、可變信息標(biāo)記牌等目視助航設(shè)施提高跑道安全水平，防范跑道侵入事件的發(fā)生。

結(jié)束語：

跑道侵入與航空器駕駛員、管制員行為，機(jī)場跑道滑行道布局、天氣等因素相關(guān)，而這其中又以航空器駕駛員、管制員因素占比最大，降低上述人員錯誤行為可以顯著降低跑道侵入情況的發(fā)生。而跑道狀態(tài)燈可在一定程度上提高飛行員、管制員以及車輛駕駛員的情景意識，減少人為差錯，從而減少跑道侵入情況的發(fā)生。同時由于其自動運(yùn)行無需人工干預(yù)的特點(diǎn)，降低管制員和飛行員的工作負(fù)荷，具有較好的應(yīng)用前景。