空中交通流量管理中地面引導系統(tǒng)限制信息與流量系統(tǒng)限制信息不一致問題的分析

摘要：地面引導系統(tǒng)是機場空管用于監(jiān)控機場活動區(qū)內(nèi)航空器和車輛運動的監(jiān)視系統(tǒng)，地面引導系統(tǒng)上會顯示航班的受限信息以及航班的受限制標識。流量系統(tǒng)是負責處理和分發(fā)航班限制信息的系統(tǒng)，如果兩套系統(tǒng)上的限制信息顯示得不一致，管制人員就無法判定應當遵循哪套系統(tǒng)的限制信息對放行航班進行管控。該文對一次實際運行中出現(xiàn)的典型故障進行了分析，同時分析了兩套系統(tǒng)限制信息不一致的原因，以供參考。

關鍵詞：A-SMGCS;ATFM;限制信息

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）07-0114-03

對于空中交通流量管理的定義，ICAO（國際民用航空組織）給出的解釋是：為了有助于空管部門保障空中交通的安全性、快捷性和有序性，確保最大限度地利用空域容量，同時還應當符合民航局和空管局所發(fā)布的標準。這套服務可以幫助飛機運營者提供更加及時精確的信息，規(guī)劃和實施經(jīng)濟性的空中運輸。

空中交通流量管理系統(tǒng)所提供的流控限制信息是空管部門對于機場航班和區(qū)域管制航班控制的參考依據(jù)，尤其是機場管制所用的場面監(jiān)視系統(tǒng)，會引接流量管理系統(tǒng)的限制數(shù)據(jù)。因此如果限制信息出現(xiàn)錯誤，或者是兩套系統(tǒng)的限制信息不同步，管制人員就無法正確地判定應當如何依照正確的限制信息內(nèi)容對放行航班進行管控，也無法保證空中流量的穩(wěn)定性和可靠性。

1 華北流量系統(tǒng)

華北流量系統(tǒng)（ATFM）的設立目標是“使得空域容量得到最大限度的利用，并且交通量與適當?shù)目罩薪煌ǚ仗峁┱咝嫉娜萘肯噙m應”[1]，在全面引接與流量相關的各類數(shù)據(jù)的基礎上，可以有效支撐戰(zhàn)略流量管理、預戰(zhàn)術(shù)流量管理、戰(zhàn)術(shù)流量管理、事后統(tǒng)計分析四個管理階段，保障華北區(qū)域空中交通流的順暢性、有效性和高效性。

流量管理系統(tǒng)預先會進行飛行計劃的安排，飛行前幾日會考慮運行條件變化給出初步調(diào)整，在航班執(zhí)行的時間前某一個時間點（一般提前2小時），根據(jù)當時機場的運行條件更新調(diào)整決策，發(fā)布最終的流量措施方案[2]，確定受控航班和非受控航班。

華北流量系統(tǒng)功能上除了包含原CDM系統(tǒng)的放行管理功能之外，還給流量管理人員提供了輔助決策的工具，可以使得管理人員提前辨識和分析問題的場景特性，同時可以采用更有針對性的流量管理措施，實現(xiàn)全華北地區(qū)的統(tǒng)籌決策，從全局優(yōu)化交通流，保障航班各階段的運行效率，并減少延誤。根據(jù)梳理，華北流量的系統(tǒng)功能架構(gòu)圖如圖1所示。

2 ASMGCS系統(tǒng)與華北流量的交互

A-SMGCS系統(tǒng)的英文全稱是Advanced Surface Movement Guidance Control System—高級場面活動控制和引導系統(tǒng)。A-SMGCS系統(tǒng)通過監(jiān)視，控制，路由規(guī)劃和燈管引導四級功能完成對機場活動區(qū)內(nèi)的航班和車輛的控制，可以提高在各種運行條件下，場面活動航班和車輛的運行效率和運行安全性[3]。北京大興國際機場的ASMGCCS系統(tǒng)具備四級燈光引導運行能力，是世界首個實現(xiàn)機場全天候燈光引導的系統(tǒng)。系統(tǒng)全部由華北空管局聯(lián)合南京萊斯公司設計、開發(fā)、制造，實現(xiàn)核心技術(shù)100%國產(chǎn)化，是“中國制造”戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)。

華北流量系統(tǒng)需要從大興機場A-SMGCS接收飛行計劃數(shù)據(jù)和跑道模式變更數(shù)據(jù)，飛行計劃數(shù)據(jù)諸如航班的航班號、起降機場等信息，具體數(shù)據(jù)項如表1所示。

跑道數(shù)據(jù)如跑道名稱、跑道等級、航向等信息，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

華北流量系統(tǒng)在進行流控航班排序工作時，優(yōu)先排受限航班（收到間隔流控，且間隔在5分鐘以上），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、再排專機要客、最后排地面航班的順序進行航班排序。排序原則按照預計撤輪檔時間的先后順序作為排序的優(yōu)先順序，依據(jù)目標撤輪檔時間作為計算的基準時間。同時華北流量系統(tǒng)實時接收ASMGCS系統(tǒng)發(fā)送的計劃數(shù)據(jù)和跑道數(shù)據(jù)，實時更新自己的限制計算和航班排序順序。

為了更好地了解ASMGCS系統(tǒng)對于華北流量系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理和分發(fā)以及對于故障現(xiàn)象進行更直觀的描述，作者通過對信號流程的梳理，畫出了ASMGCS系統(tǒng)在處理、顯示流控數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流程圖。具體數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。

華北流量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源是由一系列的屬性信息所構(gòu)成的，在所有帶有屬性的數(shù)據(jù)的共同作用下實現(xiàn)對航班的限制。ASMGCS系統(tǒng)接收流量管理系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)之后，ASMGCS系統(tǒng)需要根據(jù)數(shù)據(jù)解析出策略信息所包含的各項屬性數(shù)據(jù)，重要的信息項包括限制作用的時間范圍、受限制點、受限制機場、管制移交的間隔限制、高度等信息[4]。

流量系統(tǒng)的策略作用時間、策略開始時間與策略截止時間通過ASMGCS系統(tǒng)的內(nèi)部配置文件，可以將限制點的作用時間范圍轉(zhuǎn)換為航班跑道上的航班起飛時間范圍，通過對航班起飛時間范圍的控制來實現(xiàn)流量控制的目的。

限制機場分為限制起飛機場與限制降落機場，由一系列機場四字碼組成，通過限制機場可以精確控制受流量管理策略影響的航班。如果策略信息與本場有關，限制降落機場直接進行拼接顯示，如“ZSCN，ZSJD”表示南昌昌北國際機場和景德鎮(zhèn)機場都受到流控影響。

MIT間隔[5]表示流量管理策略要求航班過限制點的時間間隔要求，在ASMGCS系統(tǒng)中流控上顯為“T=10”，表示流控管理要求航班十分鐘一架。

3 故障重現(xiàn)及解析

3.1 故障重現(xiàn)

北京時間2021年12月27日早上07：49，大興機場東塔臺的管制員向技術(shù)保障部門反映有一條限制信息：

“2358-0802

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

該條限制信息的意思為由大興機場本場起飛前往武漢的航班，要經(jīng)過走廊口點OMDEK，最終在空域VARDU點移交給武漢管制區(qū)的管制員，同時因為受到流量控制，航班在經(jīng)過OMDEK點時的航班間隔要達到十分鐘。

該條限制信息的開始時間和結(jié)束時間在ASMGCS系統(tǒng)上與華北流量系統(tǒng)中顯示的不一致，該條限制信息在ASMGCS系統(tǒng)上顯示如圖3所示。而在華北流量系統(tǒng)中，該條限制信息的開始時間標注為1：30，結(jié)束時間標注為9：30。此時正好有一架前往武漢的航班CSN6720在進行起飛放行，且其預計起飛時間在限制執(zhí)行時間內(nèi)，但是航班在ASMGCS系統(tǒng)上沒有受到限制的標志，導致管制員無法正確判斷是否要按照ASMGCS系統(tǒng)上所顯示的限制信息對航班進行流量控制管理。

3.2 故障解析過程

根據(jù)故障的現(xiàn)象進行分析，首先ASMGCS系統(tǒng)上顯示的限制信息是由華北流量系統(tǒng)傳輸過來的，華北流量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源是由空管中心流量管理室確定，數(shù)據(jù)本身不會直接發(fā)送給ASMGCS系統(tǒng)，因此造成上述故障問題的原因經(jīng)過排除基本只剩下以下可能：（1）華北流量系統(tǒng)傳輸?shù)南拗菩畔⒈旧砭褪清e誤的，原因可能是華北流量管理系統(tǒng)自身解析處理數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤或者數(shù)據(jù)源輸入錯誤而造成的;（2）華北流量系統(tǒng)傳輸?shù)南拗菩畔⑹钦_的，但是在經(jīng)過ASGMCS系統(tǒng)解析轉(zhuǎn)換的過程中出現(xiàn)了錯誤;（3）華北流量傳輸限制信息和ASMGCS系統(tǒng)接收解析限制信息都沒有問題，是ASMGCS系統(tǒng)在處理和相關航班受限標識的過程中出現(xiàn)了問題，導致航班沒有正常懸掛流控標識。

由于ASMGCS系統(tǒng)是作者部門所運行維護的系統(tǒng)，根據(jù)由近及遠的故障排除原則，首先從本系統(tǒng)的角度來進行故障的排查工作，查看ASMGCS系統(tǒng)在接收ATFM系統(tǒng)所發(fā)布的數(shù)據(jù)是否存在問題。RTP主機上面掛載的是ASMGCS系統(tǒng)處理限制信息的進程CETC_RESP，所有有關流量接收數(shù)據(jù)都由RESP進程完成解析和處理工作，所有的處理過程和處理結(jié)果在RTP主機上的log目錄里面都有記錄，log日志下面的resp_log目錄是專門記載RESP進程所處理的內(nèi)容，包括限制信息接收以及受控航班與飛行計劃的相關操作。根據(jù)掛載和運行軟件的不同，log目錄下的子目錄記載情況也不一樣。使用scp命令通過監(jiān)控席位遠程登錄到ASMGCS系統(tǒng)的RTP主機中并使用cd命令進入到/home/atc/log/resp_log目錄下。

RESP_RecvResInfo日志是在resp_log目錄下的子日志，該日志記錄了ASMGCS系統(tǒng)接收流量系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在該日志可以查看ATFM系統(tǒng)發(fā)送給ASMGCS系統(tǒng)的限制數(shù)據(jù)與ATFM系統(tǒng)發(fā)布的數(shù)據(jù)是否一樣，如果限制信息一致，表明ATFM系統(tǒng)在處理和傳輸限制數(shù)據(jù)方面不存在故障，可以繼續(xù)排查ASMGCS系統(tǒng)自身的問題。在resp_log中的RESP_RecvResInfo日志中查找故障所涉及限制信息的限制點關鍵詞“VARDU”，在日志中可以看到這條流控在ASMGCS系統(tǒng)接收原始數(shù)據(jù)項。根據(jù)查看，在原始數(shù)據(jù)項中的開始時間和結(jié)束時間，時間采用的是北京時間，begtime字段 是 202112270930，2021年12月27號9點30分，endtime是202112271730，2021年12月27日17點30分，詳細數(shù)據(jù)項信息如圖4所示。

在ASMGCS系統(tǒng)接收ATFM系統(tǒng)的限制數(shù)據(jù)信息項不存在問題的情況下，繼續(xù)向下排查ASMGCS系統(tǒng)在對原始數(shù)據(jù)項進行解析轉(zhuǎn)換處理的過程所存在的問題，這一步需要查看ASMGCS系統(tǒng)的離線配置文件，查看系統(tǒng)對于限制信息的處理規(guī)則。由于配置文件信息是全系統(tǒng)同步發(fā)布的，所以可以在ASMGCS系統(tǒng)的任意一個節(jié)點上查看ASMGCS系統(tǒng)對于流控限制信息的配置文件參數(shù)，路徑為/home/atc/config/CETC/srst_data，在srst_data中存在RESP_Config.xml文件。使用vim命令打開文件，并且搜索限制點關鍵詞“VARDU”。Point值表示的是移交點，后面的showname里面的“OMDEK-VARDU-ZHHHACC”，表示移交點VARDU對應的本場走廊口點時OMDEK，通過VARDU點移交給武漢管制區(qū)。后面的time值是ASMGCS系統(tǒng)在收到華北流量時間數(shù)據(jù)之后的轉(zhuǎn)換規(guī)則，值是90，單位是分鐘。根據(jù)這條定義規(guī)則就可以計算出ASMGCS系統(tǒng)中顯示流控的開始和結(jié)束時間（為了更好地彌補誤差，除了按照這條規(guī)則進行轉(zhuǎn)換，ASMGCS系統(tǒng)在顯示時間的時候會加入誤差參數(shù)，開始時間會在這個基礎上減去2min，結(jié)束時間會增加2min，誤差參數(shù)寫入程序而不在配置文件中體現(xiàn)）。

根據(jù)RESP_RecvResInfo日志中所記錄的流控時間開始和結(jié)束范圍為9：30到17：30，這個時間是北京時間。ASMGCS系統(tǒng)所采取的時間機制是UTC時間，因此要將北京時間先轉(zhuǎn)換成UTC時間，將UTC時間減去8小時的時差，開始時間變?yōu)?：30（UTC），結(jié)束時間是9：30（UTC），再根據(jù)RESP_Config.xml所規(guī)定的時間轉(zhuǎn)換規(guī)則，將開始時間和結(jié)束時間再減去90分鐘，并且加入程序中所加入的時間誤差值，將開始時間減去2min，結(jié)束時間增加2min，最終得到該條流控的開始時間和結(jié)束時間分別是23：58和08：02，與ASMGCS系統(tǒng)上顯示出來的流控時間一致。

可以得到結(jié)論，ASMGCS系統(tǒng)與ATFM系統(tǒng)限制信息顯示不一致的問題的根本原因是ASMGCS系統(tǒng)在解析時間范圍時加入了自身的轉(zhuǎn)換規(guī)則和時間誤差，因而導致兩套系統(tǒng)的時間不能直觀對應。限制信息的顯示問題的原因找到之后，接下來再對CSN6720沒有掛上受控信息問題進行查看。在ASMGCSX系統(tǒng)的飛行計劃處理主機FDP上查看log日志，查看該航班的CTOT（流量系統(tǒng)發(fā)布的航班計算起飛時間）時間并沒有在ATFM設定的限制時間起止范圍內(nèi)，同時查看該航班的Restrict標識，顯示值為0。Restrict值為0代表航班不受流控限制，為1則代表受限，航班是否受限可以直接以該值作為基準，因此ASMGCS系統(tǒng)在對航班受控的處理機制也不存在問題。

3.3 解析結(jié)論

根據(jù)以上查閱日志和ASMGCS系統(tǒng)配置文件的步驟，可以得出結(jié)論，對于航班是否受限由華北流量系統(tǒng)進行計算和判定，ASMGCS系統(tǒng)不對航班的受限情況和受限數(shù)據(jù)進行計算處理。華北流量系統(tǒng)計算出CSN6720不受限制，ASMGCS系統(tǒng)內(nèi)部的Restrict標識就會置為0，因此航班屬于正常不受控航班，符合當前系統(tǒng)的設計要求。

同時針對管制員反饋的ASMGCS系統(tǒng)顯示的限制時間與華北流量系統(tǒng)顯示的限制時間不一致的問題，根據(jù)上述解釋，ASMGCS系統(tǒng)在接收華北流量系統(tǒng)發(fā)送的流控信息之后，根據(jù)ASMGCS系統(tǒng)的配置文件和時間冗余誤差值，會對時間進行轉(zhuǎn)換處理，因此兩套系統(tǒng)在直接觀察時，時間的確會存在著不一致的現(xiàn)象，ASMGCS系統(tǒng)的顯示時間僅僅作為輔助性參考時間，管制人員可以依據(jù)ASMGCS系統(tǒng)顯示的流控時間來對航班進行流控掌握，但是對于具體航班是否受到流控的問題，仍舊以華北流量系統(tǒng)為基準，不能單純地以ASMGCS系統(tǒng)上顯示的限制起止時間作為航班是否受到流控的判定。

4 結(jié)束語

本文通過對華北流量系統(tǒng)、ASMGCS系統(tǒng)接收華北流量系統(tǒng)信息所進行的處理流程、處理機制等內(nèi)容的介紹，詳細闡述了兩套系統(tǒng)時間顯示不一致問題的根本原因所在，同時指出航班是否流控以華北流量系統(tǒng)為基準。除了在大興機場同時引接了ASMGCS系統(tǒng)和華北流量系統(tǒng)之外，其他機場在兩套進程單系統(tǒng)和流量系統(tǒng)交互過程中可能會存在同樣的問題。在管制提出相類似問題的時候，可以將本文作為一項參考和依據(jù)，為行業(yè)內(nèi)同類系統(tǒng)或相似系統(tǒng)功能和問題提供參考。

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【通聯(lián)編輯：代影】

收稿日期：2021-10-26

作者簡介：宋耀東（1994—），男，北京人，助理工程師，研究生，主要研究方向為空管自動化。