數字放行在兩場塔臺電子進程單中的應用

鄧敏

摘 要：文章通過介紹民航空管數字放行系統DCL（DATA LINK PRE-DEPARTURE CLEARANCE SYSTEM），分析其系統架構、使用方式及使用流程，并將數字放行與電子進程單系統EFS（Electronic Flight Strip）有機結合，采用集成應用模式，從而提高航班放行效率，有效降低航班延誤率。

關鍵詞：塔臺；數字放行；集成電子進程單；集成應用；應用流程

中圖分類號：F56；V328 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0129-03

1 概 述

隨著我國航空業飛速發展，作為全國航班量第三及第四的大型國際機場，上海浦東機場和上海虹橋機場近年來航班量持續創新高。2015年上海浦東機場日均起降航班達1 350架次，平均每日最高小時架次達1 498架次，最高小時高峰達98架次。上海虹橋機場日均703架次，平均每日最高小時架次達863架次，最高小時高峰達58 架次。

從以上統計數據可看出，目前上海兩場塔臺管制運行壓力和安全壓力是比較大的。由于目前航班量是全國范圍性的大范圍增長，在空管塔臺日常管制工作中常常會遇到復雜流量控制、復雜氣象條件變化、復雜場面情況等異常情況。

因此，目前上海兩場塔臺管制工作中主要工作負荷在起飛放行環節。借助“十一五”期間民航數字空管集成系統工程建設的契機，上海兩場塔臺初步完成數字空管集成系統的建設，初步實現從語音放行到數字放行的里程碑式過渡，同時通過數字放行結合塔臺電子進程單的使用大幅提高空管運行效率，并通過提升放行效率降低航班延誤率。

2 民航數字空管系統簡介

①民航數字空管系統是民航“十一五”期間，空管行業重要的建設項目，系統主要實現空中交通管制員和飛行員之間從語音交互方式到數字化交互方式的過渡。民航數字空管集成系統遵循中國民航局發布的基于地空數據鏈的飛機起飛前放行服務標準[3]，系統包含數字化起飛前放行系統和數字化航站自動情報服務系統兩部分，均為目前世界先進且已被廣泛使用的管制終端空管自動化技術。

數字化起飛前放行技術主要解決人工話音預放行服務中出現的機場話音通信頻道擁擠、話音歧義性等問題。使用該系統能夠大幅降低空中交通管制員、飛行員的工作強度和工作壓力，減少管制中人為因素的影響及安全隱患，提高空中交通管制員的管制效率和安全性；數字化航站自動情報服務系統結合數據鏈通信技術和自動通播服務技術，主要解決使用單一話音自動通播服務時間占用長，誤聽幾率大，通播覆蓋范圍小等問題。

目前民航數字空管系統已經安裝在全國北京、上海、廣州、深圳、成都等15個大流量機場。該系統由民航數據通信公司承擔建設，系統組成部分包括機載子系統（管理控制單元）、甚高頻遠端地面站（RGS）、地面數據通信網、地面信息處理系統。目前國內數字放行地面信息處理系統應用主要有兩個模式，第一種模式是電子進程單系統和數字放行地面信息處理系統分開使用，即離散應用模式；第二種模式是數字放行功能嵌入到電子進程單系統里，即集成應用模式。上海兩場塔臺數字放行系統即采用集成應用模式，其系統架構，如圖1所示。

②空管數字放行服務是基于地空數據鏈通信實現從機場塔臺到飛機駕駛艙以文本數據流為格式的信息傳遞。通過數字交互實現塔臺空中交通管制員與飛行員之間，申請放行許可、發布放行許可、確認放行許可的放行流程。傳統語音放行服務采用人工話音通話模式，空中交通管制員和飛行員采用專用甚高頻（VHF）頻率，通過對話進行放行申請、放行信息批復及確認工作?？展軘底址判蠨CL系統以傳統放行許可流程為基礎，DCL服務信息在包含所有傳統服務信息的基礎上，同時增加了如報文服務信息、空中交通管制員和飛行員自由信息等其它服務信息，在放行過程中增大了空中交通管制員和飛行員的通信自由度。飛行員通過數據鏈發送起飛許可請求，DCL系統接到請求后根據放行許可規則判斷是否允許起飛，空中交通管制員操作生成相應的起飛前放行報文，取代傳統的語音方式對飛機進行放行。在服務應用中，需要的飛行標志、應答機編碼、離場航線、飛行高度層和機型等信息均可直接從系統中獲得，空中交通管制員可在放行許可操作中附加上如離場頻率等當地機場信息。

3 塔臺電子進程單系統簡介

塔臺電子進程單是替代傳統紙制飛行進程單作為空中交通管制員實施指揮的系統，能夠對航班在塔臺范圍內各運行階段的動態，解決紙制進程單跨席位移交不方便的問題，主要功能包括：抄收放行、申請、地面等待、推出開車、滑行、進入機動區、起飛、落地、進機坪、靠橋、落地、穿越跑道等狀態；對離港程序校驗，停機位沖突，信息發生變化等一系列提示和告警；塔臺范圍內的進離港流量預測；分析、評估數據包括地面滑行時間、關艙門等待時間、不同目的地機場和離港點放行數據進行掌握、控制和管理。

4 空管數字放行DCL系統與塔臺電子進程單系統集 成的必要性

數字放行DCL系統與塔臺電子進程單為兩套不同的系統，空中交通管制員在實際運行當中需要操作兩套不同的系統，即增加人員的工作量，也容易出錯；數字放行DCL系統與塔臺電子進程單數據進行交互和集成，實現在電子進程單操作完成數字放行，實現了塔臺設備信息的集成現實，既減輕了空中交通管制員工作量，也減少了塔臺上顯示屏的數量。

5 系統設計

5.1 系統網絡及硬件部署

目前，上海虹橋、浦東機場空管數字放行DCL系統與塔臺電子進程單系統網絡及硬件部署結構圖，如圖2所示。

5.2 系統軟件部署

上海虹橋、浦東機場空管數字放行DCL系統與塔臺電子進程單系統軟件系統部署結構圖，如圖3所示，其中藍色字體內容代表已具備的網絡和硬件設備及相關子系統；紅色字體內容代表需新建的軟件系統和中間件；黑色字體內容代表由華東空管局自行研發的軟件系統。

根據上圖所示，DCL服務器上安裝DB用于保存DCL服務數據及系統運行狀態，兩臺DCL服務器上的DB采用程序控制方式實現HA，實現數據自動同步；DCL服務器上安裝ActiveMQ Server用于與DCL Terminal間進行DCL服務數據和服務狀態的通信，兩臺DCL服務器上的ActiveMQ Server同一時間只有一臺能夠提供服務，主機向外廣播帶有IP地址的心跳信息。DCL Terminal端可采用兩臺DCL服務器的固定IP配置ActiveMQ Client端failover連接。

5.3 工作流程簡介

飛行員在預計推出開車前20分鐘可以通過DCL服務提出起飛前放行申請。機組發送離場許可下行報文DepartureCleara

nce Downlink （RCD），包含航班號（使用航空公司ICAO三字代碼）、機尾號、終端區通播信息（ATIS）代碼、機型、起飛機場和目的機場代碼等信息的放行許可請求報文通過數據鏈發至機場起飛前放行系統。DCL接到請求后，判斷是否滿足管制放行條件；塔臺空中交通管制員將返回一個離場許可上行報文Departure Clearance Uplink （CLD），內容包含飛行標志、機型、應答機編碼、使用跑道、離場航線、飛行高度層等飛機放行許可信息的報文上傳至飛行員。飛行員接收到空中交通管制員的放行許可報文后，機組再回復確認報文Clearance Readback Downlink （CDA）。如果飛行員發送DCL申請報文或發送DCL確認回復報文后，2分鐘內未能收到表示DCL申請或確認回復成功的上行報飛行系統信息FSM，視為服務失敗，需要通過管制頻率聯系空中交通管制員獲得語音放行許可。

當飛行員收到DCL起飛放行信息報（CLD）后，需要在10分鐘內發送起飛回復信息（CDA），否則視為服務失敗，需要立即通過管制頻率聯系空中交通管制員獲得語音放行許可。

DCL服務的核心職責是保證實時、準確、可靠的完成空中交通管制員與飛行員之間的雙向通信。因此，通信流程設計中采用握手機制，正常的放行通信過程中飛行員和空中交通管制員要完成4次通信握手，以保證放行通信服務的可靠性。數字放行在上海兩場的應用流程，如圖4所示。

如圖4所示，第一步，機組發起申請至DCL應用服務；第二步，DCL應用服務將機組放行申請[APL]發送至電子進程單客戶端，航班限制狀態（勾，圈）變為“DCL”圖標；第三步，塔臺用戶發起DCL批復雙擊狀態框，彈出對話框，將所有需要發布的DCL內容進行拼裝，并顯示，由用戶確認后點擊發送。所有DCL報文所需內容均從塔臺電子進程單系統中獲取，無需空中交通管制員手動填寫，極大程度的減輕了空中交通管制員的工作量并減小了手動填寫可能發生的錯誤情況；第四步，DCL應用服務組裝批復報文發送至機組；第五步，機組接收設備若成功收到管制批復，會自動回復MAS報文；第六步，DCL應用服務將接收到的MAS報文中的邏輯狀態轉換成航班DCL狀態直觀的顯示在電子進程單系統成。若系統回復邏輯確認[MAS]成功則顯示如下“M”狀態；第七步，機組業務確認[CDA]發送至DCL應用服務，若收到超時告警消息 狀態框顯示為[E]；第八步，DCL應用服務將機組確認報文發送至電子進程單。

STEP1 機組發起申請至DCL應用服務

STEP2 DCL應用服務將機組放行申請[APL]發送至電子進程單客戶端，航班限制狀態（勾，圈）變為“DCL”圖標：

STEP3 塔臺用戶發起DCL批復雙擊狀態框，彈出對話框，將所有需要發布的DCL內容進行拼裝，并顯示，由用戶確認后點擊發送。

其中，所有DCL報文所需內容均從塔臺電子進程單系統中獲取，無需管制員手動填寫，極大程度的減輕了管制員的工作量并減小了手動填寫可能發生的錯誤情況。

STEP4 DCL應用服務組裝批復報文發送至機組

STEP5 機組接收設備若成功收到管制批復，會自動回復MAS報文

STEP6 DCL應用服務將接收到的MAS報文中的邏輯狀態轉換成航班DCL狀態直觀的顯示在電子進程單系統成。若系統回復邏輯確認[MAS]成功則顯示如下“M”狀態。

若收到超時告警消息 狀態框顯示為[E]

STEP7機組業務確認[CDA]發送至DCL應用服務。

STEP8 DCL應用服務將機組確認報文發送至電子進程單。

由以上流程可以看出，DCL服務集成塔臺電子進程單后，流程更加簡潔，無需空中交通管制員在兩套系統中進行切換，更減少了手動輸入步驟，大大降低了可能發生的“錯、往、漏”情況。并且所有的關鍵步驟是否成功對于使用者來說是透明的，當發生系統軟、硬件故障時，系統使用者和運維人員能夠第一時間獲知并采取應急流程。

6 上海兩場運行情況

自從上海浦東機場、上海虹橋機場通過數字放行結合電子進程單的方式運行以來，有效的提高了放行的效率，減少了話音頻率的占用，降低了空中交通管制員和飛行員的工作負荷。從2015年2月至2016年1月的浦東機場、虹橋機場DCL數據統計來看，兩場的DCL批復量穩步增長，如圖5和圖6所示。

7 結 語

空管數字放行系統是加速我國空管系統現代化建設的一個重大舉措，是落實民航“十二五”規劃的重要步驟。對全國民用航空運輸事業的發展將產生深遠的影響。此系統在技術上是成熟的、可行的，在應用上是非常必要的。

本文從上海浦東機場和上海虹橋機場的實際情況，提出了比較具體的技術方案。建成后的空管數字放行系統將大大提高兩場空管運行保障水平和業務管理水平；提高空管放行能力；降低空管頻率擁擠和設備故障對空中交通正常秩序的影響，保障飛行安全，有力的促進民用航空事業的快速、健康地發展。

參考文獻：

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