Thales V5自動化系統多跑道分配計算分析

陳秀娜

（民航中南空管局技術保障中心，廣東 廣州510405）

隨著民航事業快速發展，航班起降架次持續的增加，許多機場的交通流量越來越擁擠，使得機場和空中交通管制部門面臨著巨大壓力。為了緩解交通壓力，實施多跑道運行成為一個必然趨勢。而空管自動化系統是空中交通管制的重要設備，對多跑道分配的有效管理是空管自動化系統不可缺少的。目前，Thales公司生產的EUROCAT-X自動化系統為廣州區域管制中心所使用的主用空管自動化系統，預計今年全面升級為EUROCAT-X V5。V5新版本系統針對多跑道分配設計了新算法和新功能[1]，接下來將著重介紹Thales V5系統如何進行多跑道分配計算。

1 多跑道概述

多跑道的定義是同一個機場有兩條或兩條以上的跑道。我國多跑道機場的數量不斷增加，預計至2015年，我國多跑道機場將達到20個。根據跑道布局分為交叉跑道、開口V形跑道和平行跑道。因平行跑道有利于跑道容量最大化且運行安全，所以國內外大型機場采用平行跑道為主流跑道布局方式。目前我國多跑道機場均為平行跑道，北京首都、上海浦東和廣州白云機場都擁有3條跑道。

以廣州白云機場為例，2015年2月5日正式啟用三跑道運行。三條跑道為平行跑道，分別為西跑道01/19、東內跑道02L/20R和東外跑道02R/20L。東西跑道間隔為2200米，東內/外兩條跑道間隔為窄寬距離400米。現多跑道運行模式根據不同時間段主要分為三種：單跑道模式（單起單落），半混合模式（單起雙落或雙起單落）和混合模式（雙起雙落）。對于多跑道運行，應避免交叉降落，合理分配調度跑道很重要。

2 V5跑道分配管理

EUROCAT-X系統是具有國際先進水平的空管自動化系統，具有強大的雷達監視、飛行計劃處理、告警等功能。為了適應未來航班量的增加和管制運行需求，北京、上海和廣州三大區管將全面升級為EUROCAT-X V5。V5新系統對起飛落地跑道等信息對其狀態進行監視，落地跑道不符合時，發出告警提示。該功能對機場準確起飛降落有著重要的作用，對于多跑道運行的機場來說尤為重要。

起飛、落地跑道在領航計劃報FPL的第22組信息域中進行定義。管制員可在線手工修改當前開放跑道RunwayInUse。Off-line離線可以定義RunwayInUse的默認跑道，可以同時啟用多條起飛/降落跑道。在離線可以設置跑道沖突對CONFLICT_RWY。跑道沖突對，定義為同一對跑道不能同時作為起飛和降落跑道使用。手工修改當前開放的起飛/落地跑道時，系統將會檢查是否為跑道沖突對，如果是將會有提示確認窗口。

2.1 跑道自動/人工分配

2.1.1 起飛跑道DEPARTURE_RUNWAY自動分配：（1）起飛航班沒有分配跑道且飛行計劃狀態處PREACTIVATION預激活時，可進行自動分配；（2）當飛行計劃狀態由INACTIVE未激活狀態變為COORDINATION協調狀態時可自動分配跑道。

2.1.2 落地跑道ARRIVAL_RUNWAY自動分配：（1）在預計落地時間ETA前若干時間（系統參數：FPL_STAR_ALLOC）自動分配；

2.1.3 起飛跑道可在航班起飛之前任意時間由管制人工分配。落地跑道在航班降落之前任意時間可由管制人工分配。人工分配起飛/落地跑道時，跑道將會和起飛/落地機場進行一致性檢查。已分配好跑道后，若跑道更改，應在電子進程單有所提示。2.1.4 當飛行計劃的起飛/落地跑道信息更改時，系統將重新自動分配SID/STAR進離場程序，該分配立即生效。對于人工修改飛行計劃的落地跑道，如果修改在航班飛越STAR進港程序的第一個點之前，系統將會自動重分配STAR，即使STAR已人工分配過。如果修改在航班飛越STAR進港程序的第一個點之后，系統將自動刪除STAR。類似進行了RE-REOUTE操作，把STAR進港程序最后一個點直拉至目的地。

2.2 跑道重計算

2.2.1 起飛跑道重計算

（1）對于已自動分配起飛跑道的航班，若在航班起飛之前，起飛機場、停機口、航班號、計劃航路、機型和尾流這次參數發生改變，則系統將重計算起飛跑道；

（2）對于已分配起飛跑道的航班，若在航班起飛之前，系統當前開放起飛跑道修改時，系統將重計算起飛跑道。該計算在飛行計劃下一次剖面或航路重計算時生效。

2.2.2 落地跑道重計算

（1）對于已自動分配落地跑道的航班，若在航班飛越STAR進港程序的第一個點之前，落地機場、停機口、航班號、計劃航路、機型和尾流這次參數發生改變，則系統將重計算落地跑道；

（2）對于已分配落地跑道的航班，若在航班飛越STAR進港程序的第一個點之前，系統當前開放起飛跑道修改時，系統將重計算落地跑道。該計算在飛行計劃下一次剖面或航路重計算時生效。

對于重計算分配跑道，將會出現三種情況：一條更匹配的跑道、沒有跑道或者多條跑道。系統將跑道高亮顯示，并有告警窗口提醒。如果只開通一條跑道或重計算的結果和當前已分配跑道一致，系統將無任何提示。

2.3 跑道域狀態

系統根據不同分配和修改跑道方式，跑道域處于不同的狀態。

（1）INITIAL初始化狀態：沒有自動或人工分配跑道。（2）RUNWAY_MATCHING跑道匹配狀態：系統成功自動分配跑道或者人工修改的跑道和系統計算或重計算的跑道一致。該跑道域標牌顯示為綠色。（3）RUNWAY_NOT_MATCHING跑道不匹配狀態：跑道人工分配，分配的跑道和系統計算的跑道不一致。該跑道域標牌顯示為紫色。（4）RUNWAY_UNRESOLVED跑道未確定狀態：系統自動分配跑道失敗，跑道值為“???”，并顯示高亮。 （5）RUNWAY_RE-EVALUATED 跑道重計算狀態：跑道因修改而自動重計算且重計算的跑道和分配的跑道不一致，該跑道域標牌高亮顯示。（6）NO_RUNWAY_ASSIGNED無跑道狀態：人工刪除已分配的跑道。

3 V5跑道自動分配計算

Thales V5如何對起飛/落地跑道自動分配計算呢？系統分配某一條跑道主要是基于下線定義的跑道分配條件CRITERIA。在離線AIRPORT_RUNWAY[2]文件中定義跑道分配匹配條件，這些分配條件具有優先權，不同的順序有不同的優先權，最先定義的優先權等級最高。

離線定義跑道分配條件時，根據實際情況著手，從定義某個機場AIRPORT_ID開始，接著定義起飛/落地跑道模塊具體的分配條件。跑道分配可定義多個不同的匹配條件，包括AIRCRAFT_TYPE機型，BAY停機位，AIRLINE航空公司，WAKE_TURBULENCE尾流，ROUTE進離場程序。定義這些條件分別是基于飛行計劃不同域和離線的下線參數。（1）機型：基于飛行計劃的機型 （field9b）和VSP下線參數Aircraft_Type_Id；（2）停機位：基于飛行計劃 GATE（field18）和 VSP 下線參數Parking_Bay；（3）航空公司：基于飛行計劃航班號（field7a）前三個字母和VSP下線參數Airline_Identifier；（4）尾流：基于飛行計劃尾流（field9c）和 VSP 下線參數 WTC_Identifier；（5）進離場程序：基于飛行計劃航路（field15c）和VSP下線參數Route_Point。飛行計劃航路可在ROUTE條件中分段定義，ROUTE條件定義的下線參數分段點至少有一個與飛行計劃航路匹配。

這些條件可以定義為Mandatory criteria強制性條件或Nonmandatory criteria非強制性條件。強制性條件必須進行匹配計算，非強制條件作為可選的執行匹配條件。強制條件總是在非強制條件前面執行匹配計算。如圖1分析了跑道自動分配計算算法：

圖1 跑道分配流程圖

RunwayInUse應該總是作為第一個被計算的分配條件。

（1）在跑道分配計算時，強制條件必須全部執行一遍，非強制條件根據執行結果決定是否繼續執行下一個非強制條件，直至所有執行完畢。

（2）當所有強制性條件執行完畢，跑道分配應該暫停，根據執行結果決定是否執行非強制條件；強制條件執行完的結果主要三種情況：只剩下一條跑道，沒有跑道或者多個跑道可以分配。

（3）當強制條件執行完剩下一條跑道，不執行非強制條件，將會和RunwayInUse進行匹配，匹配則分配跑道號，不匹配時FDR的跑道值為“???”，并顯示高亮；當強制條件執行后沒有跑道可分配，不執行非強制條件，FDR的跑道值為“???”，并顯示高亮；當強制條件執行后剩余多個跑道可以分配，則繼續按順序優先權執行非強制條件。

（4）每執行一條非強制條件就根據執行結果判斷是否繼續執行下一條。執行第一條非強制條件后，執行結果若為一條或零個跑道可分配則不再執行下一條非強制條件，否則繼續執行下一條非強制條件直至執行完畢。最后執行結果若為一條跑道且與RunwayInUse匹配則分，不匹配則FDR的跑道值為“???”，并顯示高亮；若剩余多個跑道或沒有跑道則FDR的跑道值為“???”，并顯示高亮。

總之，在執行強制條件時，不匹配則不分。非強制條件按順序優先級執行，直到篩選剩一條跑道時分跑道且退出不執行下一條非強制條件。如果最后剩下多條跑道或沒有跑道則不分。只開通一條跑道時不執行非強制條件。

4 結束語

在EUROCAT-X舊系統，跑道分配只是簡單跟隨系統當前開放起飛落地跑道。不太適用于多跑道運行模式。相比EUROCAT-X舊系統，V5跑道分配增加了新的功能特點，應用于多跑道分配運行顯得尤為重要。

（1）跑道分配可在離線設置跑道分配條件，包括機型，停機位，進離場程序等。根據這些匹配條件計算分配跑道號，使得更加規范化和合理化。避免雜亂無序，交叉降落等情況。

（2）跑道分配不同動作有不同顏色提示，顯得更加清晰和明朗，提高工作效率。以廣州為例，若因跑道地面維護等原因只開通西跑道，但像A380這種機型只能落東跑道，這時會提醒管制員，避免落錯跑道。另外管制領班會根據風向等原因在線修改跑道號，這時會高亮顯示，使管制員實時掌握最新動態；

（3）落地跑道會根據落地機場、停機口等這次參數發生變化時重計算，計算跑道不一致時高亮顯示，并有告警窗口提醒。相比EUROCAT-X舊系統，避免了系統根據開放落地跑道修改而自動修改航班落地跑道而帶來因剖面計算未生效導致不會重新自動分配跑道的問題。

［1］Thales ATM Pty Ltd NESACC NEUP&NEHUP EUROCAT-X System/Segment Specification[Z].

［2］Thales ATM Pty Ltd NEUP&NEHUP EUROCAT-X/DPR OFFLINE DATA SPECIFICATION[Z].