淺析跑道狀態燈的應用

李琛

【摘 要】面對民航高速的發展，對跑道安全性的要求越來越高。助航燈光系統不僅可以引導飛機在夜間或者能見度不好的時候安全運行，同時也是預防跑道入侵的一種有效方式。本文主要介紹了跑道狀態燈系統的配置原理及運行模式，并詳細分析該系統對預防跑道入侵事件的發生具有良好的效果。

【關鍵字】跑道狀態燈；助航燈光系統；跑道入侵

中圖分類號： V35 文獻標識碼： A 文章編號： 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 預防跑道入侵的重要性

跑道作為機場最重要的組成部分，它不僅決定了機場的航班流量，又是整個飛行過程中對安全系數要求最高的地方。隨著各大機場客流量的不斷增大，機場擴建為多跑道機場已成常態，例如：首都國際機場擁有三條跑道，浦東國際機場擁有四條跑道等。面對日益復雜的機場布局平面，機場交通流量的大幅提升，機場運行程序的復雜化，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。美國聯邦航空局（FAA）關于跑道入侵的定義：地面航空器、車輛、人員和物體等在機場管制的跑道范圍內，發生碰撞事故，或引起航空器起飛、準備起飛、降落或者降落時間間隔不足的任何時間都可以定義為跑道入侵。

回顧歷史上跑道入侵事故，所造成的結果都是災難性的。根據民航局統計，我國2007年發生跑道入侵事件12起，2008年發生3起，2009年發生3起，2010年發生8起。2016年10月11日虹橋機場客機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級跑道入侵危險等級”，即：極度嚴重的機場安全事故，間隔降低，飛機碰撞事故的概率接近百分之百，能夠避免的概率小，機場的相關管理人員一般采用極端措施來解決此類問題。

雖然國內對跑道入侵這個概念還沒有嚴格的定義，但各大機場越來越意識到預防跑道入侵的重要性。

2 跑道狀態燈系統

從2006年起，FAA有計劃地采取了一系列措施以提高跑道安全水平，其中，跑道狀態燈作為降低跑道入侵風險的主要手段之一，發揮著重要的作用。跑道狀態燈（Runway Status Light）是由跑道進入燈（REL）、起飛等待燈（THL）及相關控制子系統組成。它的工作原理是通過整合機場內多種數據來源，包括多點相關定位系統（MDS）、地面動態雷達系統（SMR）、廣播式自動相關監視系統（ADS）和先進的場面引導和控制系統（A-SMGCS）等來定位飛機或其他車輛的位置并辨識它們，根據處理器的動作邏輯，然后按照處理器的輸出命令，對飛行區內的助航燈具進行開關控制，達到警示機組人員或者車輛司機的作用，以提示此時穿越跑道或起飛不安全。

2.1 跑道進入燈REL

REL是由一組紅色單向發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，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REL激活亮起時（紅色），表示跑道正在被其他飛機或者車輛占用，此時進入或穿越跑道并不安全。

REL的運行邏輯：對于準備進近著陸的飛機，它的狀態可以分為四種，即：“正在進近”、“正在著陸”、“已經到達”和“正在滑行”。當飛機按照既定的角度朝向跑道進近且未達到跑道上方時，可認定飛機的狀態為“正在進近”；當飛機達到跑道上方且實測速度v大于80節時，可認定飛機的狀態為“正在著陸”；當飛機完成著陸且實測速度v180節（v1可設置，默認35節）時，可認定飛機的狀態為“已經到達”；當飛機的實測速度vv2且根據機場定位信息判斷飛機已脫離跑道時，可認定飛機的狀態為“正在滑行”。

（1）當飛機被判斷為“正在進近”時，在它進近方向上的所有與跑道相交的雙向運行滑行道上的REL燈具將被打開點亮；

（2）當飛機被判斷為“正在著陸”時，著陸飛機前方可設置一個“限制距離”（可設置，默認3秒），在“限制距離”內的滑行道交叉口上的REL可以熄滅。因為認定在“限制距離”內的滑行道相對安全，發生跑道入侵所造成的后果可忽略不計，以此提高機場的運行效率，但這需要根據機場的運行要求來設置；

（3）當飛機被判斷為“已經達到”時，可通過算法測算出飛機脫離跑道前的“占用距離”，預判該飛機在經歷此段距離減速后，可降至安全滑行的速度。“占用距離”外的跑道可以認為是安全范圍。在安全范圍內的滑行道交叉口上的REL可以熄滅。

（4）當飛機被判斷為“正在滑行”時，可認為飛機已完成降落任務，此時，各個與跑道相交的滑行道上的REL均被熄滅。

對于準備起飛的飛機，它的狀態可以分為兩種，即“正在離港”和“已經起飛”。當飛機接到塔臺指揮命令并開始執行起飛任務時，飛機在跑道上加速滑行和雖然起飛但仍在跑道帶上方，都可判定飛機的狀態為“正在離港”；當飛機爬升超過地面高度且脫離跑道帶上方時，可判定飛機的狀態為“已經起飛”。

（1）當飛機被判定為“正在離港”時，位于飛機前方的所有的REL均被點亮。若考慮更高效地指揮飛機或車輛通行，則可根據機場運行要求，設定一個“預期時間t1”（可設置，默認3秒），提前t1秒關閉熄滅飛機將要經過的道口上的REL。

（2）當飛機被判定為“已經起飛”，可將與此跑道相關的所有REL熄滅。

2.2 起飛等待燈THL

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

機場的多點相關定位系統、地面動態雷達系統等監視系統應覆蓋了足夠的監視范圍，可將跑道和與跑道相交叉的滑行道的相關區域劃分為靈敏區和入侵區。靈敏區的定義范圍是：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域。當跑道按照規劃，僅作為I類跑道運行時，可設定為一平滑與I類跑道等待位置之間的區域為靈敏區。入侵區的定義范圍是：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域和跑道全長區域。靈敏區作用于預警，入侵區作用于動作。

THL的運行邏輯：當跑道上有飛機準備執行起飛任務時，此時，另一架飛機進入了靈敏區，等待起飛燈系統作用于在塔臺的人機界面進行預警；當該飛機突破靈敏區進入入侵區后，則THL亮起。一旦入侵飛機或車輛徹底脫離跑道，THL則會熄滅。

2.3 跑道狀態燈的優點

跑道狀態燈系統是由跑道入口燈和起飛等待燈兩個獨立的系統組成，是在不增加塔臺管制員工作量的基礎上，利用既有機場的信息量，整合判斷與輸出命令，控制跑道進入燈和起飛等待燈的點亮與熄滅，從而做到降低跑道入侵的可能性。需要注意的是，跑道狀態燈系統的操作不能替代塔臺管制員，無論是進入、起飛、穿越、降落，飛機的動作都必須得到塔臺管制人員的許可。

對于跑道進入燈（REL）系統，當飛行員發現前方REL已亮起，則飛行員應將飛機停在跑道等待位置處。若此時，REL亮起與塔臺管制員的指令不一致時，飛行員需要及時聯系塔臺，并等待下一步指令。若當飛行員發現REL亮起但飛機已跨過跑道等待位置，進入動作區，飛行員應意識到，此時進入或穿越跑道不安全，需要立即與塔臺管制員聯系，并決策出最優方案，防止事故發生。

對于起飛等待燈（THL）系統，當飛行員發現前方THL已亮起，但與管制員的命令相沖突時，飛行員需停止起飛程序，并及時通知管制員，無論此時THL是否又熄滅了，飛行員都必須等待塔臺許可，再執行起飛任務。

3 應用分析

以下列機場模型為例，說明跑道狀態燈系統可有效預防跑道入侵事件的發生。該機場建設有兩條跑道，兩跑道平行布置，主降方向為由東向西，均按II類跑道建設。兩條跑道之間設有若干滑行道。以跑道09L-27R為例，該機場在與跑道交叉的滑行道上設置有跑道進入燈，在跑道設置有起飛等待燈，配置如圖所示。

假定狀況：FA01進入09L-27R跑道準備執行起飛任務，此時FA02剛完成從09R-27L跑道降落的任務，并已脫離跑道往站坪滑行。但由于某種原因，FA01仍在跑道上，沒有完成起飛任務。若此時管制員沒有發現FA01，并給FA02下達了穿越跑道的許可，停止排燈已經熄滅。但跑道狀態燈系統綜合判斷已將跑道進入燈（REL）點亮，FA02飛行員發現跑道進入燈信號（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，起飛等待燈點亮，提示FA01，此時跑道已被占用，警示飛行員停止起飛任務或決策最佳方案，立刻通知塔臺管制員。兩個系統獨立運行，共同預防入侵跑道事件的發生。

4 結語

助航燈光系統不僅更好地引導飛機安全著陸，也是一種預防跑道入侵的有效手段。跑道狀態燈由FAA主導研發，在美國4個機場進行測試，并擴大到全美17個機場完成實施，得到了較好的結果。目前我國各大機場尚無設置跑道狀態燈系統，但由于我國主要機場不斷擴建、航班量不斷提升，建議在施工條件允許和預算充足的情況下，引入跑道狀態燈系統。或者在遠期規劃中，做好預留，以適應今后機場安全升級的需求。

【參考文獻】

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