成都INDRA自動化系統4D軌跡與管制權限更新機制研究

張翀 阮敏

摘 要：2019年2月以來成都英德拉自動化系統多次出現個別航跡4D航跡更新及管制扇區權限異常。針對此異?，F象，通過自動化系統回放，4D軌跡解析結果前后對比以及自動化系統處理特性分析，對疑似異?，F象進行了解釋，并對INDRA系統4D軌跡及管制扇區權限更新機制進行了研究，為今后相似問題處理或扇區劃設等工作提供了有指導價值的材料。

關鍵詞：INDRA;4D軌跡;管制扇區;管制權限

中圖分類號：V355 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0011-02

0 引言

2019年2月以來，成都區域管制中心多次反映英德拉自動化系統（以下簡稱INDRA系統）出現航跡4D軌跡未按照預期更新導致航跡的后續管制席位發生管制權限提示錯誤的異?，F象。以2019年2月14日為例，航班QDA9879從成都區域北扇進入，預計飛越扇區依次為AC16、AC09、AC11L、AC17……在AC09至AC11L存在管制移交過程。正常情況下，航班在AC16、AC09扇區按管制要求飛行時，對具有AC11L及AC17指揮權限的管制員應顯示為預管制狀態，提示管制員該航班即將進入本席位管制扇區。但在本案例中，其4D軌跡更新并未按照預期演變，反而變為黑色不關注狀態，即系統認為該航跡下個扇區非本席位管轄，不予提示。

成都區域目前日均起降架次已超900次，日均飛越架次超過2000次，空管保障壓力巨大，自動化系統如不能按照預期向管制員提供航跡預進入提示功能，可能影響管制員進行沖突預判;扇區間管制權限如不能按預期完成移交，則會明顯增大管制協調工作量。以上風險源均不可接受，為此，技術保障部門針對案例進行了詳細分析，從現象解釋到實驗驗證，最后提出解決建議。

1 現象分析

在對管制申報記錄進行匯總后，選取了2月14日案列進行回放，對航跡從出現到發生異常再到恢復的全過程進行了場景還原。如圖1所示，UTC時間07：22，航跡QDA9879正位于成都AC16扇區，該扇區管制員擁有AC16、AC09、AC11H指揮權限，航跡標牌顯示為全綠色。管制員輸入移交高度7800米，按照計劃航線將于PANKO移交AC11L扇區。但同一時刻，AC11L扇管制員的SDD上（如圖2所示）該航跡標牌顯示為黑色不關注狀態，管制員沒有如期收到預進入提示。觀察發現，航跡4D軌跡解析正常，后續航路點依次為P191、P490、LUBDI、P248、PANKO、P489、ZYG……，但過點高度并未按管制員設想保持在7800米，而是逐漸上升，在PANKO預計達到11000米，隨后在ZYG又下降至7800米。按照以上過點高度推測：航跡在過PANKO時，將直接進入AC11H扇空域且保持11000米高度，直到接近ZYG航路點時，才開始下降并飛越ZYG。是否有可能系統根據此4D軌跡預測結果，不認為航跡將進入AC11L扇？通過Indra系統工具解析該航跡實時4D軌跡計算屬性，如表1所示：系統推測航跡依次飛越扇區AEXA、AC16、AC09、AC11H、AC11L、AC17……但在AC11L扇區飛行時間僅為23秒，低于有效判斷閾值，推測得到證實。那么該航跡為什么在管制正常操作環境下，沒有按照預想的狀態演變？存在高低扇劃設的空域，航跡垂直穿越扇區邊界時系統又如何判斷？帶著以上疑問，利用成都Indra測試驗證平臺，進行了推測和實驗。

2 INDRA 4D軌跡更新機制研究

INDRA系統中，管制扇區基本單元為basic sector，由其組成的與管制實際指揮空域形狀一致的是logic sector，在此之上，由管制主任席根據流量及管制負荷進行分合扇后，將1個或多個logic sector劃分至某固定OPS，管制員對其OPS所含logic sector具有管制權而指定XFL操作將影響該航跡離開其OPS時過扇區邊界高度。在本例中管制員修改XFL，試圖讓航跡在過PANKO前下降至7800米，但實際執行結果影響的是過ZYG高度（見圖3）。這時，如要立即使4D軌跡下降至預期高度，可選的管制操作是修改航跡ECL，則航跡剩余航路檢查點過點高度將立即全部變為ECL高度。

另一個問題與Indra 4D軌跡高度剖面相關，Indra自動化系統軌跡推測采用的是基于航空器性能模型及航路模型初始建模，使用機組意圖及大氣環境數據參與調整的模擬計算方法，其航空器性能使用Eurocontrol Experimental Center制作的BADA航空器性能數據庫。初始4D軌跡的高度剖面采用最佳燃油經濟性模型，總是按盡早加入巡航高度，最遲離開巡航高度的方式進行4D軌跡預測。這對于具有高低扇劃分的管制空域，可能面臨的問題是：系統推測的穿越高低扇垂直邊界的軌跡與管制員設想不一致。如圖4所示，以成都區域為例，相鄰的AC11H、AC11L、AC18、AC17四個扇區分別為兩組高低扇，且垂直邊界高度不同。在未指定ECL的條件下，系統將使用FPL里的初始巡航高度進行4D軌跡計算，并盡可能晚的考慮下降高度，導致AC11H移交AC11L的推測時刻偏晚。除此之外，對于低扇的最高可用高度層，系統采取扇區垂直邊界高度（含）下取整1000英尺的方式進行實際計算，在本例中，雖然11扇高低邊界高度為267HF，但系統認定的AC11L扇最高可用高度層為260HF，導致4D軌跡進入時刻進一步推遲。通過驗證平臺進一步實驗發現，如果指定XFL等于267HF，則系統將判定航跡不進入AC11L扇區，管制權限判定將變為AC11H直接移交AC17扇區。相似問題，在成都區域與貴陽區域邊界也會發生，導致個別航跡未按管制預期從AC17通過AIDC移交貴陽，而是移交給了AC18扇區，只不過4D軌跡高度剖面變為從低扇穿越邊界上高扇。

3 結語

2019年2月以來，成都區域管制中心多次反映英德拉自動化系統（以下簡稱INDRA系統）出現航跡4D軌跡未按照預期更新導致航跡的后續管制席位發生管制權限提示錯誤的異?，F象。主要原因來自以下幾個方面：管制分合扇后，OPS管制扇區變化導致XFL生效位置變化;Indra 4D軌跡計算模型與扇區劃分存在微妙關系，導致系統對航跡與管制員預期存在差異。此種現象為個別航跡出現的偶發現象，不能定義為系統故障或問題，但通過分析和實驗所掌握的INDRA自動化系統4D軌跡與管制權限更新機制可以為管制指令、扇區劃分，管制移交操及航路航線程序設計等提供更準確的系統理論支撐。

參考文獻

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