空中交通流量管理中地面引導系統限制信息與流量系統限制信息不一致問題的分析

摘要：地面引導系統是機場空管用于監控機場活動區內航空器和車輛運動的監視系統，地面引導系統上會顯示航班的受限信息以及航班的受限制標識。流量系統是負責處理和分發航班限制信息的系統，如果兩套系統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的典型故障進行了分析，同時分析了兩套系統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，規劃和實施經濟性的空中運輸。

空中交通流量管理系統所提供的流控限制信息是空管部門對于機場航班和區域管制航班控制的參考依據，尤其是機場管制所用的場面監視系統，會引接流量管理系統的限制數據。因此如果限制信息出現錯誤，或者是兩套系統的限制信息不同步，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容對放行航班進行管控，也無法保證空中流量的穩定性和可靠性。

1 華北流量系統

華北流量系統（ATFM）的設立目標是“使得空域容量得到最大限度的利用，并且交通量與適當的空中交通服務提供者宣布的容量相適應”[1]，在全面引接與流量相關的各類數據的基礎上，可以有效支撐戰略流量管理、預戰術流量管理、戰術流量管理、事后統計分析四個管理階段，保障華北區域空中交通流的順暢性、有效性和高效性。

流量管理系統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整，在航班執行的時間前某一個時間點（一般提前2小時），根據當時機場的運行條件更新調整決策，發布最終的流量措施方案[2]，確定受控航班和非受控航班。

華北流量系統功能上除了包含原CDM系統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，實現全華北地區的統籌決策，從全局優化交通流，保障航班各階段的運行效率，并減少延誤。根據梳理，華北流量的系統功能架構圖如圖1所示。

2 ASMGCS系統與華北流量的交互

A-SMGCS系統的英文全稱是Advanced Surface Movement Guidance Control System—高級場面活動控制和引導系統。A-SMGCS系統通過監視，控制，路由規劃和燈管引導四級功能完成對機場活動區內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系統具備四級燈光引導運行能力，是世界首個實現機場全天候燈光引導的系統。系統全部由華北空管局聯合南京萊斯公司設計、開發、制造，實現核心技術100%國產化，是“中國制造”戰略的重要體現。

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

跑道數據如跑道名稱、跑道等級、航向等信息，具體數據如表2所示。

華北流量系統在進行流控航班排序工作時，優先排受限航班（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先順序，依據目標撤輪檔時間作為計算的基準時間。同時華北流量系統實時接收ASMGCS系統發送的計劃數據和跑道數據，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系統對于華北流量系統數據的處理和分發以及對于故障現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系統在處理、顯示流控數據的數據流程圖。具體數據處理流程如圖2所示。

華北流量系統的數據來源是由一系列的屬性信息所構成的，在所有帶有屬性的數據的共同作用下實現對航班的限制。ASMGCS系統接收流量管理系統發布數據之后，ASMGCS系統需要根據數據解析出策略信息所包含的各項屬性數據，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系統的內部配置文件，可以將限制點的作用時間范圍轉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 故障重現及解析

3.1 故障重現

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，要經過走廊口點OMDEK，最終在空域VARDU點移交給武漢管制區的管制員，同時因為受到流量控制，航班在經過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束時間在ASMGCS系統上與華北流量系統中顯示的不一致，該條限制信息在ASMGCS系統上顯示如圖3所示。而在華北流量系統中，該條限制信息的開始時間標注為1：30，結束時間標注為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行時間內，但是航班在ASMGCS系統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

根據故障的現象進行分析，首先ASMGCS系統上顯示的限制信息是由華北流量系統傳輸過來的，華北流量管理系統的數據來源是由空管中心流量管理室確定，數據本身不會直接發送給ASMGCS系統，因此造成上述故障問題的原因經過排除基本只剩下以下可能：（1）華北流量系統傳輸的限制信息本身就是錯誤的，原因可能是華北流量管理系統自身解析處理數據出現錯誤或者數據源輸入錯誤而造成的;（2）華北流量系統傳輸的限制信息是正確的，但是在經過ASGMCS系統解析轉換的過程中出現了錯誤;（3）華北流量傳輸限制信息和ASMGCS系統接收解析限制信息都沒有問題，是ASMGCS系統在處理和相關航班受限標識的過程中出現了問題，導致航班沒有正常懸掛流控標識。

由于ASMGCS系統是作者部門所運行維護的系統，根據由近及遠的故障排除原則，首先從本系統的角度來進行故障的排查工作，查看ASMGCS系統在接收ATFM系統所發布的數據是否存在問題。RTP主機上面掛載的是ASMGCS系統處理限制信息的進程CETC_RESP，所有有關流量接收數據都由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命令通過監控席位遠程登錄到ASMGCS系統的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系統接收流量系統所傳輸的數據，在該日志可以查看ATFM系統發送給ASMGCS系統的限制數據與ATFM系統發布的數據是否一樣，如果限制信息一致，表明ATFM系統在處理和傳輸限制數據方面不存在故障，可以繼續排查ASMGCS系統自身的問題。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系統接收原始數據項。根據查看，在原始數據項中的開始時間和結束時間，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，詳細數據項信息如圖4所示。

在ASMGCS系統接收ATFM系統的限制數據信息項不存在問題的情況下，繼續向下排查ASMGCS系統在對原始數據項進行解析轉換處理的過程所存在的問題，這一步需要查看ASMGCS系統的離線配置文件，查看系統對于限制信息的處理規則。由于配置文件信息是全系統同步發布的，所以可以在ASMGCS系統的任意一個節點上查看ASMGCS系統對于流控限制信息的配置文件參數，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。后面的time值是ASMGCS系統在收到華北流量時間數據之后的轉換規則，值是90，單位是分鐘。根據這條定義規則就可以計算出ASMGCS系統中顯示流控的開始和結束時間（為了更好地彌補誤差，除了按照這條規則進行轉換，ASMGCS系統在顯示時間的時候會加入誤差參數，開始時間會在這個基礎上減去2min，結束時間會增加2min，誤差參數寫入程序而不在配置文件中體現）。

根據RESP_RecvResInfo日志中所記錄的流控時間開始和結束范圍為9：30到17：30，這個時間是北京時間。ASMGCS系統所采取的時間機制是UTC時間，因此要將北京時間先轉換成UTC時間，將UTC時間減去8小時的時差，開始時間變為1：30（UTC），結束時間是9：30（UTC），再根據RESP_Config.xml所規定的時間轉換規則，將開始時間和結束時間再減去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，結束時間增加2min，最終得到該條流控的開始時間和結束時間分別是23：58和08：02，與ASMGCS系統上顯示出來的流控時間一致。

可以得到結論，ASMGCS系統與ATFM系統限制信息顯示不一致的問題的根本原因是ASMGCS系統在解析時間范圍時加入了自身的轉換規則和時間誤差，因而導致兩套系統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（流量系統發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，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系統在對航班受控的處理機制也不存在問題。

3.3 解析結論

根據以上查閱日志和ASMGCS系統配置文件的步驟，可以得出結論，對于航班是否受限由華北流量系統進行計算和判定，ASMGCS系統不對航班的受限情況和受限數據進行計算處理。華北流量系統計算出CSN6720不受限制，ASMGCS系統內部的Restrict標識就會置為0，因此航班屬于正常不受控航班，符合當前系統的設計要求。

同時針對管制員反饋的ASMGCS系統顯示的限制時間與華北流量系統顯示的限制時間不一致的問題，根據上述解釋，ASMGCS系統在接收華北流量系統發送的流控信息之后，根據ASMGCS系統的配置文件和時間冗余誤差值，會對時間進行轉換處理，因此兩套系統在直接觀察時，時間的確會存在著不一致的現象，ASMGCS系統的顯示時間僅僅作為輔助性參考時間，管制人員可以依據ASMGCS系統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為基準，不能單純地以ASMGCS系統上顯示的限制起止時間作為航班是否受到流控的判定。

4 結束語

本文通過對華北流量系統、ASMGCS系統接收華北流量系統信息所進行的處理流程、處理機制等內容的介紹，詳細闡述了兩套系統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為基準。除了在大興機場同時引接了ASMGCS系統和華北流量系統之外，其他機場在兩套進程單系統和流量系統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，為行業內同類系統或相似系統功能和問題提供參考。

參考文獻：

[1] Boli? T，Castelli L，Corolli L，et al.Reducing ATFM delays through strategic flight planning[J].Transportation Research Part E：Logistics and Transportation Review，2017，98：42-59.

[2] 李翠霞，靳學梅.基于流量管理決策信息的管制決策工具協同設計[J].信息化研究，2020，46（5）：29-33，44.

[3] 林濱，柯如峰，黃明亮.淺談A-SMGCS系統在空中交通管制工作中的應用[J].數字通信世界，2019（11）：91.

[4] 莊嘉祥，靳學梅，張海芹.流量管理策略在塔臺管制自動化系統中的集成應用[J].信息化研究，2021，47（4）：40-44.

[5] 王乙.基于MIT的扇區流量管理決策研究[J].中國高新區，2018（5）：255.

【通聯編輯：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。