塔臺管制自動化系統與空管自動化系統C類移交研究

崔品品

（民航中南空管局空管設備應用技術開發實驗室，廣東 廣州 510000)

0 引言

隨著各地機場規模的不斷擴大，塔臺信息系統的數量日漸增加，不同的系統使用各自的人機界面，各系統間缺少足夠的數據交互，同時信息綜合利用程度低、席位工作環境混亂。因此，對塔臺信息系統進行集成，建立塔臺管制自動化系統成為目前塔臺建設的主要思路。

由于各地管制范圍劃分的差異，有些地方的機場塔臺管制范圍包含全部或部分進近空域，如湛江、鄂州等地。有些較為大型的機場塔臺管制范圍僅包括機場場面和五邊區域，如廣州、成都等地。由于塔臺管制自動化系統作為單獨的一套自動化系統，應自行處理飛行計劃數據。且目前塔臺不再建設空管自動化系統的延伸席位，因此，塔臺管制自動化系統與空管自動化系統之間不可避免地出現了飛行數據移交的管制業務需求。此外，有些現場的塔臺管制和機坪管制分離，機坪管制也可能會有自己的一套自動化系統，在這種情況下，塔臺管制自動化系統與機坪管制自動化系統也會需要進行移交，但是這種屬于地-地移交，類似于電子進程單系統的地面狀態流轉，相對較為簡單。而塔臺自動化和空管自動化系統之間的移交區別于傳統的不同管制單位間移交（如AIDC) ，且不僅僅包含目前的進近對區調的空對空C 類垂直移交。

在目前管制單位間所用移交方式的基礎上，本文基于不同的場景需求，致力于研究塔臺管制自動化系統與空管自動化系統之間的特殊移交模式，尤其是塔近分離的塔臺管制自動化系統與終端區空管自動化系統之間的C類移交，進而為塔臺管制自動化系統的后續系統設計和建設提供一定的理論基礎。

1 塔臺管制范圍和與空管自動化系統移交的關系

1.1 塔進一體與塔進分離

塔臺管制單位負責對本塔臺管轄范圍內航空器的推出、開車、滑行、起飛、著陸和與其有關的機動飛行的空中交通服務。規章要求，全年起降架次超過36000架次或者空域環境復雜的機場應當設置進近管制單位，進近管制空域垂直范圍通常在6000米（含）以下最低高度層以上，機場管制地帶通常包括起落航線和最后進近定位點之后的航段以及第一個等待高度層（含）以下至地球表面的空間和機場機動區。

所以，塔進一體的管制單位一般指全年起降架次較少，塔臺負責機場管制地帶和部分進近管制空域，其與空管自動化系統間屬于空對空垂直移交的關系；塔近分離的管制單位塔臺僅負責機場管制地帶，其與空管自動化系統間屬于地對空垂直移交的關系。

1.2 FDE C類移交

塔臺管制自動化系統與空管自動化系統之間的移交，不論是塔進一體時的移交場景還是塔進分離時的移交場景，都屬于典型的垂直移交。目前，關于垂直移交方面的研究，我國已有了自有電子移交電報標準，即基于飛行數據交互的空管自動化系統間管制移交FDE(4029.3C 類移交）[1]，目前已在國內多個現場根據各地實際情況進行了垂直移交方面的應用。比如廣州終端區和廣州區調之間基于FDECM[2]的移交，經相關一致性檢查、同步、協調、移交等標準過程，本質上屬于空對空的移交。此外，在西南地區現場與管制區范圍內中小機場之間存在更為簡單的FDE 應用方式，只包含移交階段，此部分可涉及地對空的移交。因此，垂直移交在實現方式上較為靈活，一般基于4029.3 的C 類移交，通過FDECM報文實現。

飛行數據交換C 類電報由4種電報構成，業務流程包含2個階段，分別為協調階段和移交階段。在報文語義和語法方面，飛行數據交換C類電報采用了ADEXP 格式。通信協議方面，大部分應用使用TCP/IP 協議[3]實現點對點通信。

在最新的關于民用航空空中交通管制自動化系統數據交換規范中定義，自動化系統間的數據交換報文分為5類，分別為系統通用數據交換報文、基礎飛行數據交換報文、環境數據交換報文、管制業務數據交換報文，流量信息數據交換報文。塔臺管制自動化系統進行飛行數據交互的外部系統，均需支持通過相互循環發送SHBT心跳報文判斷兩系統間數據傳輸是否正常；塔臺管制自動化系統通過管制業務數據交換報文實現與空管自動化系統電子化移交、與空管自動化系統或者第三方系統實現SSR報文的申請和分配。

雖然塔臺自動化系統和空管自動化系統之間的移交大體上仍然屬于垂直移交的范疇，通常需遵守FDE 移交方式，但FDE 移交的實現較為靈活，且鑒于塔進一體和塔進分離管制范圍的不同，與空管自動化系統之間的垂直移交方式也會相應地有較大區別。下面分別進行分析研究，尤其是塔進分離情況下，垂直移交處于不同自動化系統間地空移交的范疇，就未來的規范化移交使用方面，更有研究價值。

2 塔進一體的塔臺管制自動化系統與空管自動化系統間的FDE移交

塔進一體的塔臺管制自動化系統與空管自動化系統之間的移交本質上類似于進近-區調之間的空對空垂直移交，如湖北的鄂州機場集成塔臺系統與武漢終端區空管自動化系統之間、湛江的吳川機場塔臺管制自動化系統與湛江終端區空管自動化系統之間所采取的，就是基于空對空移交。

根據現行的管制移交協議，高低扇區的移交也會在一個固定的點完成。這個固定點與扇區間的高度分界線形成了空間上唯一一個移交點，因此高低扇區移交并不是真的無固定點，可基于移交點前VSP時間開始協調。其次，4029.3C 類移交標準運行實質是電報內容并不傳遞移交點和過移交點時間，僅包含移交的管制指令，可以避免不準確的數據影響飛行數據內容的情況。

FDECM 接口上的MH/T4029.3[4]消息具體的報文內容如下：

CFPL：完整的飛行計劃信息，包括ICAO 字段和其他字段

–SYN：用于同步

圖1 C類移交流程

–COOR：用于協調

–CNL：用于取消協調

CHRQ：移交請求

–HND：發起移交請求

–CNL：取消正在進行的移交請求

CHRP：對 CHRQ HND的響應消息

–ACP：接受移交請求

–REJ：拒絕移交請求

CLAM：收到CFPL COOR CFPL CNL CHRQ CHRP的確認

綜上分析，塔進一體的塔臺自動化系統與空管自動化系統之間，根據各地管制的實際需求，在確定好移交點或上下游的管制邊界的前提下，采用標準模式的FDE C類移交或者簡模式的C類移交即可實現。

3 塔進分離的塔臺管制自動化系統與空管自動化系統間的FDE移交

從管制工作流程而言，塔進分離的塔臺管制自動化系統與空管自動化系統之間的移交、屬于地面-空中的移交，有兩項特點：

1) 航班從地面起飛到進近管制，其時長特別短。就廣州現場而言，目前地面航班經塔臺電子進程單TOMS系統完成塔臺的管制流程后，起飛升空，進近的空管自動化系統界面一出現目標，正常情況下立即自動相關并直接歸進近管制。

2) 地空移交雖然也可以設定固定的移交點，但就離港航班，若基于普通的空對空移交而言，設定距離移交點前VSP 時間開始C 類[5]協調無法實現，因為塔進分離塔臺管制自動化系統一般不進行4D 剖面計算，且其前期大部分時間屬于地面滑行和等待，根本無法提前判斷準確的到點時間，航班動作必須基于地面管制和塔臺管制的指令。

因此，對于塔進分離的塔臺自動化系統而言，研究航班的地面生命周期狀態、準確把握航班的管制流程階段，在地面的生命周期狀態的基礎上通過地面狀態觸發實現地面-空中的C 類移交是比較可行的方式。

3.1 地面生命周期狀態

塔臺管制自動化系統的航班，塔進分離不考慮飛越計劃的前提下，其飛行計劃的流轉從大類上分為進港航班和離港航班。因此，其地面狀態的飛行計劃生命周期可從進港航班生命周期管理和離港航班生命周期管理兩方面來分析。

在塔臺管制自動化系統建設之前，大部分塔臺管制航班的地面生命周期狀態基于塔臺電子進程單TOMS 系統，通過席位電子進程單的狀態的變化和管制指令的變更實現地面狀態的流轉，但是這種流轉僅限于塔臺電子進程單的系統內，并未與外系統（如空管自動化系統）有移交飛行數據等方面的交互，有些現場即使可通過EST 報文向空管自動化系統發送協調報文，但后期也可能會引起空管自動化系統的一些相關異常的問題。因此，電子進程單的狀態的流轉不等同于塔臺管制自動化系統地面飛行計劃生命周期管理。

按照塔臺管制自動化系統最新的試行規范，離港和進港航班生命周期的設計流轉如圖2和圖3所示。

圖2 塔臺管制自動化系統離港航班生命周期狀態

圖3 塔臺管制自動化系統進港航班生命周期狀態

由圖2和圖3可知，通過地面狀態生命周期管理，將塔臺管制自動化系統航班在系統內部的狀態流轉和對外的飛行數據交互進行了有機的串聯。在各個地面狀態的基礎上，塔臺管制自動化系統可以完成豐富的管制工作流程，如SSR的申請和分配、跑道和SID的分配、對外飛行數據的移交與接收等內容。

1) 系統的SSR分配：按照空管自動化系統現行的SSR分配原則，系通過飛行計劃生命周期處于預激活狀態的時候由空管自動化系統自行完成二次代碼的分配。而在塔臺管制自動化系統中，系統可以自動分配SSR，也可以同多第三方系統統一分配SSR。塔臺管制自動化系統向SSR 分配系統申請SSR 的分配。為了提高SSR的利用率，考慮到塔臺自動化系統中的預激活狀態相對較長，因此可不基于預激活的狀態，而是基于地面生命周期的申請放行狀態，自動觸SSR 的自動分配或者通過第三方系統使用C 類管制業務交互報文(CSRQ，CSSR,CMAC) 實現SSR的分配。

2) 地面-空中的C類移交的實現：基于地面狀態的觸發來實現C類移交的協調、移交動作。

3.2 離港航班地空移交設計

對于塔臺現場而言，地空分離的塔臺有些還會建設機坪自動化系統。因此，塔臺的離港航班從未激活到起飛依次經歷的系統為塔臺管制自動化系統——機坪自動化系統——塔臺管制自動化系統——終端區自動化系統——區域自動化系統。通過研究塔臺管制工作流程以及各個時間節點，本階段所涉及的場景類型大概包括正常離港、中斷起飛后再次離港等操作。設計離港航班的流轉和移交流程如圖4所示。

圖4 離港地空移交的設計

通過研究管制工作流程，C類移交的協調階段，在地面進入LIN（允許進入跑道）狀態的階段開始進行CFPL 的COOR 報文協調。對于管制要求較高的現場，若實現離港航班地空自動移交，可對ARN 升空狀態定義相關參數概念，如加入離地高度判定條件，航班一進入對應的離地高度進入ARN狀態，即觸發塔臺管制自動化系統向終端區自動化系統發送CHRQ 報文，進而實現離港航班向終端區自動化系統的自動移交。移交的管制標牌變化和脫波流程可參考空空C類移交的模式。

在離港移交的實現方面，可通過離線配置實現塔臺管制自動化系統的塔臺席向終端區空管自動化的離港DEP席位移交。

3.3 進港航班地空移交設計

對于進港航班而言，按照最新的民用航空空中交通管制自動化系統數據交換規范，使用指導手冊意見，在塔臺管制自動化系統和空管自動化系統處于關聯模式運行的時候，飛行計劃信息以空管自動化系統為主，因此，在航班從終端區向塔臺協調的階段，可通過相關一致性檢查和自動修改實現終端區和塔臺飛行計劃的同步。在移交的設計上，按照管制終端區向塔臺移交的流程實現手動移交。手動移交和手動接收的原因為進近管制必須進行移交脫波，塔臺管制必須進行移交接收的人工確認動作。

在此階段，應用場景包括正常進港、復飛、接地復飛等內容，不同的場景報文流轉如圖5所示。

圖5 進港空地移交的設計

4 結論

本文通過研究不同管制范圍塔臺管制自動化系統與空管自動化系統之間的管制流程以及塔臺管制自動化系統中航班的生命周期狀態流轉，設計了塔臺管制自動化系統進離港空地/地空移交的實現方式。計劃在后續的研究和建設過程中，更進一步地明確各個地面狀態的相關動作，明確具體飛行數據項的交互方式。基于本文的理念搭建建設框架，在建設的過程中豐富研究的細節，從而形成更加具有指導意義的研究成果。