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民航管制中心航管工程规划建设中的关键问题
【摘 要】 鉴于民航空中管制业务量逐年增长、大型管制中心建设工程增多等现状,本文以北京新机场空管配套工程中新建的北京终端管制中心为案例,对民航大型管制中心航管工程规划建设中诸如：系统规模及席位配置规划要求,大区域化自动化系统结构模式的选择及降低系统运行风险的方法,新、老内话系统传输方案分析对比,应急直流供电系统在应急内话系统中的应用,航管工艺建设等典型问题进行梳理.通过总结,分析得出在工程规划建设时关键方案的利弊并给出适当建议,为今后管制中心的规划建设积累经验且具有指导意义.
【关键词】 航空运输 航管工程 系统规模 自动化系统 内话系统
一、引言
随着航空业务量的逐年增长以及空管现代化建设进程的加快,大型区域管制中心及终端管制中心应运而生.其中,最为典型的即是民航“九五”规划中完成的北京- 上海- 广州三大区域管制中心,成都区管中心及沈阳区管中心也在近几年建设完成并投产.而进近管制是塔台管制和航路管制的中间环节,航空业务量的增加使进近控制区的管制工作变得尤为复杂.因此,在航班量密集地区,进近管制室也逐步被大型的终端管制中心所替代.如,2014 年启动建设的上海终端管制中心,2015 年完成建设审批工作的广州终端管制中心、成都终端管制中心及北京新机场工程配套建设的北京终端管制中心.
对于现代化管制中心项目的建设,土建工程是基础,而航管工程则是一个管制中心建设内容的核心部分.航管工程包含：空管自动化系统、内话系统、记录与重放系统、综合信息显示系统、时钟系统、AMAN/DMAN 以及航管工艺配套等[1].因此,航管工程在规划建设中的复杂高,工程量大,需要注意的问题多.
本文将以北京新机场工程配套建设的北京终端管制中心为例,就大型管制中心航管工程规划建设中的典型问题进行梳理与总结.
二、系统规模及席位配置的确定
航管工程项目在规划阶段,根据建设目标年以及管制运行需求确定系统规模和席位的配置要求.其中,管制运行需求又包括扇区需求和管制需求,它们会直接影响管制中心席位的规模和设备配置,从而决定航管系统的规模.
以北京终端管制中心航管工程建设为例说明,北京终端管制中心建设完成后将配合北京终端管制区空域整合后的首都机场、北京新机场、天津机场的运行需要,提供空中交通管理服务.
航管设备系统功能按照北京新终端区目标年2025 年进行设计,届时北京终端区空域的扇区需求为18 个；另外,北京终端管制中心本期按照首都机场、北京新机场联合运行模式,分别考虑首都机场及新机场的管制席位设置.因此,依据规范要求,北京终端管制中心管制席位共设置18 个,其中负责首都机场及新机场进近管制各有9 个席位. 除管制席位,管制中心一般会设置通报协调席、主任席、搜寻救援席、流量管理席等席位,在管制范围内有军用机场或军航活动密集的管制中心还会设置军方协调席.
这些席位会根据管制席位数量及规范标准要求,确定相应席位的数量.
不同席位依据其运行需求配置相应航管设备.在北京终端管制中心航管工程项目中,所有席位都配置了主/ 备自动化系统、主/ 备内话系统、综合信息处理与显示系统及气象综合显示系统.
场监融汇系统、综合电报处理系统、DMAN 系统等依据不同席位的管制需求配置在相应席位上.
三、大区域空管自动化系统结构的采用
空管自动化系统结构是与空域结构和管制运作关系密切相关且与之相适应的.我国通过之前的空域合并调整后,特别是北京、上海、广州三地三大区域机场群的形成,推动了大区域空管自动化系统结构的应用,即一个区域管制——多个中低空管制——多个进近管制——多个塔台管制的结构体系.三大区管中心的自动化系统均采用ACC（区域）——TMA（终端）——TCU（远端终端）集成化系统架构.
大区域空管自动化系统架构实现飞行计划集中统一处理,即ACC、TMA、TCU 三套自动化系统各自有独立的雷达数据处理机（RDP）,共享一套飞行数据处理机（FDP）.新建的北京终端管制中心主用自动化系统与北京区管中心主用自动化系统共享其飞行数据处理功能,实现飞行数据处理的紧密耦合.该系统实现北京区管、进近及塔台之间的无缝协调和移交,并做到飞行数据的集中统一处理、二次代码统一管理和分配,确保所有管制扇区之间完成屏幕移交等功能[2-3].
这种大区域空管自动化系统运行模式有以下优点：高效的屏幕移交,提升工作效率及安全性；部分管制参数采用统一标准、集中管理和处理,有利于管制功能标准统一和技术共享；软件版本统一管理,共享技术支持；具备一定的异地备份功能.但是,这种系统架构与运行方式也存在一定风险,集中的飞行数据处理使故障点集中,一旦核心模块——FDP主备机同时发生故障,则ACC、TMA 及TCU 将只有监视数据处理与显示,新的飞行计划将无法生成和更新,影响面积较大.
为降低运行风险,在自动化系统规划建设时应考虑以下问题：
3.1 采用两级FDP 的运行模式降低风险
两级FDP 模式是在ACC 配置一级FDP,在TMA 和TCU分别配置二级FDP.两级FDP 互为主备.例如,北京终端管制中心主用自动化系统配置双机冗余的FDP,与北京区管中心FDP 功能互备.
当区管中心FDP 功能正常时,区管中心FDP 向运行系统提供飞行计划处理服务,北京进近FDP 同步接受区管中心FDP 的处理结果；当北京进近与区管中心自动化系统断开连接或区管中心自动化系统FDP 服务器双机异常时,北京进近FDP 向运行系统提供飞行计划处理功能.
当一级FDP 恢复正常后,一级和二级FDP 进行数据交换和信息同步,同步完成后恢复正常的大区域空管自动化系统的运行模式.
3.2 提升传输网络的可靠性
大区域空管自动化系统依靠传输网络完成ACC-TMATCU之间的飞行计划数据,因此,稳定、可靠的传输网络是保证大区域空管自动化系统得以稳定正常运行的保障.为了确保空管数据传输的稳定性,应依据如下原则：
一是保证任何空管数据的传输链路配置主备路由,
二是主备传输路由尽可能采用不同的传输方案,
三是公网段的传输尽可能采用不同的运营商提供的链路.
另外,依据规范要求,在建设自动化系统（主/ 备）同期,应配套建设1 套管制模拟机系统、1 套培训与测试系统以及1 套软件支持系统.当自动化系统（主/ 备）由一家生产商提供时,软件支持系统应同培训与测试系统合并建设.
四、语音交换控制系统
语音交换控制系统（简称内话系统）通过设置在各管制席位上的内话终端设备,经语音交换处理服务器连接外部通信设施——VHF 及PABX 等设备,进行管制通信.内话系统作为支持管制中心完成管制运行服务的基础设施,是航管工程建设中的又一重要部分.根据规范要求,内话系统按照“一主二备三应急”的原则进行规划建设,期间应注意以下关键问题：
4.1 传输方式的选择
目前我国的航管内话系统,话音和无线通信的数据信号传输普遍使用时分多路复用/ 脉冲编码调制（PCM）技术.语音通信使用专用时隙信道传输,在信道上传输的信息没有源和目的地路由信息,在内话系统之间的通信或访问远程通信站点（VHF 站点）采取点对点的传输方式,传输路径已预先设定.
传统的传输方式要求管制中心及远端台站的PCM 设备需要成对配置,对于大型的管制中心而言,接入的台站和频率资源越多,传输系统也越臃冗,建设投资也会相应提升.而当管制需求发生变化时,传输系统也需做相应物理调整,其应对管制需求变化的灵活性较差.
近些年,随着VoIP 技术的成熟度不断提高以及其在宽带多媒体领域的广泛应用.VoIP 技术已被国外生产商引入航管内话系统中,欧洲民用航空设备组织（EUROCAE）的WG-67 工作组已推出一些列行业内的VoIP 相关标准,并已通过一系列互操作测试[4-5].
基于IP 传输协议的内话系统,可以实现数字电台的直接接入,满足各区域情报区之间的连接,对于现有的模拟电台、分组交换系统的内话系统,使用网关实现现有设备的接入,其开放式的软件结构,便于数据更新和综合管理.
这种基于IP 的传输架构,使系统的接入更为简便,在实际应用中,当管制需求发生变化时,互联网络结构决定了通信互联的配置工作量相对减少,而物理设备也较传统方式有所简化.
然而另一方面,基于IP 的传输架构也存在网络延时、系统安全性、系统稳定性等不确定因素.因此,国内大型管制中心在航管内话系统的规划建设中,仍优先选用传统方式搭建内话系统的传输架构及相应的内话设备.只有在个别项目中选用了部分IP 内话设备作为备用方案.如,北京进近备用内话系统工程项目中,东塔台的席位面板则选用IP 内话面板,并通过IP 路由与内话交换设备相连.目前,项目还处在建设实施过程中,其实际应用效果还有待验证. 不过,这种基于IP 架构的传输方式也势必作为未来的发展趋势逐步在内话项目中得到广泛应用.因此,对于大型管制中心航管内话工程的规划中应适当考虑基于IP 架构的兼容及过度方案.
4.2 应急内话系统的直流供电问题
依据规范要求,管制中心航管设备均需满足UPS 双路供电,以确保航管设备设施7×24 小时正常运转.而对于内话系统,根据空管局《关于加强地空通信系统设备配置和运行管理工作的通知》的最新规定：内话系统机柜和席位操作终端原则上应配置直流供电设备,直流供电应配置后备蓄电池.
这就要求在内话系统规划建设时,应重点将直流供电方案纳入到规划方案中,不仅为内话系统配置直流供电,其传输设备,如PCM 设备、光端机等也需要同时配置直流供电.由于目前常用的内话设备厂家,如Frequentis 等,其内话席位设备直流输入电压为12V（允许小范围波动）,这就对直流传输的压降范围提出了较高要求.鉴于管制中心面积较大,由蓄电池间及配电机柜至内话席位终端距离较远,建议采用二级供电方式,即设备机房设置一级配电柜,负责蓄电池的充电以及机房内的内话设备供电,二级配电柜设置在管制大厅,负责内话席位设备供电.
五、航管工艺平面布置与配套设施
5.1 管制大厅布局
大型管制中心管制大厅主要涉及到的航管设施有：管制席位,少量的末级配电柜以及配线柜等.目前,国内管制中心的管制大厅构型通常为规则矩形,席位布局通常有平行排列和环抱式排列两大类.席位布局方式的不同会影响管制大厅席位的容纳数量.
以北京新终端管制中心为例,其管制大厅为50 米×40米的矩形构型.如果选用平行排列的席位布局方式,终期可容纳90-100 个席位,如果选用环抱式的席位布局方式,终期只可容纳80 个席位左右.
另外,在席位布局规划时,应充分与管制人员进行沟通,了解管制人员需求,除应满足客观标准规范,还应当考虑管制人员的工作习惯及人性化因素.比如,管制席位间通道位置的选择,人员背对背空间的预留等.另外,主任管制席应尽量设置在管制大厅的位置,方便管制主任了解各席位情况.
5.2 桥架及配线柜设置
国内已有管制中心,管制大厅与设备机房多为上下层分布,则工艺信号用桥架（线槽）布置采用管制大厅活动地板下布置,设备机房吊顶布置.工艺供电桥架则采用活动地板下布置.
对于大型管制中心,航管系统规模较大,设备机房机柜数量多,单层桥架往往难以满足工艺布线需求.因此,规划时可选择双层吊顶桥架或吊顶加地板下共同敷设桥架的方法,以缓解布线压力.
另外,在吊顶桥架规格的选择上,可考虑采用开放式桥架,其布线的便捷性以及扩容、维护的灵活性较高,在越来越多的机房工程中得以应用.
管制大厅内配线柜的设置,可集中在管制大厅一侧单独设置,也可在每列席位端头设置席位桌式列头配线柜.集中式设置可以方便维护,但容易使得配线柜下方工艺线槽形成布线瓶颈,使故障点集中.采用列头配线柜式设置,可以有效将布线压力分散,且增加路由及设备供电的冗余度,提升系统稳定性.
六、结束语
综上,本文对大型管制中心航管工程规划建设中会遇到的一些典型问题进行了梳理.除此之外,对于如此复杂的航管工程建设,需要注意和研究的问题还有很多,需在结合具体的工程项目时进行把握.
对于航管工程规划建设最根本的原则还是可靠、安全、稳定,在此基础上应用新的空管技术与建设方案以推动管制工作更高效合理地运行.
参 考 文 献
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规划建设论文范文结:
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