Thales V5自动化系统多跑道分配计算分析

【摘 要】随着民航事业的发展，航班起降架次持续的增长，航班延误日益严重，多跑道的应用能极大缓解交通压力。本文主要分析了Thales V5自动化系统的多跑道分配管理功能以及跑道分配计算算法。通过分析V5跑道分配技术，对应旧系统EUROCAT-X给出了比较分析，以便对Thales V5系统运行中遇到问题进行排查分析，提高工作效率，确保安全运行。

【关键词】多跑道；自动化；重计算；跑道分配

随着民航事业快速发展，航班起降架次持续的增加，许多机场的交通流量越来越拥挤，使得机场和空中交通管制部门面临着巨大压力。为了缓解交通压力，实施多跑道运行成为一个必然趋势。而空管自动化系统是空中交通管制的重要设备，对多跑道分配的有效管理是空管自动化系统不可缺少的。目前，Thales公司生产的EUROCAT-X自动化系统为广州区域管制中心所使用的主用空管自动化系统，预计今年全面升级为EUROCAT-X V5。V5新版本系统针对多跑道分配设计了新算法和新功能[1]，接下来将着重介绍Thales V5系统如何进行多跑道分配计算。

1 多跑道概述

多跑道的定义是同一个机场有两条或两条以上的跑道。我国多跑道机场的数量不断增加，预计至2015年，我国多跑道机场将达到20个。根据跑道布局分为交叉跑道、开口V形跑道和平行跑道。因平行跑道有利于跑道容量最大化且运行安全，所以国内外大型机场采用平行跑道为主流跑道布局方式。目前我国多跑道机场均为平行跑道，北京首都、上海浦东和广州白云机场都拥有3条跑道。

以广州白云机场为例，2015年2月5日正式启用三跑道运行。三条跑道为平行跑道，分别为西跑道01/19、东内跑道02L/20R和东外跑道02R/20L。东西跑道间隔为2200米，东内/外两条跑道间隔为窄宽距离400米。现多跑道运行模式根据不同时间段主要分为三种：单跑道模式（单起单落），半混合模式（单起双落或双起单落）和混合模式（双起双落）。对于多跑道运行，应避免交叉降落，合理分配调度跑道很重要。

2 V5跑道分配管理

EUROCAT-X系统是具有国际先进水平的空管自动化系统，具有强大的雷达监视、飞行计划处理、告警等功能。为了适应未来航班量的增加和管制运行需求，北京、上海和广州三大区管将全面升级为EUROCAT-X V5。V5新系统对起飞落地跑道等信息对其状态进行监视，落地跑道不符合时，发出告警提示。该功能对机场准确起飞降落有着重要的作用，对于多跑道运行的机场来说尤为重要。

起飞、落地跑道在领航计划报FPL的第22组信息域中进行定义。管制员可在线手工修改当前开放跑道RunwayInUse。Off-line离线可以定义RunwayInUse的默认跑道，可以同时启用多条起飞/降落跑道。在离线可以设置跑道冲突对CONFLICT_RWY。跑道冲突对，定义为同一对跑道不能同时作为起飞和降落跑道使用。手工修改当前开放的起飞/落地跑道时，系统将会检查是否为跑道冲突对，如果是将会有提示确认窗口。

2.1 跑道自动/人工分配

2.1.1 起飞跑道DEPARTURE_RUNWAY自动分配：（1）起飞航班没有分配跑道且飞行计划状态处PREACTIVATION预激活时，可进行自动分配；（2）当飞行计划状态由INACTIVE未激活状态变为COORDINATION协调状态时可自动分配跑道。

2.1.2 落地跑道ARRIVAL_RUNWAY自动分配：（1）在预计落地时间ETA前若干时间（系统参数：FPL_STAR_ALLOC）自动分配；

2.1.3 起飞跑道可在航班起飞之前任意时间由管制人工分配。落地跑道在航班降落之前任意时间可由管制人工分配。人工分配起飞/落地跑道时，跑道将会和起飞/落地机场进行一致性检查。已分配好跑道后，若跑道更改，应在电子进程单有所提示。

2.1.4 当飞行计划的起飞/落地跑道信息更改时，系统将重新自动分配SID/STAR进离场程序，该分配立即生效。对于人工修改飞行计划的落地跑道，如果修改在航班飞越STAR进港程序的第一个点之前，系统将会自动重分配STAR，即使STAR已人工分配过。如果修改在航班飞越STAR进港程序的第一个点之后，系统将自动删除STAR。类似进行了RE-REOUTE操作，把STAR进港程序最后一个点直拉至目的地。

2.2 跑道重计算

2.2.1 起飞跑道重计算

（1）对于已自动分配起飞跑道的航班，若在航班起飞之前，起飞机场、停机口、航班号、计划航路、机型和尾流这次参数发生改变，则系统将重计算起飞跑道；

（2）对于已分配起飞跑道的航班，若在航班起飞之前，系统当前开放起飞跑道修改时，系统将重计算起飞跑道。该计算在飞行计划下一次剖面或航路重计算时生效。

2.2.2 落地跑道重计算

（1）对于已自动分配落地跑道的航班，若在航班飞越STAR进港程序的第一个点之前，落地机场、停机口、航班号、计划航路、机型和尾流这次参数发生改变，则系统将重计算落地跑道；

（2）对于已分配落地跑道的航班，若在航班飞越STAR进港程序的第一个点之前，系统当前开放起飞跑道修改时，系统将重计算落地跑道。该计算在飞行计划下一次剖面或航路重计算时生效。

对于重计算分配跑道，将会出现三种情况：一条更匹配的跑道、没有跑道或者多条跑道。系统将跑道高亮显示，并有告警窗口提醒。如果只开通一条跑道或重计算的结果和当前已分配跑道一致，系统将无任何提示。

2.3 跑道域状态

系统根据不同分配和修改跑道方式，跑道域处于不同的状态。

（1）INITIAL初始化状态：没有自动或人工分配跑道。（2）RUNWAY_MATCHING跑道匹配状态：系统成功自动分配跑道或者人工修改的跑道和系统计算或重计算的跑道一致。该跑道域标牌显示为绿色。（3）RUNWAY_NOT_MATCHING跑道不匹配状态：跑道人工分配，分配的跑道和系统计算的跑道不一致。该跑道域标牌显示为紫色。（4）RUNWAY_UNRESOLVED跑道未确定状态：系统自动分配跑道失败，跑道值为“？？？”，并显示高亮。（5）RUNWAY_RE-EVALUATED跑道重计算状态：跑道因修改而自动重计算且重计算的跑道和分配的跑道不一致，该跑道域标牌高亮显示。（6）NO_RUNWAY_ASSIGNED无跑道状态：人工删除已分配的跑道。

3 V5跑道自动分配计算

Thales V5如何对起飞/落地跑道自动分配计算呢？系统分配某一条跑道主要是基于下线定义的跑道分配条件CRITERIA。在离线AIRPORT_RUNWAY[2]文件中定义跑道分配匹配条件，这些分配条件具有优先权，不同的顺序有不同的优先权，最先定义的优先权等级最高。

离线定义跑道分配条件时，根据实际情况着手，从定义某个机场AIRPORT_ID开始，接着定义起飞/落地跑道模块具体的分配条件。跑道分配可定义多个不同的匹配条件，包括AIRCRAFT_TYPE机型，BAY停机位，AIRLINE航空公司，WAKE_TURBULENCE尾流，ROUTE进离场程序。定义这些条件分别是基行计划不同域和离线的下线参数。（1）机型：基行计划的机型（field9b）和VSP下线参数Aircraft_Type_Id； （2）停机位：基行计划GATE（field18）和VSP下线参数Parking_Bay；（3）航空公司：基行计划航班号（field7a）前三个字母和VSP下线参数Airline_Identifier；（4）尾流：基行计划尾流（field9c）和VSP下线参数WTC_Identifier；（5）进离场程序：基行计划航路（field15c）和VSP下线参数Route_Point。飞行计划航路可在ROUTE条件中分段定义，ROUTE条件定义的下线参数分段点至少有一个与飞行计划航路匹配。

这些条件可以定义为Mandatory criteria强制性条件或Non-mandatory criteria非强制性条件。强制性条件必须进行匹配计算，非强制条件作为可选的执行匹配条件。强制条件总是在非强制条件前面执行匹配计算。如图1分析了跑道自动分配计算算法：

图1 跑道分配流程图

RunwayInUse应该总是作为第一个被计算的分配条件。

（1）在跑道分配计算时，强制条件必须全部执行一遍，非强制条件根据执行结果决定是否继续执行下一个非强制条件，直至所有执行完毕。

（2）当所有强制性条件执行完毕，跑道分配应该暂停，根据执行结果决定是否执行非强制条件；强制条件执行完的结果主要三种情况：只剩下一条跑道，没有跑道或者多个跑道可以分配。

（3）当强制条件执行完剩下一条跑道，不执行非强制条件，将会和RunwayInUse进行匹配，匹配则分配跑道号，不匹配时FDR的跑道值为“？？？”，并显示高亮；当强制条件执行后没有跑道可分配，不执行非强制条件，FDR的跑道值为“？？？”，并显示高亮；当强制条件执行后剩余多个跑道可以分配，则继续按顺序优先权执行非强制条件。

（4）每执行一条非强制条件就根据执行结果判断是否继续执行下一条。执行第一条非强制条件后，执行结果若为一条或零个跑道可分配则不再执行下一条非强制条件，否则继续执行下一条非强制条件直至执行完毕。最后执行结果若为一条跑道且与RunwayInUse匹配则分，不匹配则FDR的跑道值为“？？？”，并显示高亮；若剩余多个跑道或没有跑道则FDR的跑道值为“？？？”，并显示高亮。

总之，在执行强制条件时，不匹配则不分。非强制条件按顺序优先级执行，直到筛选剩一条跑道时分跑道且退出不执行下一条非强制条件。如果最后剩下多条跑道或没有跑道则不分。只开通一条跑道时不执行非强制条件。

4 结束语

在EUROCAT-X旧系统，跑道分配只是简单跟随系统当前开放起飞落地跑道。不太适用于多跑道运行模式。相比EUROCAT-X旧系统，V5跑道分配增加了新的功能特点，应用于多跑道分配运行显得尤为重要。

（1）跑道分配可在离线设置跑道分配条件，包括机型，停机位，进离场程序等。根据这些匹配条件计算分配跑道号，使得更加规范化和合理化。避免杂乱无序，交叉降落等情况。

（2）跑道分配不同动作有不同颜色提示，显得更加清晰和明朗，提高工作效率。以广州为例，若因跑道地面维护等原因只开通西跑道，但像A380这种机型只能落东跑道，这时会提醒管制员，避免落错跑道。另外管制领班会根据风向等原因在线修改跑道号，这时会高亮显示，使管制员实时掌握最新动态；

（3）落地跑道会根据落地机场、停机口等这次参数发生变化时重计算，计算跑道不一致时高亮显示，并有告警窗口提醒。相比EUROCAT-X旧系统，避免了系统根据开放落地跑道修改而自动修改航班落地跑道而带来因剖面计算未生效导致不会重新自动分配跑道的问题。

【参考文献】

[1]Thales ATM Pty Ltd NESACC NEUP&NEHUP EUROCAT-X System/Segment Specification[Z].

[2]Thales ATM Pty Ltd NEUP&NEHUP EUROCAT-X/DPR OFFLINE DATA SPECIFICATION[Z].