ADS-B主要运行维护指标的构建

摘要 本文根据目前ads-b的运行与维护现状，参照民航通信导航设备指标体系的建立原则，同时运用工时学原理，构建了反映ADS-B系统运行及维护的主要参考指标。

关键词 ADS-B；运行；维护；指标

中图分类号V35 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）47-0203-02

0 引言

ADS-B（广播式自动相关监视）系统由于其突出的监视性能、低廉的成本，成为国际民航组织推荐发展的CNS/ATM系统中监视部分的主要系统。2010年11月中国民航空管办颁发了一份咨询通告――《中国民航监视技术应用政策》，该政策规定了未来20年中国民航空管领域将会使用的监视技术和监视技术的应用规划，明确了ADS-B是未来20年内民航空中交通服务主要的监视技术之一，并将在全国范围内逐步成为传统二次雷达监视方式的补充监视手段、乃至主要的监视手段。目前我国在ADS-B的发展建设方面相对其他发达国家还比较落后，应用范围较小，现在只有中国民航飞行学院较为系统地从美国引进了该类设备并已大规模运行使用。在飞行学院的训练飞行过程中，ADS-B系统从2006年引进初的技术验证实验、训练辅助型监视设备，现已成为正式运行、主要的飞行训练监视设备。随着ADS-B设备的国产化，ADS-B的试验运行在国内各条航线上将逐步展开，ADS-B系统运行使用的内涵需求不断延伸。该系统在国内民航的整体应用才刚刚起步，并没有针对该设备的相关技术规范、运行规范等标准出台，根据飞行学院ADS-B的运行情况，试制作一套客观反映ADS-B系统运行和维护质量的指标，从而有效地指导和规范具体的运行维护管理行为，最终提高ADS―B系统可靠性，为飞行的安全、正常和效率服务[1]。

1 ADS-B在中国民航飞行学院中运行使用及维护管理现状分析

作为亚洲最大、世界知名的民航飞行员培训学校，中国民航飞行学院拥有5个飞行训练机场和200多架教练飞机，每天都有超过百架的飞机进行飞行训练。因此，实时监视飞行动态对于保障飞行安全及为重要。2006 年5 月开始，在中国民航局支持下，中国民航飞行学院开始实施ADS-B 的建设，现已基本完成所有飞机的机载设备加装、五个地面基站的建设以及基站间的网络连接工作。

1.1 运行使用现状

中国民航飞行学院使用的ADS-B系统包括机载设备和地面基站两部分。在广汉、新津、绵阳、洛阳、遂宁等各个分院和航站分别安装一套地面接收设备（GBT）实现四川境内我院飞机分院转场的全程监视，洛阳地区单独覆盖。该系统的飞机信号地面处理中心放到广汉分院，各分院将采集到的原始信号通过校园网汇集到广汉分院的总服务器。总服务器上的处理软件对这些信号进行处理，从而显示飞机的位置等信息。各分院起飞线塔台上管制员需要使用电脑终端通过校园网访问广汉分院的总服务器来监视自己分院飞行的飞机。同时各分院、航站塔台顶部的地面站（GBT）接收天线接收的飞机信号直接通过光纤传输到起飞线小塔台，然后在小塔台电脑终端上安装与服务器一致的信号处理软件，该软件对本分院接收机接收到的飞机信号进行直接地处理和显示，从而保持各个地面站飞行监视的独立性[2]。飞行学院ADS-B项目总的的结构简图如图1所示。

目前，中国民航飞行学院的ADS-B系统可覆盖学院所有训练机场、空域和地面滑行的飞机。该系统的应用改变了飞行学院训练飞行中传统的空管指挥模式，增强了空中交通管制和塔台指挥飞机的监控能力，有效地缩小了飞行间隔，提升了机场的飞行容量。

1.2 维护管理现状

ADS-B系统维护管理的主要任务就是要为飞行训练提供监视应用并保证地面基站、传输设施、各运行节点以及显示终端能够正常运转，保障信号畅通无阻，促进安全飞行训练目标的实现。通过近五年在维护管理上的摸索和实践，中国民航飞行学院逐步建立起了ADS-B系统的三级管理体制。具体如下：

一级设备管理：这一层次设备管理属现场的设备管理，主要任务是针对设备工作现场的运行特点，有效地按规程操作设备正常运行，保证工作场所的正常秩序，使整个运行优质、高效、安全地展开。管理主要内容包括：对机房、基站设备、传输链路和操作终端等进行外表清洁；检查系统是否运行正常，发现问题迅速上报，简单故障即时排除；该工作实施者主要由设备所在机场通导监视人员负责、使用人员协助，包括：机房监控人员、塔台指挥人员等。

二级设备管理：属中层次的设备管理，该级是整个维护体制的重点。日常维护内容包括：周、月、年维护作业、日常巡检、应急抢修以及为实现规定项目、方案所开展的组织、协调、保证、服务等一系列工作，该级维护由所在机场运行管理部门中负责ADS-B系统维护的专业技术人员组织实施，同时也需由学院ADS-B系统管理部门进行指导和协助。

三级设备管理：属高层次的设备管理。主要是指ADS-B系统所属的工程建设、设备更新、技术改造以及重要设备的引进、购置等决策。内容包括：系统设备更新换代、重大故障抢修、影响全网运行的测试；重大技术方案的变更、联网软、硬设备比选和确定，在建系统完工测试、验收等工作；制定和完善设备管理、维护的各项规章制度，管理达标考核评比工作。该层管理由学院管理部门负责组织实施或协调，各机场参与完成。

1.3 存在的问题

目前民航飞行学院ADS-B系统运行维护过程中主要存在以下主要问题：

一是运行维护管理过程较为松散的，总体为粗放性、经验性的管理；

二是运行维护指标缺位，规章制度的软件建设滞后于硬件建设；

三是故障预防体系和系统应急处置预案不够完善[3]。

2 ADS-B系统主要运行维护指标的建立

2.1 指标建立的原则

空管设备的运行维护指标是设备运行管理的重要组成部分。主要运行维护指标是根据管理维护目标和内容的要求构建的一组反映评估对象运行维护管理状态的相关指标，据以搜集评估对象的有关信息资料，反映评估对象的运行维护管理的基本面貌、素质和水平。因此构建ADS-B系统的主要运行维护指标一方面要遵循构建其它现行的空管设备运行维护指标的一般原则，另一方面，还要根据影响该系统运行和维护的主要影响因素来确定。具体来说，应遵循以下原则：

1）符合实情并与民航现行空管设备维护管理体系接轨。运行维护指标的设计，应依据系统现在的运行使用和维护管理情况来进行，同时应参考空管设备维护管理的标准规范，制定符合ADS-B系统业务和应用特点的评估指标；

2）具有综合性和全面性。主要运行维护指标不可能涵盖系统的所有技术指标，但必须反映系统运行和维护流程中的各个方面。因此选择指标时应选择有代表性、信息量大的指标；

3）具有计量性和可操作性。指标应做到含义明确，同时应做到具备现实的收集渠道和采取一定的量化手段，便于对系统整体定量分析；

4）具有独立性。运行维护指标应可以独立的反应出ADS-B系统运行和维护主要环节中的具体内容，不能与其它指标的内涵相互交叉、重叠；

5）具有可延续性。ADS-B系统的运行和维护是一个动态的过程。指标的选择除了反应现实的系统运行维护质量外，还应能兼顾未来系统运行维护发展的趋势，以保证运行维护指标在时间上有可持续性。

2.2 指标选取的依据和方法

要反映出ADS-B系统的运行和维护管理的情况，需要从运行和维护管理的核心要素入手，以客观地揭示两方面的情况。 从运行的角度来看，工作时间可以很好的衡量ADS-B作为空管监视设备为航空服务带来的贡献，从维护管理的角度来看，稳定性是用来衡量ADS-B工作期间的服务质量。

工时研究是科学管理的基本原理之一，将其运用来对ADS-B系统进行工作时间分析，对加强系统管理、分析系统效率及维修指标、提高飞行保障的安全性及管制人员的工作效率具有重要意义。

1）ADS-B系统时间分析

ADS-B系统运行、维护和使用方面的指标通常是以时间的统计为计量基础的。因此，需要按照ADS-B的工作性质、将系统工作时间进行简单分类描述。具体见表1。

日历小时

计划小时 计划停机小时

正常工作小时 故障停机小时

操作时间 操作延误

主要时间概念及其关系如下：

日历小时：一般为工作期（如年）的日历小时数，多台设备再乘以台数，可称总小时；

计划停机小时：计划停机时间包括预留事件时间，如法定假日。天气影响、不可抗拒影响等时间，称为非计划小时；

­计划小时：为ADS-B计划工作的时间，为日历小时减去计划停机小时；

正常工作小时：为ADS-B正常作为导航监视设备工作的时间；

故障停机小时：设备处于修理或等待修理的时间，包括检查、清理除尘、紧急维修等。

操作小时：ADS-B实际工作的小时，称为净操作时间；

操作延误：所有故障停机小时以外的非工作时间，包括由于天气影响导致的信号传输减慢及网络缓冲时间等。

2）事件设置及记录

事件设置比较复杂，首先要设置重要的和时间较长的事件，如主要的故障和延误类型等，然后逐渐分析有必要记录又可以记录的事件，并根据事件的性质划分到规定的时间体系中。记录事件数据有很多重要用途，各类事件应尽可能详尽记录见表2。

事件名称 计划停机 机械停机 操作延误 操作时间

法定假日 √

网络缓冲 √

紧急维修 √

…

所设置的事件，工作人员或者系统必须能够收集到这些事件的开始和结束时间，不同的数据收集方式，导致指标的实际内涵有差别，计算出的数据也不同。通讯和数据收集系统越先进科学，收集的数据越多，计算出的指标越接近实际值。

3）ADS-B系统主要运行维护指标

一般常用的ADS-B导航监视设备的主要考核指标包括：

可用设备使用率=操作小时/（操作小时+操作延误）×100%；

设备利用率=操作小时/计划小时×100%；

设备故障率=设备故障次数/设备工作时间。

另外，通信导航监视设备的运行质量指标还有两个主要方面分别是设备运行正常率和设备完好率。设备运行正常率的统计以波道或台站为基本单位，设备完好率的统计以设备台数为基本单位。

设备运行正常率=（计划运行时间-不正常运行时间）/计划运行小时×100%；

设备完好率=（设备总数-故障设备总台数）/设备总台数×100%；

同时，系统工作的稳定性也是ADS-B的一个重要指标，它可以看出作为导航监视设备在正常期间其监视性能。

系统稳定性，这里主要受到GPS卫星信号影响、硬件设备的老化，以及服务器的长时间工作导致的缓存影响。

3 结论

目前国外ADS-B系统应用已经很成熟，在运行维护方面有较完善的机制，而国内在ADS-B应用水平与使用方法上仍然与国外有较大的差距，加快在此方面的发展对提高国内民航业的经济效益与竞争力具有重要意义。

建立ADS-B系统的主要运行维护指标，完善系统的规范使用流程及操作，按一定周期对系统的使用数据进行统计分析和横向及纵向对比，寻找运行维护上的缺陷和漏洞，不断完善这套运行维护指标，为推广ADS-B系统的使用与维护奠定基础。

参考文献

[1]周其焕.空中慧眼――ADS-B[J].空中交通管理，2001(10).

[2]李自俊.ADS-B广播式自动相关监视原理及未来的发展和应用[J].中国民航飞行学院报.

[3]沈永刚.现代设备管理.机械工业出版社，2003.