第一篇：航空程序管制向雷達(dá)管制過渡的歷史與實(shí)踐

航空程序管制向雷達(dá)管制過渡的歷史與實(shí)踐 航空程序管制向雷達(dá)管制過渡的歷史與實(shí)踐

A Review of the Transition Progress from Radar Management to Program Management

程序管制的建立和向雷達(dá)管制的過渡以及未來雷達(dá)管制向新CNS/ATM系統(tǒng)發(fā)展的全過程是自動(dòng)化應(yīng)用程度連續(xù)發(fā)展的過程，盡管其中新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用重點(diǎn)各不相同。雷達(dá)管制的實(shí)施實(shí)質(zhì)上就是飛行動(dòng)態(tài)的主動(dòng)和精確掌握為管制操作技術(shù)向精密化方向發(fā)展提供了技術(shù)平臺(tái)，而新CNS/ATM系統(tǒng)則是衛(wèi)星技術(shù)和數(shù)字通信綜合應(yīng)用帶來豐富的航空信息突破地域限制的自動(dòng)化共享，這種航空信息充分和自動(dòng)化獲得為減少不必要的管制干涉(實(shí)質(zhì)是更準(zhǔn)確地控制)提供了技術(shù)支持。

一、程序管制的建立及向雷達(dá)管制過渡的簡史

我們現(xiàn)在認(rèn)為最基礎(chǔ)的程序管制的建立是一個(gè)漫長的探索的過程。最早在1919年制定的國際空中航行規(guī)則還是以目視飛行為基礎(chǔ)的“空中守則”，尚不涉及空中交通管制。最初的空中交通管制雛形是跑道端頭的地面旗語指揮和信號(hào)槍。20年代后期無線電通信應(yīng)用于航空以及1929年9月首次進(jìn)行的航線儀表飛行為程序管制奠定了基礎(chǔ)，其后是一個(gè)由亂而治的摸索過程，當(dāng)機(jī)場因大量的無計(jì)劃航空器爭先起降而秩序大亂促使地面指揮由跑道擴(kuò)展至視距之外的整個(gè)管制地帶，1934年美國四家航空公司自發(fā)地在紐瓦克機(jī)場組織了一個(gè)控制機(jī)場80公里范圍的空中交通管制中心，這是第一個(gè)試驗(yàn)性的空管部門。民航航線的建立促使空中交通管制由終端區(qū)向航路管制延伸，1938年美國民航局發(fā)布的空中交通規(guī)則確定“儀表飛行必須嚴(yán)格遵守空中交通管制的指令”，程序管制至此建立。

軍事設(shè)施向民用轉(zhuǎn)化是空中交通管制技術(shù)過渡的決定因素，雷達(dá)和GPS這兩大軍事技術(shù)就分別是雷達(dá)管制和新CNS/ATM系統(tǒng)的核心硬件基礎(chǔ)。最初的雷達(dá)應(yīng)用也是在軍隊(duì)，發(fā)明雷達(dá)的英國人發(fā)現(xiàn)雷達(dá)不僅能預(yù)警敵機(jī)來襲，還能引導(dǎo)己方戰(zhàn)機(jī)返回機(jī)場甚至對(duì)準(zhǔn)跑道，英國在1942年就有原始的一次雷達(dá)引導(dǎo)進(jìn)近的報(bào)道。雷達(dá)、軍航雷達(dá)指揮員和戰(zhàn)斗機(jī)飛行員在二戰(zhàn)結(jié)束后就迅速轉(zhuǎn)化為民用航空系統(tǒng)的組成部分。

盡管40年代后期雷達(dá)就已應(yīng)用于空中交通管制，但現(xiàn)代意義上的雷達(dá)管制要到60年代中期二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)及計(jì)算機(jī)技術(shù)普遍應(yīng)用后才真正建立，在此之前雷達(dá)僅作為ATC的一種“工具”，而到AFTN飛行動(dòng)態(tài)信息與一、二次雷達(dá)顯示自動(dòng)相關(guān)后雷達(dá)才最終應(yīng)用于間隔航空器。

二、雷達(dá)管制應(yīng)用的實(shí)質(zhì)

雷達(dá)管制被普遍認(rèn)為是相對(duì)于程序管制的一次ATC技術(shù)升級(jí)，這一技術(shù)升級(jí)的實(shí)質(zhì)是什么?

顯然是否配備先進(jìn)的雷達(dá)設(shè)備并非雷達(dá)管制與程序管制的界限，對(duì)雷達(dá)信息的利用達(dá)到何種程度才稱之為雷達(dá)管制?雷達(dá)管制效益體現(xiàn)在哪些方面?

航空器運(yùn)行環(huán)境

在我國雷達(dá)監(jiān)控的程序管制環(huán)境中飛行的外航機(jī)組常主動(dòng)向管制員證實(shí)是否配備雷達(dá)或是否雷達(dá)識(shí)別即使在以往的飛行中已經(jīng)了解情況，機(jī)組的意圖是明顯的。外航機(jī)組對(duì)程序管制或雷達(dá)管制這兩種飛行環(huán)境對(duì)比的感受更為深切。我國境內(nèi)飛行的外航機(jī)組更容易疏漏位置報(bào)告，其中的客觀原因就是程序管制與雷達(dá)管制最可外觀的區(qū)別：作為程序管制基礎(chǔ)的飛行位置報(bào)告在雷達(dá)管制環(huán)境中是可被省略的。

空中交通管制的實(shí)施是建立在掌握航空器現(xiàn)時(shí)位置及運(yùn)行意圖的基礎(chǔ)上的，程序管制對(duì)航空器方位信息的獲得來自于被動(dòng)接收的機(jī)組位置報(bào)告，因此器間隔是管制員通過對(duì)幾組位置報(bào)告進(jìn)行計(jì)算獲得的抽象數(shù)字，航空器飛越報(bào)告點(diǎn)的常規(guī)報(bào)告以及飛行調(diào)配中的實(shí)時(shí)位置詢答是程序管制陸空通信的主要內(nèi)容。而在雷達(dá)管制環(huán)境中不僅航空器的方位是直接顯示在雷達(dá)屏幕上，航空器之間的間隔也可由管制員直接客觀地判讀。陸空通信是“干凈”的管制指令和飛行申請(qǐng)。

在飛行中飛行員對(duì)航空器四維航跡掌握與判斷的失誤是飛安事故的主要因素之一，而雷達(dá)管制環(huán)境中管制員可根據(jù)航空器與計(jì)劃航跡以及地面障礙物的相對(duì)位置來監(jiān)控飛行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和避免偏航甚至可控飛行撞地(CFIT)等事故的發(fā)生，據(jù)國際飛行安全基金會(huì)的統(tǒng)計(jì)，沒有進(jìn)近雷達(dá)的機(jī)場的進(jìn)近著陸事故率為有雷達(dá)機(jī)場的3.1倍。因此雷達(dá)管制對(duì)機(jī)組而言是一個(gè)輕松而安全的飛行環(huán)境。

空域中航空器的分布

如果能對(duì)雷達(dá)管制和程序管制的空中動(dòng)態(tài)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)：雷達(dá)管制不僅同航跡航空器排列緊湊，而且航空器較為均勻地分布在整個(gè)空域。這是因?yàn)樵陂g隔航空器時(shí)，程序管制以垂直間隔為主導(dǎo)而雷達(dá)管制則以普遍應(yīng)用側(cè)向間隔為特征，在程序管制中管制員判斷間隔的依據(jù)是航空器相對(duì)于航路導(dǎo)航臺(tái)的距離與方位，因此航空器集中在航線內(nèi)以相對(duì)飛行穿越高度或保持高度差相遇為主要調(diào)配方式。雷達(dá)管制中在管制員連續(xù)直觀地監(jiān)控飛行動(dòng)態(tài)的情況下可以為航空器提供避免潛在飛行沖突的航徑指引，這就是雷達(dá)引導(dǎo)，雷達(dá)引導(dǎo)的典型應(yīng)用模式是指引航空器偏離飛行集中的航路或航道后迅速地上升到巡航高度或由巡航高度迅速地下降到可以進(jìn)近的某點(diǎn)，因此雷達(dá)管制中越是改變高度頻率大的空域航空器的分布越均勻。值得強(qiáng)調(diào)的是：航空器在空域中的均勻分布本身就有安全效益，1996年新德里飛機(jī)相撞事故中分別進(jìn)出港的兩相對(duì)飛行航空器處于相同的航道上，任一航班對(duì)空管指令的誤解或誤操作就會(huì)造成難以挽回的災(zāi)難，而這樣的誤解(或誤操作)正好發(fā)生在新德里機(jī)場新安裝的二次監(jiān)視雷達(dá)即將啟用之前，令人扼腕。

為解決飛行沖突進(jìn)行管制干預(yù)的手段

雷達(dá)管制最低間隔標(biāo)準(zhǔn)完全脫離了與航空器性能、地面導(dǎo)航精度的關(guān)聯(lián)，航空器與雷達(dá)天線的距離決定了適用的最低間隔標(biāo)準(zhǔn)，簡單劃一而大為縮減的雷達(dá)最低間隔標(biāo)準(zhǔn)為管制員充分發(fā)揮各種調(diào)配手段提供了條件。以調(diào)速為例，100公里量級(jí)的程序管制最低間隔標(biāo)準(zhǔn)調(diào)配順向沖突使用調(diào)整表速的方法就不實(shí)際，因?yàn)楹骄€飛行的運(yùn)輸機(jī)表速調(diào)整的最大值一般不超過60海里/小時(shí)，將80公里的縱向間隔調(diào)到100公里需要10分鐘，而10公里量級(jí)的雷達(dá)最低間隔標(biāo)準(zhǔn)下增加幾公里的縱向間隔就完全不一樣了。

在雷達(dá)管制中航空器的航行諸元幾乎都可應(yīng)用于飛行調(diào)配，如：控制航向、速度、上升/下降率、轉(zhuǎn)彎率、改變計(jì)劃航線、空中等待等等。同時(shí)雷達(dá)管制的最低間隔標(biāo)準(zhǔn)也大幅縮減了程序管制中管制干預(yù)所需時(shí)間以及調(diào)配改航量，調(diào)配效率大為提高。

空中交通運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)性

雷達(dá)監(jiān)控下的主動(dòng)管制一定程度上突破了陸空通信的瓶頸限制，而為解決飛行沖突進(jìn)行管制干預(yù)所需時(shí)間的減少使得管制員有能力監(jiān)控更多的航空器或更大的管制空域，這都為潛在的航空需求增長提供了保障條件，而且這種增長并不以損失運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為代價(jià)，因?yàn)榫蛦我坏娘w行沖突調(diào)配而言，航空器受干預(yù)進(jìn)行機(jī)動(dòng)飛行的改航量也大為縮減。在現(xiàn)代程序管制環(huán)境中運(yùn)行的先進(jìn)航空器集中于航路飛行大多數(shù)情況已不是出于航空器導(dǎo)航的需要而是出于沖突判斷和間隔衡量的需要，實(shí)際工作中經(jīng)常有航空器指出地面導(dǎo)航臺(tái)的定位誤差過大。在德國漢莎航空公司資助的雷達(dá)管制培訓(xùn)班上代表航空公司的教員一再強(qiáng)調(diào)管制員應(yīng)盡可能給予航班直飛許可。因此即使具備飛行FANS航路的航空器還不普遍，但雷達(dá)監(jiān)控條件下幾百公里范圍內(nèi)的直飛也能為大多數(shù)航班帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，雷達(dá)直觀的沖突預(yù)測和間隔判斷能力為航空器發(fā)揮區(qū)域?qū)Ш?RNAV)性能提供了空管技術(shù)支持。不能在以上四方面充分體現(xiàn)雷達(dá)應(yīng)用優(yōu)勢的管制技術(shù)就還稱不上現(xiàn)代意義上的雷達(dá)管制，我國許多配備雷達(dá)的管制室都已存在程度不同的雷達(dá)應(yīng)用，但即使是已實(shí)施雷達(dá)管制的幾個(gè)管制室在充分發(fā)揮雷達(dá)應(yīng)用優(yōu)勢方面也還有很長的路要走。

三、關(guān)于我國空管系統(tǒng)向雷達(dá)管制過渡的實(shí)踐

1997年12月30日和1998年7月6日北京和深圳進(jìn)近分別在京廣深航路的兩端正式開始實(shí)施雷達(dá)管制，吹響向雷達(dá)管制過渡的號(hào)角。但已經(jīng)實(shí)施的雷達(dá)管制對(duì)我國改善空管現(xiàn)狀的實(shí)際意義是有限的，正如華北空管局有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)回答記者詢問“為何在實(shí)施雷達(dá)管制后還會(huì)出現(xiàn)流量控制延誤航班”時(shí)所說： 空中交通管制是系統(tǒng)工程，北京終端區(qū)實(shí)施雷達(dá)管制只是解決局部問題。

有一個(gè)數(shù)學(xué)定義“和的精確度由各加數(shù)中精確度最小者確定”，因此全國空管安全程度未因本已較為領(lǐng)先的北京、深圳進(jìn)近實(shí)施雷達(dá)管制而整體提高。在生活經(jīng)驗(yàn)里得知：渠道水流量決定于渠道最窄處的流通能力，因此在國土南端的廈門區(qū)域管制室最常收到的是對(duì)“到北京、天津落地航班XX分鐘一架”的流量控制就不足為奇了。

雷達(dá)管制由北京、深圳終端區(qū)向京—廣—深、京—滬、滬—廣航路的延伸以及其后的擴(kuò)展過程中將要面對(duì)一些深層次的問題，在空管建設(shè)中“重硬件、輕軟件”的缺陷將暴露得更明顯。

航路及其終端區(qū)體系

盡管空中交通管制強(qiáng)調(diào)在各種環(huán)境條件下管制員干預(yù)飛行沖突的能力，但在空域中航空器運(yùn)行總量恒定條件下航路及其終端區(qū)體系確定了飛行沖突的類型與多寡，也就決定了一個(gè)管制區(qū)常規(guī)的、程序化的管制調(diào)配手段，因此管制工作最基本的環(huán)境條件就是區(qū)域內(nèi)的航路及其終端區(qū)體系。

如果說雷達(dá)引導(dǎo)是戰(zhàn)術(shù)性地指引個(gè)別航班飛離沖突集中的空域和航路達(dá)到航空器在空域中均勻分布的客觀效果，那么進(jìn)離場程序和航路的合理規(guī)劃則是系統(tǒng)、戰(zhàn)略性地間隔航空器、增強(qiáng)運(yùn)行效率的手段?，F(xiàn)代航空器導(dǎo)航性能的增強(qiáng)及雷達(dá)的配備為設(shè)計(jì)復(fù)雜的航路及其終端區(qū)體系提供了背景條件。單向航路、平行航路、進(jìn)離場程序劃開等基本設(shè)計(jì)手法都獲得理想的效果。也許廣州區(qū)域航線調(diào)整的效果未如預(yù)期所愿，但這是迫切需要進(jìn)一步合理規(guī)劃的證據(jù)而非停止努力的理由。在規(guī)劃和設(shè)計(jì)中要強(qiáng)調(diào)預(yù)見性，但也不能企望一勞永逸，航空需求的變化應(yīng)在規(guī)劃、設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來。如果在十幾、幾十年前民航運(yùn)輸業(yè)不發(fā)達(dá)時(shí)期設(shè)計(jì)的航路體系上實(shí)施雷達(dá)管制所能達(dá)到的效果將是：航空器被經(jīng)濟(jì)和迅速地引導(dǎo)到一條擁擠、不經(jīng)濟(jì)的航路中等待下一次的管制干預(yù)。

軍民航協(xié)商、協(xié)作機(jī)制

由國家制定的軍民航協(xié)商、協(xié)作機(jī)制應(yīng)包括兩個(gè)層面的內(nèi)容：

(1)公布軍、民用航空的優(yōu)先權(quán)規(guī)則和空域分配原則等空域管理政策，這是軍民航戰(zhàn)略協(xié)商的政策體系；

(2)建立并規(guī)定軍民航實(shí)時(shí)協(xié)作的機(jī)構(gòu)、程序、方式及內(nèi)容，這是軍民航戰(zhàn)術(shù)協(xié)作的技術(shù)體系。

如果說航路管制權(quán)的逐步移交說明國家已從政策體系向日益壯大的民用航空有所傾斜，那么軍民航戰(zhàn)術(shù)協(xié)作的技術(shù)體系則已成為目前實(shí)施雷達(dá)管制最具體的滯礙。

盡管很多軍航部門已引接民航雷達(dá)信號(hào)，就硬件設(shè)施而言已具備向軍民航精密化協(xié)作方向發(fā)展的條件，但軍航堅(jiān)持空域隔離以及隨意地“侵入”民航航路或空域等黑箱操作方式將極大地制約民航實(shí)施雷達(dá)管制的效率，既然在軍航無活動(dòng)期間常規(guī)的雷達(dá)引導(dǎo)尚須申請(qǐng)軍方，雷達(dá)管制的高效率和靈活性也就將大打折扣。

管制員素質(zhì)

雷達(dá)管制只是一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，這一基礎(chǔ)本身并不代表良好的管制服務(wù)。決定向雷達(dá)管制過渡成功與否以及雷達(dá)管制成效的將是管制員的專業(yè)技能和服務(wù)意識(shí)。在某已實(shí)施雷達(dá)管制的管制室，管制員將飛偏進(jìn)場航線的港龍航空公司機(jī)組叫到管制室講評(píng)，結(jié)果卻反被機(jī)組詰問：雷達(dá)管制為何不及時(shí)糾正飛行航跡?某些管制員固執(zhí)地認(rèn)為自己是被“賦予權(quán)利”的航班運(yùn)行的督導(dǎo)者，而意識(shí)不到被航空公司和機(jī)組需要才是管制員安身立命的基礎(chǔ)。

管制技能和服務(wù)意識(shí)的提高一靠管理、二靠培訓(xùn)、三靠規(guī)章。

管理不能簡化為嚴(yán)格獎(jiǎng)懲之類“事件處理”的治標(biāo)管理模式，而應(yīng)是形成管制員進(jìn)取動(dòng)力和淘汰主觀動(dòng)力缺陷者的管理體制。如果說管理是“取才為用”，那么培訓(xùn)就是“育才為用”，但培訓(xùn)在我國大多數(shù)管制室卻還是停留于書面規(guī)定或在執(zhí)行中流于形式。在我國全國性的管制規(guī)章中仍沒有類似FAA 7110.65指導(dǎo)管制員具體操作的權(quán)威技術(shù)規(guī)范，而對(duì)操作規(guī)范的學(xué)習(xí)與強(qiáng)制執(zhí)行才是形成管制員安全技能與服務(wù)意識(shí)最有效的手段。

管理、培訓(xùn)和規(guī)章的缺陷使得提高管制員素質(zhì)還停留在管制員“自種自收”的階段。

四、加快我國空管部門向雷達(dá)管制過渡的進(jìn)程

向雷達(dá)管制過渡在航空發(fā)源國是一個(gè)自然的過程，當(dāng)雷達(dá)被證明其在空管應(yīng)用中的功效后，資本社會(huì)的投資效益評(píng)估使得實(shí)施雷達(dá)管制是一個(gè)在探索中應(yīng)用但不容滯緩的過程。我國空管系統(tǒng)由于投資效益評(píng)估的缺失以及偏重強(qiáng)調(diào)技術(shù)過渡的安全隱患使得技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)力不足。而我國部分地區(qū)的航空需求已超過了程序管制的技術(shù)保障能力，雷達(dá)監(jiān)控條件下縮減程序管制最低間隔標(biāo)準(zhǔn)成為一些空管部門半過渡性質(zhì)的權(quán)宜之舉，但空管部門也因此承擔(dān)著額外的風(fēng)險(xiǎn)。

1997年2月廣州進(jìn)近的危險(xiǎn)接近中管制員詢問兩架順向航空器中高高度的CSN3306航班機(jī)組：應(yīng)答機(jī)是否為2132，機(jī)組錯(cuò)誤地回答“是”，而2132編碼正由低高度CSN3304使用，管制員指揮CSN3306航班下降高度造成CSN3306航班與CSN3304航班危險(xiǎn)接近。1999年2月廣州區(qū)調(diào)發(fā)生的危險(xiǎn)接近是管制員未經(jīng)雷達(dá)識(shí)別主觀判斷航班與SSR編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系造成危險(xiǎn)接近。前一起事件中管制員的雷達(dá)識(shí)別不符合雷達(dá)管制標(biāo)準(zhǔn)程序，而后一起則完全未進(jìn)行雷達(dá)識(shí)別。

我國雷達(dá)監(jiān)控條件下的程序管制技術(shù)并未制定包含雷達(dá)識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)操作程序也未對(duì)程序管制員進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)和資格認(rèn)證，而我國一部分雷達(dá)設(shè)施由于配套功能開發(fā)不全和應(yīng)答機(jī)編碼規(guī)定不合理等原因使得雷達(dá)顯示沒有自動(dòng)相關(guān)的功能，這種既利用雷達(dá)顯示信息又不建立航空器與雷達(dá)信號(hào)唯一對(duì)映關(guān)系的“雷達(dá)監(jiān)控”往往成為管制員掌握飛行動(dòng)態(tài)的隱患。廣州管制室1997年至今的兩起危險(xiǎn)接近全都是這種過渡性技術(shù)應(yīng)用缺陷的具體表現(xiàn)，只是這種隱患在繁忙空域暴露得更充分而已。

目前民航運(yùn)輸企業(yè)的經(jīng)營困難使得我國民航在經(jīng)歷了十多年的高速發(fā)展后進(jìn)入了一個(gè)調(diào)整期，而這正是空管部門從被動(dòng)地提高保障飛行容量的粗放增長轉(zhuǎn)向以技術(shù)進(jìn)步、提高ATM服務(wù)質(zhì)量為重點(diǎn)的發(fā)展模式的良好契機(jī)，加快向雷達(dá)管制過渡的進(jìn)程并不只是空管部門本身趨利避害的問題，如果能抓住空管增容壓力減緩的這幾年在技術(shù)革新、管制員素質(zhì)和空管服務(wù)質(zhì)量等方面取得突破，當(dāng)民航最終走出經(jīng)營低谷后將發(fā)現(xiàn)：煥然一新的空管部門早已為全民航再展宏圖鋪就一道通天坦途。