第一篇：航空程序管制向雷達管制過渡的歷史與實踐

航空程序管制向雷達管制過渡的歷史與實踐 航空程序管制向雷達管制過渡的歷史與實踐

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

程序管制的建立和向雷達管制的過渡以及未來雷達管制向新CNS/ATM系統發展的全過程是自動化應用程度連續發展的過程，盡管其中新技術、新設備的應用重點各不相同。雷達管制的實施實質上就是飛行動態的主動和精確掌握為管制操作技術向精密化方向發展提供了技術平臺，而新CNS/ATM系統則是衛星技術和數字通信綜合應用帶來豐富的航空信息突破地域限制的自動化共享，這種航空信息充分和自動化獲得為減少不必要的管制干涉(實質是更準確地控制)提供了技術支持。

一、程序管制的建立及向雷達管制過渡的簡史

我們現在認為最基礎的程序管制的建立是一個漫長的探索的過程。最早在1919年制定的國際空中航行規則還是以目視飛行為基礎的“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槍。20年代后期無線電通信應用于航空以及1929年9月首次進行的航線儀表飛行為程序管制奠定了基礎，其后是一個由亂而治的摸索過程，當機場因大量的無計劃航空器爭先起降而秩序大亂促使地面指揮由跑道擴展至視距之外的整個管制地帶，1934年美國四家航空公司自發地在紐瓦克機場組織了一個控制機場80公里范圍的空中交通管制中心，這是第一個試驗性的空管部門。民航航線的建立促使空中交通管制由終端區向航路管制延伸，1938年美國民航局發布的空中交通規則確定“儀表飛行必須嚴格遵守空中交通管制的指令”，程序管制至此建立。

軍事設施向民用轉化是空中交通管制技術過渡的決定因素，雷達和GPS這兩大軍事技術就分別是雷達管制和新CNS/ATM系統的核心硬件基礎。最初的雷達應用也是在軍隊，發明雷達的英國人發現雷達不僅能預警敵機來襲，還能引導己方戰機返回機場甚至對準跑道，英國在1942年就有原始的一次雷達引導進近的報道。雷達、軍航雷達指揮員和戰斗機飛行員在二戰結束后就迅速轉化為民用航空系統的組成部分。

盡管40年代后期雷達就已應用于空中交通管制，但現代意義上的雷達管制要到60年代中期二次監視雷達(SSR)及計算機技術普遍應用后才真正建立，在此之前雷達僅作為ATC的一種“工具”，而到AFTN飛行動態信息與一、二次雷達顯示自動相關后雷達才最終應用于間隔航空器。

二、雷達管制應用的實質

雷達管制被普遍認為是相對于程序管制的一次ATC技術升級，這一技術升級的實質是什么?

顯然是否配備先進的雷達設備并非雷達管制與程序管制的界限，對雷達信息的利用達到何種程度才稱之為雷達管制?雷達管制效益體現在哪些方面?

航空器運行環境

在我國雷達監控的程序管制環境中飛行的外航機組常主動向管制員證實是否配備雷達或是否雷達識別即使在以往的飛行中已經了解情況，機組的意圖是明顯的。外航機組對程序管制或雷達管制這兩種飛行環境對比的感受更為深切。我國境內飛行的外航機組更容易疏漏位置報告，其中的客觀原因就是程序管制與雷達管制最可外觀的區別：作為程序管制基礎的飛行位置報告在雷達管制環境中是可被省略的。

空中交通管制的實施是建立在掌握航空器現時位置及運行意圖的基礎上的，程序管制對航空器方位信息的獲得來自于被動接收的機組位置報告，因此器間隔是管制員通過對幾組位置報告進行計算獲得的抽象數字，航空器飛越報告點的常規報告以及飛行調配中的實時位置詢答是程序管制陸空通信的主要內容。而在雷達管制環境中不僅航空器的方位是直接顯示在雷達屏幕上，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。

在飛行中飛行員對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，而雷達管制環境中管制員可根據航空器與計劃航跡以及地面障礙物的相對位置來監控飛行，及時發現和避免偏航甚至可控飛行撞地(CFIT)等事故的發生，據國際飛行安全基金會的統計，沒有進近雷達的機場的進近著陸事故率為有雷達機場的3.1倍。因此雷達管制對機組而言是一個輕松而安全的飛行環境。

空域中航空器的分布

如果能對雷達管制和程序管制的空中動態進行比較，可以發現：雷達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空域。這是因為在間隔航空器時，程序管制以垂直間隔為主導而雷達管制則以普遍應用側向間隔為特征，在程序管制中管制員判斷間隔的依據是航空器相對于航路導航臺的距離與方位，因此航空器集中在航線內以相對飛行穿越高度或保持高度差相遇為主要調配方式。雷達管制中在管制員連續直觀地監控飛行動態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，這就是雷達引導，雷達引導的典型應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近的某點，因此雷達管制中越是改變高度頻率大的空域航空器的分布越均勻。值得強調的是：航空器在空域中的均勻分布本身就有安全效益，1996年新德里飛機相撞事故中分別進出港的兩相對飛行航空器處于相同的航道上，任一航班對空管指令的誤解或誤操作就會造成難以挽回的災難，而這樣的誤解(或誤操作)正好發生在新德里機場新安裝的二次監視雷達即將啟用之前，令人扼腕。

為解決飛行沖突進行管制干預的手段

雷達管制最低間隔標準完全脫離了與航空器性能、地面導航精度的關聯，航空器與雷達天線的距離決定了適用的最低間隔標準，簡單劃一而大為縮減的雷達最低間隔標準為管制員充分發揮各種調配手段提供了條件。以調速為例，100公里量級的程序管制最低間隔標準調配順向沖突使用調整表速的方法就不實際，因為航線飛行的運輸機表速調整的最大值一般不超過60海里/小時，將80公里的縱向間隔調到100公里需要10分鐘，而10公里量級的雷達最低間隔標準下增加幾公里的縱向間隔就完全不一樣了。

在雷達管制中航空器的航行諸元幾乎都可應用于飛行調配，如：控制航向、速度、上升/下降率、轉彎率、改變計劃航線、空中等待等等。同時雷達管制的最低間隔標準也大幅縮減了程序管制中管制干預所需時間以及調配改航量，調配效率大為提高。

空中交通運行效率與經濟性

雷達監控下的主動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行管制干預所需時間的減少使得管制員有能力監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行經濟性為代價，因為就單一的飛行沖突調配而言，航空器受干預進行機動飛行的改航量也大為縮減。在現代程序管制環境中運行的先進航空器集中于航路飛行大多數情況已不是出于航空器導航的需要而是出于沖突判斷和間隔衡量的需要，實際工作中經常有航空器指出地面導航臺的定位誤差過大。在德國漢莎航空公司資助的雷達管制培訓班上代表航空公司的教員一再強調管制員應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，但雷達監控條件下幾百公里范圍內的直飛也能為大多數航班帶來可觀的經濟效益，雷達直觀的沖突預測和間隔判斷能力為航空器發揮區域導航(RNAV)性能提供了空管技術支持。不能在以上四方面充分體現雷達應用優勢的管制技術就還稱不上現代意義上的雷達管制，我國許多配備雷達的管制室都已存在程度不同的雷達應用，但即使是已實施雷達管制的幾個管制室在充分發揮雷達應用優勢方面也還有很長的路要走。

三、關于我國空管系統向雷達管制過渡的實踐

1997年12月30日和1998年7月6日北京和深圳進近分別在京廣深航路的兩端正式開始實施雷達管制，吹響向雷達管制過渡的號角。但已經實施的雷達管制對我國改善空管現狀的實際意義是有限的，正如華北空管局有關部門領導回答記者詢問“為何在實施雷達管制后還會出現流量控制延誤航班”時所說： 空中交通管制是系統工程，北京終端區實施雷達管制只是解決局部問題。

有一個數學定義“和的精確度由各加數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先的北京、深圳進近實施雷達管制而整體提高。在生活經驗里得知：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域管制室最常收到的是對“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。

雷達管制由北京、深圳終端區向京—廣—深、京—滬、滬—廣航路的延伸以及其后的擴展過程中將要面對一些深層次的問題，在空管建設中“重硬件、輕軟件”的缺陷將暴露得更明顯。

航路及其終端區體系

盡管空中交通管制強調在各種環境條件下管制員干預飛行沖突的能力，但在空域中航空器運行總量恒定條件下航路及其終端區體系確定了飛行沖突的類型與多寡，也就決定了一個管制區常規的、程序化的管制調配手段，因此管制工作最基本的環境條件就是區域內的航路及其終端區體系。

如果說雷達引導是戰術性地指引個別航班飛離沖突集中的空域和航路達到航空器在空域中均勻分布的客觀效果，那么進離場程序和航路的合理規劃則是系統、戰略性地間隔航空器、增強運行效率的手段。現代航空器導航性能的增強及雷達的配備為設計復雜的航路及其終端區體系提供了背景條件。單向航路、平行航路、進離場程序劃開等基本設計手法都獲得理想的效果。也許廣州區域航線調整的效果未如預期所愿，但這是迫切需要進一步合理規劃的證據而非停止努力的理由。在規劃和設計中要強調預見性，但也不能企望一勞永逸，航空需求的變化應在規劃、設計中體現出來。如果在十幾、幾十年前民航運輸業不發達時期設計的航路體系上實施雷達管制所能達到的效果將是：航空器被經濟和迅速地引導到一條擁擠、不經濟的航路中等待下一次的管制干預。

軍民航協商、協作機制

由國家制定的軍民航協商、協作機制應包括兩個層面的內容：

(1)公布軍、民用航空的優先權規則和空域分配原則等空域管理政策，這是軍民航戰略協商的政策體系；

(2)建立并規定軍民航實時協作的機構、程序、方式及內容，這是軍民航戰術協作的技術體系。

如果說航路管制權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，那么軍民航戰術協作的技術體系則已成為目前實施雷達管制最具體的滯礙。

盡管很多軍航部門已引接民航雷達信號，就硬件設施而言已具備向軍民航精密化協作方向發展的條件，但軍航堅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施雷達管制的效率，既然在軍航無活動期間常規的雷達引導尚須申請軍方，雷達管制的高效率和靈活性也就將大打折扣。

管制員素質

雷達管制只是一個技術平臺，這一基礎本身并不代表良好的管制服務。決定向雷達管制過渡成功與否以及雷達管制成效的將是管制員的專業技能和服務意識。在某已實施雷達管制的管制室，管制員將飛偏進場航線的港龍航空公司機組叫到管制室講評，結果卻反被機組詰問：雷達管制為何不及時糾正飛行航跡?某些管制員固執地認為自己是被“賦予權利”的航班運行的督導者，而意識不到被航空公司和機組需要才是管制員安身立命的基礎。

管制技能和服務意識的提高一靠管理、二靠培訓、三靠規章。

管理不能簡化為嚴格獎懲之類“事件處理”的治標管理模式，而應是形成管制員進取動力和淘汰主觀動力缺陷者的管理體制。如果說管理是“取才為用”，那么培訓就是“育才為用”，但培訓在我國大多數管制室卻還是停留于書面規定或在執行中流于形式。在我國全國性的管制規章中仍沒有類似FAA 7110.65指導管制員具體操作的權威技術規范，而對操作規范的學習與強制執行才是形成管制員安全技能與服務意識最有效的手段。

管理、培訓和規章的缺陷使得提高管制員素質還停留在管制員“自種自收”的階段。

四、加快我國空管部門向雷達管制過渡的進程

向雷達管制過渡在航空發源國是一個自然的過程，當雷達被證明其在空管應用中的功效后，資本社會的投資效益評估使得實施雷達管制是一個在探索中應用但不容滯緩的過程。我國空管系統由于投資效益評估的缺失以及偏重強調技術過渡的安全隱患使得技術進步的推動力不足。而我國部分地區的航空需求已超過了程序管制的技術保障能力，雷達監控條件下縮減程序管制最低間隔標準成為一些空管部門半過渡性質的權宜之舉，但空管部門也因此承擔著額外的風險。

1997年2月廣州進近的危險接近中管制員詢問兩架順向航空器中高高度的CSN3306航班機組：應答機是否為2132，機組錯誤地回答“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航班危險接近。1999年2月廣州區調發生的危險接近是管制員未經雷達識別主觀判斷航班與SSR編碼的對應關系造成危險接近。前一起事件中管制員的雷達識別不符合雷達管制標準程序，而后一起則完全未進行雷達識別。

我國雷達監控條件下的程序管制技術并未制定包含雷達識別的標準操作程序也未對程序管制員進行相應的培訓和資格認證，而我國一部分雷達設施由于配套功能開發不全和應答機編碼規定不合理等原因使得雷達顯示沒有自動相關的功能，這種既利用雷達顯示信息又不建立航空器與雷達信號唯一對映關系的“雷達監控”往往成為管制員掌握飛行動態的隱患。廣州管制室1997年至今的兩起危險接近全都是這種過渡性技術應用缺陷的具體表現，只是這種隱患在繁忙空域暴露得更充分而已。

目前民航運輸企業的經營困難使得我國民航在經歷了十多年的高速發展后進入了一個調整期，而這正是空管部門從被動地提高保障飛行容量的粗放增長轉向以技術進步、提高ATM服務質量為重點的發展模式的良好契機，加快向雷達管制過渡的進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革新、管制員素質和空管服務質量等方面取得突破，當民航最終走出經營低谷后將發現：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。