曹懷春 傅 強(qiáng) 干瑞杰

(中國民用航空飛行學(xué)院 四川 廣漢 618307)

0 引 言

民航飛行訓(xùn)練是培養(yǎng)飛行員的重要環(huán)節(jié)，涉及飛行、機(jī)務(wù)、管制和后勤保障等多個(gè)工作崗位。隨著民航的發(fā)展，航班量增加，伴隨空域資源緊張，飛行訓(xùn)練情況日趨復(fù)雜，塔臺(tái)管制指揮工作越來越繁重，風(fēng)險(xiǎn)逐步增大。目前傳統(tǒng)的飛行訓(xùn)練保障模式是各部門通過人工操作方式傳遞信息進(jìn)行管理，其存在許多不足：信息主要靠對(duì)講機(jī)、電話和手機(jī)傳遞,未集成；飛行訓(xùn)練和航班動(dòng)態(tài)等信息主要通過電報(bào)網(wǎng)絡(luò)傳遞，傳遞形式單一；訓(xùn)練相關(guān)信息不能及時(shí)共享，需要通過電話多次通報(bào)，工作效率低；使用人工記錄的方式對(duì)飛行訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，容易出錯(cuò)；缺少專門的應(yīng)急救援管理系統(tǒng)，不利于應(yīng)急保障的科學(xué)管理。

1 研究現(xiàn)狀

國外機(jī)場在20世紀(jì)90年代開始關(guān)注系統(tǒng)集成，并通過系統(tǒng)集成改變其傳統(tǒng)的運(yùn)營和管理模式，隨著科技的發(fā)展，國內(nèi)主要大型運(yùn)輸機(jī)場都已經(jīng)實(shí)施了系統(tǒng)集成方案，為機(jī)場的高效安全運(yùn)作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障[1]。集成系統(tǒng)確保了各子系統(tǒng)之間的有效整合與互動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)了各部門的高效協(xié)作，提高了機(jī)場的綜合響應(yīng)機(jī)制效率。國內(nèi)中小型機(jī)場由于資金的問題和機(jī)場自身的特點(diǎn)不能使用大型樞紐機(jī)場的模式。傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足機(jī)場綜合管理的需要，同時(shí)信息化建設(shè)成為中小機(jī)場的難題[2]。目前國內(nèi)對(duì)通用航空保障信息系統(tǒng)研究得很少，針對(duì)運(yùn)輸和通航合用機(jī)場運(yùn)行保障信息系統(tǒng)研究得更少。

2 研究目的

飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)研究目的是實(shí)現(xiàn)航班和飛行訓(xùn)練信息現(xiàn)代化，充分利用先進(jìn)的信息技術(shù)構(gòu)建機(jī)場的綜合信息集成平臺(tái)，將分散的氣象信息、機(jī)場及周邊空域飛行活動(dòng)信息、航班動(dòng)態(tài)信息、飛行訓(xùn)練、空管、機(jī)務(wù)和后勤保障信息資源進(jìn)行整合，達(dá)到資源共享和聯(lián)合控制的目的[3]。飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)有助于減少飛行指揮員和管制員工作負(fù)荷，保障航班和訓(xùn)練安全，增加航班保障和飛行訓(xùn)練工作的整體運(yùn)行效率，提高飛行訓(xùn)練質(zhì)量。

洛陽北郊機(jī)場是河南省空中的交通樞紐之一，是集民航旅客運(yùn)輸和通用航空飛行訓(xùn)練為一體的運(yùn)輸機(jī)場，年旅客吞吐量超過100萬人次，年飛行訓(xùn)練量6萬小時(shí)左右，飛機(jī)起降架次排名為全國第15位[4]。洛陽機(jī)場屬于中國民用航空飛行學(xué)院管理，飛行學(xué)院一共有5個(gè)分院，保障模式大體相同，研發(fā)飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)可以根據(jù)航班保障和通航飛行訓(xùn)練的特點(diǎn)，在保障航班運(yùn)輸安全和效率同時(shí)，提高飛行訓(xùn)練質(zhì)量，也可以為研究通航保障系統(tǒng)提供一些借鑒。

3 現(xiàn)有飛行訓(xùn)練保障模式

為了充分利用空域資源，飛行學(xué)院在優(yōu)先保障航班運(yùn)輸任務(wù)的前提下開展飛行訓(xùn)練任務(wù)。飛行大隊(duì)根據(jù)飛行任務(wù)計(jì)劃將所需的訓(xùn)練飛機(jī)機(jī)型和數(shù)量通過電話或者通信軟件提交給機(jī)務(wù)中心，機(jī)務(wù)中心根據(jù)飛機(jī)維護(hù)情況分配飛機(jī)反饋給飛行大隊(duì)。飛行指揮員和管制員根據(jù)管制室、預(yù)報(bào)室和情報(bào)室提供的空域使用和限制情況、航班信息、天氣實(shí)況、氣象資料和飛行情報(bào)等信息指揮飛行(目前管制員、飛行指揮員和飛行教員獲取這些信息都需要提前通過電話或者直接到相關(guān)單位進(jìn)行飛行前準(zhǔn)備)。放行的飛機(jī)要爭取在航班進(jìn)離港的間隙開展訓(xùn)練任務(wù)。管制員和飛行指揮員會(huì)隨時(shí)根據(jù)區(qū)調(diào)批復(fù)、管制室提供的航班進(jìn)離崗信息和預(yù)報(bào)室提供的天氣預(yù)報(bào)，調(diào)配訓(xùn)練飛機(jī)在空域中活動(dòng)，避讓航班。地面服務(wù)人員也會(huì)根據(jù)站調(diào)通過對(duì)講機(jī)提供的航班進(jìn)離崗時(shí)刻開展航班保障任務(wù)。

4 基于運(yùn)輸機(jī)場的飛行訓(xùn)練保障模式

基于運(yùn)輸機(jī)場的飛行訓(xùn)練保障模式：把實(shí)時(shí)采集的航班信息數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)、氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、周邊空域使用數(shù)據(jù)、航行情報(bào)限制數(shù)據(jù)、訓(xùn)練飛機(jī)信息數(shù)據(jù)、航班?？繖C(jī)位數(shù)據(jù)、訓(xùn)練飛機(jī)停放機(jī)庫數(shù)據(jù)、機(jī)場燈光等全部存放到數(shù)據(jù)庫，在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互共享。各個(gè)業(yè)務(wù)單位根據(jù)自己的工作流程和平臺(tái)數(shù)據(jù)要求申請和發(fā)布相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、統(tǒng)計(jì)和分析。系統(tǒng)具備航班和訓(xùn)練時(shí)刻信息、跑道燈光等級(jí)、機(jī)庫飛機(jī)數(shù)量等重要信息提醒功能，用戶也可以根據(jù)自己需求在平臺(tái)上查看和搜索信息，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的相對(duì)獨(dú)立且彼此關(guān)聯(lián)。基于運(yùn)輸機(jī)場的飛行訓(xùn)練保障流程如圖1所示。

圖1 基于運(yùn)輸機(jī)場的飛行訓(xùn)練保障流程

5 飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)功能

基于運(yùn)輸機(jī)場的飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)輸機(jī)場和通航訓(xùn)練特點(diǎn)，建立一個(gè)由飛行、空管、機(jī)務(wù)、航站和普通客戶組成的信息集成、管理、共享平臺(tái)[5]。每個(gè)客戶端下面有不同的用戶根據(jù)工作要求可以錄入數(shù)據(jù)，對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù)。普通客戶端只有查看、搜索航班相關(guān)信息的權(quán)限，不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)自動(dòng)從空管數(shù)據(jù)庫、AFTN電報(bào)網(wǎng)、中央氣象雷達(dá)網(wǎng)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享。飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)功能如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能

5.1 實(shí)時(shí)顯示航班、訓(xùn)練飛行動(dòng)態(tài)和第二日航班、訓(xùn)練計(jì)劃功能

飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)軟件從AFTN電報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)讀取電報(bào)數(shù)據(jù)：把進(jìn)港和離港航班分不同頁面顯示，航班的不同狀態(tài)用不同顏色代表，以提示管制員和飛行指揮員有哪些航班要到港，是否已經(jīng)起飛或者落地。當(dāng)目的地是洛陽機(jī)場的航班，從始發(fā)站起飛時(shí)軟件系統(tǒng)具有聲音提醒功能，管制員可以一目了然地查詢到航班預(yù)計(jì)到港時(shí)間，以及航班進(jìn)港和離港的方向，便于提前對(duì)終端區(qū)內(nèi)的航班、訓(xùn)練飛機(jī)進(jìn)行調(diào)配和避讓，留出足夠的時(shí)間和空間，保障飛行安全。當(dāng)新增臨時(shí)計(jì)劃時(shí)，電報(bào)系統(tǒng)沒有數(shù)據(jù)，可以人工手動(dòng)添加，同時(shí)可以刪除航班動(dòng)態(tài)和修改航班狀態(tài)功能,標(biāo)注航班延誤原因功能。該系統(tǒng)功能目的是為各保障單位提供飛行動(dòng)態(tài)、飛行計(jì)劃查詢功能。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表的字段定義說明如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)庫表的字段定義說明

5.2 氣象預(yù)報(bào)功能

系統(tǒng)顯示機(jī)場及周邊機(jī)場氣象數(shù)據(jù)：能見度(VIS)、云量(CLOUD)、修正海壓(QNH)、0度等溫線、不同高度層的風(fēng)向風(fēng)速(WIND)，供飛行教員和學(xué)員查詢，氣象數(shù)據(jù)如表2所示。該氣象數(shù)據(jù)由機(jī)場預(yù)報(bào)室提供和更新，同時(shí)添加預(yù)報(bào)員對(duì)機(jī)場氣象數(shù)據(jù)分析后得出的本場及周邊區(qū)域天氣變化預(yù)測，提醒管制員和飛行指揮員注意機(jī)場及周邊的天氣實(shí)況和未來天氣的變化趨勢，方便做出指揮決斷。其他機(jī)場和氣象數(shù)據(jù)可以根據(jù)飛行員的需求通過系統(tǒng)進(jìn)行添加、修改。

表2 氣象數(shù)據(jù)表

系統(tǒng)接入中央氣象臺(tái)網(wǎng)站，取得機(jī)場及周邊機(jī)場的單站雷達(dá)數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)顯示本地區(qū)天氣變化趨勢，便于管制員和飛行指揮員查詢天氣實(shí)況，如圖3所示。

圖3 雷達(dá)氣象示意圖

5.3 提示當(dāng)日機(jī)場空域使用和限制情況、機(jī)場周邊空域其他單位飛行活動(dòng)情況功能

為了便于航班和飛行訓(xùn)練指揮工作，同時(shí)防止錯(cuò)、漏、忘的情況發(fā)生，飛行服務(wù)報(bào)告室負(fù)責(zé)收集第二日空域使用批復(fù)和限制情況，對(duì)于長期的批復(fù)限制用戶直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取。值班管制員根據(jù)新增飛行活動(dòng)情況可以編輯數(shù)據(jù)庫表的相關(guān)字段信息，如表3所示，然后在系統(tǒng)中顯示，提供給飛行指揮員。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫還保存了機(jī)場周邊單位的相關(guān)協(xié)議，便于隨時(shí)調(diào)取查詢。

表3 空域活動(dòng)數(shù)據(jù)庫表的部分可編輯字段

5.4 通航訓(xùn)練飛機(jī)管理功能

飛行大隊(duì)和飛行服務(wù)報(bào)告室通過系統(tǒng)按計(jì)劃向機(jī)務(wù)中心申請出場飛機(jī)。機(jī)務(wù)中心根據(jù)飛機(jī)所做工作的情況，把可以使用的飛機(jī)機(jī)號(hào)從數(shù)據(jù)庫表中調(diào)出，通過系統(tǒng)告知申請單位，并告知相關(guān)飛機(jī)使用的限制方式和限制時(shí)間。飛行大隊(duì)根據(jù)飛機(jī)具體情況安排本場訓(xùn)練和轉(zhuǎn)場，飛行服務(wù)報(bào)告室根據(jù)從機(jī)務(wù)中心收到的機(jī)號(hào)上報(bào)飛行計(jì)劃給區(qū)調(diào)。

5.5 航班停機(jī)位自動(dòng)分配顯示功能和訓(xùn)練飛機(jī)存放機(jī)庫安排及顯示功能

目前中小機(jī)場傳統(tǒng)的機(jī)位安排方式是人工分配，對(duì)講機(jī)和電話通知飛機(jī)停靠機(jī)位，當(dāng)過站航班較多時(shí)，有的單位會(huì)反復(fù)確認(rèn)飛機(jī)?？课恢??；诤桨嗟娘w行訓(xùn)練保障系統(tǒng)根據(jù)航班時(shí)刻表安排分配航班機(jī)位并顯示，同時(shí)根據(jù)航班到場時(shí)刻優(yōu)先預(yù)留國際航班機(jī)位。訓(xùn)練飛行結(jié)束后，塔臺(tái)可以系統(tǒng)查詢訓(xùn)練多個(gè)機(jī)庫剩余機(jī)位容量，安排飛機(jī)滑入相關(guān)機(jī)庫，避免了多次打電話詢問機(jī)務(wù)工作人員訓(xùn)練飛機(jī)停放機(jī)庫位置。

5.6 航班數(shù)據(jù)和飛行訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入統(tǒng)計(jì)功能

傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法是：當(dāng)日航班和飛行訓(xùn)練結(jié)束后，管制員需查詢紙質(zhì)動(dòng)態(tài)表后統(tǒng)計(jì)航班起降架次和延誤情況；飛行計(jì)時(shí)員通過電話告知飛行訓(xùn)練相關(guān)機(jī)型起降架次、空域活動(dòng)情況和轉(zhuǎn)場架次，再由管制員進(jìn)行錄入。為了減輕管制員工作負(fù)擔(dān)，基于航班的飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)可以自動(dòng)讀取并統(tǒng)計(jì)當(dāng)日航班架次、延誤架次和飛行訓(xùn)練相關(guān)數(shù)據(jù)提供給管制員。

5.7 民航應(yīng)急處置功能

基于運(yùn)輸機(jī)場的飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)設(shè)置專門的數(shù)據(jù)庫，錄入民航局應(yīng)急救援相關(guān)法規(guī)、應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急救援演練方案。同時(shí)對(duì)防相撞預(yù)案、歷史突發(fā)事件、關(guān)聯(lián)部門及聯(lián)系方式等進(jìn)行管理。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，任何單位都可以輸入查詢對(duì)應(yīng)的處理方法和程序，進(jìn)行應(yīng)急決策，及時(shí)通告相關(guān)部門[6]。系統(tǒng)建立歷史突發(fā)事件數(shù)據(jù)庫可以幫助相關(guān)人員了解和學(xué)習(xí)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)處置的程序和方法。

5.8 跑道燈光管理功能

系統(tǒng)設(shè)置了燈光等級(jí)管理功能，管制員班組換班以后，能夠提醒管制員當(dāng)前跑道燈光等級(jí)級(jí)數(shù)；當(dāng)能見度發(fā)生變化時(shí)，方便管制員更換燈光等級(jí)。避免了管制員通過電話詢問燈管管理人員燈光設(shè)置情況，防止錯(cuò)、漏、忘的現(xiàn)象發(fā)生。

6 基于運(yùn)輸機(jī)場的飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

基于運(yùn)輸機(jī)場飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)的目的是在運(yùn)輸和通用航空同時(shí)運(yùn)行的機(jī)場建立一個(gè)信息智能的交互體系架構(gòu)，形成一個(gè)多功能綜合信息系統(tǒng)：不同的業(yè)務(wù)部門(航站、飛行大隊(duì)、空管、機(jī)務(wù)和后勤保障部門)可以查詢、編輯相關(guān)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)(航班信息、氣象信息、空域信息、訓(xùn)練飛機(jī)信息、停機(jī)位信息、應(yīng)急預(yù)案等)并發(fā)送到相應(yīng)的部門。例如管理人員可根據(jù)接收信息編排飛行訓(xùn)練日程計(jì)劃。系統(tǒng)集成架構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)集成架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，將系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)與核心數(shù)據(jù)集中于服務(wù)器端，大大地簡化了系統(tǒng)的開發(fā)與使用[7]。系統(tǒng)將采用當(dāng)前流行的MVC設(shè)計(jì)思想的Java web輕量級(jí)框架SSM(Spring+SpringMVC+Mybatis)，AngularJS前端框架，Druib數(shù)據(jù)連接池等關(guān)鍵技術(shù)，使系統(tǒng)緊跟潮流發(fā)展，適應(yīng)科技變革，更具可用性和持久性[8]。MVC全名是Model View Controller，是軟件設(shè)計(jì)的一種典范，把業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)、界面顯示分離，在設(shè)計(jì)程序界面和用戶交互的時(shí)候，不需要重新編輯業(yè)務(wù)邏輯[9]。系統(tǒng)框架如圖5所示，系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖5 系統(tǒng)框架

圖6 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

為了提高系統(tǒng)安全性和可靠性，添加了硬件防火墻，防止非法訪問者對(duì)專用網(wǎng)絡(luò)的入侵[10]。

來自不同數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)集中存放到數(shù)據(jù)倉庫。有航班和訓(xùn)練飛行的動(dòng)態(tài)電報(bào)數(shù)據(jù)、航班和飛行訓(xùn)練統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、訓(xùn)練飛機(jī)的機(jī)號(hào)和機(jī)型數(shù)據(jù)、訓(xùn)練飛機(jī)維護(hù)情況數(shù)據(jù)、停機(jī)位和機(jī)庫數(shù)據(jù)、空域使用數(shù)據(jù)、氣象信息數(shù)據(jù)等信息。這些數(shù)據(jù)為不同的業(yè)務(wù)部門提供了機(jī)場周圍空域使用的情況、航班的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、出場訓(xùn)練飛機(jī)的狀態(tài)信息、出場飛機(jī)飛行使用時(shí)間、機(jī)場及周邊機(jī)場天氣情況等。

7 仿真實(shí)驗(yàn)

為了保證本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在投入應(yīng)用之前的可靠性，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行測試和仿真應(yīng)用。測試前準(zhǔn)備：從空管電報(bào)系統(tǒng)導(dǎo)出AFTN數(shù)據(jù)、網(wǎng)上實(shí)時(shí)的氣象數(shù)據(jù)、訓(xùn)練飛機(jī)數(shù)據(jù)、空域使用數(shù)據(jù)、停機(jī)位和機(jī)庫等數(shù)據(jù)。根據(jù)不同部門對(duì)業(yè)務(wù)處理的要求進(jìn)行了測試和改進(jìn)。目前系統(tǒng)試運(yùn)行情況正常，數(shù)據(jù)交互和處理準(zhǔn)確，達(dá)到了業(yè)務(wù)部門的預(yù)期要求，增加了地面工作人員獲取信息的渠道，以及飛行教員和學(xué)員獲取飛行資料的途經(jīng)；改變了機(jī)務(wù)人員維護(hù)飛機(jī)信息方法；減少了氣象預(yù)報(bào)人員咨詢工作量和飛行指揮員、管制員的工作負(fù)荷。有效地減輕一線人員的工作量和壓力。系統(tǒng)測試運(yùn)行如圖7所示。

8 結(jié) 語

在信息化技術(shù)發(fā)展的今天，飛行訓(xùn)練保障系統(tǒng)的研究目的是針對(duì)運(yùn)輸機(jī)場通用航空飛行的特點(diǎn)研制信息集成共享系統(tǒng)，為管制和飛行指揮減輕工作負(fù)擔(dān)和壓力，避免錯(cuò)、漏、忘的情況發(fā)生，為飛行安全提供有力的保障，也為通用航空保障系統(tǒng)研制提供一個(gè)借鑒。