第一篇：航空程序管制向雷达管制过渡的历史与实践
航空程序管制向雷达管制过渡的历史与实践 航空程序管制向雷达管制过渡的历史与实践
A Review of the Transition Progress from Radar Management to Program Management
程序管制的建立和向雷达管制的过渡以及未来雷达管制向新CNS/ATM系统发展的全过程是自动化应用程度连续发展的过程，尽管其中新技术、新设备的应用重点各不相同。雷达管制的实施实质上就是飞行动态的主动和精确掌握为管制操作技术向精密化方向发展提供了技术平台，而新CNS/ATM系统则是卫星技术和数字通信综合应用带来丰富的航空信息突破地域限制的自动化共享，这种航空信息充分和自动化获得为减少不必要的管制干涉(实质是更准确地控制)提供了技术支持。
一、程序管制的建立及向雷达管制过渡的简史
我们现在认为最基础的程序管制的建立是一个漫长的探索的过程。最早在1919年制定的国际空中航行规则还是以目视飞行为基础的“空中守则”，尚不涉及空中交通管制。最初的空中交通管制雏形是跑道端头的地面旗语指挥和信号枪。20年代后期无线电通信应用于航空以及1929年9月首次进行的航线仪表飞行为程序管制奠定了基础，其后是一个由乱而治的摸索过程，当机场因大量的无计划航空器争先起降而秩序大乱促使地面指挥由跑道扩展至视距之外的整个管制地带，1934年美国四家航空公司自发地在纽瓦克机场组织了一个控制机场80公里范围的空中交通管制中心，这是第一个试验性的空管部门。民航航线的建立促使空中交通管制由终端区向航路管制延伸，1938年美国民航局发布的空中交通规则确定“仪表飞行必须严格遵守空中交通管制的指令”，程序管制至此建立。
军事设施向民用转化是空中交通管制技术过渡的决定因素，雷达和GPS这两大军事技术就分别是雷达管制和新CNS/ATM系统的核心硬件基础。最初的雷达应用也是在军队，发明雷达的英国人发现雷达不仅能预警敌机来袭，还能引导己方战机返回机场甚至对准跑道，英国在1942年就有原始的一次雷达引导进近的报道。雷达、军航雷达指挥员和战斗机飞行员在二战结束后就迅速转化为民用航空系统的组成部分。
尽管40年代后期雷达就已应用于空中交通管制，但现代意义上的雷达管制要到60年代中期二次监视雷达(SSR)及计算机技术普遍应用后才真正建立，在此之前雷达仅作为ATC的一种“工具”，而到AFTN飞行动态信息与一、二次雷达显示自动相关后雷达才最终应用于间隔航空器。
二、雷达管制应用的实质
雷达管制被普遍认为是相对于程序管制的一次ATC技术升级，这一技术升级的实质是什么?
显然是否配备先进的雷达设备并非雷达管制与程序管制的界限，对雷达信息的利用达到何种程度才称之为雷达管制?雷达管制效益体现在哪些方面?
航空器运行环境
在我国雷达监控的程序管制环境中飞行的外航机组常主动向管制员证实是否配备雷达或是否雷达识别即使在以往的飞行中已经了解情况，机组的意图是明显的。外航机组对程序管制或雷达管制这两种飞行环境对比的感受更为深切。我国境内飞行的外航机组更容易疏漏位置报告，其中的客观原因就是程序管制与雷达管制最可外观的区别：作为程序管制基础的飞行位置报告在雷达管制环境中是可被省略的。
空中交通管制的实施是建立在掌握航空器现时位置及运行意图的基础上的，程序管制对航空器方位信息的获得来自于被动接收的机组位置报告，因此器间隔是管制员通过对几组位置报告进行计算获得的抽象数字，航空器飞越报告点的常规报告以及飞行调配中的实时位置询答是程序管制陆空通信的主要内容。而在雷达管制环境中不仅航空器的方位是直接显示在雷达屏幕上，航空器之间的间隔也可由管制员直接客观地判读。陆空通信是“干净”的管制指令和飞行申请。
在飞行中飞行员对航空器四维航迹掌握与判断的失误是飞安事故的主要因素之一，而雷达管制环境中管制员可根据航空器与计划航迹以及地面障碍物的相对位置来监控飞行，及时发现和避免偏航甚至可控飞行撞地(CFIT)等事故的发生，据国际飞行安全基金会的统计，没有进近雷达的机场的进近着陆事故率为有雷达机场的3.1倍。因此雷达管制对机组而言是一个轻松而安全的飞行环境。
空域中航空器的分布
如果能对雷达管制和程序管制的空中动态进行比较，可以发现：雷达管制不仅同航迹航空器排列紧凑，而且航空器较为均匀地分布在整个空域。这是因为在间隔航空器时，程序管制以垂直间隔为主导而雷达管制则以普遍应用侧向间隔为特征，在程序管制中管制员判断间隔的依据是航空器相对于航路导航台的距离与方位，因此航空器集中在航线内以相对飞行穿越高度或保持高度差相遇为主要调配方式。雷达管制中在管制员连续直观地监控飞行动态的情况下可以为航空器提供避免潜在飞行冲突的航径指引，这就是雷达引导，雷达引导的典型应用模式是指引航空器偏离飞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进近的某点，因此雷达管制中越是改变高度频率大的空域航空器的分布越均匀。值得强调的是：航空器在空域中的均匀分布本身就有安全效益，1996年新德里飞机相撞事故中分别进出港的两相对飞行航空器处于相同的航道上，任一航班对空管指令的误解或误操作就会造成难以挽回的灾难，而这样的误解(或误操作)正好发生在新德里机场新安装的二次监视雷达即将启用之前，令人扼腕。
为解决飞行冲突进行管制干预的手段
雷达管制最低间隔标准完全脱离了与航空器性能、地面导航精度的关联，航空器与雷达天线的距离决定了适用的最低间隔标准，简单划一而大为缩减的雷达最低间隔标准为管制员充分发挥各种调配手段提供了条件。以调速为例，100公里量级的程序管制最低间隔标准调配顺向冲突使用调整表速的方法就不实际，因为航线飞行的运输机表速调整的最大值一般不超过60海里/小时，将80公里的纵向间隔调到100公里需要10分钟，而10公里量级的雷达最低间隔标准下增加几公里的纵向间隔就完全不一样了。
在雷达管制中航空器的航行诸元几乎都可应用于飞行调配，如：控制航向、速度、上升/下降率、转弯率、改变计划航线、空中等待等等。同时雷达管制的最低间隔标准也大幅缩减了程序管制中管制干预所需时间以及调配改航量，调配效率大为提高。
空中交通运行效率与经济性
雷达监控下的主动管制一定程度上突破了陆空通信的瓶颈限制，而为解决飞行冲突进行管制干预所需时间的减少使得管制员有能力监控更多的航空器或更大的管制空域，这都为潜在的航空需求增长提供了保障条件，而且这种增长并不以损失运行经济性为代价，因为就单一的飞行冲突调配而言，航空器受干预进行机动飞行的改航量也大为缩减。在现代程序管制环境中运行的先进航空器集中于航路飞行大多数情况已不是出于航空器导航的需要而是出于冲突判断和间隔衡量的需要，实际工作中经常有航空器指出地面导航台的定位误差过大。在德国汉莎航空公司资助的雷达管制培训班上代表航空公司的教员一再强调管制员应尽可能给予航班直飞许可。因此即使具备飞行FANS航路的航空器还不普遍，但雷达监控条件下几百公里范围内的直飞也能为大多数航班带来可观的经济效益，雷达直观的冲突预测和间隔判断能力为航空器发挥区域导航(RNAV)性能提供了空管技术支持。不能在以上四方面充分体现雷达应用优势的管制技术就还称不上现代意义上的雷达管制，我国许多配备雷达的管制室都已存在程度不同的雷达应用，但即使是已实施雷达管制的几个管制室在充分发挥雷达应用优势方面也还有很长的路要走。
三、关于我国空管系统向雷达管制过渡的实践
1997年12月30日和1998年7月6日北京和深圳进近分别在京广深航路的两端正式开始实施雷达管制，吹响向雷达管制过渡的号角。但已经实施的雷达管制对我国改善空管现状的实际意义是有限的，正如华北空管局有关部门领导回答记者询问“为何在实施雷达管制后还会出现流量控制延误航班”时所说： 空中交通管制是系统工程，北京终端区实施雷达管制只是解决局部问题。
有一个数学定义“和的精确度由各加数中精确度最小者确定”，因此全国空管安全程度未因本已较为领先的北京、深圳进近实施雷达管制而整体提高。在生活经验里得知：渠道水流量决定于渠道最窄处的流通能力，因此在国土南端的厦门区域管制室最常收到的是对“到北京、天津落地航班XX分钟一架”的流量控制就不足为奇了。
雷达管制由北京、深圳终端区向京—广—深、京—沪、沪—广航路的延伸以及其后的扩展过程中将要面对一些深层次的问题，在空管建设中“重硬件、轻软件”的缺陷将暴露得更明显。
航路及其终端区体系
尽管空中交通管制强调在各种环境条件下管制员干预飞行冲突的能力，但在空域中航空器运行总量恒定条件下航路及其终端区体系确定了飞行冲突的类型与多寡，也就决定了一个管制区常规的、程序化的管制调配手段，因此管制工作最基本的环境条件就是区域内的航路及其终端区体系。
如果说雷达引导是战术性地指引个别航班飞离冲突集中的空域和航路达到航空器在空域中均匀分布的客观效果，那么进离场程序和航路的合理规划则是系统、战略性地间隔航空器、增强运行效率的手段。现代航空器导航性能的增强及雷达的配备为设计复杂的航路及其终端区体系提供了背景条件。单向航路、平行航路、进离场程序划开等基本设计手法都获得理想的效果。也许广州区域航线调整的效果未如预期所愿，但这是迫切需要进一步合理规划的证据而非停止努力的理由。在规划和设计中要强调预见性，但也不能企望一劳永逸，航空需求的变化应在规划、设计中体现出来。如果在十几、几十年前民航运输业不发达时期设计的航路体系上实施雷达管制所能达到的效果将是：航空器被经济和迅速地引导到一条拥挤、不经济的航路中等待下一次的管制干预。
军民航协商、协作机制
由国家制定的军民航协商、协作机制应包括两个层面的内容：
(1)公布军、民用航空的优先权规则和空域分配原则等空域管理政策，这是军民航战略协商的政策体系；
(2)建立并规定军民航实时协作的机构、程序、方式及内容，这是军民航战术协作的技术体系。
如果说航路管制权的逐步移交说明国家已从政策体系向日益壮大的民用航空有所倾斜，那么军民航战术协作的技术体系则已成为目前实施雷达管制最具体的滞碍。
尽管很多军航部门已引接民航雷达信号，就硬件设施而言已具备向军民航精密化协作方向发展的条件，但军航坚持空域隔离以及随意地“侵入”民航航路或空域等黑箱操作方式将极大地制约民航实施雷达管制的效率，既然在军航无活动期间常规的雷达引导尚须申请军方，雷达管制的高效率和灵活性也就将大打折扣。
管制员素质
雷达管制只是一个技术平台，这一基础本身并不代表良好的管制服务。决定向雷达管制过渡成功与否以及雷达管制成效的将是管制员的专业技能和服务意识。在某已实施雷达管制的管制室，管制员将飞偏进场航线的港龙航空公司机组叫到管制室讲评，结果却反被机组诘问：雷达管制为何不及时纠正飞行航迹?某些管制员固执地认为自己是被“赋予权利”的航班运行的督导者，而意识不到被航空公司和机组需要才是管制员安身立命的基础。
管制技能和服务意识的提高一靠管理、二靠培训、三靠规章。
管理不能简化为严格奖惩之类“事件处理”的治标管理模式，而应是形成管制员进取动力和淘汰主观动力缺陷者的管理体制。如果说管理是“取才为用”，那么培训就是“育才为用”，但培训在我国大多数管制室却还是停留于书面规定或在执行中流于形式。在我国全国性的管制规章中仍没有类似FAA 7110.65指导管制员具体操作的权威技术规范，而对操作规范的学习与强制执行才是形成管制员安全技能与服务意识最有效的手段。
管理、培训和规章的缺陷使得提高管制员素质还停留在管制员“自种自收”的阶段。
四、加快我国空管部门向雷达管制过渡的进程
向雷达管制过渡在航空发源国是一个自然的过程，当雷达被证明其在空管应用中的功效后，资本社会的投资效益评估使得实施雷达管制是一个在探索中应用但不容滞缓的过程。我国空管系统由于投资效益评估的缺失以及偏重强调技术过渡的安全隐患使得技术进步的推动力不足。而我国部分地区的航空需求已超过了程序管制的技术保障能力，雷达监控条件下缩减程序管制最低间隔标准成为一些空管部门半过渡性质的权宜之举，但空管部门也因此承担着额外的风险。
1997年2月广州进近的危险接近中管制员询问两架顺向航空器中高高度的CSN3306航班机组：应答机是否为2132，机组错误地回答“是”，而2132编码正由低高度CSN3304使用，管制员指挥CSN3306航班下降高度造成CSN3306航班与CSN3304航班危险接近。1999年2月广州区调发生的危险接近是管制员未经雷达识别主观判断航班与SSR编码的对应关系造成危险接近。前一起事件中管制员的雷达识别不符合雷达管制标准程序，而后一起则完全未进行雷达识别。
我国雷达监控条件下的程序管制技术并未制定包含雷达识别的标准操作程序也未对程序管制员进行相应的培训和资格认证，而我国一部分雷达设施由于配套功能开发不全和应答机编码规定不合理等原因使得雷达显示没有自动相关的功能，这种既利用雷达显示信息又不建立航空器与雷达信号唯一对映关系的“雷达监控”往往成为管制员掌握飞行动态的隐患。广州管制室1997年至今的两起危险接近全都是这种过渡性技术应用缺陷的具体表现，只是这种隐患在繁忙空域暴露得更充分而已。
目前民航运输企业的经营困难使得我国民航在经历了十多年的高速发展后进入了一个调整期，而这正是空管部门从被动地提高保障飞行容量的粗放增长转向以技术进步、提高ATM服务质量为重点的发展模式的良好契机，加快向雷达管制过渡的进程并不只是空管部门本身趋利避害的问题，如果能抓住空管增容压力减缓的这几年在技术革新、管制员素质和空管服务质量等方面取得突破，当民航最终走出经营低谷后将发现：焕然一新的空管部门早已为全民航再展宏图铺就一道通天坦途。
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