飛機的起飛、降落、飛行路線安排和選擇、如何應對雷雨及能見度差的情況、如何盡可能避免延誤……這里邊有大門道。
就在上個月末，北京大興國際機場的開通運行，北京自此將擁有兩個大型樞紐機場。
在大興機場啟用的同時，全世界最大的空管自動化系統也將同步上線。
這套系統不但為大興機場本身的運行提供服務，還將統一管理北京首都、北京大興、天津濱海三座機場附近的空域，為繁忙的京津地區空中交通提供高效的空中交通管理。
空中的交通與地面有何不同？空管系統究竟管些什么？大興機場這套空管自動化系統有什么特別之處？今天我們就來說說這個話題。
一、在天空中，飛機并不是想怎么飛就怎么飛
當一架民航客機載著乘客從地面騰空而起后，看起來就可以在天空中自由地翱翔了，但實際上，民航飛機在天空之中也并非想怎么飛就怎么飛。
首先，由于國防或其他需要，有些空域要預留給特定的飛行器使用，不能全部開放給民航飛機；在開放給民航使用的空域中，導航設備等布局又進一步限制了民航飛機的飛行路徑；在民航飛機可用的空域中，飛機之間又要保持一定的間隔，才能保證飛行的安全；在飛機于機場附近起降時，還要避開山峰等障礙物和城市禁區。
如果你有機會通過flightradar24等民航飛機追蹤網站觀察民航飛機的飛行，就會發現民航飛機在空中就有如沿著一條條看不見的”空中公路“在飛行。
在地面真正的公路上，交通的順暢運行有賴于交通管理部門和人員的指揮和疏導，而在天空之中，飛行的安全和穩定運行同樣依賴于空中交通管制員對飛機的指揮。
根據飛行高度和位置的不同，民航飛機在飛行過程中依次要接受塔臺、進近、高空區域等空域的管制員指揮。
其中，塔臺管制員負責與跑道平行方向上的起落航線上的航班交通管理，確保跑道在同一時刻只被一架飛機占用；而進近管制員則負責一個或幾個機場附近剛剛起飛或將降落的飛機，在6000米以下的飛行指揮；區域管制員，則負責飛行在6000米以上的飛機的指揮，這些飛機已經進入被稱為“航路”的空中主干道，開始了比較平穩的飛行。
機場附近由進近管制員負責管理的空域，航班較為密集
在這些管制空域中，進近管制的復雜程度相對較高。
機場附近的空域，既是到達航班匯聚的地方，又是出發航班起飛后集中的地方，空域中的航班密度較高，管制員要合理指揮航班的飛行，使它們不至于產生沖突，有時還要為有特殊情況的飛機優先安排飛行路線，同時指揮其他飛機避讓。
同時，這一空域也是各種對航班飛行有明顯影響的天氣現象發生的空域，管制員必須采取措施，在保證安全的情況下最大限度地保證航班飛行。
例如，當機場附近出現雷雨天氣時，管制員就要想方設法指揮航班繞過雷雨天氣，在乘客們因為航班延誤而煩躁時，往往也是管制員最為焦頭爛額的時候。
北京首都機場的一個離場程序示意圖，圖中虛線區域為北京城區的飛行禁區。
飛機在按照有關程序飛行的同時，還需要管制員按照情況對飛機進行即時的飛行指揮。
二、空管自動化系統：管制員的“千里眼”與“順風耳”
管制員指揮空中交通，顯然不會效仿交通警察，親自飛到天空之中用手勢指揮，而他們的“千里眼”與“順風耳”，就是空管自動化系統。
在空中交通指揮中，民航飛機的位置、速度等信息，是通過機場附近安裝的雷達獲取的。
一個機場附近一般安裝多部雷達，分別負責不同區域的監視，而這些雷達中又有以接收飛機應答機信號為主要工作方式的二次雷達，和通過發射并接收無線電信號、目前主要作為備用手段的一次雷達。
空管自動化系統將所有雷達的信息匯總后，進行相關的處理與整合，將航班的信息展示在管制員面對的屏幕上。
空中交通管制員的工作環境
如果兩個航班彼此間的距離即將或已經接近到了要產生危險的程度，存在相撞的可能，又或是航班的高度和航向可能存在與高山等地形相撞的危險，自動化系統還會向管制員發出警報，提醒管制員及時調度有關航班脫離危險。
如果某個航班掛出了7500（飛機被劫持）、7600（通訊故障）、7700（機械故障或其他緊急情況）等特別的應答機編號，空管自動化系統也會識別并提醒管制員。
同時，每個航班都需要制定并報批自己的飛行計劃后，才能執行飛行。
飛行計劃中，包含航班從哪里來、到哪里去，自身機型等基本信息，也包括航班飛行過程中的航路點、預計使用的高度等信息，這些信息也將由空管自動化系統一并匯總，管制員在需要時可以進行參考。
為了合理分配每個管制員的管理負荷，同一空域會根據高度和位置的不同劃分為若干個扇區，當飛機從一個扇區飛到另一個扇區時，需要將航班的管制權連同它的信息進行移交。
空管自動化系統可以自動完成這個過程，管制員只需響應屏幕上的有關提示即可。
空管自動化系統為管制員提供的信息
從以上的介紹可以看出，空管自動化系統的基本功能與管制員的秘書相仿，但不會替代管制員進行管制操作，而大興機場新上線的空管自動化系統，還具備一些更加智能的新功能，能夠成為管制員的幫手。
飛機的機型越大，飛行時在后方產生的尾部渦流就越嚴重，因此大型機起飛后，要間隔較長時間才能放飛一架中型飛機。而中型機起飛后，則不需要太長的間隔就可以放飛另一架飛機。
此外，在同一時間，可能有些航班是正點運行，空中飛行時間也比較寬裕，有些航班則因為種種原因已經延誤，機上的乘客比較焦躁。
大興機場使用的空管自動化系統的離港排序系統，可以綜合考慮這些因素，用優化算法幫助管制員排定最合理的放飛順序與進場、離場路線，讓大家都能夠盡量早點走、準點走。
三、紅燈停、綠燈行，管制員是如何引導飛機飛行的？
航班從登機口推出，到在跑道上騰空而起，中間還要經歷在機場滑行的過程，同樣，當飛機降落從跑道上脫離后，也要經歷滑行過程到達指定的登機口。對于中小型機場，機場的登機口、滑行道的數量較少，飛行員可以較為輕松的完成這個過程，但對于大興機場這種超大型機場來說，這個過程就變得比較復雜。
經常乘坐飛機的讀者，有時可能會在飛機降落后看到展示“Follow?Me”或”跟隨我“標志的黃色小車在飛機前方行駛，它的作用就是為飛機”導航“，減輕飛行員的負擔。
北京首都機場的滑行道與停機位示意圖，在這樣的大型復雜機場中滑行并不是一件容易的事情。
對于負責機場地面滑行階段管理的管制員來說，為飛機安排合理的滑行路線僅僅是需要解決的問題之一，不同航班的滑行路線難免會產生交叉，管制員在指揮過程中要防止飛機之間相撞或剮蹭；在機場的滑行道和停機坪上運行的，除了飛機之外還有用于擺渡乘客、運送行李貨物或為飛機提供保障服務的各種車輛，地面管制員既要保證這些車輛能夠高效完成自己的工作，又要防止車輛與飛機之間發生沖突乃至碰撞。
在晴好的天氣里，管制員尚能目視指揮，而一旦天氣與能見度轉差，塔臺上的管制員無法看清機場中的情況時，管制工作就變得更加困難。
為了解決這一問題，高級地面活動和引導系統（A-SMGCS）應運而生。
目前，國際航空組織將A-SMGCS系統劃分為5級，大興機場安裝的是4級A-SMGCS系統，同時具備監視、告警、自動路徑選擇和引導四種功能。
其中，監視、告警功能通過場面監視雷達實現，這種雷達可以探測機場地面上的飛機與車輛的實時精確位置，并將這些信息顯示在管制員的監視屏幕上，即便在監視告警、自動路徑選擇和引導的情況下，管制員也能通過屏幕顯示的信息指揮運行。
當車輛、飛機之間發生潛在的沖突或者進入保護區域時，系統還會自動報警進行提醒。
而自動路徑選擇功能，則通過系統掌握的飛機與車輛的起點與目的地，綜合協調優化所有路徑，為每架飛機和車輛選擇一條行駛距離最短、交叉干擾最小的路線。
一架在綠燈帶引導下滑行的飛機
引導功能則更為直觀，就是紅燈停、綠燈行：飛機在地面滑行時，飛行員會看到前方滑行道的正中央有一排綠色的燈光亮起，這是A-SMGCS系統為它已經選定的路線，飛行員只需跟隨著綠色燈光延伸的方向滑行即可。如果前方沒有綠色燈光或綠色燈光熄滅，則提示飛行員需要停止滑行在原地等待。而停止排燈則在關鍵的交叉位置橫向設置，綠燈亮起時可以通行，紅燈亮起時不能通行。
對于到達的航班，系統在使用燈光帶將其引導到停機位附近后，泊位引導裝置還能對飛機進入停機位時的滑行方向與距離進行引導，提示飛行員在合適的位置剎車，準確停到登機廊橋可以對接的位置。
四、國產空管系統，正成為越來越多、越來越大的國內機場的選擇
據央視等有關媒體報道，大興機場的空管自動化系統完全由中國自主設計制造，而由于空管自動化系統要為“兩市三場五地”（北京、天津兩地，北京首都、北京大興、天津濱海三座機場，北京區管中心、北京終端管制中心、天津空管分局、北京大興空管中心、北京航管樓五地）提供管制自動化服務，它同時也成為了全球最大的空管自動化系統。
和不少領域的設備一樣，中國使用的空管自動化系統長期被國外供貨商壟斷，而中國自主空管自動化系統的研發，始于1984年，中國電科的研究人員克服種種困難研發了中國第一套空管自動化系統“空管一號”，并交付濟南機場使用，通過了國家級鑒定，之后，他們又研制了多型空管自動化系統，主要應用在軍航的空管中。
進入新世紀后，科研人員們總結在軍航系統研發中積累的經驗，研制出了具有完全自主知識產權的空管自動化系統牧羊人-2000，并在2007年中標了青島機場項目，成為了中國民航第一套投入使用的國產空管自動化系統。這套系統在青島機場穩定運行，成功地完成了奧運會期間的空管任務，之后，越來越多、越來越大的國內機場開始使用國產空管系統。
當飛機騰空而起，旅客們安然地享受舒適旅程時，國產空管自動化系統將和管制員們一起，保障所有的出發和到達。
小編一直覺得飛機是能自由自在翱翔在藍天的，但事實并非如此，也并不是想怎么飛就怎么飛。想想也是，如果飛機想怎么飛就怎么飛，那還不得亂套了。其實在飛機的背后，是一整套的空管系統，其實時監控著全國各地的飛機飛行起落，反饋各種航行信息，才使得飛機不會“塞車”，避開山峰及障礙物，能安全起降，可以說是非常了不起。
來源：飛行邦
由興迪源機械編輯
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