中国民用航空第二研究所空管公司应用技术研究室副主任 郭建华（张哈斯巴根/摄）

面向多主体协同的机场防跑道侵入技术解决方案及应用

中国民用航空第二研究所空管公司应用技术研究室副主任 郭建华：本次报告的题目是面向多主体协同的机场防跑道侵入技术解决方案及应用。

报告主要分成四个部分，首先是背景，第二部分是技术方案，第三部分是应用案例，最后是一个小结。

先看一下跑道侵入的一个危害，在2024年的时候，日本东京羽田机场发生了很严重的跑道侵入事件，两架飞机在跑道相撞，形成了很严重的航空安全事故。2016年的时候，在上海虹桥机场也是发生了跑道侵入事件，两架飞机在跑道上面仅相差三秒，险些相撞，最后也是被定义为重大的一个安全隐患事故。

而跑道侵入其实在官方的定义来说，是指在机场发生的任何航空器、车辆误入指定用于航空器起飞和着陆地面保护区的一个情况。其实背后的直接原因来说，其实主要包括多个主体，就第一个是管资源的运行错误，第二个是飞行员的违规侵入，第三个是驾驶员和人员的违规侵入。

据不完全统计，由飞行员和驾驶员引起事故的原因占比超过了80%。其实分析它背后的技术原因可以不难发现，一方面由于大型机场的一个规模它的持续扩大，导致场面交通的态势日益复杂。

另外一方面，对于中小型机场来说，一个防跑道侵入的技防手段是比较薄弱的。尤其军民合用机场，因为它的跑道涉及到军民的一个协调，因此它的一个运行场景也是比较复杂的，而我们传统的场面运行手段来说，还是基于目视和人工经验，就会导致多主体的一个场面监视能力不足，以及智能告警决策能力弱和多主体风险意识感知能力不强，这些问题从而导致我们机场的跑道入侵的一个概率增加，或者是我们为机场运行的是为了保安全，牺牲效率。

据相关统计，就是分析流量每增加20%，发生跑道侵入的概率会增加140%。所以迫切需要一种新的安全可靠自动化防跑道侵入解决方案，来提升跑道运行的一个安全能力。

下面介绍一下民航二所的技术解决方案。其实在研究防跑道侵入技术之前，二所是牵头是编写了一个空管防跑道侵入技术应用的指导意见，对防止跑道入侵的相关设备的一个最低配置进行了一个建议。

大概情况就是根据跑道的一个运行模式，还有日均跑道的一个穿越次数和日均的一个起降架次，将防跑道侵入的一个技术配置分为了A、B、C、D、E、F6个级别，其中A级别来说它是的配置级别最高，但意味着相应的建设成本也是最高的。随着它的整个机场的防跑道侵入风险来降低，它相应的一个技术配置和建设成本也逐渐降低。

下面介绍一下我们的一个总体技术方案，主要分为4个层级，第一个是监事，主要包括场面多的定位，场景雷达、ADSBB以及增强卫星监视和智能视频监视等主流的场面监视技术。它可以对跑道道口这些高风险的一个高风险突发的区域进行增强的监视。

在警告和决策方面，有A—SMGCS、Tower ATMAS、EFS、Intelligent Decision 在通信方面有VHF、AeroMacs、4G/5G、Fiber/PLC。这个主要是用于多主体之间的一个管制信息和交通态势的一个交互。它也是增强多主体统一情景意识的一个重要的技术支撑手段。

最后在应用显示的时候，我们可以通过管制界面终端以及状态灯，还有停止排灯和车载显示终端，以及声光报警装置和可穿戴终端的一个形式，将告警和决策信息传递给飞行员和驾驶员以及相关的一些行人。

这是总体的技术解决方案，因为今天是时间比较有限，我就相结合防跑道进入的三个最关键的时间节点，然后介绍三方面的一个关键技术。

第一个是塔台管制自动化技术，这个技术来说，其实它已经是深度整合了我们管制的一个现场需求，然后覆盖了塔台的一个全部的管制流程。

它是以A—SMGCS和电子进程单为核心，集成了灯光、停机位、气象以及数字化放行的一些信息，当然可以向广州人提供停止牌的联动、指令冲突、航际冲突以及跑动占用等非常丰富的一个告警信息。可以说这种系统来说，它可以大幅增强管制员的一个场面交通指挥能力。目前来说我们国内基本上大中型机场，也是一个在场内管制运行的时候，基本上也是一个必备的手段，对于我们防跑道侵入风险来说，也是第一道防线。

如果说是依赖单一的这种技术化的运行模式，它这种方式来说还是有两个弊端。

第一个来说它的整个的管制决策是比较依赖于人工经验的。第二个它的管制指令是需要通过语音的形式传递给飞行员或者驾驶员，这样就会导致当管制失误或者是飞行员语义理解有偏差的时候，就有可能导致后续的跑道侵入。

为此建立了跑道侵入风险的第二道防线，也就是基于跑道状态的智能决策的防跑道技术，其实它的本质就是对跑道资源的合理自动分配，达到跑道的安全高效的一个使用。它主要包括跑道状态灯和起飞等待灯，跑道进入的是REL，它一般是安装在跑道道口的前方，当跑道上有飞机起飞或者降落被使用的时候，跑道进入灯就会点亮，提醒飞行员或者驾驶员跑道正在被占用，然后现在禁止穿越，还有一种是起飞等待等，它主要是安装在飞机起飞点的一个前方。当跑道前方有飞机穿越的时候，它就会点亮，然后告诉正在起飞的飞机，跑道正在被占用，现在禁止起飞。所以说跑道状态等待一个防跑道侵入的功能是非常强大的。

它主要有两个方面的一个技术特征，首先它的一个管制决策是完全独立于管制员的人工经验的，所以说通过这种跑道状态灯，可以对管制员的管制指令做一个正确性做一个校验。

第二个它是直接以灯光目视的形式直接作用于飞行员，所以说这个还是可以避免飞行员由于对语音的理解偏差，造成了一个防跑道侵入的风险，这是它的一个最大的优点。

在使用的时候，这种技术在使用的时候，其实也存在两个方面的一个不足，我们是第一个，这种技术其实非常依赖于场面多点定位，还有常见雷达这些高精度的一个场面监视系统。

另外一个就是在建设的时候涉及灯光系统的一个改造，所以说这种技术来说相对来说成本会比较高，相对于一些中小型机场来说，可能很难享受到这种技术带来的一个安全防护。另外一个跑道撞上的人，从本质上来说，其实就是一个交通控制的一个信号灯，可以这么理解。

所以说对于一些突发情况，例如像有些飞行员或者是驾驶员，如果他违背了管制的意图，误闯红灯的这种行为。其实这种跑道装饰灯来说，他也是没法继续阻止的，所以说我们又建立了整个跑道侵入风险的第三道防线，也就是基于智能视频感知与告警的防跑道侵入技术。它的原理来说就是在我们的跑道一些关键的道口，就是在容易突发那种跑道轻微的一些关键区域，布置一定数量的高清摄像机。

结合先进的AI处理算法，可以实现三个方面的一个功能，第一个是它可以获取到高清的交通态势影像信息，把这个信息传递给我们的管制员。

第二个是它可以对道口的活动目标进行一个增强感知，获取目标的高精度的监视信息。第三个它还可以结合电子进程单的信息，然后做跑道侵入的一个预先告警，这是他三个最关键的一个功能。所以说这种技术来说它有两个特征，就是第一个是它可以为中小机场提供一种低成本的差异化的防跑道侵入的一个解决方案。

第二个是当有管制员或者飞行员违背管制意图误闯红灯的时候，他可以第一时间向管制员进行一个告警，然后管制员，后续就可以第一时间的对飞行员或者是驾驶员进行一个制止，从而阻止这种防跑道侵入的风险的一个发生。下面我就介绍一下我们二所防跑道路轻的一些成果应用案例。

第一个应用案例是虹桥机场也是针对虹桥机场1011”事件，二所联合了华东管理局、华东空管局以及上海虹桥机场和春秋航空一起开展了一个防止跑道侵入技术的一个研究与示范，当时这个系统的时候一共是布置了多点定位，APES以及A—SMGCS和跑道状态灯。取得了以跑道状态灯为核心的一个防跑道侵入技术的一个应用技术成果。

第二个案例是和田机场，属于典型的4D级，也是在案例实施前，和田机场的场面运行主要依赖于人工目视和人工经验，跑道侵入风险频发。后来在新疆管理局的支持下，开展了在国内首个军民合用机场的防跑道侵入的一个试点验证，这是当时整个的项目的一个情况。这个性能比较稳定的，给和田机场整个的场面运行管控提供重要的管控平台。

第三个案例是西南的天府双流机场，我们建立了国内首套他来自动化的一个应用项目，整个塔台管制自动化系统在我们双流和天府机场运行了4年多，保障了两个机场5条跑道的安全运行，展示的是双流机场塔吊管理自动化系统的一次防跑道侵入的一个告警演示情况。

在双流机场，还开展了基于卫星定位的车辆防跑道侵入系统，当时这个系统获得了中国国际服务贸易交易会民航科技创新的一个唯一示范案例。

在绵阳机场还有遵义机场，还开展了基于ADS—B的防跑道侵入示范验证项目。这个视频也是在绵阳机场试运行期间的一次防跑道侵入的一个告警的过程。

第四就是基于智能视频监视与告警的防跑道侵入的应用试点，也是在银川和西宁机场分别建设了12套和6套的可见光和热成像相机组。

这个是在银川机场做一个现场测试的情况，基于智能视频的一个感知的防跑路系统可以获取关键道口的一个增强态势信息，包括飞机的特征点，例如飞机机头到等待线的一个距离，还有飞机的一个机身的长度，它的加速度以及它的检测一个自信度以及飞机的一个身份信息，远程的对它的精度进行一个远程的标定，最后它的整个像飞机机头这种特征点的定位精度可以做到两米以内。

这个是我们在银川机场基于视频智能感知的防跑道侵入告警的一次演示效果，这个数字号是显示了黄色的数字，就代表飞机的特征点，也就是机头离等待线的一个距离，红色就代表飞机的镜头已经越线。

最后是小结就三个方面。

第一个是把跑道清了，一个整体解决方案来说，它是符合空管6类防跑道侵入技术的一个配置要求，在典型机场经过长期的一个测试验证和运行应用，各项性能来说也是稳定可靠的，可以同时实现面向管制员飞行员以及和人员的多主体的一个防跑道一个侵入应用。

第二个是机场可根据自身跑道的一个侵入安全风险程度，建设资金预算已有场面基础设施条件等因素进行综合评估，从而对本报告的一个技术方案内容进行合理选配，以满足不同机场差异化的一个防跑道侵入应用需求。

第三个是有效的跑道，防跑道侵入需要从基础设施人员管理以及流程规范和技术手段等全方位的一个入手。