隨著京津冀民航協同發展不斷推進，地區內民航市場需求日益旺盛，但是由于空域等客觀因素，區內世界第二繁忙機場的首都機場航班運行量日趨飽和。一方面是巨大的市場需求，另一方面則是不斷貼近的保障“天花板”，該如何平衡？與此同時，為了讓社會公眾體驗到更準點、更便捷的航班出行服務，航班正常工作水平也不斷提升。面對多重要求，華北空管局積極探索以科技創新打破發展“天花板”，引領安全與效率并駕齊驅。

在充分分析華北地區航班運行特點的基礎上，華北空管局借助高校實驗室、國內外領先技術力量，開展了基于激光雷達的機場風切變觀測研究、平行跑道碰撞風險評估、空中交通管理性能可視化分析系統等多個項目合作，力求為華北地區的民航發展探索更大可能。

“華北空管將繼續加強科研核心能力建設，激發空管科技工作者的活力與創造力，推進‘產學研用’深度融合，強化科技成果應用示范與推廣，為華北空管發展進步注入創新活力，為推進民航空管高質量發展提供智慧支撐。”華北空管局局長文學正表示。

令人期待的16.7%

如何進一步挖掘首都機場運行潛力，提高運行效率，滿足更多發展需求，提升公眾出行品質，是華北空管局從未停止探索的課題。首都機場是世界上最繁忙的三跑道機場，3條跑道為平行跑道，其中36L和01跑道之間相距3.485千米。而按照相關規定，航班在使用平行儀表進近模式時，雷達最小安全間隔標準為4千米。如此一來，為確保安全，航班無法在上述兩條跑道使用平行儀表進近。

“在拓寬發展空間的過程中，我們注意到了這一點。通過與中國民航大學合作，使用精密的仿真軟件模擬出一個令人期待的結果：如果兩條跑道相關進近保持3.485千米的雷達間隔，到達容量可增加16.7%，一小時最多可增加9架飛機。這個數字對于首都機場的運行容量提升是非�？捎^的。”華北空管局相關負責人介紹。

空管創新首先要確保安全，這是華北空管始終堅持的原則。為了驗證這一創新突破的安全性，項目組做了大量實驗，建立了基于位置誤差概率的碰撞風險模型，設計了管制員特情反應時間測試方案并進行了為期10天的測試。為了保證實驗的有效性，項目組收集了6個月的實際運行數據并進行分析，獲得了位置誤差概率模型的相關參數，最后通過仿真計算得出結論，并把實驗結果與國際民航組織（ICAO）的相關研究作了對比。

研究結果表明，首都機場36L和01跑道相關平行儀表進近所需的雷達間隔縮短到3.485千米后，沒有顯著的運行風險增大，仍符合ICAO公布的安全目標要求。

目前，華北空管局正在積極向相關部門申請在首都機場率先推行這一標準，以進一步提升運行效率。

“華北空管局的科研工作以提高安全高效發展水平為目標，聚焦解決安全運行中的難點與熱點問題。”華北空管局總工程師謝玉蘭表示。

改變風切變預警的被動局面

業內人士都了解，對飛機起飛和著陸安全威脅的一大因素就是低空風切變。低空風切變不僅能使飛機偏離航跡，也可能使飛機失去穩定。如果飛行員在這個過程中處置不當，則有可能造成非常嚴重的后果。國際民航組織的統計數據顯示，2014年~2016年，由于湍流等大氣波動引起的風切變事故共51起。風切變的成因很多，一方面受某些常見的天氣如雷暴、大雨、冷鋒、低空急流影響形成；另一方面也可能受地理環境、地形條件及機場周邊的建筑物遮擋影響產生。

華北空管局在長期的實踐中總結發現，首都機場西跑道的風速數值與其他兩條跑道存在一定差異，特別是大風天氣條件下明顯偏小于中跑道和東跑道風速數值，出現風切變的可能性更大。而北京在春秋季，刮風的天數很多。華北空管局氣象中心數據顯示，2017年11月、12月就有20天出現大風天氣，收到風切變報告11份。

為了減少風切變對航班運行的影響，進一步加強地空風切變預警，為管制員在航空器著陸階段指揮提供更好的氣象支持，華北空管局與中國海洋大學合作，正在進行基于激光雷達的機場風切變探測研究。

此外，今年1月，華北空管局在首都機場西跑道南北端安裝了兩套國產激光雷達設備，收集西跑道風場相關數據。“這套設備可以有效彌補天氣雷達在晴空條件下對風場探測的不足，與天氣雷達相互補充。”華北空管局氣象中心設備室副主任張建軍說。由于工作原理不同，現有的天氣雷達在晴空條件下對低空風的監測能力不足，無法給預報員在晴空條件下進行風切變預報提供有力的數據支持。

“我們計劃用兩年時間，通過大量數據分析，完成西跑道上空的實時風場探測，找出西跑道風切變的成因、發生高度和觸發條件，為首都機場風切變的探測探索適宜的方法，形成切實可用的產品，改變現在風切變預警比較被動的情況，使管制員提前向機組通報風切變情況，通過關口前移加強預警，把對飛行的不安全因素減到最少。”張建軍對這項新技術應用充滿信心。

據介紹，在北京新機場，華北空管局同樣配置了一套激光雷達設備，能夠同時監測多條跑道的風場情況，目前設備即將進行設備驗收。華北空管局于3月4日正式啟動了人員培訓工作，為設備在新機場投入運行打好基礎。

讓數據“活起來”

在管制屏幕上，一個小亮點就代表一架航空器。可以說，航空器的整個飛行過程本身就是一個“行走的”大數據庫。如果能把這些運行信息提煉出來，挖掘數據背后的價值，總結規律，再指導實際工作，那將對運行效率的提升起到事半功倍的作用。

為此，華北空管局和北京大學可視化與可視分析實驗室聯合開展空中交通管理性能可視化分析，通過集成航班號、目的地機場、實時位置、實際起降時間等不同屬性的航空數據，形成多維信息空間并生成數據圖像，把數據及其內在關系反映到圖形圖像上，方便用戶從中輕松直觀地讀懂數據代表的含義。研發人員形象地把數據處理加工的過程稱作讓數據“活起來”。

華北空管局空管部馬曉陽解釋，如果想了解首都機場內某一特定航班在雷雨或低能見度等天氣條件下的離港運行情況，只需要選定航班號，選取相應的時段，就能迅速獲取該航班在推出開車、地面滑行、跑道外等待等階段的所有數據，最終得到可視化的信息。

　
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