基于卫星的运输机场车辆跑道侵入监测报警系统的研发与实施应用

　　一、案例背景

　　跑道侵入是全球航空安全领域面临的重大挑战之一。根据ICAO于2023年发布的《安全报告》统计数据，在“全球五大高风险事故分类”中，跑道侵入导致的致命事故在其中占比最高。

　　为应对跑道侵入，国际民航业界采取了一系列措施，如ICAO制定《防止跑道侵入手册》，并要求各机场建立跑道安全小组等。这些举措至今已经帮助全球显著减少了与跑道安全相关的风险，然而，随着后疫情时代全球航班量不断攀升，跑道侵入事件的发生依然不容小觑。根据美国交通部统计数据，美国2023财年发生23起A级和B级机场跑道侵入事故。在我国，2023年疫情防控转段以后，随着全国民航生产运输量快速增长，跑道侵入事件呈明显反弹态势，去年以来，全国运输机场共发生跑道侵入事件11起，这应当引起我们的思考。

　　根据2023年12月发布的《预防跑道入侵全球行动计划(GAPPRI)》，约三分之一的高风险跑道侵入事故可以通过更先进的情景意识技术来预防。一些大型机场使用ASMGCS和ASDE-X等地面监视系统，虽然有效，但成本高昂，难以扩展到全部机场。因此，业界强烈建议机场相关单位部署能够提供飞机和车辆实时定位及即时警报的科技系统。在监测到潜在风险或未经授权的跑道侵入事件时，为相关用户提供即时警报的系统尤为关键。

　　二、系统研发与建设情况

　　2019年，航科院联合首都机场集团成立了“机场群运行监控联合实验室”，委托航科院研发中心和首都机场集团科技管理有限公司针对车辆这一跑道侵入事件三大主体之一进行相应的监测系统课题研究。实验室项目团队对2010年至2019年国内发生的车辆侵入跑道事件进行了分析，充分识别危险源和风险路径，将未经授权进入、通话不畅、错误理解指令、驾驶员误入、管制员丢失情景意识等因素全部纳入应对目标。

　　实验室项目团队参考航空器监控和地图导航领域的技术，进行自主研发，解决了数据融合壁垒、数智化程度低、数据采集精度及告警可信度不足等突破关键技术瓶颈，将机场行业标准、安全标准、业务流程进行数字化，将授权车辆侵入、非授权车辆侵入两个场景流程嵌入到了系统中，确保系统设计紧贴运行实际，实现风险智能监测预警，弥补人防和物防手段短板。

　　系统从2019年立项，至2022年完成产品定型，历时3年，共开展现场实地测试4000余次，模拟数据测试3000余次，优化系统整体功能8次，优化核心算法模型18次，召开内外部专家评审会14次，确保系统各项功能的可靠性和数据的可信度。

　　图1：系统工作构成图

　　三、系统功能的创新性

　　1.全时监测，自动告警。系统将传统的人为监管模式，转变为全天候、自动化的“系统监测+人为处置”的智能管控模式。一旦发现跑道侵入的风险，系统自动感知、自动判断、自动告警。同时，系统也解决了侵入风险发生时塔台和车辆驾驶员沟通不畅的问题。在很多案例中，塔台管制员发现了车辆侵入跑道，但无法第一时间联系到车辆驾驶员撤离，错失了最佳撤离时间，造成跑道侵入。本系统是在侵入风险发生前，自动向相关用户同时告警，车辆驾驶员可以第一时间撤离跑道，有效解决了沟通不畅带来的问题。

　　2.地空联动，双重防范。通过将飞行程序数字化，结合空间计算，系统能够主动监测车辆和航空器的位置关系，自主判断车辆和飞机的位置冲突。当系统发现飞机即将落地，地面保护区仍有车辆时，会自动向相关用户告警，催促车辆撤离，有效防范地面车辆驾驶员丢失情景意识。

　　3.关注细节，用户友好。预警在系统在设计、安装、设备选型、界面设置上均遵循简洁、清晰原则，最大限度减少对机场现有工作流程的干扰。

　　4.最小投入，最高效率。系统采用空间计算技术，将机场跑道数字化，不需要施工动土，可以最大范围减少不停航施工所带来的管理成本和管理风险。同时，系统建设效率高，可以在较短时间内完成部署投用，投资小、见效快。

　　四、应用成效

　　目前，系统已在全国20余家机场部署实施，运行稳定，日处理数据1400万条，未发生过误报情况。通过精准高效的预警提示，系统使车辆驾驶员等用户保持清晰的情景意识，及时做出正确处置。其具备的扩展功能，如数据统计、分析和存储等功能等，也协助用户对收集到的车辆和跑道运行数据进行沉淀和再利用，为今后的工作流程优化和资源配置等决策提供了数据支持。

　　2021年，系统荣获中国交通运输协会科技进步一等奖。经专家组审定，认为其技术和性能已经达到“国际领先水平”。

　　2024年初，民航局领导对系统的应用成果进行了充分肯定，并做出了批示：“综合采用人防技防手段，提升安全管理效能，取得较好成效，体现了对安全工作的高度重视，值得充分肯定。今年，要把此项工作列为重点，成立领导小组专项推动”“通过技术手段实现对车辆侵入跑道风险和隐患的超前防范，有效预防了跑道侵入不安全事件的发生，经验值得推广应用”“要始终把跑道安全作为机场安全工作中的核心工作和重中之重来抓”。

　　为响应民航局在机场新技术应用领导小组会议上作出的关于“积极推广机场跑道侵入防范的中国经验和中国标准”的指示，航科院与首都机场集团联合实验室项目团队积极组织编制中国交通运输协会《运输机场车辆跑道侵入监测预警系统技术规范团体标准》，目前编制工作正在稳步推进。

　　五、结语

　　提升跑道安全的道路不是一蹴而就的，知不足，才能更前进。展望未来，航科院将持续研发自主可控的智慧技术，为航空业提供更稳固的安全保障，奋力谱写加快建设交通强国民航新篇章，为行业高水平安全和高质量发展增添新动能，为民航持续安全和科学发展作出更大贡献。