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[摘 要]纵观世界上多跑道机场的发展和多年对多跑道的使用率以及安全性的认识后，目前基本上认同在条件允许下，以平行跑道方式布局能实现跑道容量最大化。本文分析了用于平行跑道仪表运行的相关系统和告警思想，包括PRM（精密跑道监视系统），AILS（空中侧向间隔信息系统）。同时引进了配对进近的方法，并对其利弊进行了分析，并且给出了一些可行性的建议。
[关键词]平行进近程序；精密跑道监视系统；空中侧向间隔信息系统；配对进近
中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0258-01
引言
NASA/Langley研究了适用于跑道平行进近的空中侧向间隔信息系统（AILS），用以解决平行跑道间隔大于762m的同时进近。平行跑道不同的运行方式对应着不同的运行容量：跑道间隔小于1310m的近距平行跑道在VMC（目视气象条件）下可以进行同时进近，而在IMC（仪表气象条件）下就只能进行相关进近或者只能使用一条跑道，这样跑道容量就会有很明显的下降。如果找到在IMC条件下近距平行跑道进行独立进近的方法，那么就可以大大提高现有跑道的运行容量。
第1章 平行跑道运行研究
1.1 两种监视系统的应用
在平行进近中，有两种方法可以保证进近中飞机的安全。一种是被动方法，利用机载告警系统和管制员，探测冲突并向两架飞机告警。告警系统还可以加入避让机动，并在预测到冲突时给飞行员提出建议；另外一种是主动方法，即在进近中后机始终处于安全区域内，一旦飞出区域的边界，就执行避让机动，终止进近。
1.1.1 精密跑道监视系统
精密跑道监视系统和以前的监视系统比较，它是完全独立的单脉冲二次雷达系统，具有圆形的电扫描相移阵例天线，允许所有目标有1秒的数据更新率，比场面监视雷达（4.8秒）更高，方位角误差相当于场面监视雷达方位角误差的1/3，这使得发生延迟和错误的可能性变得更小；高分辨率的彩色显示器能提供快速，清晰的状态扫描，监视各种近，离港运行；依靠精确的目标位置及时提供潜在闯入非侵入区的告警；配合声音和可视的告警及时提醒管制员有目标撞进了非侵入区。现有的PRM系统比传统的ILS精度高，它允许跑道间隔在1310-1035米的平行跑道可以同时独立进近。不过他需要增加一个新管制席位，主要责任是监视处于最后进近航迹上的飞机，当飞机已经或即将要进入跑道间的禁入区（NTZ）时，系统会向管制员发出图像和声音的报警信号，管制员就可以给飞错的飞机发出告警，并给出纠错指令。
但是PRM系统有着天生的缺陷，当跑道间隔再小时，就不在适用了。这种限制主要是由飞机开始误飞至受威胁的飞机开始采取机动的过程中的几种延迟决定的。这些延迟包括雷达更新率，管制员的反应时间，飞行员的反应时间以及波道占用时间等。
1.2.2 空中侧向间隔信息系统
AILS系统是一种机载预警系统，它能在平行进近时利用从差分全球定位系统（DGPS）和ADS-B所获得的信息来判定邻机对我机的威胁，并根据威胁程度发出不同程度的报警级别，同时提示飞行员应该采取什么样的紧急避让机动（EEM）。它是为跑道间隔为762-1311米的平行跑道的独立进近而设计的。系统之所以能够在缩小间隔的前提下保证独立进近的安全，是因为他减少了对闯入情形的探测和告警过程的延误。雷达监控和管制员的干预都被飞机间的空空数据链，自动化信息处理和机载告警系统所取代。它的算法主要是通过对邻机飞行轨迹的预测，判断在自定义的时间内对于本机的威胁，并根据威胁的严重程度给出不同级别的告警。
AILS算法能给近距平行进近的飞机提供多级别的告警。它能评估责任，并在向“无辜”飞机报警前先向“失误”飞机提出报警。算法利用飞机的当前状态作为已知的“初始”信息来提前决定威胁。AILS系统提供两种不同的避让机动进行评估。一种是爬升转弯机动，一种是爬升机动（只是垂直方向上的爬升和水平方向上的加速。
PRM系统强调的是减少正常进近中的错误告警，但是这种方法并不能保证告警是安全的或者不是错误的告警。AILS算法强调是否是错误告警，但是依据该模型并不能直接判断告警是否安全。所以在考虑告警系统的性能时应该注意：告警的安全性；错误告警的频率；避让机动的安全性等。
第2章 配对进近
配对进近程序的首要目标是解决在恶劣气象条件下终端区容量的增加和航班的正点。另外还可以减少飞机在地面和空中的等待时间，减少额外的运营成本，增加终端区的流量。配对进近是指将进近不同平行跑道的飞机两两配对，配对的飞机之间的纵向间隔可以大大缩小，通过减少间隔来提高机场的进场容量。
2.1 配对进近程序的概念
美国联合航空公司Rocky Stone于1996年提出了配对进近的思想，即如果前机在进近，那么后机可以在距离前机很小的间隔情况下进近，并在前机的尾流之前而不是尾流之后避开尾流的影响。
2.2 程序特点分析
配对进近时建立在仪表进近基础上的斜向间隔程序的扩展，与斜向间隔相同的是，配对进近也是通过与前机保持一种纵向间隔进近的，因而会有许多限制条件，例如：尾流，航空器的机型等都与斜向间隔相同。不同的是配对进近程序在各方面要求较斜向间隔程序来说更为严格。
首先，配对进近适用于近距平行跑道和極近距平行跑道的运行，前后机之间的纵向间隔也较斜向间隔程序要小，并且纵向间隔是通过监视系统和机载显示设备的共同应用来建立保持的。
其次，配对进近也提供告警服务，只是告警时通过近地警告系统和空中交通警告系统来提供的。与AILS系统相比配对进近程序的告警系统要简单的多，因为配对进近程序是以人的预测和判断为主要手段的，只有在两机发生冲突时系统才会发出告警。 配對进近程序采用了复飞程序作为解决的方法，在最后进近阶段如果违反任意一项间隔而造成两机过分接近，都会使系统发出告警，从而进入复飞程序。复飞程序降低了在最后阶段因间隔的缩小而造成冲突和发生事故的可能信，为航空器的安全运行提供保障。
不过，配对进近也有很多不利于运行的缺点：
他在进近时要求比较严格，对风速，最后进近速度和加速度的变化而引起的压缩效应十分敏感。压缩效应是由于飞机在五边进近减速而造成的，它对配对进近程序的影响是非常重要的。风速的变化有可能导致尾流的突然变化，使得原本在程序中已经避免尾流干扰的两机载进近过程中又出现。最后进近速度和加速度的变化会造成两机之间多余的压缩，但实施配对进近中的两机的纵向间隔较比其他进近已经小得很多了，在这样近距离的间隔下，航空器的运行安全是必须考虑的。还有管制员和飞行员的训练水平也是保障航空器安全运行的一个因素。在以上这些因素的影响下，配对进近的有效实施会比较困难。
第3章 对国内平行跑道使用的建议
（1）建立平行跑道已经是国内机场解决机场容量瓶颈的有效方式之一，国外繁忙机场大多都建立了多个平行跑道。双平行跑道机场，具有容量大、用地省、分期修建，可获取较好的经济效益。
（2）从理论上讲多建跑道，其容量必然增加，但跑道的实际效率与许多因素有关（空域结构，运行能力等），所以，实施平行双跑道是一个系统工程，需要各方面的配合才能发挥最好的效率。
（3）运行平行双跑道需要相应的标准，培训，设备等配套方案同步进行，我国目前在这些方面都处在探索阶段，消化和掌握这些理论需要一个长期的过程。
参考文献
[1]李凯：配对进近方法研究，南京航空航天大学第六届研究生学术会议，江苏南京，2004年6月.
[2]项恒：提高近距平行跑道机场容量的仪表进近程序，中国民航飞行学院学报，2003年，第14卷第2期，pp.27-30.
[3]胡军：空中交通尾流间隔的研究，中国民航学院学报，2002年8月，第20卷第4期.
[4]Dorothy L.Buckanin.Rodney C.Guishard.Lee E.Paul.Closely Spaced Independent Parallel Runway Simulation，NTIS，Final Report，1984.
[5]Vernon J. Rossow . Larry A. Meyn. Guidelines for Avoiding Vortex Wakes During Use of Closely-Spaced Parallel Runways， AIAA 2008-6907.
[关键词]平行进近程序；精密跑道监视系统；空中侧向间隔信息系统；配对进近
中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0258-01
引言
NASA/Langley研究了适用于跑道平行进近的空中侧向间隔信息系统（AILS），用以解决平行跑道间隔大于762m的同时进近。平行跑道不同的运行方式对应着不同的运行容量：跑道间隔小于1310m的近距平行跑道在VMC（目视气象条件）下可以进行同时进近，而在IMC（仪表气象条件）下就只能进行相关进近或者只能使用一条跑道，这样跑道容量就会有很明显的下降。如果找到在IMC条件下近距平行跑道进行独立进近的方法，那么就可以大大提高现有跑道的运行容量。
第1章 平行跑道运行研究
1.1 两种监视系统的应用
在平行进近中，有两种方法可以保证进近中飞机的安全。一种是被动方法，利用机载告警系统和管制员，探测冲突并向两架飞机告警。告警系统还可以加入避让机动，并在预测到冲突时给飞行员提出建议；另外一种是主动方法，即在进近中后机始终处于安全区域内，一旦飞出区域的边界，就执行避让机动，终止进近。
1.1.1 精密跑道监视系统
精密跑道监视系统和以前的监视系统比较，它是完全独立的单脉冲二次雷达系统，具有圆形的电扫描相移阵例天线，允许所有目标有1秒的数据更新率，比场面监视雷达（4.8秒）更高，方位角误差相当于场面监视雷达方位角误差的1/3，这使得发生延迟和错误的可能性变得更小；高分辨率的彩色显示器能提供快速，清晰的状态扫描，监视各种近，离港运行；依靠精确的目标位置及时提供潜在闯入非侵入区的告警；配合声音和可视的告警及时提醒管制员有目标撞进了非侵入区。现有的PRM系统比传统的ILS精度高，它允许跑道间隔在1310-1035米的平行跑道可以同时独立进近。不过他需要增加一个新管制席位，主要责任是监视处于最后进近航迹上的飞机，当飞机已经或即将要进入跑道间的禁入区（NTZ）时，系统会向管制员发出图像和声音的报警信号，管制员就可以给飞错的飞机发出告警，并给出纠错指令。
但是PRM系统有着天生的缺陷，当跑道间隔再小时，就不在适用了。这种限制主要是由飞机开始误飞至受威胁的飞机开始采取机动的过程中的几种延迟决定的。这些延迟包括雷达更新率，管制员的反应时间，飞行员的反应时间以及波道占用时间等。
1.2.2 空中侧向间隔信息系统
AILS系统是一种机载预警系统，它能在平行进近时利用从差分全球定位系统（DGPS）和ADS-B所获得的信息来判定邻机对我机的威胁，并根据威胁程度发出不同程度的报警级别，同时提示飞行员应该采取什么样的紧急避让机动（EEM）。它是为跑道间隔为762-1311米的平行跑道的独立进近而设计的。系统之所以能够在缩小间隔的前提下保证独立进近的安全，是因为他减少了对闯入情形的探测和告警过程的延误。雷达监控和管制员的干预都被飞机间的空空数据链，自动化信息处理和机载告警系统所取代。它的算法主要是通过对邻机飞行轨迹的预测，判断在自定义的时间内对于本机的威胁，并根据威胁的严重程度给出不同级别的告警。
AILS算法能给近距平行进近的飞机提供多级别的告警。它能评估责任，并在向“无辜”飞机报警前先向“失误”飞机提出报警。算法利用飞机的当前状态作为已知的“初始”信息来提前决定威胁。AILS系统提供两种不同的避让机动进行评估。一种是爬升转弯机动，一种是爬升机动（只是垂直方向上的爬升和水平方向上的加速。
PRM系统强调的是减少正常进近中的错误告警，但是这种方法并不能保证告警是安全的或者不是错误的告警。AILS算法强调是否是错误告警，但是依据该模型并不能直接判断告警是否安全。所以在考虑告警系统的性能时应该注意：告警的安全性；错误告警的频率；避让机动的安全性等。
第2章 配对进近
配对进近程序的首要目标是解决在恶劣气象条件下终端区容量的增加和航班的正点。另外还可以减少飞机在地面和空中的等待时间，减少额外的运营成本，增加终端区的流量。配对进近是指将进近不同平行跑道的飞机两两配对，配对的飞机之间的纵向间隔可以大大缩小，通过减少间隔来提高机场的进场容量。
2.1 配对进近程序的概念
美国联合航空公司Rocky Stone于1996年提出了配对进近的思想，即如果前机在进近，那么后机可以在距离前机很小的间隔情况下进近，并在前机的尾流之前而不是尾流之后避开尾流的影响。
2.2 程序特点分析
配对进近时建立在仪表进近基础上的斜向间隔程序的扩展，与斜向间隔相同的是，配对进近也是通过与前机保持一种纵向间隔进近的，因而会有许多限制条件，例如：尾流，航空器的机型等都与斜向间隔相同。不同的是配对进近程序在各方面要求较斜向间隔程序来说更为严格。
首先，配对进近适用于近距平行跑道和極近距平行跑道的运行，前后机之间的纵向间隔也较斜向间隔程序要小，并且纵向间隔是通过监视系统和机载显示设备的共同应用来建立保持的。
其次，配对进近也提供告警服务，只是告警时通过近地警告系统和空中交通警告系统来提供的。与AILS系统相比配对进近程序的告警系统要简单的多，因为配对进近程序是以人的预测和判断为主要手段的，只有在两机发生冲突时系统才会发出告警。 配對进近程序采用了复飞程序作为解决的方法，在最后进近阶段如果违反任意一项间隔而造成两机过分接近，都会使系统发出告警，从而进入复飞程序。复飞程序降低了在最后阶段因间隔的缩小而造成冲突和发生事故的可能信，为航空器的安全运行提供保障。
不过，配对进近也有很多不利于运行的缺点：
他在进近时要求比较严格，对风速，最后进近速度和加速度的变化而引起的压缩效应十分敏感。压缩效应是由于飞机在五边进近减速而造成的，它对配对进近程序的影响是非常重要的。风速的变化有可能导致尾流的突然变化，使得原本在程序中已经避免尾流干扰的两机载进近过程中又出现。最后进近速度和加速度的变化会造成两机之间多余的压缩，但实施配对进近中的两机的纵向间隔较比其他进近已经小得很多了，在这样近距离的间隔下，航空器的运行安全是必须考虑的。还有管制员和飞行员的训练水平也是保障航空器安全运行的一个因素。在以上这些因素的影响下，配对进近的有效实施会比较困难。
第3章 对国内平行跑道使用的建议
（1）建立平行跑道已经是国内机场解决机场容量瓶颈的有效方式之一，国外繁忙机场大多都建立了多个平行跑道。双平行跑道机场，具有容量大、用地省、分期修建，可获取较好的经济效益。
（2）从理论上讲多建跑道，其容量必然增加，但跑道的实际效率与许多因素有关（空域结构，运行能力等），所以，实施平行双跑道是一个系统工程，需要各方面的配合才能发挥最好的效率。
（3）运行平行双跑道需要相应的标准，培训，设备等配套方案同步进行，我国目前在这些方面都处在探索阶段，消化和掌握这些理论需要一个长期的过程。
参考文献
[1]李凯：配对进近方法研究，南京航空航天大学第六届研究生学术会议，江苏南京，2004年6月.
[2]项恒：提高近距平行跑道机场容量的仪表进近程序，中国民航飞行学院学报，2003年，第14卷第2期，pp.27-30.
[3]胡军：空中交通尾流间隔的研究，中国民航学院学报，2002年8月，第20卷第4期.
[4]Dorothy L.Buckanin.Rodney C.Guishard.Lee E.Paul.Closely Spaced Independent Parallel Runway Simulation，NTIS，Final Report，1984.
[5]Vernon J. Rossow . Larry A. Meyn. Guidelines for Avoiding Vortex Wakes During Use of Closely-Spaced Parallel Runways， AIAA 2008-6907.