在蔚蓝的天空中，翱翔的飞机总是令人驻足观望。事实上，就像车辆在地面行驶必须遵守交通规则，飞机同样遵守空中交通规则，也要受到专门机构的指挥与调度，这就是空中交通管制。提到空管，很多人会想到神秘莫测的雷达和数据变换的地面控制中心。空管行业是一个高度依赖技术进步的行业，随着我国民航事业的快速发展，年均飞行流量持续以两位数迅猛增长的同时，空管安全保障能力逐年提高，这得益于各种新技术与空管系统设施设备的高度融合和有效应用。

　　2017年在全国首次完成HUD（平视显示器）能见度150米试飞后，围绕智慧空管建设，中国民用航空华北地区空中交通管理局（以下简称华北空管局）更进一步：日前联手波音公司，借助高校实验室等技术力量，开展基于激光雷达的机场风切变观测研究，用精密仿真软件提升机场跑道运行效率，打造空中交通管理性能可视化分析系统，亮出了智慧空管的“三板斧”。这“三板斧”究竟是啥，有多厉害？记者带您来首都机场和华北空管局看看。

　　安装在首都机场西跑道的激光雷达设备，华北空管局计划在两年内通过数据分析形成具有实用价值的风切变预报产品。

　　可视化分析系统可以将大量的航班信息形象的展示出来，并且可按照不同条件进行分析呈现，便于数据统计分析。

　　图为华北空管局多部门正与北京大学探讨可视化分析系统建设，用以分析航班运行情况，为决策提供有力依据。

　　其一，以激光雷达观测机场风切变

　　安全是民航空管的命脉，提升安全保障能力是民航空管行业永恒的主题。根据国际民航组织的统计数据显示，2014年至2016年间，由于湍流等大气波动引起的风切变事故共51次，占总事故的19%。

　　对飞机起飞和着陆安全威胁最大的就是低空风切变，它不仅能使飞机偏离航迹，也可能使飞机失去稳定。如果飞行员在这个过程中处置不当，则有可能造成非常严重的后果。风切变的成因很多，一方面受某些常见的天气过程如雷暴、大雨、冷锋、低空急流影响形成，另一方面也可能受地理环境、地形条件及机场周边的建筑物遮挡影响产生，如海陆风等。

　　据华北空管局气象中心设备室副主任张建军介绍，首都机场西跑道，风速数值与其他两条跑道存在一定差异，特别是大风天气条下明显偏小于中跑道和东跑道风速数值，出现风切变的可能也更高。尤其在春秋时节的北京，刮风的天数很多。据华北空管局气象中心数据显示，2017年11、12月就出现大风天20天，收到的风切变报告11份。

　　2018年1月，华北空管局在首都机场西跑道南北端安装了两套国产激光雷达设备，收集西跑道风场相关数据。“这套设备可以有效弥补天气雷达在晴空条件下对风场探测的不足，和天气雷达相互补充。”张建军说。由于工作原理不同，现有的天气雷达在晴空条件下对低空风的监测能力不足，无法给预报员在晴空条件进行风切变预报提供有力的数据支持。

　　为了进一步增强地空风切变预警，为管制员在航空器着陆阶段提供更好的气象支持，华北空管局与中国海洋大学合作，正在进行基于激光雷达的机场风切变观测研究。

　　“我们计划通过两年的时间，经过大量的数据分析，完成西跑道上空的实时风场探测，找出西跑道风切变的成因、发生高度和触发条件，为首都机场风切变的探测探索适宜的方法模式，形成切实可用的用户产品，改变现在风切变预警比较被动的局面，能够使管制员提前向机组通报风切变情况，关口前移加强预警，把对飞行的不安全因素降到最低。”张建军对这项新技术运用充满信心。

　　在北京新机场，华北空管局同样配置了一套激光雷达设备，与香港国际机场所用设备一样，居于世界领先水平，能够同时监测多条跑道的风场状况，目前设备即将进行设备验收，华北空管局于3月4日正式启动了人员培训工作，为设备在新机场投入运行打好基础。

　　目前，在大陆地区的民航机场，还没有利用激光雷达进行风切变探测的业务运行系统，华北空管局在北京新机场配置的激光雷达将开启该设备在民航系统业务化运行的先河。

　　其二，以精密仿真软件提升机场跑道运行效率

　　党的十九大报告指出，我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。落实到空管安全，就是人民群众对安全、正点的出行需求与空管保障能力的不平衡不充分之间的矛盾。中国民用航空局局长冯正霖表示，要全面加大强安全、强效率、强智慧、强协同的“四强空管”建设力度，实现空管高质量发展。华北空管局正在进一步打造良好的安全与发展、安全与效益、安全与正常、安全与服务的关系。

　　首都机场是世界上最繁忙的三跑道机场，三条跑道为平行跑道，其中36L和01跑道之间相距3.485千米，在使用平行仪表进近模式时，雷达最小安全间隔标准为4千米。如何在保证安全的前提下进一步挖掘首都机场运行潜力，提升运行效率，满足更多旅客的出行需求，华北空管局从未停止探索。

　　华北空管局总工程师谢玉兰认为，提升平行跑道运行效率是空管面临的挑战之一，在这方面，华北空管局与中国民航大学开展合作，通过精密的仿真软件模拟测试得出结论：在首都机场，如果两条跑道相关进近（进近是指飞机下降时对准跑道飞行的过程，在进近阶段，要使飞机调整高度，对准跑道，从而避开地面保持3.485千米的雷达间隔，到达容量可增加16.7%，一小时最多可增加9架飞机。

　　为了验证这一测试结果的安全性和可行性，在前期，项目组做了大量的实验，首先建立了基于位置误差概率的碰撞风险模型，然后设计了管制员特情反应时间测试方案并进行了为期十天的测试。为了保证实验的有效性，项目组收集了六个月的实际运行数据并进行处理，获得了位置误差概率模型的相关参数，最后通过仿真计算得出结论，并把实验结果与国际民航组织和美国联邦航空管理局的相关研究进行了对比。结果显示，首都机场36L和01跑道相关平行仪表进近所需的雷达间隔缩短到3.485千米后，没有显着的运行风险提升，仍符合国际民航组织公布的安全目标水平。

　　其三， 以性能可视化分析系统用活大数据

　　工作人员向记者解释，在华北空管局的管制屏幕上，一个小亮点代表一架航空器，航空器的整个飞行过程本身就是一个行走的大数据库，如果能把这些运行信息提炼出来，挖掘出数据背后的价值，总结出规律，再指导实际工作，那将对运行监测起到很好的效果。

　　基于这个目标，华北空管局与北京大学可视化与可视分析实验室联合开展空中交通管理性能可视化分析，把数据处理加工，让数据“活起来”：把航班号、目的地机场、实时位置、实际起降时间等不同属性的航空数据集成，就构成了多维的信息空间。每一个数据都代表着单个图元元素，计算机通过算法、建模、表达等一系列的处理方式，生成数据图像。把数据及其内在关系反映到图形图像中，用户就能从中轻松直观地读懂数据代表的含义。

　　华北空管局空管部马晓阳表示，如果想了解首都机场内某一特定航班在雷雨或低能见度等天气条件下的离港运行情况，只需要选定航班号，选取相应的时间段，就能迅速获取到该航班在推出开车、地面滑行、跑道外等待等阶段产生的所有相关数据，最终形成可视化的信息。

　　“这个系统最大的用途在于能够准确的、可视化的掌握每一个航班在任意时刻的飞行动态，尤其为上层决策提供了一个非常直观的辅助手段。”谢玉兰介绍说。

　　下一步，华北空管局将在开放实验室搭建一套系统，与北京大学一起对数据采集、轨迹信息分析、延误信息分析、地面滑跑信息分析、空间视图、时间视图、不同要素的相关性等模块内容呈现进行共同研发，还将通过重现航班滑行的详细过程以及交互式筛选，进行机场滑行拥堵分析。

　　“未来，华北空管局将继续加强科研核心能力建设，在建设‘强智慧’空管方面下功夫，加大对五个开放实验室的支持力度，激发空管科技工作者活力与创造力。推进产学研用深度融合，强化科技成果应用示范与推广。为华北空管发展进步注入创新活力，为推进中国民航空管高质量的发展提供智慧支撑。”华北空管局局长文学正说。（经济日报-中国经济网记者 崔国强）