袁哲
摘 要：文章简要介绍了乌鲁木齐空管中心NUMEN3000自动化系统及其架构，针对该套自动化系统运行使用中出现的两个典型故障进行故障现象描述与故障分析
关键词：自动化；NUMEN3000；航班号跳变；飞行计划异常
1 乌鲁木齐空管中心NUMEN3000自动化系统简介
乌鲁木齐空管中心NUMEN3000自动化系统是由南京莱斯公司研发的，此套NUMEN3000自动化系统为实时处理系统，该系统采用全天候二十四小时不间断运行模式，以确保空中交通管制信息的连续性、准确性以及稳定性。该系统主要提供满足未来高空管制区、本地中低空和塔台的管制指挥服务。系统可实现区域管制中心与相邻管制区的自动管制移交；随着异地中低空管制区的管制中心和部分机场塔台等设施的更新改造，逐步实现高空管制区与其相邻管制区以及部分远端塔台之间的自动管制移交、飞行数据和飞行计划共享。
本系统采用符合民航要求的84坐标系进行各种计算处理，完全按照ICAO技术规范和中国民航行业标准进行设计，内含监视数据引接，监视数据预处理和多源监视数据融合处理，相关和告警处理，飞行电报接收和飞行计划处理，ACARS数据处理，气象数据处理，数据记录和重演，飞行计划协调，区域、进近、塔台管制席位信息显示，主任席管理，系统监控及数据管理，旁路监视数据处理等主要功能。
NUMEN300自动化系统为便于今后空管业务的发展而进行的对应扩充及升级，系统设计采用分布式、开放式的客户/服务器（C/S）系统架构。采用三路本地网，具备多种类型的数据接口，具有较强的互联能力，易于和其他设备及其他ATC系统进行联试。系统具有高可靠性、可扩展性、可开放性，易于与其他相关系统互联。
乌鲁木齐空管中心NUMEN3000自动化系统总体结构图如图1所示，该系统同时可以根据用户方业务发展的需求，做到扩充多个区域管制席、进近管制席、塔台管制席和飞行计划编辑席，此系统将安装于区域管制中心（ACC）、进近管制室（APP）、机场塔台（TWR），从而作为区域、进近和塔台提供的管制指挥服务的系统设备。
正常情况下，系统的主用监视数据处理服务器满足全部的功能服务要求，此时在双MSDP中至少有一台能够正常工作，可提供包括区域、进近和远地塔台在内的系统所有席位的航迹监视和管制服务。
2 NUMEN3000自动化系统典型故障现象
2.1 NUMEN3000自动化系统航班号跳变故障现象
莱斯主用NUMEN3000自动化系统航班号为CSN6980的目标跳变为航班号CES5606，此跳变现象持续了3秒钟，随后该目标航班号又跳变回CSN6980。跳变现象消失后设备运行恢复正常。通过对NUMEN3000自动化系统进行景象回放后，可见CSN6980航班从07：02：16开始跳变为CES5606，持续到07：02：20又跳变回CSN698
0（以上所述时间均为国际协调时间）。整个跳变过程截图如图2所示。
2.2 NUMEN3000自动化系统飞行计划异常故障现象
CUH2507、CSN6305、CCA4152、CHH2533等航班在塔台GND席位向TWR席位移交的过程中，TWR席位接管后，飞行计划就变成了controlled状态，而此时航班还没起飞，并在错误的位置出现了计划航迹，随后飞行计划被人工终止，塔台在重新创建飞行计划后目标自动相关正常。
通过对NUMEN3000自动化系统进行回放和日志查询，由于CUH2507、CSN6305、CCA4152、CHH2533等航班情况类似。本说明以CUH2507航班为例，该航班FPL报（领航计划报）中，EOBT时间（预计撤轮挡时间）为09：00，实际起飞时间为09：35（以上所述时间均为北京时间）。以下是对于此故障现象发生的过程梳理：由于离线参数设定距离预计起飞时间50分钟前飞行计划状态将变为PREA状态，因此CUH2507航班的飞行计划状态在08：10：19时由NACT变至PREA，系统自动分配给该目标6233的二次代码（系统正常）；在08：46：24时，该次航班收到了CHG报修改航路（系统正常）；09：27：03塔台管制员通过电子进程单系统将该计划由GND席位移交至TWR席位，飞行计划状态由PREA变至CONT状态，从而出现计划航迹，但此时CUH2507航班并未起飞，且DEP报并未拍发（系统不正常，此时飞行计划状态不应该变为CONT，也不应该出现计划航迹，因为此时塔台的TWR席位并未执行拍发DEP报（起飞报）的操作，航班也并未起飞。因此出现的该计划航迹，飞行计划中没有实际起飞时间，故计划航迹中解析的位置仍是以09：00的预计撤轮挡时间为基准，而此航班延误，因而出现了计划航迹位置不准确的情况，实际上，出现在该错误位置的计划航迹为该航班未延误状态下09：00起飞，09：27航班所应在位置）；在09：30：11时，区调一扇（CC11P席位）管制员在FPW窗口执行CNL操作，该飞行计划状态由CONT改变至FIN状态，从而导致该飞行计划终止，该计划航迹消失（系统正常）；09：31：52时区调计划席FDOP1管制员重新创建飞行计划，计划生成并成为NACT状态（系统正常）；在09：35：08时，塔台自动化系统助力管制席修改了EOBT时间，飞行计划状态改变至PREA状态（系统正常，随后塔台管制员手动修改该飞行计划与之前航班相同的二次代码6233）；新创建的飞行计划于09：35：31时状态由PREA改变至CONT状态，飞机起飞（系统正常，之后计划和雷达航迹相关正常，DEP报正常自动拍发）。
3 NUMEN3000自动化系统典型故障分析
3.1 NUMEN3000自动化系统航班号跳变故障分析
NUMEN3000自动化系统中监视数据处理模块（SDP）由热冗余的主监视数据处理模块（简称为MSDP）、热冗余的旁路监视数据处理模块（简称为BSDP）以及热冗余的塔台本地监视数据处理模块（简称为TSDP）组成。MSDP、BSDP和TSDP都是独立存在，在物理上和逻辑上相互分离。正常情况下，系统的主用监视数据处理服务器满足全部的功能服务要求，可提供包括区域、进近和远地塔台在内的系统所有席位的航迹监视和管制服务。在远地塔台与区管中心的网络连接中断时，塔台席位无法获得MSDP和BSDP的航迹服务；远地塔台席位只能由TSDP负责航迹服务。失联状态下TSDP能够实现的功能与降级状态下的BSDP所能实现的功能完全相同。监视数据处理模块生成的航迹目标信息按照产生来源来分类共有三种：MSDP生成并维护的航迹信息称为MSDP航迹，BSDP生成并维护的航迹信息称为BSDP航迹，TSDP生成并维护的航迹信息称为TSDP航迹。三种航迹都包括了单路航迹和综合航迹。通常情况下，这三种航迹信息在系统内同时并存，并且除了必要的状态同步以外，它们之间互相独立。在监视数据处理功能处于正常状态时，BSDP和TSDP（如果塔台与区管中心连接正常的话）接收MSDP发出的MSDP综合航迹，根据其中包含的管制状态信息来更新BSDP航迹和TSDP航迹，此时BSDP航迹和TSDP航迹没有管制功能，因此不能自己修改管制状态信息而与MSDP航迹保持一致。至于TSDP，在与区管中心失联之前，一直与当前的主用航迹进行同步，不论主用航迹是MSDP航迹还是BSDP航迹。失联之后，TSDP航迹升为主用航迹，塔台席位用之进行管制工作。需要注意的是，与降级的情况不同，连接恢复之后，区管中心部分的MSDP航迹/BSDP航迹也不会跟随TSDP航迹同步，在接到连接恢复确认命令后，TSDP航迹立刻转为次要航迹，此前所做的RADTAG等管制状态信息将被丢弃，管制员需要切换为使用MSDP航迹或BSDP航迹（区管中心正在降级的情况）。
在自动化系统正常运行状态下，塔台自动化系统席位与区管自动化系统服务器相连，即塔台自动化系统显示MSDP航迹；当区管自动化系统服务器宕机，或者区管与塔台之间的联系中断时，采用塔台本地自动化系统服务器的TSDP航迹。两种航迹可手动切换，但是在自动化系统正常运行状态下，不建议塔台管制部门对自动化系统手动切换TSDP航迹。
通过对NUMEN3000自动化系统进行景象回放，得知出现航班号跳变的席位为塔台的TWR1E，此席位当时的自动化系统航迹为TSDP航迹，回放塔台其余自动化席位发现席位目标的系统航迹均为MSDP航迹，且其余席位的CSN6980航班号未发生跳变情况。综上得知此航班跳变情况为该席位自动化系统处于TSDP模式下其相关异常所致。
3.2 NUMEN3000自动化系统飞行计划异常故障分析
航路和时间的一致性条件如下，要求必须同时满足：航迹的实际位置在飞行计划描述的计划航路附近，即到计划航路的距离小于数据库中离线设置的门限值参数；根据航迹的当前位置和速度，预测其到达计划航路上最近一个报告点的时刻，和计划里的预计到达报告点时间相差不超过门限值（数据库中离线设置）；航迹的当前航向和最近的计划航路的方向相差不超过门限值（数据库中离线设置）。对于飞行计划已与航迹相关上的情况，当满足下列条件之一时，系统将切断两者的联系，计划和航迹都恢复为未互相关联的状态：飞行计划的状态变更为终止或取消；航迹目标消失；除了利用地址码相关上的情况以外，航迹目标具有有效二次代码时（更改为7500、7600和7700等特殊二次代码的情况除外），其二次代码与飞行计划中的ASSR和PSSR都不一致；除了利用地址码相关上的情况以外，航迹目标无有效二次代码，并且没有携带航班号信息，或者携带了航班号信息，但此航班号与计划中的航班号不一致。
在此故障现象发生期间，经检查空管NUMEN3000自动化系统设备硬件运行一切正常。软件问题原因为结合塔台新需求（之前航迹相关时部分标牌显示GND扇区，需修改显示为TWR扇区，软件修改时状态也改为CONT）对NUMEN3000自动化系统进行应用软件升级，新功能异常导致此问题发生。故障现象发生后的第一时间对升级后的新软件进行修改和紧急再次升级，此故障现象消失，自动化系统恢复正常。
4对NUMEN3000自动化系统在乌鲁木齐空管中心的短期运行总结
自NUMEN3000自动化系统在乌鲁木齐空管中心运行以来，NUMEN3000自动化系统完成了乌鲁木齐空管中心对于自动化系统主用设备的整体要求，对于管制操作功能的升级完善做到了管制方面的要求。自动化室的科室人员对于该套系统所出现的问题及管制员的需求都会进行不定期地收集工作，由此进行了多次软件方面的升级工作，从而使得该套NUMEN3000自动化系统更加稳定、完善。从最开始对于操作系统的不熟练，到能够精准查找系统日志、并从日志中发现问题，并顺利地解决所遇见的问题。文章所涉及的故障案例分析对于自动化系统的日常维护维修有一定的参考借鉴意义，望与大家交流学习，从而共同提高空管自动化系统方面的保障能力及水平。
参考文献
[1]南京莱斯公司.NUMEN3000空管自动化系统操作手册[Z].
[2]段风雷.Sohris10红宝书[Z].2006.
