谈空中交通警戒与防撞系统的缺陷

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1、探索创新乡交流(第二集)—第二届中国航空学会青年科技论坛文集601谈空中交通警戒与防撞系统的缺陷王世锦孙樊荣(南京航空航天大学民航学院空中交通系，江苏南京210016)摘要:本文在介绍空中交通警戒与防撞系统(TCAS)功能和基本原理的基础上，着重阐述了现阶段民航界广泛采用的WASn型系统存在的缺陷和不足，讨论了虚假警告情况以及在正常告警条件下仍然可能导致飞机发生危险的问题。最后，对空中交通警戒与防撞系统的未来发展趋势做了展望。关健词:空中交通替戒与防撞系统;虚假警告;交通警戒信息;决策信息1概述飞行安全是民航永恒的主题，“安全第一”是民航安全

2、文化的灵魂。为了减少可控飞行撞地和空中相撞的危险，航空界不断地进行了防撞理论和防撞设备的研究。空中交通警戒与防撞系统—TCAS(TraficAlertandCollisionAvoidanceSystem)是在此基础上发展起来的，不依赖地面空中交通管制系统而为飞机提供防撞保护的机载设备。WAS能够探测在其领域内装有空中交通管制应答机的任何飞机，向驾驶员报告潜在的相撞目标，并发出垂直防撞指令;如果对方飞机也装有WAS，还可以通过S模式数据链协商，对冲突进行协调解决。到目前为止，TCAS已经发展了两代，即WASI和TCASIIoTCASI能够提供

3、接近警告，TCASI能够提供交通警戒信息TA和在垂直方向上的决策信息RA。TCAS已经得到飞机驾驶员和航空公司的一致好评，并且为避免空中飞机相撞起到了良好作用。2WAS工作的基本原理当前在世界民航客机上，TCASII型用得最普遍。下面分析TCASI的基本工作原理。TCASI主要包括3个组成部分:WAS计算机、应答机和警告系统。机载应答机是一个发射台，向周围飞机发送询问信号。如果有飞机在保护区内，应答机就会从闯人者的回答中了解信息:信号的往返时间、ATC回答的高度、定向天线测定的方位。由TCAS计算机计算以下一些参数〔>>，判定闯人飞机对自身的

4、安全程度的威胁。两机高度差=目标飞机高度一本机高度;相对距离二1/2(。x信号的往返时间)，。为光速;接近率二相对距离变化值/相应时间;相对距离和接近率是避撞中最为重要的参数。因为预留时间:为:602探索创新交流(第二集)—第二届中国航空学会青年科技论坛文集预留时间:[21=相对距离/接近率。在避撞过程中，到最接近点所需时间比距离更重要。TCASI所有告警功能都基于:的概念。参见图1[31,警告根据闯人飞机的位置和到达最接近点的时间分为4级[41(1)其他交通目标。无相撞危险，闯人者相对高度大于1200ft①或距离大于6nmile,(2)接近

5、交通目标。如目标C，无相撞危险，闯入者相对高度小于1200ft或距离小于6nmile,,(3)交通警戒信息TA。如目标B，有潜在相撞危险，闯人者相距35-45s飞行距离。(4)决策信息RA。如目标A，有相撞危险，闯入者相距20-30。飞行距离。由此可见，提供警戒信息和决策信息都是根据预留时间给出的，也就是根据两机目前飞行状态下如果相遇，剩下的时间给出告警，而没有考虑其他的因素。图1TCAS探测范围和提供的咨询3WAS的缺陷经过多年的实践证明，TCASI系统确实是一种防止和避免空中相撞事故的有效设备，据报道已经多次避免了可能的空中相撞事故。FA

6、A已经要求30座以上的航线运输飞机必须安装WASI。那么有了TCASI以后，飞机相撞的事故就可以避免了吗?答案是否定的。另外，由于WASI给出的决策信息又并非都是真实有效，有时也给人们带来不必要的麻烦，究其原因，当然有人为因素，但是也有TCASI自身的问题存在。3.1虚赞问题虚警，指的是虚假警告信息，即当没有相撞的潜在冲突，WAS计算机根据设定的计算规律，给出警告信息，飞机上常见的是虚假的交通警戒信息TA,下面是可能产生虚警问题的几种情况。(1)见图2,假如飞机1在6000m高度与飞机2在4200m高度相向飞行。管制员要求飞机1在A点处下降高

7、度到4500m，此时假如飞机2飞至地点B，并且两机满足最小安①1ft二0.3049m,探索创新交流(第二集)—第二届中国航空学会青年科技论坛文集603全间隔标准。若两机接近率较高，相对距离较小，且AB水平距离也满足告警条件，驾驶舱将可能会产生目视和音响警告。此情况是虚警1。小—飞机1飞衫LZ二---一一一一-—冷图2虚警1(2)见图3。假如飞机1在60侧〕m高度飞行，在A点处，管制员要求其下降高度到450m，同时，飞机2在高度360m与飞机1相向飞行至B点，管制员要求其上升高度到420m，两机在接近的过程中，虽然满足最小安全间隔要求，若水平距

8、离满足产生告警条件，仍然可能因为接近速率过大产生虚警。此情况为虚警2。图3虚警2(3)见图4。假如飞机1在60(刃m高空飞行时，飞机2在4200m高度与飞机1相向飞