民航科普：空中防撞的最后一道防线TCAS

摘要：随着现代空中交通的迅速发展和飞机数量的日益增加，有限空域内飞机的密度自然也随之加大，飞机之间的水平间隔和垂直间隔随之减小，这导致飞机非安全接近的可能性大大增加。为了避免飞机之间危险接近或碰撞的情况发生...图：TCASII型标示图体形庞大的飞机为何能在浩瀚的天空中自由翱翔而不会相撞？听到这个问题，相信不少人会说：“因为他们有各自不同的航路和管制员的精准指挥。”事实上，除了这两个不可或缺的因素外，飞机自身的空中防撞系统（TCAS）也发挥着巨大的作用。可以说，TCAS是民航运输飞机不依赖地面系统而防止空中碰撞的最后一道防线。民航领域的“鱼群探测器”随着现代空中交通的迅速发展和飞机数量的日益增加，有限空域内飞机的密度自然也随之加大，飞机之间的水平间隔和垂直间隔随之减小，这导致飞机非安全接近的可能性大大增加。为了避免飞机之间危险接近或碰撞的情况发生，各种型号的现代民用客机都安装了TCAS。那么，到底什么是TCAS？该系统又是如何发挥空中防撞作用的？百度百科对TCAS这样解释：“TCAS”是英文“TRAFFICALERTANDCOLLISIONAVOIDANCESYSTEM”的缩写，是安装于中大型飞机上的一组电脑系统，用以防止飞机在空中互撞。有些飞行员昵称其为“鱼群探测器”，因为用途类似。一位业内专家告诉记者，TCAS作为一种机载系统，独立于地面的空中交通管制系统而工作，能显示在飞机周围活动的其他飞机的位置，并在有可能碰撞的情况下向飞行员发出警告。它有助于机组维持与其他装有机载应答机系统（ATC）的飞机之间的空中交通安全间隔。具体来说，TCAS可以为飞机形成一个保护区，在这个保护区内它可以向邻近的飞机发出询问信号，通过入侵飞机的ATC系统对询问信号的应答，获得入侵飞机的代码、高度、航向和其他数据，并在驾驶舱内的显示器里以不同颜色的图形显示出来。TCAS计算机再通过数据分析，判断出入侵飞机对本机的威胁等级。如果有其他飞机闯入飞机的保护区并且有相撞危险时，TCAS就会用颜色变化的TA（交通告警）来向飞行员发出咨询提示，或发出垂直机动指示，以指导驾驶员避免与入侵飞机发生冲突；如果驾驶员没有采取措施而入侵飞机还在持续接近，TCAS就不是用颜色变化来提醒飞行员了，而是会用语音来指示避撞动作，如“爬升（Climb）！爬升（Climb）！爬升（Climb）！”“下降（Descend）！下降（Descend）！下降（Descend）！”这就是RA（决断告警）询问。对方飞机若有装TCAS，也会发出同样的警告。这时，只要飞行员按照指示操作，飞机就会轻而易举地规避与其他飞机相撞的危险。事实上，TCAS的开发过程并不是一蹴而就的。开发有效的机载防撞系统，一直是航空工业界多年来的目标。资料显示，TCAS研究的历史可追溯到上世纪50年代。1955年，当时本迪克斯航空电子公司（目前已并入霍尼韦尔公司）的莫雷尔博士发表了《碰撞物理》一文，其中包括确定进近飞机间接近速率的计算机算法，这是研究所有防撞系统的基础。1956年，美国民航管理技术发展中心发布的报告指出:“在过去4年间实施的测试结果表明，仅一般地使用接近警告设备就会稳定地降低空中相撞的威胁。”此后，空中交通流量的持续增长引起了业界对此类设备的极大兴趣。同时，发生在美国的一系列空中相撞事件，对机载防撞系统的研究和开发亦起到了重要的推动作用。1956年6月30日，在科罗拉多大峡谷上空6500米处，两架民航班机相撞造成128人死亡。随后，美国民航当局启动了对有效防撞系统的研发工作。1978年，一架轻型飞机在圣地亚哥上空与一架民航班机相撞，美国联邦航空局（FAA）开始启动对TCAS的研究，本迪克斯航空电子公司在此期间还为FAA研制了数架原理样机。而最终让美国国会立法要求实施TCAS的事件是，1986年8月31日在加利福尼亚州靠近洛杉矶国际机场的塞里图斯空域内，一架墨西哥航空的DC-9飞机与一架私人飞机在空中相撞。不久后，本迪克斯航空电子公司获得了FAA对TCAS的首次鉴定。TCAS的作用从那时起得到了肯定，并且逐渐被全球民航界使用和推广。如今，经过数十年的发展与改进，TCAS以其探测范围大、探测精度高、反应速度快、显示清晰、易辨读等卓越的性能，越来越受到航空公司的欢迎，并受到飞行员和管制员的喜爱。在空中交通管制部门因特殊情况不能正常提供飞行间隔服务或管制服务而出现人为工作差错时，TCAS能有效降低航空器相撞的可能性。因此，它被看成是对空中交通管制工作的有益补充和监督，是保证飞机空中飞行安全的得力助手。不同操作带来的风险是否安装了TCAS就能完全避免空中相撞事故呢？其实也不尽然。因为即便设备再先进，也要由人来进行操作，这就有可能因人为操作不当而酿成惨剧。2002年7月1日，在德国南部的乌柏林根上空就发生了一起客机与运输机相撞的事故。经调查，两架飞机均安装了TCAS，在两机接近时均收到了发自TCAS的警告，但两机驾驶员的处理方式却完全不同。其中，汉莎航空公司波音757飞机正确地执行了TCAS的避让指令，但驾驶俄罗斯图154飞机的飞行员却在正确掌握机载防撞系统上存在一定问题。管制员给的指令是要其下降高度，而防撞系统实际上给出了应拉升的信号。按照国际民航的规范，飞行员应执行TCAS让其拉升的这个决断提醒，但该飞行员却听从管制员的指令下降了高度，最终造成了两机相撞的惨剧。类似的惨剧在全球民航界并不多见，在我国更是从未发生过。鉴于TCAS系统对于减少和防止空中相撞的重要作用，我国民航规定，飞行机组必须对TCAS信息作出及时和正确的响应。自2012年11月10日起，多次有机组向管制员报告，在乌鲁木齐机场进近区域TCAS发出交通告警。经调查后发现，当时并不存在可能引起冲突的飞行活动，但由于机组无法判断TCAS信息的真实性，因而必须按照规定作出及时和正确的反应。频繁无故的交通告警，对飞行正常和飞行安全也构成了严重威胁。接到报告后，民航新疆管理局立即指示局航空安全管理办公室组织召开专题分析会议。经辖区航空公司和管理局有关部门会商，初步判断系地面无线电干扰触发机载TCAS告警，并确定了干扰排查工作安排和采取了应急措施。随后，有关部门在向自治区无线电管理局请求协查相关区域无线电信号对TCAS频率干扰的同时，组织新疆空管局迅速派遣无线电监测车前往预计区域实施搜索排查。由于监测排查面临搜索区域大、冬雪封路、低温路滑、环境恶劣等多重困难，排查工作异常艰苦。经过多日连续监测，自治区无线电监测站派出的监测车于2012年12月4日和10日，分别搜索到米东区铁厂沟镇政府（距离乌鲁木齐机场20公里左右）院内2座通信基站、米东区林泉西路某单位（距离乌鲁木齐机场22公里左右）安防监控系统存在强干扰。在经过开关机确认其为干扰源后，自治区无线电管理局随即依法关停、查处该2处无线电设备，影响飞行安全的“远距离隐患”被成功排除。至今，民航新疆管理局未再收到TCAS受干扰触发的报告。通用航空飞行员临云行私人飞机学飞行