基于电子围界预警技术解决地面车辆阻挡航空器运行问题

1.​引言

民航运输量的迅猛增长使得机场地面运行环境日趋复杂。地面保障车辆（如配餐车、引导车、摆渡车）与滑行的航空器之间的运行冲突风险显著增加。以银川机场为例，即使在机坪结构相对简单、日均航班量并非极端饱和的情况下，地面车辆误入或阻碍航空器滑行的事件仍有发生，虽依靠车辆驾驶员和机组、管制人员的高度警觉和及时干预避免了严重后果，但这些事件充分暴露了传统的车辆自行避让规则存在响应滞后、情境判别主观性强、监管覆盖存在盲区等缺陷。在此背景下，将电子围界预警技术创新性地应用于机场控制区地面车辆管理，具有较大的业务价值。

2. 理论基础与问题核心

地面车辆与航空器的冲突，是机场飞行区核心危险源之一，其本质是空间与时间资源的争夺。

空间冲突：跑道、滑行道及其滑行通道是航空器运行的必需空间。任何车辆错误进入这些区域，都直接侵占了航空器必需的运行空间，构成碰撞或跑道侵入的极端风险。

时间冲突：保障车辆在机坪区域的作业需要精确的时间窗口管理。任何车辆在错误的时间出现在航空器滑行的关键路径上，即使未完全侵入物理空间，也可能迫使滑行的航空器紧急制动或改变路径，甚至发生刮碰。

传统车辆管理手段在应对空间与时间冲突时存在感知局限、信息延迟与失真、覆盖不足、决策压力等系统性弱点。因此，解决车辆运行冲突的关键，在于构建一个能突破人类感知局限实时精确掌握全局态势、并能主动预警潜在冲突的技术增强系统，而电子围界预警技术正符合这一逻辑。

3. 技术应用原理

空间界定与动态感知：基于高精度机场地图数据与定位技术，在后台系统精确划定滑行道、跑道等关键区域的虚拟电子围界。同时，为所有授权地面车辆加装高精度车载定位终端，实时回传其位置、速度、航向等动态信息。

智能分析与风险预判：车辆定位数据与电子围界地理信息在后台处理中心进行实时空间运算与融合分析。系统持续监控所有车辆相对于关键围界的位置关系和运动趋势。

分级预警与协同干预：一旦系统预判某车辆存在接近或侵入关键区域的风险（如未按指令驶入滑行道、穿越等待线），首先，系统自动启动即时预警向风险车辆驾驶员的车载终端发出声光告警指令，提示其立即避让响应。其次，预警信息（含车辆 ID、位置、侵入区域）实时推送至塔台管制员席位、机坪监管监控界面，辅助其迅速掌握态势并决策，实现协同告警。最后，塔台可立即通过无线电指令干预航空器，机坪监管可调度车辆驶离或附近监察车辆快速处置，必要时暂停相关滑行道或跑道使用，确保航空器绝对优先通行权，发挥联动干预作用。

此原理通过“精准感知 - 智能分析 - 分级预警 - 协同干预”的闭环，变被动发现为主动预防，极大压缩风险处置时间窗口，有效杜绝车辆误入关键区域导致的航空器地面运行中断或冲突事件，并且可积极应用于远程塔台，彻底解决机坪塔台的盲区遮蔽问题。

4. 业务系统功能架构设计

根据成熟的电子围界告警技术的架构设计，此系统可以分层设计，将感知层数据输入引擎层分析，触发应用层告警与联动，形成“感知 - 分析 - 预警 -处置”闭环。

4.1 数据感知层：

车辆动态监控模块：实时接收并处理所有授权车辆的高精度定位、速度、转向数据。

电子围界管理模块：机场关键区域（滑行道、机坪、等待位置等）的高精度数字围界定义与动态配置。

航空器位置接口模块：接入 ADS-B/ 场监雷达等系统获取附近航空器实时位置信息，增强有效冲突的精确预判。

4.2 智能分析引擎层：

空间时间计算与融合模块：实时计算车辆位置与电子围界的空间、时间关

系。

风险预测与评估模块：基于车辆运动轨迹、速度及围界状态，运用算法预判潜在与航空器冲突的概率和风险等级。

规则管理模块：配置预警阈值、响应规则及联动策略。

4.3 预警与协同应用层：

分级告警模块：向风险车辆驾驶员发送声光/ 图文告警指令；向塔台管制席和地面运行控制中心推送可视化预警信息。

态势可视化模块：提供机场全景动态视图，实时标绘车辆位置、围界状态及告警事件。

4.4 其他管理支撑层：用户权限管理模块、日志审计模块、配置管理模块、数据形势统计分析模块等。

5. 系统衍生的业务风险及管理

5.1 技术风险

信号易受干扰或遮挡，出现定位失真 / 失效。可采用多源融合定位，增强关键区域定位可靠性，并设定信号丢失的安全告警、报告策略。

无线网络可能出现拥塞或故障导致通信中断 。可使用高可靠性专网，车载终端具备离线计算和缓存能力，在网络中断时仍能提供基础越界告警。

算法不完善或数据误差可能导致错误告警或未能及时告警。通过合理设计围界规则和告警阈值，利用多传感器数据融合降低误报率，持续优化算法，建立误报/ 漏报反馈和处理机制。

5.2 操作风险

频繁的误报或低级别告警可能导致人员忽视真正的高风险告警。因此，需实施严格的告警分级管理，确保高级别告警的显著性和稀缺性；持续优化系统减少无效告警；加强培训，强调告警纪律。

人员可能因信任系统而放松警惕。系统是辅助工具，不能替代规章、程序和目视观察。

5.3 管理风险

系统涉及塔台、机坪监管、各保障单位，跨部门协同存在挑战。需在此系统的基础上，建立强有力的项目管理团队和后期运维协调机制，明确各方职责和接口流程，确保信息畅通、协同高效。

6. 结论与展望

此技术应用，虽为大胆设想，但通过动态划定虚拟安全边界、实时精准感知车辆态势、智能预测潜在冲突、分级触发主动预警，可一定程度实现对地面车辆运行风险的“事前预防”和“事中干预”，将安全管理关口大幅前移。该技术能有效降低车辆侵入关键区域的概率，减少地面冲突事件。

随着高精度定位、低延迟大带宽通信、人工智能等技术的持续进步和成本下降，电子围界预警系统应用于民航运行，将显著提升机场的整体安全水平和运行效率。未来，车机导航定位与机场协同决策系统、高级场面引导与控制系统有望更深度融合，将推动机场向着“智慧安全”方向迈进。

参考文献：

[1] 国际民航组织（ICAO）. 防止跑道侵入手册（DOC 9870）[R]. 第 2 版 .蒙特利尔：ICAO, 2020: 第 7 章 .

[2] 张华 , 李明 , 王磊 . 基于北斗高精定位的机场活动区车辆防侵入系统设计 [J]. 交通运输工程学报 , 2022, 22(3): 145-154.

[3] 中国民用航空局机场司 . 智慧机场建设导则 [S]. 北京：中国民航出版社 , 2021: 38-42.