民航机场净空安全评价软件的开发设计研究

　　摘要：随着我国民航运输业的发展和城市建设的快速发展，民航机场净空安全的保护作为民航运输业安全发展的重要环节日益凸显出来。本文从安全软件开发设计的角度出发，就民航机场净空安全保护问题作简要探讨。

　　关键词：民航机场；净空安全；障碍物评价

　　中图分类号：TP315文献标识码：A文章编号：1007-9416（2017）04-0181-02

　　1民航机场净空安全管理需求分析

　　目前民航机场净空安全评价主要采取的是手工绘制障碍物限制面及障碍物位置图。这种评价方法的优点在于能够直接通过绘制的障碍物人工图读出障碍物的高度及其在净空安全限制面中的平面位置。但是，这种方法的缺点也是明显的，例如，成图速度慢、精读不高、而且难于更新、用户不能快速获取所需信息，同时难以确定障碍物是否超过安全限制高度。同时这种方法由于计算较为复杂所以容易出错。

　　总的来说，目前在国内，有关民航机场净空安全管理主要还是采取人工方法进行安全评价，尚未专门组织相关专家和人士就净空安全评价软件的开发设计进行深入研究。此外，由于涉及到核心技术和机密等因素，目前也没有一套可以直接引进的国外安全评价软件。因此，针对民航机场净空安全评价软件开发设计进行研究，具有技术和现实上的必要性。

　　2净空障碍物的参数分析

　　2.1障碍物限制面

　　障碍物限制面由于是在国际民航组织《附件14·机场》规定的，因此又叫附件十四面。障碍物限制面的大小取决于跑道的类别和进近类型。障碍物限制面主要有内水平面（飞机着陆前目视盘旋所需要的安全区域）；锥形面（飞机接近机场时进行目视飞行所需的正常、安全区域）；进近面（飞机处于进近着陆阶段的安全和正常）；过渡面（飞机在进近过程中偏离跑道中线或者复飞阶段的安全正常）；内进近面是进近面中紧靠跑道入口前的一块长方形部分，用于紧密进近跑道；内过渡面（必须设计在跑道内的车辆等物体，不能突出这个控制面）；复飞面用于精密进近跑道，位于跑道入口后面一个规定的距离，在两侧过渡面之间延伸的一个倾斜面；起飞爬升面（用于对飞机起飞提供保护）。各个限制面的位置示意图如图1所示。

　　2.2障碍物限制面的参数分析

　　障碍物限制面的参数主要取决于飞机使用跑道的方式。一般来说，非仪表跑道通常要设置内水平面、锥形面、过渡面、以及进近面等障碍物限制面各个限制面的各项参数分别为：锥形面高度为35m、55m、75m、100m，坡度均不得高于5%；内水平面高度为45m，半径为2000m、2500m、4000m、4000m；过渡面坡度一般为20%、20%、14.3%、14.3%；进近面内边长度为60m、60m、150m、150m。距离跑道入口的距离则为：30m、30m、60m、60m。

　　2.3障碍物评价模型构建

　　首先，坐标系建立。要建立障碍物评价模型，首先就要对各障碍物限制面的点进行计算，以解出各障碍物限制面的空间几何位置。而要进行空间位置的确定，就必须要建立一个合理的坐标系。在障碍物评价模型构建中，坐标系的建立没有采用基于GPS空间定位的地理坐标系统，而是在参考跑道位置的基础上建立一个自定义笛卡尔坐标系，然后再通过坐标系将坐标系下的模型进行相互转换，将其坐标规定到WGS一84地理坐标系中，在此基础上进行可视化的建模。据此，自定义笛卡尔坐标系的构建为：规定坐标系的原点O为跑道中心线交升降带进近面一侧的侧边线的交点；跑道中心线向进近面一侧延伸的方向为X轴；升降带的侧边线为坐标系Y轴；原点O所在位置的水平法线规定为Z轴。其具体位置图如图2所示。

　　其次，模型中参数的表示。在机场净空安全评价中，净空区的大小以及障碍物限制面的高度等主要取决于机场的飞行等级。机场飞行等级不同，净空区大小以及限制面的高度也不尽相同。因此，在机场净空安全评价模型构建的过程中，将这些机场属性进行参数化的表示，能够使计算更加方便。根据机场的不同飞行等级，在模型构建中赋予其相应参数值，评价软件模型就可以准确计算出相应的净空区。

　　3民航机场净空安全障碍物评价系统的设计实现

　　3.1系统设计概要

　　根据对障碍物的参数分析和限制面的模型建立，使用VlSUALBASIC变成构成系统，并参照行业相关标准对涉及净空安全的升降带、内进近面、起飞爬升面、锥型面、复飞面各净空控制区域内水平面、进近面、过渡面、内过渡面等相关因素加以考虑，并据此对相关数据结构加以定义。由于机场的具体位置、大小、以及起飞飞机的型号等不尽相同，所以，系统相关数据结构中，上述各结构要素中的具体数据也有所不同。系统要素数据设计的基础上，利用VB良好的图形界面，通过鼠标实施控制显示净空要求的各种数据（机场各个面要求限高、经纬度等）。

　　3.2评价系统的结构和工作流程

　　本系统的设计流程为：输入相关机场坐标以及需要进行评价的障碍物参数信息，系统自动计算障碍物的限制高度以及其处于何种障碍面等。该系统既能够用作以建成机场的安全管理，也可以用作对未建机场的净空障碍物安全评价。系统评价的结果可以直接运用于相关管理单位对民用机场运行管理、以及净空障碍物控制等政策措施制定的依据。该系统的结构功能示意图如图3所示，工作流程图如图4所示。

　　4结语

　　随着我国民航运输业的快速发展，民航机场新建、改扩建等都对民航机场净空安全管理提出了新的问题与挑战。针对当前民航机场净空安全评价管理存在的不足，本文简要论述了民航机场净空安全评价软件开发设计的几个基本问题，以期为改善目前民航机场净空安全评价，提高安全评价、安全管理效率提供参考。

　　作者：刘司晨

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