作者：兴光共享创新工作室 大兴机场灯光
一、A-SMGCS灯光引导简介
北京大兴国际机场按照ICAO9830标准，在国内率先建成A-SMGCS（4级）系统，并于开航之日同期投入使用。该系统具有场面监视、冲突告警、自动路由、灯光引导四大功能，通过逐段启闭滑行路径上的地面灯光，指挥引导航空器滑行，实现场面滑行航空器的全天候自动引导。
构成A-SMGCS灯光引导的助航灯具主要包括两类，一类是绿色的滑行道中线灯，引导航空器向前滑行；另一类是红色的停止排灯，横贯于滑行道中线，用于警示航空器前方区域不适用、禁止由此滑过。
实施A-SMGCS单灯引导期间，灯光引导规则如下：
1.初始化权限移交，全场滑行道中线灯熄灭，所有停止排灯常亮，初始化完成，开启自动引导模式。
2.当有航空器出现，航空器前方约300米范围内的滑行道中线灯开启；朝向航空器发光的停止排灯根据航空器位置，在系统判断无滑行冲突后依次熄灭，航空器跟随绿灯滑行；
3.如航空器前方有未熄灭的红色停止排灯，则航空器不可由此越过；当朝向航空器发光的红色停止排灯熄灭后，相对应的滑中灯亮起，航空器方可沿绿色中线灯继续滑行；
4.航空器划过后，位于航空器后方的滑行道中线灯熄灭，停止排灯重新亮起。
图1 A-SMGCS灯光引导规则
在图1中，用图片 表示反向亮起的红色停止排灯，理论上，在航空器行进的方向上是无法看到的（但实际运行中航空器可以看到，即本文所指的“逆光问题”），其作用是给逆向行驶的航空器使用的。按照整体运行规则，当逆向无航空器滑过时，图片符号所指的反向发光的停止排灯将保持原有状态，即亮起状态。
二、逆光问题与灯具标准
（一）逆光问题
所谓“逆光问题”即是指在A-SMGCS灯光引导模式下，航空器途经单向发光的停止排灯时，在航空器视角下，从灯具背侧、非发光方向上，机组仍能清晰的看到灯具另一侧所发红光，从而对航空器驾驶员产生误导信息的情况（参见图2）。
图2 停止排灯逆光问题
机组在滑行过程中，由于停止排灯存在逆光现象，致使部分航空器驾驶员产生误判，主动停止滑行。
（二）灯具标准
根据《民用机场飞行区技术标准》9.5.5.1的规定，“在每一个通向拟在跑道视程小于550m情况下使用的跑道，在跑道等待位置以及打算实行停止或放行控制的中间等待位置上应设置停止排灯。”停止排灯的构型和颜色应满足《民用机场飞行区技术标准》9.5.5.3的要求，“停止排灯应设置在滑行道上要求航空器停住等待放行之处，由若干个朝向趋近停止排灯的航空器发红色光的嵌入式灯组成。停止排灯应横贯滑行道，灯间均匀分布，距离不大于3 m。”
图3 停止排灯灯具单向、发红光
大兴机场本期共建设308排停止排灯，均采用红色、单向发光的LED灯具（参见图3），可1～5级变换灯具光强，灯具光强及光束覆盖范围符合《民用机场飞行区技术标准》附录E “图E.12 准备用于跑道视程小于350m并有偏离中线较远的可能的情况下，直线段上滑行道中线灯（间距15m）、停止排灯和低光强B型跑道警戒灯的等光强图”中的要求，本文将以此标准开展停止排灯“逆光问题”的论述。
三、逆光问题的A-SMGCS灯光控制解决方案
目前，大兴机场在用的停止排灯灯具符合《民用机场飞行区技术标准》、《民用机场灯具一般要求》的设计标准，但由于A-SMGCS 4级在国内尚属首次应用，现有灯具仍然沿用了原灯具标准，最终在灯光引导模式下产生了灯具逆光现象。针对停止排灯逆光问题解决方案，本文将从硬件和软件两个层面进行分类研讨。
（一）灯具的调整与研发（硬件层面）
针对灯具逆光问题，从硬件层面出发，调整灯具出光角度和光束覆盖范围等物理指标，具体方案可分为灯具调整与灯具研发两个方向。
硬件方案一：调整现有灯具发光特性
针对现行设计标准下的停止排灯灯具开展光学试验，先后采用了部分遮挡灯具光学透镜、光源器件或调整出光角度等改变灯具光路的方法，以及在灯具前方地面和灯具透镜前方灯体上喷涂吸光材料等改变环境反射条件的方法，但试验结果对“逆光问题”无明显改善。
硬件方案二：研发新灯具
突破现行灯具设计标准，研发适用于A-SMGCS灯光引导的停止排灯灯具。该方法有利之处在于，新灯具可以从本质上彻底解决逆光问题，并建立与A-SMGCS灯光引导相匹配的灯具标准；其不利之处在于，从新灯具的研发到最终投入应用，开发成本较大、周期较长，且对于现有投运机场已经大规模安装停止排灯的情况，后期更换全场停止排灯灯具的投入巨大，其施工、调试过程也势必对运行产生影响。
（二）调整灯光控制策略（软件层面）
除调整灯具硬件的方法外，从软件层面进行调整，改变A-SMGCS引导下的灯光控制策略，具体方案可分为引导逻辑的整体调整和局部调整两个方向。
软件方案一：调整全场停止排灯的运行模式（引导逻辑整体调整）
在灯光引导期间，除等待位置上的停止排灯外，将全场其余停止排灯设置为关闭状态；航空器跟随绿灯滑行过程中，仅在系统判定需要航空器停止滑行时，才会提前亮起航空器前方的停止排灯。在此方案中，反向背对航空器发光的停止排灯处于关闭状态，避免了因滑行路径上反向停止排灯灯具逆光对航空器驾驶员造成影响。
该方案有利方面为，相较研发新灯具而言，在软件层面上进行改动，时间较短，相对容易实现。其不利方面为，该方案对现有A-SMGCS运行规则、逻辑架构以及系统程序会有较大改变和调整，将涉及运行系统的底层变动，变化较大，且实现起来有一定难度。
软件方案二：调整航空器滑行前方停止排灯的运行模式（引导逻辑部分调整）
航空器跟随绿灯滑行过程中，熄灭航空器前方300米范围内正向、反向在内的所有停止排灯。
按照现行引导规则，航空器滑行过程中，A-SMGCS会自动亮起飞机前方300米范围内的绿色滑行道中线灯，同时熄灭该区域内所有朝向航空器发光的停止排灯，但背向航空器发光的停止排灯依旧保持亮起状态。由于存在灯具逆光问题，此时从机组的视角来看，前方不仅有绿色中线灯亮起，还会看到反向停止排灯所发出的红光,如图4 a）所示。
图4 a) 现行引导模式——300米内反向停止排灯保持亮起状态
但为了避免逆光影响，可将航空器滑行路径中300米范围内的反向停止排灯一并关闭，待航空器滑过后重新亮起。
图4 b) 引导逻辑部分调整——300米内反向停止排灯熄灭
在此方案中，改变了停止排灯控制策略，将航空器前方300米范围内正、反双向停止排灯一同关闭，其模式的调整是否会带来其他的航空器运行衍生风险（如航空器滑行冲突、误放行等问题），在此我们分析评估以下两个方面：
1. 在A-SMGCS的底层逻辑当中，同一滑行道上，禁止同时规划两条对向行驶且存在线路交集的航空器滑行路由；
2. 在放行规则上，红灯熄灭且绿灯亮起后，才代表着对航空器的放行；仅红灯单独熄灭、绿灯未亮起，不代表对航空器的亮起放行。
综上两点，按照“软件方案二”调整部分系统引导逻辑，同时熄灭航空器前方正、反双向停止排灯，不会产生相应的衍生风险。
对比软件方案一，方案二在软件层面上的变动相对较小，底层逻辑变化不大，也更容易实现。
四、结论
综合评估本文所述的四种“逆光问题”解决方案，就大兴机场现有条件而言，通过改变A-SMGCS引导下的灯光控制策略，“调整航空器滑行前方停止排灯的运行模式”这一方案对现有运行模式变动最小，最宜采用。但从长远运行角度看，为彻底解决“逆光问题”，还应着手于改变现有灯具标准，开发一款适用于A-SMGCS灯光引导模式的停止排灯灯具。
来源：民航基建，作者：大兴机场灯光
