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这两年点融合这个概念越来越火，可光看名字完全不知道这是个什么玩意儿，我刚开始还以为是一种焊接技术。 作为一项舶来技术，点融合跟区块链（Block Chain）一样，不好从字面理解的原因之一是因为它从英文Point Merge直译过来。如果了解了原理，你就会发现这东西叫点汇聚都比叫点融合形象。 仅从原理上看，点融合可比区块链简单多了，理解区块链还要用到一些大学计算机知识，而了解点融合可能只要初中几何知识就够了。 简单来说，点融合是利用圆弧上任意一点到圆心距离相等这个简单的原理，为空管提供了一种高效的进近排序方法。 接下来我们从背景、原理和航图识别三方面来聊聊点融合。第一部分背景的内容主要是闲聊，想看干货的可以直接从第二部分系统原理开始。 一、背景 在讲点融合之前，先聊一些题外话。 通常一个地区的空管单位主要分为三个部分：区调、进近和塔台，如果不出意外的话，进近应该是里面最苦逼的，尤其是在北上广这些空中流量大的地方。 跟区调和塔台相比，进近有一项最让人头疼的职责，就是消化飞机高度，他们日常工作就是把飞机从进场时的几千米高度一直指挥到只有几百米高的最后进近阶段。 对一名管制员来说，飞机都在各自高度层平飞是最放心的，即便是同一高度层有多个飞机，也只需要通过调速让飞机保持间隔就可以。 而管制员最不愿意干的就是频繁给飞机调高度，因为在高度变化的过程中，速度也会跟着变化，而且是水平速度和垂直速度都在变，变量一多，飞机之间的间隔就不好保持。 但对于进近管制员来说，不仅飞机高度得调，速度也得考虑，间隔还得保持，如果再赶上一波大流量，简直爽到怀疑人生。 当然，既然人家是专业干这个的，针对这种情况也都有应对套路，其中最low的就是把飞机拉出去转圈。不过要不是流量限制特别大，一般很少人这么做，毕竟管制员也不是吃素的。 但为了调间隔让飞机大下降率下降这事可没少干，相信不少飞行朋友们都体会过那种不知道下降率跟梯度为何物，只知道两点之间最近距离就是他自己的感觉。 当然也有高明的手法，记得在大学上管制模拟机课的时候，有一位从空管局来的进近教员，给我们展示过他的独家秘笈——“一波三折”指挥法，就是一波大流量，通过三次转弯机动把间隔快速调开调匀。 反正当时给我们一帮菜鸡是看傻了，觉得这大哥太牛逼了，纷纷夸赞他天生下来就是干管制的料，结果大哥听了并不怎么开心…… 但这个方法也有缺陷，就是对管制员的技能和经验要求比较高，用教员大哥的话说就是：你们要真到了我这个水平，怎么着都指挥的过来，方法嘛，就是个工具。 我们当时心想：教员就是教员，为了装个X铺垫了一整节课…… 不过他后面的一句话我更加记忆犹新：提高管制水平不能靠个人能力，得靠牛逼的飞行程序。 今天要介绍的点融合可能就是让飞行程序变得更加牛逼的一个关键因素。 二、系统原理 从空域结构上来看，标准的点融合系统是一个由融合点和两条排序边组成的扇形飞行程序，它的水平和垂直剖面示意图是这样的：  不同方向进场的飞机沿航路进入外排序边或内排序边之后就算进入了点融合系统。 从平面图中可以看到，位于同一条排序边上的所有飞机相对于融合点的距离都是相等的。 换个角度也可以理解为，对于同一架飞机，只要它在排序边上飞行，它相对于融合点的距离是始终不变的。 基于这两个特点，我们可以认为排序边上的飞机相对于融合点处于“静止”状态，相当于它们“停”在那随时等待空管的出发指令。 要知道相对于地面交通，空中交通最让人头疼的地方在于飞机不能像汽车一样停止不动，这就让空中交通排序的难度比地面交通不知道高了多少个level。 由于飞机始终处于运动状态，空管在指挥飞机排序时不仅要考虑位置、间隔、时间，还要考虑飞机的速度和运动方向，关键这几个因素还互相关联，最最关键的是，就这样的飞机还不是一个一个来，而是一来一大波。 点融合系统相当于让进场的飞机都先在排序边上“停”下来等待，然后管制员根据间隔要求让这些“停”在排序边上的飞机依次出发飞向融合点。 别看飞机都是从排序边上不同位置飞向融合点，实际上只要通过等距弧线控制好它们的径向间隔即可，等经过融合点汇聚到一条航路上时这些飞机就会变得间隔均匀而有序，之后直接进入五边即可完成最后进近。 在这个过程中，由于点融合系统本身就设定好了各点高度、飞行速度以及直飞方式，所以管制员只需要适时向飞机发布离开排序边直飞融合点的指令即可，不需要频繁地调整飞机航向、速度和高度，既简化了指令又提高了效率。 点融合系统看起来就像个白盒一样，输入的飞机排序“杂乱无章”，经过处理后输出的飞机排序“井井有条”。 很多地方把点融合称之为系统，但如果仅从原理上来说，点融合其实就是一项提高飞机排序效率的技术，或者称之为方法也不是不可以。 但从原理到实际应用还需要其他技术和设备的支持，例如PBN、飞行程序设计、飞行管理系统等等。 比如，传统的导航方式很难让飞机精准地在指定弧线上飞行，要想在弧形的排序边上飞行就离不开PBN；再比如只有把点融合的飞行方法设计成飞行程序后，才能大范围、高效率地应用，否则只能停留在方法层面上，那就跟前面说到的“一波三折”法没什么区别了；还比如，要执行PBN程序，机载设备也得满足运行要求…… 把上面所说的这些技术、设备和原理组合起来再叫点融合系统，就没什么毛病了。 接下来再说一下为什么点融合系统会有两条排序边。 前面讲的那些原理都是基于一条排序边的，而点融合系统通常设置两条排序边的目的有两个，一个是增加容量，另一个则是为了接收不同进场方向的飞机。 增加容量这一点不用做过多解释，两条排序边可以容纳的飞机数量肯定比一条多。 对于接收不同进场方向的飞机这一点也不难理解，如果让不同进场方向的飞机都加入到同一条排序边上，则在进入排序边之前管制员就得指挥飞机汇聚并完成排序，既然这个时候已经排好序了，后面的点融合系统就显得有点鸡肋了。 所以让不同进场方向的飞机沿着各自的航路直接加入不同的排序边，这样才能真正意义上发挥之后点融合的作用。 那么问题就来了，前面所说的基于一条排序边的等距原理，同样适用于两条排序边吗？ 答案是肯定的，从点融合系统的垂直剖面图能看出来，即便飞机位于不同排序边，它们与融合点的距离也是相等的，这也是为什么内排序边会比外排序边高的原因。  从平面图看，点融合系统是个扇形，如果从立体空间的角度来看，点融合系统其实是锥形或球形的一部分。 三、航图识别 从2006年开始，点融合的概念就在欧洲被提出来了，最早投入应用的是挪威的奥斯陆机场终端。目前点融合已经在全世界20多个机场终端投入使用，其中包括我国的三个机场：上海浦东、广州白云和深圳宝安。 由于点融合基于PBN运行，而且程序构型识别度高，我们在这些机场的RNAV进场图中很容易找到相应的飞行程序。 通常情况下，标准的点融合系统在航图（进场图）上由两条排序边和一个融合点组成，像广州白云机场这样：  但在实际情况中，各机场可能会根据空域情况、进离场程序设计灵活调整点融合系统的结构，只要它的运行机制和原理不变就行。 有些机场由于航班量没那么大，再加上进场程序单一，可能会采用单排序边结构的点融合。 可在一些国际机场的进场图中，大家经常也只能看到一条排序边，这并不是因为这个点融合系统只有一条排序边，而是制作航图时根据进场点不同把这个点融合系统拆分到两张航图上了。 例如在奥斯陆机场终端的进场图中，一张是这样的：  另一张是这样的：  实际上这两个进场程序组合起来就是一个完整而标准的点融合系统。 除了简化点融合结构以外，当然也有难度更高、造型更别致的点融合系统，例如我国的上海浦东机场。 前面我们介绍了点融合的诸多优势，但在投入实际运行时，点融合也存在一个比较明显的缺点，就是需要较大的空域范围。 考虑到我国民航空域的实际使用情况，这一缺点更是被体现的淋漓尽致。 相信不少人见过上海的空域图，在本就不大的区域中有密集的机场，密集的主航路，再加上相当一部分空域被其他用户占用，直接导致浦东机场终端区的空域资源非常有限，特点就是空中走廊多，大块空域少。 在这样的空域中很难设计出一套完整而标准的点融合系统，所以在浦东机场进场程序的设计过程中，将点融合跟S型程序相结合，相当于在外排序边上又增加了一条排序边。 这样一来既增加了系统容量，又在一定程度上缓解了因缩短直飞融合点距离而导致大下降率的问题，程序的设计示意图如下所示：  虽然最终投入实际运行的程序与图中示意有些差别，但是我们从实际的进场图中还是能看到一些它的影子。  结束语 点融合在这几年逐渐进入国内民航的视野，不少空管局已经开始着手探索这方面的应用了。 点融合最厉害的地方在于用一个很简单的原理解决了一个很不简单的问题。 虽然在实际应用中也面临着一些问题，但随着国内空域的逐步打开，PBN技术的进步，机载设备能力的提升，点融合的应用前景将十分广阔。 这篇文章到这里就结束了，其实还有很多点融合运行的细节没有介绍，例如与复飞程序的对接，多点融合程序的设计，陆空通话的要求等等。如果大家对这方面内容比较感兴趣，以后有时间我再写一篇文章进行介绍。 |
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