The effect of RWSL on runway safety
in perspective offlight operations
——多彩贵州航空 陈臻
Abstract: With the continuous growth in the number of airports and flights, new technologies such as the Runway Status Light System (RWSL) have gained increasing attention and application as effective technical measures to prevent runway safety incidents and accidents. This paper combines the functions, current development status, and typical cases of the Runway Status Light System (RWSL) to analyze the problems and challenges in the promotion and application of new technologies like RWSL from the perspective of flight operations. It also proposes countermeasures and suggestions at the coordination level of airlines, airports, and air traffic control.
随着生活水平的提高，民众对便捷、安全出行的需求随之增长。飞机固有可靠性、设备设施和保障管理能力的完善等都在提升航空运输的可靠、舒适与安全。而机场数量、航班量的不断增长，在提供便利的同时也带来了枢纽机场的复杂与拥挤、机场差异等衍生的新风险，特别是跑道安全已经日益成为关注的重点。跑道安全涉及机场、航空公司、空管部门等多方管理，既复杂又专业。目前国内外都在全力探索数字化、自动化、智能化对保障跑道安全的途径和方法。越来越先进的机场助航设备系统的投入使用，极大地减少了航空器、车辆、人员造成跑道侵入的事件乃至造成的事故，与此同时也暴露了一些潜在的衍生风险。
本文拟就近年机场助航设备系统中的 跑 道 状 态 灯 系 统 (Runway Status Lights， RWSL) 功能、发展现状及典型案例，从飞行的角度分析包括 RWSL 在内的新技术推广应用中存在的问题和挑战，并就航空公司、机场、空管协同层面提出对策和建议，以期望对高质量提升跑道安全有所助益。
随着机场平面布局的复杂化、飞机起降架次的增多，加上恶劣天气的影响，航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区构成的跑道侵入事件成为航空器地面安全运行的头等问题。由于事件发生快、不易觉察等因素，往往没有时间去采取纠正措施，后续的案例从一个侧面反映了相关后果也会非常严重。
传统的解决方案包括从规划完善跑滑路线设计、相关标示规范清晰、人员技能培训提升等，另外，基于卫星定位的防车辆侵入跑道系统、场面监视系统、自动泊位系统、跑道状态灯系统等更智能、更先进的技防系统得到业界的高度重视并连续投入应用，特别是 RWSL 更是在塔台管制之外提供了一套自动化的独立系统，构筑起跑道安全的防护屏障，在降低 ATC工作负荷的同时，极大降低了人为差错导致跑道侵入事件发生的可能性，受到了高度关注。RWSL 已在全球范围内的许多国家的机场成功部署并运行。
众所周知，RWSL 最早由麻省理工学院林肯实验室首次提出了跑道状态灯的系统概念，后由美国联邦航空局（FAA）开发和管理。自 2009 年起，美国 FAA 开始在多个机场安装 RWSL 系统，目前已在全美 20 多个大型机场安装。欧洲、日本也在大力推进跑道状态灯系统的应用。2016 年7 月，国际民航组织经过多年的研究和试验后，在附件 14 第Ⅰ卷第七版“机场设计和运行”首次收录并描述了 RWSL 的规范。2022 年 8 月，中国发布了民航行业标准《跑道状态灯控制处理系统技术要求》（MH/T 6127-2022）并于当年 9 月 1 日起实施，国内首个国产跑道状态灯系统于 2019 年在虹桥机场完成了示范验证。
国际民航组织和各国民航当局对RWSL 的规范尽管略有差异，但建议基本相同。RWSL 系统是由地面助航灯光及相关软硬件设施组成的能够直接向飞行员和车辆驾驶员提供灯光（视角）信号的自主警告系统，通过对机场跑道和附近空域交通实时态势的准确判别和预估，点亮对应的跑道状态灯，提示飞行员等进入跑道或在跑道上禁止起飞。该系统一般通过机场的场面监控设备获取车辆和飞机的位置，通过复杂的算法和调整系数，并能够预测基于当前状态的可能的未来行为，并确定何时和哪些灯应该被照亮，使其能够与空管操作保持一致。
一般来说，RWSL 属于跑道侵入自主预警系统（ARIWS）的范畴。该系统的视觉构成（灯光）主要包括跑道进入灯（RELs）和起飞等待灯（THLs）。RELs 和 THLs通过红色灯光的启亮和关闭告知飞行员和车辆驾驶员等前方跑道的适用状态。见RWSL 系统示例图、RWSL 系统的视觉构成（灯光）示意图、RELs 和 THLs 示例。
图一 RWSL系统示例图
图二 RWSL系统的视觉构成（灯光）示意图
图三 RELs和THLs
（一）羽田机场跑道侵入事故简要分析
事件概况：
2024 年 1 月 2 日下午 5 点 47 分，日本航空一架空客 A350客机执行从北海道新千岁机场至东京羽田机场的JAL516次航班，在羽田机场着陆时与等待起飞的日本海上保安厅的冲八飞机发生碰撞，客机机翼和发动机同时燃起大火，包括机组成员在内的 379 人在事故发生后的 18 分钟内全部安全撤离，有 14 人受伤，但冲八飞机有5人死亡，机长重伤。见事故位置示意图片。
图四 事故位置示意图片
分析一：陆空通话误听误解。根据初步调查和公布的通话记录分析，主要原因在于海上保安厅的冲八飞机由于误解了地面管制的指令而错误地进入跑道。在事故发生前，机场空管部门当时已向日航客机发出了降落许可。另一方面，在当地时间 2 日 17 时 45 分，空管部门是指示海上保安厅飞机 “请在地面上滑行至跑道等待位置”，而非进入跑道。
分析二：关于停止线灯（STOP BAR LIGHT）暂时不工作。一般情况下，跑道等待位置都设有用红光通知飞行员停止的“停止线灯（STOP BAR Lights）”，在进跑道前，飞行员即使获得进跑道指令，但是如果这个停止线灯是亮的，那么也不能进跑道，需要和塔台确认后进跑道。因此，如果这个灯工作正常，就会提醒冲八飞机机组，也许这起事故就能得以避免。但海上保安厅飞机被空管指示等待的地点，“停止线灯（STOP BAR Lights）”没有工作，因跑道区域升级和施工，当局发布过航行通告，当地时间 2023 年 12 月 27 日 24 点开始至 2024 年 2 月 21 日 24 时，这个停止线灯、C 滑行道的部分滑行道中线灯都不工作。同时东京羽田机场的机场细则中关于“Stop Bar Lights Operations”有一条规定“只有在能见度或者跑道视程小于或等于 600米时，这个灯才工作”，当时的天气，能见度大于 10 公里，按此规则此灯也是不亮的。此外，塔台管制员也是可以人工关闭这个灯的。这些系统环节存在的不应有的缺陷导致了事故链的形成。
分 析 三： 缺 乏 自 动 化 防 护 系 统 如RWSL 等。据相关资料，这一事件发生时天已经全黑，从飞行员操作的角度看，绝大
多数情况下，飞行员使用 HUD 进行进近和着陆，注意力在飞机位置、拉平、飞行参数保持上，加上跑道灯光的混杂，增加了视觉识别的难度，很难发现跑道上的障碍物，诸如冲八飞机这样较小的飞机也并不是很明显的可以被看到。实际上，根据日本民航局的官方资料显示，2015 年以前，日本就已经布局了 RWSL。从 2015 年开始在多个机场实施 RWSL 系统，这些系统通过自动控制的灯光提高了机场的运行安全。但由于 RWSL（THL，REL）通常安装于有穿越跑道需求的跑道上，而东京羽田机场的 4条跑道都没有需要穿越跑道的设计，因此没有安装 RWSL 系统，当时安装的是可变信息标记牌（VMS）系统来指示跑道使用状态。在不可以进入跑道时，标记牌指示“停止 STOP”，虽然具有一定的效果，但在复杂或紧急情况下远不如 RWSL 系统直接和自动的警示效果明显。
图五 A350 HUD
（二）上海虹桥机场跑道侵入事件简要分析
事件概况：
2016 年 10 月 11 日， 东航一架空客 A320 飞机执行 MU5643 航班，由上海虹桥飞往天津（147 名旅客）。11点 54 分接到塔台指令滑出，随后经塔台指挥同意进跑道起飞。A320 机组在确认跑道无障碍的情况下，执行起飞动作，然而，就在飞机滑跑速度达到 110 节 ( 每小时 200公里 ) 左右时，机长突然发现有一架 A330正准备横穿 36L-18R 跑道，经询问、观察并确认该 A330 飞机确实是在穿越跑道，由于此时速度已达每小时 240 公里左右，机长决定拉起升空，迅速带杆到机械止动位，最终，A320 飞机从 A330 飞机的上空飞越。
而东航执飞 MU5106 航班从北京飞上海载有 266 名旅客的空客 A330 飞机，在得到空管指令后穿越跑道前往航站楼，在穿越36L-18R 跑道过程中，机组发现有飞机正在滑跑起飞，立即加速滑行以尽快脱离跑道。
根据民航局相关调查显示的细节，当时两架飞机的垂直距离最少仅 19 米，翼尖距13 米，只差三秒就造成两机相撞 ( 机上旅客 413 人、机组 26 人 )。
分析一：塔台管制员的指挥失误。根据相关调查，此起严重的 A 类跑道侵入事件，涉及两架东方航空的客机，在一架A320 型客机正在跑道上加速准备起飞时，另一架 A330 型客机被错误地指示穿越同一跑道。该事件由塔台管制员的指挥失误引起，塔台管制员遗忘正在起飞的飞机，而对另一架飞机发出穿越跑道的指令。这是一起塔台管制员遗忘飞机动态、违反工作标准造成的人为原因严重征候。如图所示事件模拟图。
根据相关规定，中国的塔台管制员需要实施双岗制（当班指挥席和监控席管制员），一名管制员发出指令的同时，还应该有一个负责监督，而错误指令的发出，意味着双岗制的流程没有履行到位。此起事件发生后，民航局要求通过“六查”，切实改进资质管理、一线人员培训、加强执行规章的监管、防止超能力运行、优化管制运行程序等相关方面的工作，确保空管运行安全和行业安全。
分析二：A330 机组未按有关规定落实工作。调查发现，A330 机组得到空管的错误指令后穿越跑道前往航站楼，在穿越跑道过程中，没有特别留意跑道上有无飞机起飞，存在观察不周、不按规定操作、不熟悉穿越跑道程序、甚至关闭了应答机等问题。虽然机组没有机械听从塔台原地等待命令，加速穿越，避免了两机相撞，但是这个行为结果实属侥幸。
分析三：大型机场满负荷运行对塔台管制员工作可靠度的影响。虹桥机场属于大型机场，这类机场特别是多跑道、高交通流量的大型繁忙机场，塔台管制员的工作压力可想而知。况且，是人总会出错，所以加大先进技术应用减少对人工管制的依赖已经势在必行。2024 年 4 月 7 日，上海虹桥机场正式试运行 RWSL，标志着中国在航空安全技术上迈出的一大步。虹桥机场的 RWSL 系统集成了先进的雷达与定位技术，覆盖了虹桥机场东、西两条主要跑道，配置了 22 套跑道入口灯和 4 套起飞保持灯等关键设施，从而能显著降低跑道侵入的风险，极大提升了机场的运行安全与效率。
综上介绍与分析，确保航班运行安全的各个环节都可能存在差错和系统缺陷，RWSL 等智能化技术系统的推广应用无疑会大大减低跑道侵入的风险，在提升跑道安全方面起到显著作用，成为行之有效的技防措施。但是也不得不清醒认识到此类新技术应用所带来的挑战和局限性。
挑战之一：投资与效益制约着推广和应用。由于投资较大，在可预期的时间内，RWSL 等新技术的推广应用更多在大型机场特别是多跑道、高交通流量的大型繁忙机场。管理当局和机场方均需要增加紧迫性和引领性，提高飞机起降的管控手段和能力，构建综合型航空管理体系。
挑战之二：RWSL 等新技术推广应用的可靠性。如在实施和操作 RWSL 时，虽然该系统极大提升了机场的安全性，但也存在一些潜在问题和注意事项。例如，RWSL 的有效性高度依赖于其集成系统的精确性和可靠性，包括雷达和传感器的实时数据处理，在工作过程存在技术故障的风险，如系统误报或灯光故障，这可能导致飞行员混淆或误解信号。为了避免这种情况发生，一是要机场资料清晰，让航司和飞行人员明了机场的状况；二是定期维护和检测，以确保所有组件的正常运行；三是随着技术进步不断升级完善系统，提升系统的可靠性和互补性，降低误操作后果的严重性。
挑战之三：高效的培训和训练仍然是最基础的安全要素。不断完善相关工作流程和程序，持续的培训和技能更新训练，对于机场管制指挥、航司飞行和其他地面人员来说都至关重要。对安装有 RWSL 系统的机场，需要确保管制员、飞行员和地面人员通过充分的培训，能理解和正确响应 RWSL 系统的警示。特别从航司飞行的角度看，航班在安装有 RWSL 系统等新技术系统的机场和没有安装 RWSL 等新技术系统的机场间穿梭，更需要飞行人员在训练、飞行准备等环节有清晰的认识和准备，才能发挥新技术等真正的优势和作用。
挑战之四：人为因素仍然不可避免。任何先进的技防手段都不能完全避免人为差错的发生，按章操作任何时候都不会“过时”。各方、各环节仍然需要不断完善程序流程，重视防错“设计”，同时严格按章操作，防止误解和错误操作。
