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应对並减轻机场冰雪天气危害和影响的有力工具

                                           -国外先进的自动化机场预冰雪早期警系统和清除设备及车辆简介-
       冰雪天气是我国冬季三北地区经常发生的自然天气现象。近年来,冰雪天气也时有光顾南方地区。所以说,全国除海南,台湾外,在冬季几乎都可能遇到冰雪天气。冰雪天气是冬季影响机场运行的主要天气因素。诸多不利因素包括:飞机积冰/积雪、跑道积冰/积雪、冻雨、低云/低能见度等。冰雪天气威胁飞行安全,降低机场使用效率和航班正点率。它不仅给航空公司和机场方面带来重大经济损失,而且也给广大旅客出行带来极大不便。冬季冰雪天气条件下的机场运行,一直是航空公司冬季飞行关注的重点。在机场运行管理工作中,国家民航总局制定的《民用机场除冰除雪工作实施办法》成为各机场保证冰雪天气条件下航班飞行安全和高效运行的主要依据。近年来通过增添设备,加强预演,各机场的保障能力有所提高。但是与国外先进的机场相比尚有较大差距。究其主要原因还是在于缺乏先进的保障技术和设备,除冰雪能力不足。本文将重点介绍国外先进的自动化机场冰雪早期预警和实时监测系统及高性能的冰雪清除设备及车辆,以供国内有关方面参考。希望能为减轻机场冰雪天气危害和影响有所借鉴和帮助。
       首先,我们应该清楚认识到,机场应对冰雪天气影响问题是-个系统工程问题,它涉及到诸多方面。主要包括两大方面,一是如何能实时自动化地获取机场冰雪天气的相关信息,特别是造成对机场起落飞行影响的各种信息,如跑道道面状况(冰雪厚度、摩擦系数)等等。二是如何应用上述信息有针对性地科学合理及时准确地给出高效实用的应对措施,如智能化控制冰雪清除设备及车辆的合理使用。下面分别就上述两个方面作一介绍。本文所介绍的内容是已装备应用于世界上数十个机场的证明有效的成熟技术,参考价值较高。
 
一.机场冰雪天气早期预警和实时监测系统

       机场冰雪天气早期预警和实时监测系统(AWIS)是欧洲专业制造商经多年努力研制成功並拥有专利技术的目前世界上最先进的机场场道管理系统。它独有专利的测量原理和传感器使用技术以及相关软件管理系统使得预报黑冰早期形成十分有效、准确。它的组成单元基础是道面状况传感器和气象要素传感器。安装于道面中的传感器测量道面温度,冰点温度和路面状况(干燥、潮湿、结冰、黑冰、霜冻或下雪)。通过气象传感器,远程处理单元(RPU)记录降水强度,能见度,空气温度,相对湿度和客户所需的其它参数。这些参数值传输到中心通过软件进行评估和显示。通过对所采集的信息进行分析,系统会发出报警,以便在冬季作业过程中在正确的时间内做出正确的决定。友好的界面显示,在一个地图上,用户能够一目了然地了解整体作业情况。在冬季作业中的它主要部件 - 自动喷洒技术,包括固定自动喷洒系统(TMS)或安装有Vpad的撒布车 - 可以合成到同一个管理软件,以给决策者提供最重要的实时信息,以便他们能够最优化的使用所有资源。
        ①  道面状况传感器:

机场冰雪天气早期预警和实时监测系统所釆用的道面状况传感器主要有以下三种:
1)被动式道面传感器PFD
  2)主动式路面传感器BOSO
3)主动路面冰点测量传感器 AFM


上述道面状况传感器被埋入在机场道面的适当位置(亦可用于在公路道面),其埋入数量视不同机场和公路的实际需求而定。通过有关技术处理即可实时自动获取以下信息参数。
道面温度(-40°C - +80°C)
道面状况(脏,潮湿,湿度3个等级)
水膜厚度(0-18mm)
盐 /盐浓度辨别4种结冰:黑冰,道路结冰, 白霜, 冻雪
专利技术的3级冰雪警报(测量)
平行循环测量结冰预警冰点温度(测量,-40°C - 0°C)
盐量
冰雪道面的摩擦系数(0.0-1.0)
注:冰雪道面的摩擦系数是由最新的专门计算方法获得的,它可实现冰雪道面摩擦系数的实时自动化监测,对于减轻劳动强度和提高机场运行效率很有实际价值。
  ② 气象传感器
机场冰雪天气早期预警和实时监测系统(所釆用的气象传感器品种较全性能较好,既有常规的气温、湿度、气压、风向、风速五要素气象传感器,又有多个现在天气测量项目,如雨、雪、霜、雾、冻雨等。另外还有日照度和能见度测量结果。

                                                                                         常规气象站实物照片

 
                                                               现在天气和能见度测量站实物照片


                                                                                日照度测量站的实物照片

        上述气象传感器的实时测量结果数据均进入系统网络供各用户终端享用。另外,根据不同机场的实际需要,气象站的数量和安装位置都由专门技术人员予以预先设计,以求最佳效果。
③  网络版道面系统管理软件
       上述道面和气象传感器都构成一个整体系统,其系统管理软件BORRMA,将实测信息数据以RS485方式布网並传输,亦可通过GPS传送。最新的网络版道面系统管理软件把收集气象站、固定自动喷洒系统、作业车辆的所有数据并处理后以动态作业地图形式显示给终端指挥管理部门。通过这种方式,管理人员可以在任何时间、地点进入BORRMA系统获取即时、历史和未来数据,同时可以看到所有设备的作业位置和方式。结冰早期预警系统触发的报警由中心收集并重新分配。有关道况,气象情况和车载收集的重要数据对决策有很大的帮助,从而保证冬季除冰雪作业的有效性和准确性。这样一来对于固定自动喷洒系统或移动式除雪车辆等的作业操作都非常简单和可控。因为利用所采集的数据,可以生成车辆移动除雪作业、使用工具和撒盐量等各种统计数据和作业指令。这些信息可以以各种文件格式导出,以供各有关人员所用。

        另外,系统还依托有准确的天气预报,对道路的相关预报模块可达较长时间(长达72小时)。即时预报,较长时间预报及其它因素都纳入预报模块。通过使用该革命性决策程序,决策者对所管辖的道路在何时、何处有何风险了如指掌。每段路的风险报警等级在动态地图上实时显示。 这样,冬季道路维护管理经理有自己可以支配、分析和报警工具,可以有效地指挥冬季除冰雪工作,能够有效的对人员和车辆做出安排。

二.高性能机场冰雪清除技术设备
       机场冰雪清除技术设备主要有固定式和移动式两大类。
1. 固定除冰雪设备:固定式自动喷洒系统(FAST)
        从国外实际应用效果评价,机场固定除冰雪设备是最经济、有效的除冰雪技术手段。它设置在最经常需要除冰雪的地方,可以根据冰雪天气实况全自动化地控制其作业並达到最佳效果。其主要优点如下:
Ø  固定式自动喷洒系统(FAST)由结冰早期预警系统(GFS)自动控制,在道面结冰前及时自动喷洒除冰液。
Ø  通过具有专利技术的喷洒盘进行喷洒。及时、准确、高效、环保和低成本的喷洒除冰液是该系统的主要特点。
Ø  同时该系统可以通过互联网进行远程控制。固定自动喷洒系统(FAST)的作业可以通过道路管理系统(BORRMA)实施。
       如德国慕尼黑机场就铺设了固定自动喷洒系统(FAST),其长度达2000米。法国巴黎机场也有1400米。它们都配置在机场最需要的位置,如滑行道、停机坪等。多年来,固定式自动喷洒系统(FAST)已经被证明是行之有效的固定式冬季除冰雪设备。不断的技术进步使得整个系统更加安全和环保。系统铺设在道面上,控制阀等部件安装在道旁。除冰液通过安装在道面中的喷洒盘或路旁的喷嘴喷洒到道面上。在成本和效益方面,自动喷洒系统效果是最好的。


        固定自动喷洒系统(FAST)有-个泵站,泵站包含有除冰液储存罐,泵以及控制部件。可根据当地路况灵活布置这些部件。除冰液储存罐的大小由喷洒盘/嘴的数量和除冰液流量来确定。其控制单元可通过计算机或结冰早期预警系统可以驱动喷洒作业程序,甚至可以手动控制这个系统。同样,液压系统和电器系统也可以通过计算机监控,除冰液罐也可以自动的补充。另外,喷洒方式还可以专门设计和调整,以求效果最佳。
        该系统几乎是免维修的,它有专利技术的内置喷嘴,每5米间隔设一个喷嘴,一定的压力将除冰液以雾状均匀地喷洒到道面。喷嘴中的单向阀防止道面上脏物进入系统。在冰雪灾害时,除冰液喷洒作业由结冰早期预警系统激活。喷洒时间可根据需要进行调整,间隔时间由30秒到3分钟,从而确保了除冰液最佳使用量。喷洒作业可以编程,一个或多个喷嘴喷洒进行喷洒作业,系统可以完全满足现场除冰需要。
                                   下左和下中是喷嘴实物照片,下右是道面传感器埋设地实物照片。



2移动除冰雪设备:各种冰雪清扫和除冰剂播撒车辆
       作为机场除冰雪设备的主力军,主要还是依靠各种冰雪清扫和除冰剂播撒车辆。综观国外现有的机场冰雪清扫车辆,其有如下优特点:
       1) 车辆种类多而全,可适应不同场合的各种除冰雪需要;
       如有推雪铲,拋雪车,扫雪车,还有各种固液除冰剂布撒车,跑道清扫车等等。有的是单功能独立使用,另些则为多功能除冰雪综合型一体化机车。
       例如下图的高性能推扫吹一体冰雪综合清扫车。在最高的作业速度下,除雪宽度高达5.5米。它是目前市场上跑道除雪作业最强劲的车辆。


       
       又如下图的固液两用盘式撒布系统的机场多功能除冰车。能保证每次撒布的计量精确到1克.,撒布宽度最大可到40米。
       
       2)车辆性能优越,作业效率高强,有的-台可顶几台用;
       例如下图的跑道清扫车,既非常适合机场道面冬季的清洁作业,又适合机场道面夏季的清洁作业,其底盘上可以安装各种作业附件。作为选择,还可以配置高压清洗系统并实现跑道的除胶作业。

       3)各种设备车辆技术先进,自动化程度高。
       它们可由系统智能化操控,每车均配vPad,除冰雪作业非常灵便高效。
Vpad安装在驾驶室内,操作人员不但可以从Vpad中看到作业的所有信息,而且可以通过声频与控制中心或其它作业车辆进行交流。Vpad不仅仅是一个控制装置,它具有最先进的32位电子功能以完成复杂的实时作业控制、监控和编程。优化了操作直觉作业控制功能,确保操作者的精力放在驾驶车辆中。Vpad可以通过如GPRS系统与控制指挥中心进行交流和数据传输。

       上述先进的优质产品在美国和欧洲的数十个大型机场的应用实践证明,它有很好的经济效益和社会效益。其投入产出比很高,-次投入后可长期发挥作用。该技术对不同机场均可适用,它可对各类机场有针对性地进行专门的系统设计,使得系统设备发挥最佳功效。为减轻我国机场运行受冰雪天气的危害,减轻劳动强度,提高工作效率,若能引进这些先进的技术和设备必将会大为有益。

本文由上海德慕电子科技有限公司
高级顾问     王学永先生提供
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