TCAS - 航情警示與空中防撞系統 @ 艾凡。樊尚。林的異想世界

「Traffic！Traffic！」，「CLIMB！CLIMB！NOW！」，「Clear of conflict」—

相信這是會讓所有的飛行員在平淡無奇的航程中突然血脈賁張的座艙語音警示，同時也是讓許多的航管前輩們吃過虧的一個東西。波音的教學錄影帶中明確指示受訓學員：

「如果航管指示與TCAS有衝突，寧可相信TCAS也不要相信航管」。

Traffic Alert and Collision Avoidance System﹙TCAS﹚ ，與Airborne Collision Avoidance System﹙ACAS﹚可以說是是分別依照FAA [ICC95]、[RTCA MoPs DO-197A]、[TSO C118a/C119b]、[AC 20-131a]或是ICAO [EAO97]、[Annex10]、[SARP﹙Standards and Recommended Practice﹚]等不同法令規格之下，所訂出來的同一種「空載航情警示與避讓系統」。事實上在此之前，市場上就已經存在著類似的軍民用先期產品或者是概念，包括TCAD﹙Traffic Alert and Collision Device﹚、BCAS﹙Beacon-Based Collision Avoidance System﹚、EROS﹙Eliminate Range-zero System﹚等，但並不強制飛機操作使用者安裝。在數次空中相撞的意外發生之後，FAA開始一連串防止空中相撞器材的研究與驗證，直到西元1986年8月31日一架墨西哥航空的DC-9遭單引擎Piper Cherokee擦撞尾部，墜落在洛杉磯的校園附近，兩架飛機上之成員全部死亡，至此美國國會強制立法、再配合上FAA的TCAS轉換計畫﹙TTP，TCAS Transition Program﹚，規定到1993年年底之前，所有超過31人座的商用客機均須配備TCASⅡ ，10-30人座的商用客機則必須在1995年2月5日之前均須配備TCASⅠ；歐洲JAA亦強制規定最大起飛重量超過一萬五千公斤或者是承載人數超過30個座位，或承載人數超過19、但未超過30個座位，但最大起飛重量超過五千七百公斤者，從2003年起、至2005年1月1日之前均需全部裝置ACASⅡ裝備﹙[JAO98]﹚。未來的TCAS更會整合地形地貌資料庫、飛機的即時性能參數、航機主被動發射接收的衛星導航訊號等，全盤地提供航機不僅是TCASⅡ只能做到的垂直避讓，更包括了區域內所有航機的水平面的航情警示與避讓諮詢。

在TCAS的電腦中，若計算出他機預計軌跡跟本機是呈碰撞航線、並且有高度接近率的時候，在他機接近「最近接近點﹙CPA，closest point of Approach﹚」之前的某個時間，就會自動交換資料、對兩機自動發出TA或RA。前面提到「TAU」，對於飛行員的最大意義就在於「飛行員提供從認知威脅到採取避讓行動所需的最短時間」，這個值一般而言是25秒；而在這裡所指的「某個時間」，根據TCAS的電腦邏輯，就是兩機接近到CPA之前的48-20秒提供TA、35-25秒提供RA﹙高於TAU對於飛行員的最大意義值﹚。

用最簡單的方式來形容TCASⅡ的工作原理是﹙可能根據各種TCAS機器規格的不同而有所小差異﹚：飛機上下兩個天線一秒一次、同時主被動地傳送接收Mode A以上的詢答器訊號，解算出兩機之間的相對方位角、距離、高度、速度、預計航跡等資料後，尋找飛機上下七千﹙TCASⅡ﹚到一萬呎﹙TCASⅠ﹚、半徑十五﹙TCASⅡ，前方14.7英哩、後方7.5英哩﹚到四十浬﹙TCASⅠ﹚的範圍之內，對於飛機保護區域有接近率或侵入可能的其他飛機；並在碰撞發生之前，視對方飛機詢答器與TCAS裝載等級之不同，彼此提供航情﹙TA，traffic advisory﹚、或者是飛機垂直狀態改變之避撞指示﹙RA，revolution advisory﹚，並以符號與語音等不同方式，顯示在飛行員單獨的整合垂直速度與狀態表﹙I-VSI，integrated vertical speed indicator﹚、主要飛行狀態顯示幕﹙PFD，primary light display﹚，或者是導航顯示幕﹙ND，navigation display﹚上。

在飛行員的各種TCAS資訊顯示幕上，利用FAA╱ICAO所頒布規定的符號，空心的菱形代表無威脅性的目標，實心的菱形代表飛機六浬半徑、上下一千兩百呎以內的目標，實心的圓形代表TA目標，實心的方形代表RA目標；而目標旁邊都會有該飛機在爬升或者是下降的小箭頭，以及其與本機垂直相距距離﹙單位百呎﹚；目標越接近己機，顏色會漸次地從白色﹙或青藍色﹚變成黃色、黃色變成紅色，以引起飛行員的注意。

至於語音警示的部分：TCAS TA只有一種，那就是

「Traffic！Traffic！」；

而RA依照FAA╱ICAO規定以及解算結果之不同，各在TCASⅡ與ACASⅡ有下列態樣的語音警示：

「CLIMB！CLIMB！﹙爬升避讓﹚」、

「CLIMB！CLIMB！NOW！﹙立刻爬升避讓﹚」、

「CLIMB！crossing CLIMB！﹙爬升交叉避讓﹚」、

「DESCEND！DESCEND！﹙下降避讓﹚」、

「DESCEND！DESCEND！NOW！﹙立刻下降避讓﹚」、

「DESCEND！crossing DESCEND！﹙下降交叉避讓﹚」、

「Increase climb╱descend！﹙加速爬升╱下降避讓﹚」、

「Monitor vertical speed﹙不需要改變垂直速率﹚」、

「Maintain vertical speed，maintain﹙保持繼續爬升或下降﹚」、

「Adjust vertical speed，adjust﹙和緩爬升或下降趨勢﹚」，

以及最後的

「Clear of conflict﹙威脅航情結束﹚」等。

行政院飛安委員會飛安事件調查規則對於民用航空法第二條第十八款「航空器重大意外事件」的態樣於附表一中明確例示：「航空器空中接近至五百呎以內，須採緊急避讓動作始能防止相撞或危險之情況」；並依照同規則第七條的規定，航空器所有人、使用人、在附近空域飛航之航空器機長及得知消息之飛航管制機構均應儘速通報飛安會及民航局，並應填報航空器飛航事故初報表，由此可知TCAS事件的發生對於飛行員或者是管制員都是相當嚴肅的一件事。

民航法規定，一九九八年一月一日起，提出適航申請的飛機，載重超過五千七百公斤或載客超過十九人，強制裝設ＴＣＡＳ。