９.関西国際空港への RNP AR 進入方式導入の可能性
航空交通管理領域 ※天井 治，松岡 猛

1はじめにダ画面上で航空機の動きを把握し，通常，時間的RNP AR（Required Navigation Performance–Authorization Required：特別許可を要する航法性[1]に余裕のある進入の初期から中間段階でレーダ誘導などの方法で順序付けと間隔設定を行い，滑能要件）進入方式 は近年の航空機の優れた性能走路近傍の最終段階では航空機同士の前後間隔を十分に生かせる計器進入方式である。これは全のみに注意すれば良いように航空機を物理的に地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite

前後に並べて管制を行う。尚，レーダ誘導は管制

System：GNSS）の高精度測位情報と気圧高度を官がレーダ画面上で航空機の動きを見ながら針用い，横方向経路誤差（95％値）0.3 NM（Nautical路指示を行って航空機を誘導することである。

Mile，1 NM＝1,852 m）以下[2]の航法精度を実現

ILS 進入方式と AR 進入方式による滑走路近傍できる。また RF（Radius to FIX） Leg と呼ばれでの曲線進入とが同一滑走路で同時に実施される円弧旋回も可能とする。このため RNP AR（以るような運用を本稿では混合運用[3]と呼ぶ。この降，AR）進入方式では自由度の高い経路設定が場合，管制官は異なる方向から飛来し滑走路の手可能となり，経路短縮による燃料削減や飛行時間前で合流する航空機の到着時刻を予測して順序の短縮，騒音を考慮した経路設定等が期待できる。

付けを行い，航空機同士の安全な間隔を確保する

一方，AR 運航には航空機の要件，運用手順，乗ことになる。これは時間的余裕が尐ない滑走路近員訓練等の要件について特別な航行許可を要し，傍での線上ではなく平面に対する思考となり，飛パイロットの訓練，機体の整備等に対してコスト

行時間の誤差による予測性の低下も考えられ，処が掛かるため，運航対価が期待できない場合は理機数が増えると管制の困難度が増すと考えら

AR 運航の導入が見送られている。尚，FIX は飛れ，新たな考え方，方式の変更や制限の付加等が行経路を構成する地理上の地点を表す。

必要となる可能性がある。図 1 にイメージを示す。

RNP AR 進入方式は日本では効果が見込まれる
比較的取扱機数の尐ない空港から順次導入され，国内の 20 空港以上に設定されている。
従来の ILS（Instrument Landing System：計器着陸装置）進入方式では，パイロットは空港に設置された装置が発する電波により水平および垂直方向のガイダンスを得ることができる。原理上ILS 進入方式では滑走路手前で尐なくとも 5 NM程の直線飛行を必要とする。一方，AR 進入方式
では前述の RF Leg を活用して ILS 進入方式では不可能な滑走路近傍での曲線進入を実現できる。
ターミナル航空管制官（以下，管制官）はレー

図 1 混合運用における管制の困難度
先行研究には平行滑走路における ILS 進入方式と AR 進入方式の同時運用[4]に関する研究や米国の Phoenix 空港を模擬した同時運用のシミュレーション[5]の報告等がある。前者に関しては，日本には平行滑走路のある空港は尐なく，単一滑走Air Transportation System）や欧州の SESAR（Single路での運用の模擬が現実的と考える。後者は同一European Sky ATM Research）もこの方針を支持し滑走路での同時運用と考えるが，平行滑走路でのている[16],[17]。ILS 機と AR 機の混在状況に対して検討で詳細も不明なため，単一滑走路にそのままも AR 機が優先されるべき[4], [5]という報告がある。

適用するのは無理があると考える。このため我々

仮想仙台空域とは異なり，関空の空域では ARは単一滑走路での複数の進入方式の混合運用の機への経路短縮となる針路指示が考えられ，この安全性と実現方法を研究[6]-[11]している。

電子航法研究所では混合運用の実現可能性に指示は AR 機にメリットとなる。そこで平成 28
年度の実験では迂回指示のみを不許可とした。

ついて航空管制リアルタイムシミュレーション
実験[11]を行っている。平成 26，27 年度は仙台空
港をベースとした仮想空域（仮想仙台空域）での実験を行い，3.1 節に示す知見が得られた。
これらの実験で混合運用の可能性について感触が掴めたため，この成果を生かすべく，仮想ではない空域での混合運用の可能性を調べるための研究を始めた。対象空港は航空局と調整し，関西国際空港（以後，関空と呼ぶ）を選んだ。滑走航空管制リアルタイムシミュレーション

3

3.1 仮想仙台空域での実験で得られた知見
実験の初年度（平成 26 年度）は手始めに，どのような運用形態でどの程度の交通流密度・混合率なら混合運用での管制が可能かを調べるために航空管制リアルタイムシミュレーション実験を行った。以下に得られた知見の一部を示す。
1)

AR 運航の利点を生かすためには AR 機最優先の条件が必要。

2)

AR 機の割合を 30％と 50％とに違えた場
合，管制の難しさは管制官の考え方の違いにより異なり，どちらが難しいとは一概に言えない。

3)

1 時間当たりの IFR 到着機数が 25 機以上の場合等は，待機経路の設定なしでは管制処理は困難。

4)

レーダ画面上で ILS 機と AR 機との表示色を違えることは大変効果的。
（実験では ILS機を黄色，AR 機を橙色で表示）

路は RWY24 とした。実験準備中に判明したが，関空は予想以上に制約が多く，仮想仙台空域とはさまざまな点で違いがあった。
本稿では，関空を対象とした航空管制リアルタ
イムシミュレーション実験の方法と結果を示す。
2AR 機最優先方式
本稿では，
AR 進入方式で飛行する航空機を AR機と呼ぶ。ILS 進入方式の場合は ILS 機と呼ぶ。
平成 26 年度の実験当初は AR 運航の要求はできるだけ許可し，AR 機となる可能性のある飛行便への針路指示も許可する，という条件で実験を行っていた。しかし，この条件では AR 機も従来運用（ILS）機と同様に扱われる場合が多く，AR運航の利点を生かせないことが分かった。そのため，実験の途中から AR 運航の要求は必ず許可し，AR 機への針路指示は許可しないという条件に変更した。本稿ではこれを AR 機最優先方式と呼ぶ。

平成 27 年度には上記の知見を基に IFR 到着機
密度 20 機／時，AR 機の混合率 30%，AR 機最優先（AR 運航の要求は必ず許可，レーダ誘導不可，速度調整は可）の条件にて総計 80 回程の試行を行い，定量的評価量と定性的評価量とをそれぞれ調べた。その結果，次のことが分かった。
1)

定量的評価量は混合運用が従来運用より困難度が増すことを示唆しない。

2)

最大同時取扱機数の平均値は従来運用の方が大きい。

3)

定性的評価量は被験者による差異が大き
いが，従来運用の方が困難と感じた被験者

この考え方は Best-Equipped, Best-Served（BEBS：良い機材を搭載した便を優先）[12]-[15]として知られ，米国の NextGen（Next Generationもいた。

はシナリオに従う航空機の出現や航空機の軌道

3.2 仮想仙台空域と関空の空域との差異
仮想仙台と関空の空域との差異を表 1 に示す。
差異多数で関空は仮想仙台と比べて基本的に，より複雑になっている。関空には滑走路が 2 本あるが，現行運用通り，片方は着陸専用，片方は出発専用として模擬した。仮想仙台では 2 機の到着機の間に出発機が出せる間隔として管制塔（タワー）移管時の最小航空機間隔（タワー移管間隔）を 7NM としたが，関空の滑走路は着陸専用として設定したため，関空ではレーダ間隔の 3 NM とした。
表 1 仮想仙台と関西国際空港の空域との差異計算，管制指示の反映等を行う。管制官役とパイロット役各 2 名にそれぞれ専用のクライアン
ト・パソコンを割り当てた。管制官役はターミナ
ル管制業務経験者に依頼した。出発機はシナリオに従って自動的に発生させた。出発機を手動で発生できるプログラムを搭載したパソコンも用意したが，今回の実験では使用しなかった。
管制官役はシナリオに従って画面に表示される交通流を管制し，評価する。パイロット役は管制官役の発出する管制指示を復唱し，シミュレータに指示内容を伝えるために管制指示をコマンドとして入力する。AR 運航の要求等も行う。尚，

タワー移管後はタワー管制官が適切に管制処処
関西国際空港2 本（1 本ずつ到着専用， 理をすると仮定して，実験ではターミナルレーダ
滑走路1本出発専用として利用）
広い（滑走路の南 狭い（実質的に AWAJI 管制官の業務のみを対象とした。
空域 東でレーダ誘導） 以降レーダ誘導不可能）周辺空大阪国際（伊丹），神戸，特に考慮せず
港八尾等を考慮すべき
ILS 進
屈曲のみ
旋回後の会合入到着経5 (北 1，西 1，南西 1，路数 2 (南西 1，北 1)
南 1，南東 1)項目

仮想仙台

表 2 仮想仙台と関西国際空港との模擬の差異
項目
管制官役
パイロット役

仮想仙台
1名
1名

出発機

模擬せず

進入復行機
タワー移管間隔
周辺空港対応

非表示
7 NM
なし

関西国際空港2名
2名
模擬して表示。
管制指示にも対応
表示
3 NM
伊丹，神戸，八尾

図 2 装置の構成と実験概要
図 3 に管制官役に対する表示画面（模擬管制卓）の表示例を示す。画面の右上の水色と橙色のボタンには管制に必要なさまざまな機能が付けてある。今回，関空の空域をシミュレーションするに3.3 シミュレータの概要

あたり，新たにターミナルレーダ管制官から別の航空管制リアルタイムシミュレーションは 6レーダ管制官への手動移管機能等を追加した。こ台（仮想仙台空域の実験では 3 台）のパソコン上の機能は神戸空港到着機に対して使用した。元々に構築されたシミュレーションプログラム（以下，は後述するフィーダー席への対応のために追加シミュレータと呼ぶ）を用いて実施した。表 1 にした機能である。図には示していないが，MVA示した差異を考慮した仮想仙台と今回の関空と（Minimum Vectoring Altitude：最低誘導高度）チの模擬の差異を表 2 にまとめた。

ャート等も右側のボタンの選択により表示可能

図 2 に装置構成および実験概要を示す。サーバとなっている。

ようにしてある。
図 4 の例では黄色は関空到着便の ILS 機，橙色
は AR 機，黄緑色は神戸空港到着便，濃い青は伊丹空港到着便および関空出発便を示している。
AR 機など同一カテゴリーのものは同一色になるが，色は操作者の好みに従って自由に変更できる。
航空機は入域 FIX（滑走路端から平均して 105NM 程の地点）の 15 NM 手前で発生させた。入域間隔は 10 NM 以上を確保するようにした。
図 3 模擬管制卓の表示例
4

シナリオ・条件設定
図 5 と図 6 に経路構成を示す。図中の FAF はFinal Approach FIX（最終進入 FIX）を表す。

図 5 経路構成 1（MAYAH-ARARA）

図 4 パイロット卓でのコマンド入力例
図 6 経路構成 3（LILAC-ARARA）
パイロット役への表示／操作画面（パイロット卓）でのコマンド入力例を図 4 に示した。表示が図中に青色で ILS と書いた ILS 経路は現行のま読み易いように一部を切り取って示した。図の例まである。以下では AR 経路のみに着目した説明

では「便名 TTT672 の航空機に対して，高度 10,000を行う。尚，着陸までの速度／高度プロファイルft（フィート（1 ft=0.3048 m））まで下降し高度をは関空の実測データに基づいて作成した。

維持，240 kts（ノット）の速度で飛行，AWAJI

図 5 の経路は高度分離が出来ない等，管制が困に直行」を入力している。図 4 中の「da」は「Direct難と被験者からコメントがあり 2 日間のみの使AWAJI」の省略表記である。このようにエイリア用となった。飛行便数や混合率を減らすなどして，ス定義を活用した簡潔なコマンド入力ができる

この経路構成での AR 運用の可能性をもっと丹念に調べるべきであったと感じている。
その後，AWAJI と ARARA を直線で結ぶ経路的評価量は以下の通りである。


最大同時取扱機数
管制官役が航空路管制から管制を引き継いだ航空機をタワーに移管するまでを取扱機と見なす。管制官役が瞬間的に同時に取り扱っている機数の最大値である。

平均速度調整回数を作成して実験を行った。しかし，淡路島上空に新たな経路を引くことになる等，現実的な経路構成ではないことが判明した。このため当該経路に関する説明は省き，6 章の解析でも使用しない。
図 6 は，高度分離が図れて尚かつ上記の問題を速度調整の回数を管制機数で割った値。

解決した経路である。但し，図 5 の経路に比べてILS 経路と AR 経路の滑走路までの距離差は長く



平均迂回距離 ［NM］
針路指示により迂回した航空機の総飛行距離と迂回なしの通常経路における飛行距離との差を管制機数で割った値。ショー
トカットの場合は負の値とした。ILS 機とAR 機とで別々に計算。



平均追加飛行時間［分］速度調整や迂回で標準飛行時間から増加／減尐した時間を管制機数で割って正規化した値。ILS 機と AR 機とで別々に計算。



平均タワー移管間隔なるため，滑走路手前で管制間隔を維持するためには ILS 機と AR 機との FAF の手前での間隔をより長く確保する必要がある。
表 3 実験シナリオの種類項目種類値／備考
IFR 到
21 機／時現行
着便数（18 時頃のピーク時）
28 機／時（関空 1.3 倍，3 年後の予測値 伊丹空港 1.06 倍，神戸空港 1 倍）
混合率0％ILS 機のみ10％
実質的に 17％15％
実質的に 25％30％
実質的に 40～50％
AR 経 MAYAH-ARARA 7 試行（ILS 機のみ 4 試（図 5）路行）で使用
14 試行（ILS 機のみ 0AWAJI-ARARA試行）で使用
LILAC-ARARA 24 試行（ILS 機のみ 2（図 6）試行）で使用

タワー移管時の管制間隔の平均値。
NASA TLX[18]を基にしたアンケートを実施して管制官役自身への主観的評価を行い，これを定性的評価量とした。図 7 に質問票の一部を示す。

実験シナリオの種類を表 3 に示す。IFR 到着便数（2 種類），混合率（4 種類），AR 経路（3 種類）を変化させ，その組み合わせにて実験を行った。
その他の条件は以下とした。
タワー移管間隔：3 NM

AR 運航の要求は必ず許可



AR 機への経路短縮となる針路指示は許可

ILS 機へは従来通りの針路指示が可能



FAF までにタワー移管

図 7 質問票の一部
アンケートは各試行の終了直後に行い，以下の 5

5評価指標
シミュレーション実験では定量的評価量と定性的評価量を調べた。6 章で説明に使用する定量項目について質問した。図 7 の様に各項目を 10段階で評価し，記述形式の自由回答欄も設けた。
時間的負担慌ただしさ。慌ただしさを感じた場面。



努力
努力の程度。必要とした技量。
欲求不満度
ストレス，苛立ちの程度。どのような状
況で何に対してストレスを感じたか。
達成感
納得できたか。納得がいかなかった理由。
交通流について交通流の困難さ。順序付け等の判断に苦しんだ箇所。

れたため，予定を変更して現行交通流における実験を中心に実施した。これは，表 1 に示した仮想仙台と関空との差異に依る所が大きいと考える。
尚，予測値の交通量における ILS 機のみの試行を一度だけ行った。現行交通流に慣れてからの試行であったこともあり，なんとか管制できた。
6.1 混合率
シナリオ上は混合率を 30%までとしたが，一番機は管制対象外となったことから除き，また交通流の集中する時間帯を重点的に実験したため，データ上の平均値は 36％，最大値は 50％となった。

実験結果と考察

610％，15％の場合も同様であった（表 3 参照）。

実験は準備期間を含めないで 2 週間（週 3 日）を２回に分けて，以下のように実施した。


管制官役 3 名（1 名は 3 日間のみ）



パイロット役 2 名

1 回のシナリオの試行時間



１日の試行回数 4 回程

6.2 同時取扱機数
現行交通流での混合運用時の最大同時取扱機数の平均値は 9.7 機であり，殆どの試行で 10 機40 分～50 分であった。また，同時取扱機数が 7 機以上の時間の割合の平均値は 49％，最大値は 68％であった。

試行時間は 20～65 分とバラツキがあったが，3 年後の予測値の交通量での試行（ILS 機のみ）40～50 分が最多であった。管制官役のうち，１では，最大同時取扱機数は 11 機で，同時取扱機名は調整官役として被験者に助言を行った。

数が 7 機以上の時間の割合は 88％であった。
同時取扱機数が 7 機以上では管制が困難[19]と表 4 実験開始前後のスケジュールの変化
順番
実験開始前
実験開始後
1
現行 混合率 0％
現行 混合率 0％2
現行 混合率 30％
現行 AR 機 30％
3 予測値 混合率 0％ 現行 混合率 10％
4 予測値 混合率 10％ 現行 混合率 15％
5 予測値 混合率 15％ 現行 混合率 30％
6 予測値 混合率 30％ 予測値 混合率 0％※現行は IFR 到着機 21 機／時，予測値は 3 年後の交通量で IFR 到着機 28 機／時言われている。仮想仙台の実験では IFR 到着機20 機／時での最大同時取扱機数は混合運用で 7機未満[10]であった。取扱対象となる距離は仮想仙台では 60 NM 程で，関空では 100 NM 程であり，最大同時取扱機数は仮想仙台では 6 機，関空では10 機と比も合っており，この距離の長さが関空で 10 機となった最も大きな要因と考える。
3 年後の交通流の予測値を用いた試行では，当実験開始前後のスケジュールの比較を表 4 に示した。
仮想仙台での実験では 20 機／時程の IFR到着機での管制は問題なさそうとされたため，実験開始前は 3 年後のピーク時の交通量の予測値（IFR 到着機 28 機／時）での混合運用の可能性

初からターミナルレーダ管制官とタワー管制官の間にフィーダー席を設ける事を考えていた。しかし，現行交通流での混合運用の実験を踏まえて，「フィーダー席の業務は速度調整のみとなり，あまり効果が期待できない」という意見も聞かれた。

を中心に実験を進める予定でいた。しかし，実験を始めてみると現行のピーク時の交通流（IFR 到着機 21 機／時）における混合運用でも大変とさ

6.3 平均速度調整回数
ILS 機および AR 機への平均速度調整回数（最終日のみの平均値）はそれぞれ 1.9 回，1.4 回でく関係であるが，表 6 の最上段に記載した相関係あった。これらの頻度が現実的かどうかを速度調数-0.66 となった ILS 平均追加飛行時間と混合率整の値（最低速度）の妥当性等も含めてパイロッの関係に関しては理由が分からず考察中である。

ト等に確認する必要がある。

表 6 評価量の相関関係

6.4 迂回距離と追加飛行時間
AR 機優先方式のため，その分 ILS 機が割を食うことになることは避けられない。また，AR 機への経路短縮以外の針路指示は不許可としているため，その分，速度調整回数が増えることは昨r
評価量 1
評価量 2-0.66
ILS 平均追加飛行時間
混合率
ILS 平均追加飛行時間 AR 平均追加飛行時間 0.53
ILS+AR 平均追加飛行
ILS+AR 平均迂回距離 0.47
時間-0.4
ILS 平均速度調整回数 ILS 平均迂回距離-0.49
非達成感
混合率

年度までの実験にて確認済み[10]である。
ILS 機と AR 機との迂回距離および飛行時間の6.7 被験者のコメント増加量を表 5 に示す。混合運用では平均追加飛行

被験者から以下の貴重なコメントを頂いた。

時間は ILS 機の方が 1.8 倍長い。AR 機の平均迂

入域経路が 5 つのため，早期順序付けが必要

回距離は-0.6［NM／機］であるが速度調整で打

AWAJI から 40～50 NM を飛行するため，早ち消されてか，平均追加飛行時間は 1.3［分／機］の増加となった。ILS のみの場合の平均追加飛行

い段階からの頻繁な速度調整が必要


LILAC 辺りまでに前後の航空機を含めた次時間は 1.9［分／機］となり，混合運用での ILSの 3 機相互間の間隔設定が必要

機（2.3）と AR 機（1.3）の間の値となった。

先行 ILS，後続 AR では 20 NM 以上の間隔

表5ILS 機と AR 機の迂回距離と追加飛行時間

平均迂回距離 平均追加飛行時間
進入方式［NM／機］
［分／機］
1.5
1.9
ILS のみ先行 AR，後続 ILS では 10 NM 以内に収める。
6.8 今後の実験計画
以上を踏まえて，以下の条件等で次回の実験を混合運用

ILS
RNP AR

1.2
-0.6

2.3
1.3

6.5 タワー移管間隔
タワー移管間隔の平均値は 9.9 NM であった。
しかし，滑走路近傍での間隔の平均値は 6.9 NMで平均して 3 NM 詰まった。滑走路近傍の間隔は
ILS 機と AR 機とで 3 NM を切ることもあり，これをどうクリアするかが実験中の目標となった。
6.6 評価量同士の相関関係定量的／定性的評価量等同士の相関関係を調べた。本稿では相関係数の絶対値|r|が 0.4 以上の場合を「相関あり」と見なす。相関ありとなった組み合わせの一部を表 6 に示す。多くは納得の行調整官役の効果は大きい。

検討中である。


交通流の比較的尐ない時間帯を対象とする。



混合率も 15％など尐なめに設定する。



風を加えて，速度のバラツキも再検討する。

LILAC 付近での速度指定 FIX も検討する。



引き続き調整官役を配置する。

入域時刻にも幅を持たせる。

7まとめ
RNP AR 機最優先の条件で航空管制リアルタイムシミュレーション実験を行い，関西国際空港（関空）での RNP AR 機と ILS 機の混合運用の実現可能性を調べた。以下の知見が得られた。
1)

現行運用のピーク時における IFR 到着機密度 21 機／時，混合率 30％での実験結果
は，関空での混合運用は到着機数がもう尐し尐なければ可能そうであることを示唆。
2)

3)

4)

最大同時取扱機数の平均値は 9.7 機で管制官の負荷は大きく，比較的交通流の尐ない時間帯での可能性を詳細に検討すべき。
混合運用の場合の平均追加飛行時間は ILS機の方が AR 機のそれより 1.8 倍長く，ILS機のみの場合のそれは 1.9［分／機］で AR機と ILS 機の平均値に近い値であった。
タワー移管間隔の平均値は 9.9 NM であった。滑走路近傍での間隔の平均値は 6.9NM で 3 NM 詰まっていた。

安全性に関しては，独自のハザード解析手法[7]を用いた解析により別途調査中である。
今後は交通流の比較的尐ない時間帯を対象とし，実環境により近づけた実験を計画している。
謝辞
実験の準備にあたりご協力頂きました国土交

通省 航空局，関西空港事務所の関係各位，実験にご協力頂いた方々に深く感謝申し上げます。
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Required (RNP AR) Procedure Design Manual,
ICAO Doc 9905, First Edition, 2009.
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