後方乱気流管制間隔の詳細化と安全性及び導入効果の評価
航法システム領域 吉原 貴之，藤井 直樹
航空交通管理領域 瀬之口 敦，山田 泉

2019/06/12

令和元年度 電子研研究発表会

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発表内容


はじめに
後方乱気流管制方式
 管制間隔短縮への期待RECAT（フェーズ1）
現在の基準と見直し
 新たな基準

首都圏空港へのRECAT導入に係る技術検討
安全性評価
 導入効果まとめ

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はじめに
後方乱気流管制方式


後方乱気流の特性

安全運航の確保

渦の強さは航空機の重量に比例、速度に反比例
時間の経過に伴って下降し、減衰・消滅（気象条件に依存）
周囲の風に流される
同一経路の飛行や滑走路の使用、飛行経路が交差するような場合には適切な間隔を設定する必要がある

現在：航空機を重量で4つに区分

先行する航空機（先行機）が生成した後方乱気流の強さ
後続する航空機（後続機）が許容可能な強さ
先行機と後続機の航空機区分の組み合わせに応じた最低離隔間隔の設定と交通制御を実施

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3はじめに管制間隔短縮への期待

新たな後方乱気流管制方式


ICAO GANP（Global Air Navigation Plan）




航空機区分、最低離隔間隔の見直し（RECAT：Recategorisation）
時間ベースの管制間隔（Time-based Separation：TBS）の導入
新方式、技術の導入に係る手順
ASBUs（Aviation System Block Upgrades）
Block 0Block 1

Block 2Block 32016 – 20182019 – 2024

2025 – 2030

2031 onward

後方乱気流関連のBlock

B0-WAKE： ICAO管制間隔の見直し（カテゴリーの詳細化）等
B1-WAKE： ハザードのリアルタイム同定と管制間隔の動的運用等
B2-WAKE： 先行機／後続機の型式ペアで時間ベースの管制間隔等

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4RECAT（フェーズ1）
現在の基準と見直し
現在の管制方式基準
航空機区分

最大離陸重量 M（kg）

J(Super Heavy)

560,000程度
A388
136,000 ≤ M ≤ 560,000
B744, B762, A346, A332など

H(Heavy)
M(Medium)L(Light)7,000 < M < 136,000
A320, B738, CRJ1, DH8Dなど

単位
(NM)

先行機

M ≤ 7,000

後続機
HM

L

J

678H

456M

J5L

航空機区分の詳細化、見直し
先行機の後方乱気流の強さ：同一区分の中で最大のものを想定
 後続機の許容できる後方乱気流の強さ：同一区分の中で最小のものを想定→ 航空機型式の組合せによって短縮できる可能性が生じる

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RECAT-1
新たな基準
欧米それぞれが新たな基準を策定して導入（出発機、到着機）


両者を統合した新たな基準欧州：RECAT-EU、米国：RECAT-1.5
RECAT-DUBAI

対象とする空港：導入効果がある空港、安全性評価を実施
Group

現行AJBCH

DE

MFG
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M, L

最大離陸重量M（kg）

翼幅 s（m）

単位(NM)

74.68 < s ≤ 80
136,000 ≤ M

A53.34 < s ≤ 74.68
38.1 < s ≤ 53.34
32 < sB
先行機



A B C D E F G
34556683 445573446C
D

18,600 < M<136,000

27.43 < s ≤ 32s ≤ 27.43

FM ≤ 18,600‐G

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後続機（到着機）

E

現行 4

現行 6 546

首都圏空港へのRECAT-1導入に係る技術検討

欧米の新たな基準に係る安全性評価の方針

従来の安全性水準と比較して相対的に同じ水準を保つように航空機区分の詳細化と管制間隔を設定実施すべき安全性評価


後方乱気流観測による減衰・消滅過程（諸外国での検証、運用実績）


導入効果の評価

就航機種構成等の運航情報、交通流の特徴
シミュレーション：3つのアプローチ






海側からの進入経路：国際的にも海上の観測データは陸上に比べて少ない

滑走路のみ
滑走路を含む空港面の交通流との連接
出発経路／到着経路やターミナル空域における交通流との連接

JAXAとの共同研究により技術検討を実施

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RECAT-1導入に係る技術検討

安全性評価


後方乱気流観測による減衰・消滅過程の解析
航空機が生成する後方乱気流について通過機毎に乱流の強さを観測して時間経過を示す減衰曲線を導出
 これまで欧米等で観測されている減衰曲線から逸脱する事例がないかといった視点

解析事例の蓄積（データベース化）
運航データ：航空機の観測断面を通過時刻、進入速度
 気象データ：周囲の風況や気象観測値


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RECAT-1導入に係る技術検討
東京国際空港でのLIDAR観測
LIDAR（Light Detection and Ranging）による後方乱気流観測
高度

電子航法研究所：2017年3月～（欠測期間あり）
観測された風速パターン例（B788）
JAXA： 2017年11月～2019年3月

水平距離※ENRIのLIDAR観測は三菱電機株式会社との共同研究で実施
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RECAT-1導入に係る技術検討
東京国際空港でのLIDAR観測

0303502019/06/12

LIDARからの水平距離（m） 700
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循環（m2/s）

300

高さ（m）

100-300

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RECAT-1導入に係る技術検討
導入効果（空港面の交通流との連接）
GRACE（Ground Airplane Control Environment）


出発機模擬：成田国際空港の地上走行（2016年11月14日）


電子航法研究所が開発したシミュレータ（ロビーでデモ展示）
ブロックアウト時刻、着陸時刻、使用滑走路およびスポットは実績値
RECAT-1（Dubai）の出発機の時間間隔を使用した評価
評価指標：出発ピーク時間
帯（夕方）のA滑走路出発便（80便）の累積待ち時間

検証結果
現状模擬：696.0分
 RECAT模擬：501.2分→ 約195分短縮／80機
1機あたり平均2分26秒


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RECAT-1導入に係る技術検討
導入効果（空港面の交通流との連接）
離陸待ちが発生する局面で、待ち行列が軽減される傾向がみられる



RECAT模擬現状模擬25

traffic count (RECAT sim)traffic count (reference sim)
25

機数

25

出発済み

出発済み

出発済み

離陸待ち

離陸待ち

20

20

1515

1010

離陸待ち

5500
17:00

17時
2019/06/12

17:30

18:00

18:30

19:00

時間

19:30

20:00

20:30

2016年11月14日

21:00

0
17:00

17:30

21時 17時

令和元年度 電子研研究発表会

18:00

18:30

19:00

19:30

時間

20:00

20:30

2016年11月14日

21:00

21時
12

まとめ

空港処理容量の拡大：安全の確保と着陸間隔の短縮


新たな後方乱気流管制方式の導入
RECAT-1： 現在の基準の見直しとそれに伴う安全性評価、導入効果

首都圏空港へのRECAT-1導入に係る技術検討


安全性評価




導入効果





LIDAR装置による後方乱気流観測（海上での減衰・消滅）
空港面の交通流と連接した評価：出発機の現状模擬とRECAT模擬
成田国際空港の混雑時間帯で出発待ち時間短縮（1機あたり2分26秒程度）

今後



LIDAR装置による後方乱気流観測データのうち、長時間残存したものについて確認
空港面交通流との連接で到着機を考慮した解析や、東京国際空港を対象とした解析を実施
中期的には隣接空域と連接した導入効果の評価解析を実施

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謝辞
 本研究を進めるにあたりご協力を賜りました

以下の方々に深く感謝申し上げます
共同研究を実施している宇宙航空研究開発機構
又吉直樹様、松野賀宣様
 共同研究によりドップラーライダーに係る機材をご提供くださいました三菱電機株式会社の関係各位
 ドップラーライダー設置場所や航跡データ等のご提供と、国際的な情報交換の機会を与えてくださいました
国土交通省航空局交通管制部の関係各位
2019/06/12

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