RNP ARと従来方式の混在環境の管制リアルタイムシミュレーション
航空交通管理領域

天井 治、松岡 猛

内容
１. 研究の背景
RNP AR進入方式と従来方式との混合運用
２. 航空管制リアルタイムシミュレーション
２.１ シミュレータ概要
２.２ 実験概要
変化させる項目、（定量的、定性的）評価量

２.３ 実験結果
３. まとめ研究の背景ハンドオフ

位置
識別符号
高度飛行フェーズ

RNP AR (Required Navigation Performance –Authorization Required：特別許可を要する航法性能要件)
・米国では100以上の空港で導入中・効果が見込まれる小規模空港から順次導入中（16空港）

・航空機の航法性能を十分に活用した飛行方式
・横方向の航法精度として総飛行時間の95％が±0.3 NM（海里）（0.3 NM= 556 m）以下となる性能要件
・同様の精度での旋回（RF(Radius to Fix) Leg）も可能
・運航は許可を受けた機体のみに限られる。
・パイロットの訓練が要求される。

ILS進入方式とRNP AR進入方式※ILS（Instrument Landing System：計器着陸装置）

同一滑走路に対し、複数の進入方式が設定され、ILS進入方式等の進入とRF（Radius to Fix） Legを含むRNP
AR進入方式を実施する到着機が同時に出現するような運用を混合運用と呼ぶ。

・航空管制官は通常、飛行中の航空機を一列に並べることにより航空機の縦間隔を保って安全を確保。
・航空機が幾つかの異なる方向から進入してくる場合、新たな考え方、方式の変更や制限の付加が必要となる可能性あり。

航空管制
リアルタイムシミュレーション

・混合運用では、異なる方向から来る航空機の到着順序判断（Sequencing）、間隔付け（Spacing）必要→従来より困難になると予想される。
・このような業務負荷を客観的に示すデータ
NASA, MITRE → 同一、単一滑走路ではない等↓
・航空管制経験者によるリアルタイムシミュレーション実験
・到着機数と混合率の組み合わせでの業務負荷のデータ

パソコン上の簡易シミュレータ

30％

70％
設定した経路の概略（一部）模擬管制卓表示例

パイロット卓画面

管制官役 5名
1人3日（約15試行） 週3日→5週間
1回のシナリオの試行時間→40分〜60分
条件◎RNP AR進入を可能な限り許可→必ず許可
・速度のバラツキ付加（レーダデータ参照）
・気象条件→設定なし（南西風あり）
・定められた進入間隔でタワーに移管
・FIXにおける上空待機（Holding）→不許可
・タワー移管後進入復行機→取り扱わない変化させる量・１時間当たりの機数（15機〜25機（20機がメイン））・RNP AR便とILS便の混合率（20％〜50％）
50％=RNP AR便とILS便半々・タワー移管時の航空機間隔の指定値（5、7、10 NM）
・入域FIXにおける速度指定の有無
・イメージポジション表示の有無

イメージポジション入域FIXでの速度指定

評価指標
定量的評価量・ハンドオフ応答時間
・最大同時取扱機数
・レーダ誘導の総迂回距離・針路指示の回数
・速度指示の回数
・タワー移管時の指定間隔を切った回数
・異常接近（コンフリクト）の回数、時間、最小距離
定性的評価量・NASA TLXアンケート（管制官自身の主観的評価）実験結果

イメージポジションと速度指定（IS）の効果
被験者A 被験者B 被験者C
項目
ISの有無
有 無 有 無 有 無平均迂回距離[NM] 4.2 4.6 5.1 6.1 5.0 4.4
同時最大取扱機数 7.5 7.0 6.5 7.0 6.5 6.7
平均針路指示回数 1.7 2.3 1.0 1.1 1.2 1.2
平均ハンドオフ応答
32.7 28.1 39.9 33.9 27.9 30.3
時間［秒］
平均速度指示回数 1.0 1.2 0.4 0.5 0.8 1.0
指定間隔未満回数 3.0 2.0 2.5 1.5 0.5 2.0
黒左≦右
青太字 左×2＜右赤左＞右
赤太字 左＞ 2 ×右876543210

平均

最大迂回取扱距離機数

平均
針路指示回数被験者A

平均速度指示回数指定間隔未満の回数

876543210平均

最大

迂回取扱

距離機数

平均
針路
指示
回数

被験者B

平均
速度
指示回数

指定
間隔未満の回数

876543210平均

最大

迂回取扱

距離機数

平均
針路
指示回数

被験者C

平均
速度
指示回数

指定
間隔未満の回数

・アンケートでは「ISは効果を感じない」旨の回答多数
・アンケート回答
イメージポジションについて「最終確認には使えるが、位置的に順序付けには使えない」「滑走路からより遠いWPに対するイメージポジションを標準到着経路（STAR）上に付けられれば効果的」

混合率30％と50％の比較
被験者A 被験者B 被験者C項目
30 50 30 50 30 50
混合率［％］
平均迂回距離[NM] 3.6 5.1 7.1 4.1 2.5 5.2
同時最大取扱機数 7.5 7.0 7.0 6.5 6.5 6.5
平均針路指示回数 2.1 1.8 1.3 0.7 1.0 1.3
平均ハンドオフ応22.2 38.5 39.4 34.4 25.3 30.0
答時間［秒］
平均速度指示回数 1.0 1.1 0.5 0.5 0.3 1.4
指定間隔未満回数 4.5 0.5 1.5 2.5 2.0 1.3
RNP AR便数とILSの便数が半々のとき、混合率50％

混合率30％と50％の比較

被験者B
RNP AR機の割合増↓
レーダ誘導すべき航空機の機数が減るために楽
被験者C
RNP AR機がレーダ誘導できないストレス↓
RNP AR機の割合増→ストレス増人によりとらえ方が異なり、一概に混合率増で管制の困難さ増とは言えない。

タワー移管間隔が7 NMと10 NMの場合の比較（1時間当たりの機数20機）
項目
被験者A 被験者B 被験者C 被験者D 被験者E
タワー移管間隔[NM] 7 10 7 10 7 10 7 10 7 10平均迂回距離[NM] 6.4 32.3 3.9 7.7 5.3 8.7 6.7 7.3 6.1 21.9
同時最大取扱機数 7.0 8.0 6.0 6.0 6.5 7.0 7.0 7.0 6.0 7.0
平均針路指示回数 2.0 5.3 0.6 1.4 1.4 0.6 1.1 1.3 1.5 2.8
10.
平均ハンドオフ応答
48.1 26.6 31.6 20.9 28.1 35.1 11.0 29.6
19.5
3
時間［秒］
平均速度指示回数 1.1 2.2 0.2 1.8 1.4 1.3 1.5 1.6 1.2 1.90249173700
指定間隔未満回数

3330
2724
211815129630

平均迂最大取回距離扱機数

平均針路指示回数

被験者A

平均速度指示回数

指定間隔未満の回数109876543210

平均迂最大取回距離

扱機数

平均針路指示回数

被験者B

平均速度指示回数

指定間隔未満の回数109876543210

平均迂最大取回距離

扱機数

平均針路指示回数

被験者C

平均速度指示回数

指定間隔未満の回数109876543210

平均迂最大取回距離

扱機数

平均針路指示回数

被験者D

平均速度指示回数

指定間隔未満の回数2220181614121086420

平均迂最大取回距離

扱機数

平均針路指示回数

被験者E

平均速度指示回数

指定間隔未満の回数アンケート・タワー移管間隔が10 NMの場合、入域間隔は15 NMでないと辛い・10 NM間隔の場合、ILSの標準到着経路上に待機経路が必要1時間当たりの機数が20機と25機の場合の比較（混合率30％）項目
1時間の取扱機数
［機］

被験者A

被験者B

被験者D

被験者E

2020202025252525

平均迂回距離[NM] 1.9 10.3 6.4 21.8 11.1 5.1 3.4 17.0
同時最大取扱機数 8.0 9.0 7.0 9.0 7.5 9.0 6.0 9.0
平均針路指示回数 1.3 3.1 1.3 2.0 7.4 3.0 1.7 3.7
平均ハンドオフ応答
17.2 63.8 48.1 43.5 15.6 15.6 41.2 9.8
時間［秒］
平均速度指示回数 0.9 1.0 0.6 0.4 1.2 1.7 1.4 0.83112301
指定間隔未満回数 611109876543210平均

最大

迂回取扱

距離

機数

平均
針路
指示
回数

被験者A

平均
速度
指示
回数

指定
間隔未満の回数2220181614121086420平均

最大

迂回取扱

距離機数

平均
針路
指示
回数

被験者B

平均
速度
指示
回数

指定
間隔未満の回数

1211109876543210平均

最大

迂回取扱

距離機数

平均
針路
指示
回数

被験者D

平均
速度
指示
回数

指定
間隔未満の回数

181614121086420

平均迂

最大取

回距離

扱機数

平均針路指示
回数

被験者E

平均速
度指示
回数

指定間隔未満の回数

アンケート・25機の時もILSの標準到着経路（STAR）上に待機経路が必要
・タワー移管間隔5 NMは同方向の交通流のみなら楽になるが混在すると困難・しっかりしたプリプランニングが必要50454035302520151050

被験者A

被験者B

被験者C

被験者D

平均ハンドオフ対応時間の差異（タワー移管間隔）

被験者E

65605550454035302520151050

被験者
A

被験者
B

被験者
D

被験者
E

平均ハンドオフ対応時間の差異（1時間あたりの機数）

平均ハンドオフ対応時間
予想

管制の困難度に従って長くなる。

実験結果 人によりまちまちでそうとは言えない。

•混合運用でのRNP AR便の優先→First come, first serveの仮定を崩す。
•RNP AR便の優先→ILS便の迂回必要•取扱機数増→ILS機に対する待機経路必要•RNP AR便とILS便との表示色の変更→効果的。

まとめRNP ARとILS進入方式との混合運用の可能性→航空管制リアルタイムシミュレーション実験•イメージポジションの表示や入域FIXでの速度指定→現在の方法では効果薄•RNP AR機の割合30％と50％との比較→一概にどちらが難しいとは言えない。
•タワー移管間隔10 NM、1時間当たり25機→待機経路の設定なしでは管制処理は困難。
•RNP AR便とILS便との表示色の変更→効果的。

今後の課題・風向風速を変更可能にする。
・機種毎の速度プロファイルへの対応
・更なるリアルタイムシミュレーション実験

ご清聴ありがとうございました。