Средства поддержки принятия решения диспетчерами управления воздушным движением

2013

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА

№ 198

УДК 656.7.071.13:65.06

СРЕДСТВА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ДИСПЕТЧЕРАМИ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ*

А.Е. КОНОВАЛОВ, Ю.А. ЮРКИН

В статье рассматриваются средства автоматизации непосредственного управления воздушным движением, провозится анализ перспективных средств поддержки принятия решения диспетчерами УВД.

Ключевые слова: автоматизированные системы УВД, средства поддержки принятия решения диспетчерами УВД.

Введение

Повышение плотности и интенсивности воздушного движения настолько усложняют обстановку в связи с огромным количеством информации, которую необходимо переработать в процессе ОВД, что распространенные в настоящее время способы ОВД оказываются малоэффективными, а иногда и вовсе непригодными. Диспетчеры работают при этом с максимальной нагрузкой в условиях острого дефицита времени. Сложность процессов управления, подверженность воздействию среды и ее динамичность требуют от диспетчера одновременного решения нескольких самостоятельных задач, различных по своей важности и характеру. При этом возникают случаи, когда способ действия по решению данных задач отсутствует. Поэтому разработка автоматизированных систем по выработке прогнозов воздушной обстановки, рекомендаций диспетчеру, а также различного рода оптимальных решений в процессе ОВД приобретает большое практическое значение.

Сохранение безопасности полетов на заданном уровне при увеличении интенсивности воздушного движения возможно только при наличии автоматизированных систем ОВД различного уровня автоматизации. При этом в первую очередь автоматизировано или подлежат автоматизации операции сбора, фиксации и отображения информации, поступающей из плановых органов, от средств наблюдения, экипажей, диспетчеров смежных зон. Теперь ставятся задачи автоматизации операций диспетчера при непосредственном управлении воздушным движением и автоматическая связь «земля-воздух». За диспетчером должны остаться общая оценка воздушной обстановки и принятие решений по нестандартным ситуациям, т.е. нагрузка на диспетчера значительно уменьшится, что позволит увеличить эффективность его труда.

Архитектура автоматизированной системы УВД

В документе Евроконтроля «Operational Requirements Document for EATCHIP1 Phase III ATM Added Functions» архитектура автоматизированной системы УВД определена, как многоуровневая система с различным функционалом. При этом каждый уровень предусматривает основные, расширенные и перспективные функции (рис. 1).

Все данные обрабатываются системой обработки полетных данных и распределения информации (Flight Data Processing and Distribution), наиболее важным элементом этой системы является модуль прогнозирования траектории полета (Trajectory Prediction). Этот модуль позволяет вычислять точные профили с учетом типов и характеристик самолетов, их масс, метеорологических данных, сведений плана полетов и действий службы управления воздушным движением. Модуль прогнозирования траектории полета позволяет оптимизировать воздушное движение на основе индивидуального выделения траекторий. Без этого модуля невозможно

Работа выполнена при материальной поддержке РФФИ

1 European Air Traffic Control Harmonisation and Integration Programme

функционирование автоматизированных средств непосредственного управления воздушным движением.

АТС Layer 4:

Human Machine Interface:

Key:

Sub-domain with functions in ttie Basic reference level Advanced lef, lev, Very Advanced ref. lev.

COMMUNICATION FUNCTIONS

AIRBORNE FUNCTIONS

OTHER GROUND FUNCTIONS

e.g. A1FM,ASM,MET,AIS, Aircraft operator, Military units

SURVEILLANCE FUNCTIONS

Рис. 1. Архитектура автоматизированной системы ОВД

Средства автоматизированного управления воздушным движением представляют собой набор инструментов, которые повышают понимание диспетчером УВД текущей и прогнозируемой воздушной обстановки и способствуют процессу принятия решения. Средства автоматизированного управления воздушным движением получают обработанные данные от системы обработки полетных данных и распределения информации и взаимодействуют с диспетчером УВД с помощью человеко-машинного интерфейса. Целью этих средств является уменьшение нагрузки на диспетчера. Это делается специализированными инструментами для решения кон-

кретных задач: информирования, обнаружения и/или разрешения возможных проблем. К таким инструментам относятся:

• сигнализация напоминаний и предупреждений о возможных нарушениях безопасности воздушного движения (Monitoring Aids (MONA));

• наземные средства контроля безопасности (Ground-Based Safety Nets (SNET)):

- сигнализация об обнаружении потенциально конфликтной ситуации (Short-Term Conflict Alert (STCA));

- сигнализация о минимальной безопасной высоте (Minimum Safe Altitude Warning (MSAW));

- сигнализация отклонений от глиссады (Approach Path Monitor (APM));

- сигнализация о проникновении в зону ограничения использования воздушного пространства (Area Proximity Warning (APW));

• монитор обнаружения среднесрочных конфликтных ситуаций (Medium-Term Conflict Detection (MTCD));

• средство разрешения конфликтных ситуаций (Conflict Resolution Assistant (CORA));

• инструменты планирования очереди и «дозирования» (Sequence and Metering):

- менеджер прилета (Arrival Manager (AMAN));

- менеджер вылета (Departure Manager (DMAN)).

Применение средств автоматизированного управления воздушным движением на разных этапах управления воздушным движением представлено в табл. 1.

Таблица 1

Применение средств автоматизированного УВД

Фаза УВД Тактическое планирование Наземное аэродромное движение перед взлетом Набор высоты Полет по маршруту Снижение и заход на посадку Наземное аэродромное движение после посадки

Задействованные средства автоматизированного управления воздушным движением DMAN MTCD DMAN (AMAN) MONA SNET MTCD CORA MONA SNET MTCD CORA MONA SNET MTCD CORA AMAN (DMAN) DMAN

Перспективные средства поддержки принятия решения диспетчерами УВД

Менеджер прилета (Arrival Manager (AMAN)) позволяет организовать прилетающие воздушные суда в эффективную и безконфликтную очередь для посадки в аэропорту назначения. AMAN дает возможность оптимально использовать взлетно-посадочную полосу, сокращает число полетов в зоне ожидания, снижая экологическую нагрузку и уровень шума, повышает пропускную способность аэропортов и сокращает рабочую нагрузку на авиадиспетчеров, оптимизируя транспортные потоки.

Основной процесс кратко показан на рис. 2, 3 и "общем" сценарии:

1. На расстоянии 150-200 морских миль от точки приземления самолет захвачен для организации. Это расстояние часто называют зоной действия AMAN.

2. Система AMAN, находящаяся на земле, вычисляет предпочтительное время прибытия.

3. Воздушное судно встраивается в очередь в потоке движения в зависимости от его вычисленного предпочтительного времени прибытия и критериев создания очереди. AMAN предусматривает поглощение задержки во время полета вместо использования зон ожидания, или, по крайней мере, сокращение ожидания до минимума.

4. Система AMAN отображает уведомления и рекомендации диспетчерам УВД.

5. Информация (рис. 4) используется для создания очереди захода на посадку (с помощью радиотелефонной связи).

6. Воздушное судно следует указаниям диспетчеров УВД.

Рис. 2. AMAN

Рис. 3. AMAN

7 SAS033 М

6 KLM352 Н

Рис. 4. "Ы" - информация о задержке в сроке формуляра

Менеджер вылета (Departure Manager (DMAN)) является наземным инструментом планирования. DMAN помогает диспетчерам в управлении вылетающими воздушными судами, обеспечивая взлет по расписанию, а также оптимизированные и бесконфликтные траектории набора, в целях оптимального использования потенциала взлетно-посадочной полосы и воздушного пространства аэродромного диспетчерского района.

Для каждого вылетающего воздушного судна, как только план полета становится доступен, DMAN выделяет взлетно-посадочную полосу и вычисляет время запланированного взлета. Очередь вылетающих воздушных судов регулярно обновляется, чтобы соответствовать текущей воздушной ситуации.

Для создания оптимизированной последовательности вылетающих воздушных судов Менеджер вылета учитывает множество факторов:

• ограничения наземного движения;

• ограничения использования взлетно-посадочных полос;

• ограничения организации воздушного движения в аэродромном диспетчерском районе;

• условия передачи на Диспетчерский Пункт Подхода.

DMAN планирует траектории вылета в пределах аэродромного диспетчерского района и на этапе руления передает запланированную траекторию на борт воздушных судов.

Менеджер вылета способен поддерживать безопасное и оптимизированное использование взлетно-посадочной полосы входящим и исходящим потоками, во взаимодействии с Менеджером прилета (AMAN).

Средство разрешения конфликтных ситуаций (Conflict Resolution Assistant (CORA)) -средство, базирующееся на мониторе среднесрочных конфликтных ситуаций (MTCD), предназначенное не только для представления информации о предполагаемых сближениях между воздушными судами (потенциальных конфликтных ситуациях), но и выдаче диспетчеру ОВД рекомендаций по разрешению конфликтных ситуаций, основанных на планах полетов и прогнозируемых траекториях полета.

CORA будет оказывать помощь диспетчерам в решение следующих задач:

• планирование;

• мониторинг и оценка конфликтов;

• отслеживание конфликтных ситуаций;

• реализация решения.

Предусмотрена 3-х уровневая реализация CORA: CORA - 1:

• отображение подробной и отфильтрованной информации о потенциальной конфликтной ситуации;

• обеспечение «что-если» прогнозирования и ввода в систему решения конфликтной ситуации, как основы для новой траектории полета.

CORA - 2 (в дополнение к основному функционалу CORA - 1):

• информация фильтруется по угрозе столкновения.

CORA - 3 (в дополнение к основному функционалу CORA - 1 и CORA - 2):

• использование возможностей цифровой передачи данных («земля-земля» и «земля-воздух») для оптимального разрешения и реализации решения конфликтных ситуаций на земле и в кабине воздушного судна.

Выводы

Применение перспективных средств поддержки принятия решения Менеджер прилета (AMAN) и Менеджер вылета (DMAN) должно помочь диспетчерам УВД сформировать очередь использования взлетно-посадочной полосы, оптимизировать потоки прибывающих и убывающих воздушных судов, а также предоставить рекомендации диспетчерам УВД для поддерживания очередности использования взлетно-посадочной полосы.

Однако возможности этих средств могут быть ограничены:

• во-первых, предполагаемой зоной действия AMAN/DMAN - 400 км (150-200 морских миль);

• во-вторых, использованием этих средств в аэроузловом диспетчерском районе с несколькими аэропортами с одинаковой загрузкой (Московский аэроузловой диспетчерский район с аэропортами Шереметьево, Домодедово, Внуково), которое предполагает дополнительную организацию потоков воздушных судов прилетающих/вылетающих из разных аэропортов.

Применение автоматизированного управления потоками воздушных судов должно компенсировать эти ограничения и, кроме того, будет иметь собственные достоинства:

1. Расширение зоны действия до 500-700 км дает дополнительные возможности по поглощению задержки на маршруте вместо использования зоны ожидания.

2. Предоставление рекомендаций диспетчеру УВД не только по времени пролета контрольных точек организации очереди захода на посадку, но и рекомендации по высотам пролета этих точек во взаимодействии с CORA с целью обеспечения очередности захода на посадку на разные аэродромы диспетчерского района.

3. Формирование вылетающего потока при взаимодействии DMAN и CORA с целью скорейшего занятия воздушными судами наивыгоднейших эшелонов полета.

4. Переход от прогнозирования конфликтов к их предотвращению на этапе планирования.

Автоматизированное управление потоками воздушных судов должно привести к уменьшению загрузки диспетчеров УВД при увеличении пропускной способности секторов УВД, уменьшению количества конфликтов воздушных судов в воздухе и оптимальному использованию взлетно-посадочных полос различных аэродромов диспетчерского района.

ЛИТЕРАТУРА

1. EUROCONTROL «Operational Requirements Document for EATCHIP Phase III ATM Added Functions Volume 0 -General».

2. EUROCONTROL «Operational Requirements Document for EATCHIP Phase III ATM Added Functions Volume 3 AMAN».

3. EUROCONTROL «Operational Requirements for Trajectory Prediction for EATCHIP Phase III».

4. EUROCONTROL «Operational Requirements For Flight Data Processing And Distribution Core Functions».

5. EUROCONTROL DOC 98-70-18 «PHARE Advanced Tools. Departure Manager. Final Report».

ADVANCED ATC SUPPORT TOOLS

Konovalov A.E., Yurkin Y.A.

In the article ATM automated functions is considered. The analysis of an ATM added functionality and advanced ATC support tools is carried out.

Key words: automated functions, ATM added functionality, advanced ATC support tools.

Сведения об авторах

Коновалов Александр Евгеньевич, 1970 г.р., окончил Академию ГА (1992), аспирант МГТУ ГА, область научных интересов - организация воздушного движения.

Юркин Юрий Алексеевич, 1934 г.р., окончил ВАУ ГА (1966), заслуженный пилот СССР, кандидат технических наук, профессор кафедры управления воздушным движением МГТУ ГА, автор более 20 научных работ, область научных интересов - аэропортовая деятельность, обеспечение полетов.