Warnsysteme der Flugsicherung
Erstellt am: 29.01.2004 | Stand des Wissens: 17.09.2018
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike
Zur Vermeidung von Unfällen wurden Konfliktwarnsysteme als Lotsenunterstützungssysteme für die Flugverkehrskontrolle entwickelt. Beispielsweise wird ein automatischer Alarm erzeugt, wenn sich zwei Flugzeuge auf eine Entfernung nähern, die den systemseitig vorgesehenen Mindestwert unterschreitet. Durch den Hinweis auf den potentiellen Konflikt kann der Eingriff des Lotsen dann sicherstellen, dass eine sichere Staffelung nicht unterschritten wird. Diese Kurzzeit-Konfliktwarnsysteme (STCA, Short Term Conflict Alert) basieren auf der zeitlichen Vorausberechnung von Flugbahnen und Vorbestimmung der kleinsten geometrischen Annäherung. Das STCA kann auch dazu dienen, bevorstehende Luftraumverletzungen zu erkennen. Droht ein Flugzeug in einen für ihn nicht zulässigen Luftraum einzufliegen (beispielsweise militärische Flugbeschränkungsgebiete) kann eine Warnung erzeugt werden. Derartige Warnungen werden auch durch ein Area Proximity Warning (APW) erzeugt. Dazu sind die Lufträume dreidimensional als Polygon mit Ober- und Untergrenzen hinterlegt und der Aktivierungsstatus des Luftraums ist im System vermerkt.
Eine größere Vorwarnzeit wird durch das Medium Term Conflict Alert (MTCA) System erreicht, welches eine Vorberechnung der Flugstrecke eines Luftfahrzeuges durchführt und bei bestehendem Konfliktpotential warnt. Das MTCA System wurde in einem umfassendem europäischen Projekt von 2004 bis 2012 implementiert [Skyb18]. Die Vorbestimmung basiert auf Flugplandaten und liefert eine Vorwarnzeit von rund 20 Minuten. Damit stellt das sektorübergreifende MTCA eine Entscheidungshilfe für den Planungslotsen dar. Der Abbau von Verkehrskonflikten im Vorfeld trägt auch zu einer Kapazitätsverbesserung bei [EEC99a]. In den USA wird mit dem URET (User Request Evaluation Tool) ein vergleichbares System in seiner Anwendung untersucht.
Mit bodenseitiger Radartechnik kann die Einhaltung einer Mindestflughöhe überwacht werden. Sie ist bedingt durch die Geländeerhebung in einem bestimmten Kontrollbereich. Das Mindesthöhenwarnsystem (Minimum Safe Altitude Warning - MSAW) erzeugt ein Warnsignal, wenn ein Luftfahrzeug dem Gelände gefährlich nahe kommt. Damit kann besonders bei schwierigen Anflügen, beispielsweise auf Flughäfen in Bergregionen, ein wichtiger Beitrag zur Verhinderung von Unfällen geleistet werden.
Bordautonome Warnsysteme in Verkehrsflugzeugen, wie das ACAS/TCAS - Airborne Collision Avoidance System/Traffic Alert and Collision Avoidance System, haben den Nachteil, dass sie ihre Ausweichempfehlung nicht automatisch an die Bodenstelle der Flugsicherung übermitteln. Der Fluglotse bleibt so lange in Unkenntnis über die veränderte Situation, bis die vorgesehene mündliche Mitteilung vom Luftfahrzeugführer erfolgt. Durch Fehlwarnungen der ACAS-Systeme können Ausweichmanöver neue, unvorhergesehene Staffelungsunterschreitungen mit anderen Flugzeugen ergeben. Eine Übertragung zum Boden (Downlink) der an Bord des Flugzeugs generierten Ausweichempfehlungen ist mit der Einführung des Sekundärradar-Antwortgerät Mode-S-Generation möglich. Die frühzeitige Information des Flugsicherungslotsen gibt mehr Entscheidungsspielraum, um die Relevanz des Ausweichmanövers für weiteren Verkehr abzuschätzen[ECTR03r, S.17].
Bereits Mitte der neunziger Jahre hatten Untersuchungen durch Simulationen in Baltimore und Boston in den USA ergeben, dass eine Übertragung der Ausweichempfehlung die Situtional Awareness der Fluglotsen unterstützen würde. Zudem bestand unter den Testpersonen Einigkeit darüber, dass lediglich Grundinformationen wie die Warnung an sich sowie die Richtungsempfehlung dargestellt werden sollten. Um die Nützlichkeit und Machbarkeit einer Bodenübertragung der Ausweichempfehlung zu untersuchen, hat die EUROCONTROL das FARADS-Projekt (Feasibility of ACAS Resolution Advisory Downlink Study) und RADE-1-Studie (RA Downlink Experiment) beauftragt, dessen Endbericht im Mai 2004 erschienen ist (Feasibility of ACAS RA downlink study). Auch bei diesen Untersuchungen wurde bestätigt, dass eine Bodenübertragung eine sinnvolle Ergänzung am Lotsenarbeitsplatz ist, wenn die Anzeigeinhalte knapp und eindeutig gehalten werden.
Eine größere Vorwarnzeit wird durch das Medium Term Conflict Alert (MTCA) System erreicht, welches eine Vorberechnung der Flugstrecke eines Luftfahrzeuges durchführt und bei bestehendem Konfliktpotential warnt. Das MTCA System wurde in einem umfassendem europäischen Projekt von 2004 bis 2012 implementiert [Skyb18]. Die Vorbestimmung basiert auf Flugplandaten und liefert eine Vorwarnzeit von rund 20 Minuten. Damit stellt das sektorübergreifende MTCA eine Entscheidungshilfe für den Planungslotsen dar. Der Abbau von Verkehrskonflikten im Vorfeld trägt auch zu einer Kapazitätsverbesserung bei [EEC99a]. In den USA wird mit dem URET (User Request Evaluation Tool) ein vergleichbares System in seiner Anwendung untersucht.
Mit bodenseitiger Radartechnik kann die Einhaltung einer Mindestflughöhe überwacht werden. Sie ist bedingt durch die Geländeerhebung in einem bestimmten Kontrollbereich. Das Mindesthöhenwarnsystem (Minimum Safe Altitude Warning - MSAW) erzeugt ein Warnsignal, wenn ein Luftfahrzeug dem Gelände gefährlich nahe kommt. Damit kann besonders bei schwierigen Anflügen, beispielsweise auf Flughäfen in Bergregionen, ein wichtiger Beitrag zur Verhinderung von Unfällen geleistet werden.
Bordautonome Warnsysteme in Verkehrsflugzeugen, wie das ACAS/TCAS - Airborne Collision Avoidance System/Traffic Alert and Collision Avoidance System, haben den Nachteil, dass sie ihre Ausweichempfehlung nicht automatisch an die Bodenstelle der Flugsicherung übermitteln. Der Fluglotse bleibt so lange in Unkenntnis über die veränderte Situation, bis die vorgesehene mündliche Mitteilung vom Luftfahrzeugführer erfolgt. Durch Fehlwarnungen der ACAS-Systeme können Ausweichmanöver neue, unvorhergesehene Staffelungsunterschreitungen mit anderen Flugzeugen ergeben. Eine Übertragung zum Boden (Downlink) der an Bord des Flugzeugs generierten Ausweichempfehlungen ist mit der Einführung des Sekundärradar-Antwortgerät Mode-S-Generation möglich. Die frühzeitige Information des Flugsicherungslotsen gibt mehr Entscheidungsspielraum, um die Relevanz des Ausweichmanövers für weiteren Verkehr abzuschätzen[ECTR03r, S.17].
Bereits Mitte der neunziger Jahre hatten Untersuchungen durch Simulationen in Baltimore und Boston in den USA ergeben, dass eine Übertragung der Ausweichempfehlung die Situtional Awareness der Fluglotsen unterstützen würde. Zudem bestand unter den Testpersonen Einigkeit darüber, dass lediglich Grundinformationen wie die Warnung an sich sowie die Richtungsempfehlung dargestellt werden sollten. Um die Nützlichkeit und Machbarkeit einer Bodenübertragung der Ausweichempfehlung zu untersuchen, hat die EUROCONTROL das FARADS-Projekt (Feasibility of ACAS Resolution Advisory Downlink Study) und RADE-1-Studie (RA Downlink Experiment) beauftragt, dessen Endbericht im Mai 2004 erschienen ist (Feasibility of ACAS RA downlink study). Auch bei diesen Untersuchungen wurde bestätigt, dass eine Bodenübertragung eine sinnvolle Ergänzung am Lotsenarbeitsplatz ist, wenn die Anzeigeinhalte knapp und eindeutig gehalten werden.