Bord-Boden Kommunikation im Remote Airport Traffic Control Centre

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1 Bord-Boden Kommunikation im Remote Airport Traffic Control Centre Dipl.-Ing. Nora Wittbrodt Graduiertenkolleg prometei Zentrum Mensch-Maschine-Systeme Fachgebiet Kognitionspsychologie & Kognitive Ergonomie Technische Universität Berlin, FR 2-6 Franklinstr. 28/29 D Berlin Tel.: Fax:

2 Agenda Einleitung Experiment 1 Experiment 2 Resümee Motivation & Forschungsbereich Perspektive der Fluglotsen Perspektive der Piloten Fazit & Ausblick Hintergrund, Zielsetzung, Fragestellungen Versuchsaufbau, Versuchsdesign, Ergebnisse, Schlussfolgerungen Versuchsaufbau, Versuchsdesign, Ergebnisse, Schlussfolgerungen Schlussfolgerungen, Empfehlungen, Forschungsbedarf 2

3 Motivation SESAR Single European Sky ATM Research Verkehrsaufkommen an deutschen (Regional-)Flugplätzen SESAR magazine, Juli 2010 Statistisches Bundesamt, Verkehrszahlen 2010 Flugplatz Linienverkehr Pauschalflugreise u. Anforderungsverkehr Starts Einsteiger Starts Einsteiger Altenburg-Nobitz Mönchengladbach Magdeburg ökonomische Nachteile 1 arbeitspsychologische Nachteile Monotonie, Unterforderung, unzureichendes Training 3

4 Zielsetzung VICTOR Projekt Virtual Control Tower Research Studies Remote Tower (Ortsunabhängigkeit) (Regional-)Flugplätze (geringes Verkehrsaufkommen) REMOTE AIRPORT TRAFFIC CONTROL CENTRE Arbeitsplatz Sensorsysteme Datentransfer Displaygestaltung Betriebskonzept Aufgaben/Tätigkeiten Lizenzen/Ausbildung Max. Verkehrslast Bord-Boden-Kommunikation 4

5 Bord-Boden-Kommunikation Party Line Tegel Tower, AB 2339, erbitte Startfreigabe. AB 2339, Tegel Tower, Startfreigabe genehmigt. Was ist die Party Line? spezielle Funkfrequenz, Fluglotsen und Piloten hören den gesamten Sprechfunkverkehr, Identifizierung erfolgt über spezifische Rufzeichen. Vorteile Nachteile Überschneidung von Sprachnachrichten technisch ausgeschlossen, Piloten erhalten ergänzende Informationen (Verkehrs- und Wettersituation, Flugplatzzustand, Workload des Fluglotsen etc.), Verbesserung des Situationsbewusstseins. Empfang irrelevanter Informationen, erhöhter Filterbedarf, irrelevant sound effect, Erhöhte Ablenkung, höherer Workload, Verschlechterung der Flugperformance. Flugplatzverkehrskontrollstelle [Boehm-Davis et al., 2010; Pritchett et al.,1995; Midkiff & Hansman, 1992] [Hogetts et al.,2005; Hoogeboom et al. 2004; Navarro & Sikorski, 1999] 5

6 Globale oder lokale Party Line? Option 1 Lokale Party Lines Option 2 Globale Party Line REMOTE AIRPORT TRAFFIC CONTROL CENTRE Piloten Fluglotsen Fluglotsen Piloten keine Änderungen, nur Informationen des eigenen Flugplatzes, akustische Trennung der Flugplätze möglich, Wechselkosten, Überschneidungen möglich. keine Überschneidungen, keine Wechselkosten, keine akustische Trennung, Empfang von Informationen anderer Flugplätze, höherer Filteraufwand, kann zu Verwirrung führen. 6

7 Zwei Perspektiven - zwei Fragestellungen Experiment 1 Perspektive der Fluglotsen Wie beeinflusst das Auftreten von Funkspruchüberschneidungen die Performance der Fluglotsen bei der Nutzung der vorgeschlagenen Designoptionen? Experiment 2 Perspektive der Piloten Wie beeinflusst der Empfang von Funksprüchen anderer Flugplätze über eine globale Party Line das Situationsbewusstsein der Piloten? 7

8 Experiment 1 - Perspektive der Fluglotsen 3x4 Versuchsdesign Zwischensubjektfaktor Gestaltungsoption LOKALE Party Lines FP 1 FP 2 FP 3 HYBRID Party Lines FP 1 FP 2 FP 3 GLOBALE Party Line FP 1 FP 2 FP 3 Innersubjektfaktor Zeitintervall TYP A: Vollständige Überschneidung TYP B: Partielle Überschneidung TYP C: Kein Intervall TYP D: Mit Intervall Informationsanfrage (Pilot) Freigabegesuch (Pilot) Antwort auf Informationsanfragen (Fluglotse) Antwort auf Freigabegesuche (Fluglotse) 8

9 Experiment 1 - Perspektive der Fluglotsen Abhängige Variablen, Probanden & Aufgaben Abhängige Variablen Fehlerrate bei der Beantwortung von Freigabegesuchen und Informationsanfragen, Reaktionszeit auf Freigabegesuche und Informationsanfragen, Subjektiv erlebte Anstrengung während der Aufgabenausführung. Probanden 48 Teilnehmer (16 f, M = 23.9), überwiegend Studenten. Aufgaben!! Schnelle und fehlerfreie Bearbeitung der simulierten Freigabegesuche zur gleichzeitigen Steuerung des Verkehrsgeschehens an den drei Flugplätzen. Schnelle und fehlerfreie Beantwortung der gestellten Informationsanfragen. 9

10 Fehlerrate Freigabegesuche [%] Reaktionszeiten - Informationsanfragen [s] T e c h n is c h e U n iv e r s itä t B e r lin Experiment 1 - Perspektive der Fluglotsen Ergebnisse Fehlerrate - Freigabegesuche Designoption (F(2,44) = 6.958, p <.01, f =.56) Zeitintervall (F(3,132) = , p <.001, f = 1.10) Interaktion (F(6,132) = 8.929, p <.001, f = 0.64) Reaktionszeiten - Informationsanfragen Designoption (n.s.) Zeitintervall (F(2.528, ) = , p <.001, f = 3.54) Interaktion (n.s.) 26% 24% 22% 20% 18% Lokale Party Lines Hybrid Party Lines Globale Party Line % 14% 12% 10% % 6% 4% 2% Lokale Party Lines Hybrid Party Lines Globale Party Line 0% Typ A: vollständige Überschneidung Typ B: partielle Überschneidung Typ C: kein Intervall Typ D: mit Intervall 0 Typ A: vollständige Überschneidung Typ B: partielle Überschneidung Typ C: kein Intervall Typ D: mit Intervall Zeitintervall Zeitintervall 10

11 Zwischenfazit Experiment 1 Perspektive der Fluglotsen Wie beeinflusst das Auftreten von Funkspruchüberschneidungen die Performance der Fluglotsen bei der Nutzung der vorgeschlagenen Designoptionen? Experiment 2 Perspektive der Piloten Wie beeinflusst der Empfang von Funksprüchen anderer Flugplätze über eine globale Party Line das Situationsbewusstsein der Piloten? 11

12 Experiment 2 - Perspektive der Piloten Versuchsaufbau & Probanden 1 x 3 x Microsoft Flight Simulator X (Multiplayer Mode) Online Simulation in Echtzeit über VPN Probanden 7 ausgebildete Fluglotsen (7 m, M=45.5) & 21 lizenzierte Piloten (21 m, M=39.3) 12

13 Experiment 2 - Perspektive der Piloten Aufgaben & Untersuchungssmethode Fokus auf Privatpiloten Höherer Bedarf an Party Line Informationen [Pritchett & Hansman, 1995] Aviate steuern einer Cessna 172 alle Flugphasen VFR Bedingungen Navigate folgen einer vorgegebenen Flugroute Landmarken zur Orientierung Communicate Globale Party Line ATC Freigaben und Informationen Verwendung standardisierter Sprechgruppen freeze-and-query Methode Unterbrechung der Simulation zu 12 vordefinierten Zeitpunkten, Fragebogenerhebung (jeweils 10 Situationsabfragen), Bewertung der subjektiv erlebten Anstrengung. 13

14 Experiment 2 - Perspektive der Piloten Situationsabfragen & UVs pilot 1: D-EGRP, two miles east Echo, 2000 ft, inbound for landing. Pilot 1: D-EGRP, zwei Meilen östlich von Echo, in 2000 ft, zur Landung. ATCO: D-EGRP, wind 050 degrees 5 knots, QNH 1019, cleared straight in runway 22, ATCO: D-EGRP, Wind 050 Grad 5 Knoten, QNH 1019, frei zur Landung Piste 22, report runway in sight. melden Sie die Landebahn in Sicht. pilot 1: QNH 1019, cleared straight runway 22, report runway in sight, D-EGRP. Pilot 1: QNH 1019, frei zur Landung Piste 22, melde Landebahn in Sicht, D-EGRP. Pilot 1/Flugplatz 1 Wie lautet ihre aktuelle Flughöhe? o o o o nicht wenig überwiegend sehr sicher sicher sicher sicher Wie lautet die aktuelle Flughöhe der D-EGRP? o o o o nicht wenig überwiegend sehr sicher sicher sicher sicher Pilot 2/Flugplatz 2 Pilot 3/Flugplatz 3 Innersubjektfaktor Situationsbezug (eigene/andere Verkehrssituation) 14

15 Experiment 2 - Perspektive der Piloten Situationsabfragen, UVs & AVs pilot 1: D-EGRP, two miles east Echo, 2000 ft, inbound for landing. Pilot 1: D-EGRP, zwei Meilen östlich von Echo, in 2000 ft, zur Landung. ATCO: D-EGRP, wind 050 degrees 5 knots, QNH 1019, cleared straight in runway 22, ATCO: D-EGRP, Wind 050 Grad 5 Knoten, QNH 1019, frei zur Landung Piste 22, report runway in sight. melden Sie die Landebahn in Sicht. pilot 1: QNH 1019, cleared straight runway 22, report runway in sight, D-EGRP. Pilot 1: QNH 1019, frei zur Landung Piste 22, melde Landebahn in Sicht, D-EGRP. Wie lautet der aktuelle QNH-Wert an ihrem Flugplatz? o o o o nicht wenig überwiegend sehr sicher sicher sicher sicher Pilot 1/Flugplatz 1 Abhängige Variablen Pilot 2/Flugplatz 2 Pilot 3/Flugplatz 3 Innersubjektfaktor Informationskonflikt (mit/ohne Informationskonflikt) Fehlerrate bei der Beantwortung der Situationsabfragen, Subjektiv empfundene Sicherheit bezüglich der Korrektheit der erteilten Antworten, Subjektiv empfundene Anstrengung mithilfe der SEA Skala. 15

16 Fehlerrate Subjektiv empfundene Sicherheit T e c h n is c h e U n iv e r s itä t B e r lin Experiment 2 - Perspektive der Piloten Ergebnisse Fehlerrate Situationsbezug (F(1,15) = , p <.001, f = 1.52) Informationskonflikt (F(1,15) = 5.197, p <.05, f = 0.59) Interaktion (n.s.) Subjektiv empfundene Sicherheit Situationsbezug (F(1,15) = , p <.001, f = 1.65) Informationskonflikt (F(1,15) = 6.039, p <.05, f = 0.63) Interaktion (F(1,15) = 5.008, p <.05, f = 0.58) 80% 70% 60% ohne Informationskonflikt mit Informationskonflikt 48,6% 4 3,5 50% 3 3,3 2,5 40% 30% 24,5% 48,3% 2 2,5 20% 10% 17,3% ohne Informationskonflikt mit Informationskonflikt 0% eigene Verkehrssituation Situationsbezug andere Verkehrssituation 1 eigene Verkehrssituation Situationsbezug andere Verkehrssituation 16

17 Experiment 2 - Perspektive der Piloten Ergebnisse Situationsbezug eigene Verkehrssituation andere Verkehrssituation Informationskonflikt ohne mit ohne mit falsch/ unvollständig keine 2.9% 9.7% 11.9% 21.9% 27.7% 26.8% 20.0% 18.0% Verwechslungen Information Korrekte Antwort Erteilte Antwort Rufzeichen Flugsicherungsbetriebsstelle Remote Tower Münster Remote Tower Dortmund Windrichtung 050 (Münster) ca. 100 (110 Dortmund) Systemzustand Alle Systeme funktionstüchtig (Münster) ATIS ausgefallen (Dresden) Pflichtmeldepunkt November (Dresden) November 1 (Münster) Betriebsrichtung RWY RWY 04 (Dresden) RWY 06 (Dortmund) Windstärke 4 kn (Dresden) 10 kn (Dortmund) Luftraum keine speziellen Luftraumbereiche (Dresden) spezielle Luftraumbereich (Dortmund) Verkehrssituation - eigner Flugplatz keine anderen LFZ 3 LFZ mit mir (Dortmund), bis eben dachte ich, ich wäre alleine, dann kam Verwirrung auf (Dresden), 3 und eins am Boden (Münster) 17

18 Zusammenfassung & Fazit Experiment 1 Perspektive der Fluglotsen Überschneidungen von Funksprüchen vermeiden Experiment 2 Perspektive der Piloten Informationen anderer Flugplätze ausblenden REMOTE AIRPORT TRAFFIC CONTROL CENTRE AB 1673, cleared for take-off runway 22 Alternative Lokale Party Lines + Signalton Art des Tons (Frequenz & Lautstärke) Frustrationspotenzial & Ablenkung (irrelevant sound effect) 18

19 Ausblick Betriebskonzept Aufgaben Zuständigkeiten REMOTE AIRPORT TRAFFIC CONTROL CENTRE 19

20 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! At one time it was hard to believe that an airline crew would not contain a flight engineer however automation has taken over that task. [ ]. At one time it was hard to believe that a passenger aircraft would be without physical flight controls, but now fly-by-wire has been successflully implemented. [ ]. Just because promised canges have not yet occured does not mean they will never occur. (A. Beadle, IFATCA, 2007) 20