Grundseminar Kulturgeographie Sommersemester Die Funktion der Flugsicherung innerhalb des Luftverkehrs der Bundesrepublik Deutschland

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1 Grundseminar Kulturgeographie Sommersemester 2000 Die Funktion der Flugsicherung innerhalb des Luftverkehrs der Bundesrepublik Deutschland

2 - 3-1 EINLEITUNG 3 2 RÄUMLICHE STRUKTUREN DER FLUGSICHERUNG Abgrenzung der Zuständigkeiten innerhalb der Flugüberwachung Vorfeldkontrolle Tower An- und Abflugkontrolle Area Control Center und Upper Area Control Center 6 3 DIE TECHNIK DER FLUGSICHERUNG Funktionsprizip des Primary Surveillance Radar Funktionsprinzip des Secondary Surveillance Radar Bodenüberwachungstechnik Flugplankette Radarkette Lotsenplätze in den ACC und UAC Radarlotse Koordinationslotse Kontrollstreifen Label 14 4 ABSCHLIEßENDE BEMERKUNGEN 16 5 VERZEICHNISSE Literatur Abbildungen 3

3 - 2-1 Einleitung Der Luftverkehr ist ein wichtiger Bestandteil des Themengebietes Verkehr innerhalb der Anthropogeographie. Diese Arbeit beschäftigt sich aus diesem Grund thematisch mit den Zuständigkeiten, Abläufen und technischen Einrichtungen der Deutschen Flugsicherung GmbH (DFS), die innerhalb der Grenzen der Bundesrepublik Deutschland für die Überwachung des Luftverkehrs verantwortlich ist. Die Ausführungen beschränken sich auf Deutschland, da die Komplexität von Flugsicherungseinrichtungen den Umfang dieser Hausarbeit bei weitem übersteigen würde. Die unterschiedlichen Konzepte der im Zuständigkeitsbereich der jeweiligen Staaten liegenden Flugsicherungen würde ein solches Unterfangen zudem erschweren. Die insbesondere unter geographischen Aspekten interessanten räumlichen Strukturen eines Flugüberwachungssystems werden im zweiten Kapitel behandelt. Kapitel 3 beschäftigt sich mit den technischen Systemen und Arbeitsabläufen der DFS. Dieses Kapitel ist im Umfang sehr ausführlich gewählt worden, da es zum Verständnis eines so komplexen Systems wie das der Flugsicherung essentiell ist, sich auch mit technologischen und arbeitsablauforientierten Prozessen auseinander zu setzen. Als Zitierweise wurde die naturwissenschaftliche Form gewählt, da es sich bei der Anthropogeographie um ein Teilgebiet der Geographie handelt. 2

4 - 3 - Räumliche Strukturen der Flugsicherung Der Abschnitt Flugsicherung beschäftigt sich mit den Zuständigkeiten der Flugüberwachung. Die Verantwortlichkeit für die Luftraumüberwachung liegt auch innerhalb der EU bei den Staaten selbst. Aus diesem Grund beschränkt sich die Beschreibung der Flugüberwachung in dieser Arbeit auf die Bundesrepublik Deutschland. Die Komplexität dieses Themenbereichs ließe eine weitere Einbeziehung fremdstaatlicher Flugsicherungskonzepte nicht zu. Neben den Zuständigkeiten der Flugüberwachung werden zudem die Luft- und Bodenüberwachungssysteme vorgestellt. Die für den Informationsverlauf wichtigen Radar- und Flugplanketten werden in den Kapiteln und erklärt. Mit dem Kapitel werden die Lotsenarbeitsplätze beschrieben. 2.1 Abgrenzung der Zuständigkeiten innerhalb der Flugüberwachung Zur Überwachung und Kontrolle der Luftfahrzeuge im Luftraum der Bundesrepublik Deutschland ist die Deutsche Flugsicherung GmbH (DFS) verantwortlich. Ab dem Start der Triebwerke des Luftfahrzeugs auf dem Abflughafen bis zum Erreichen des Gates am Zielflughafen befindet sich das Flugzeug unter der ständigen Überwachung einer der Kontrollinstanzen der DFS, beziehungsweise der Flugsicherung des jeweiligen Landes, aus dem ein Flug kommt oder in das ein Flug geht. Dieser Ablauf unterteilt sich bei der DFS und den meisten europäischen Flugsicherungen in die Bereiche Vorfeldkontrolle, Tower, An- und Abflugkontrolle sowie Area und Upper Area Control Center, die im Folgenden kurz beschreiben werden (Hess, 1999) 2.1.1

5 - 4 - Vorfeldkontrolle Wenn der Pilot eines Luftfahrzeugs die Startprozedur beginnen möchte, muß er sich bei der Vorfeldkontrolle des Flughafens die Erlaubnis für das Anlassen der Triebwerke einholen. Von ihr erhält er auch die Anweisungen, auf welchen Rollwegen er zu seinem Startpunkt gelangen darf. Die Vorfeldkontrolle ist die einzige Kontrollinstanz, die nicht der DFS angehört. Sie wird vom jeweiligen Flughafen gestellt. Abbildung 2-1 zeigt die Zuständigkeitsgrenzen von Vorfeldkontrolle und Tower anhand des Flughafens München. Die grau unterlegte Fläche markiert den Zuständigkeitsbereich der Vorfeldkontrolle. Abb. 2-1: Flugplatzkarte des Flughafen München (ARC, 2000) 2.1.2

6 - 5 - Tower Nähert sich das Flugzeug dem Start- und Landebahnsystem, endet die Zuständigkeit der Vorfeldkontrolle und der Pilot nimmt seine Anweisungen vom Towerlotsen in Empfang. Der Tower oder die Platzkontrolle ist Bestandteil der Flugsicherung und regelt den Verkehr auf den Start- und Landebahnen sowie dem unmittelbaren Luftraum über dem Flughafen Die Start- und Landefreigabe sowie die aktuellen Wetterdaten werden vom Tower an die Cockpitcrew übermittelt (DFS, 1995a) An- und Abflugkontrolle Für die An- und Abflüge ist die An- und Abflugkontrolle verantwortlich. Nach dem Start übergibt der Towerlotse das Flugzeug an die Abflugkontrolle. Bei Anflügen übergibt wiederum der Anfluglotse das Flugzeug an den Towerlotsen. Der Zuständigkeitsbereich der An- und Abflugkontrolle endet bei einer Flughöhe von 4000 Metern (DFS, 1995a) Area Control Center und Upper Area Control Center Im Reiseflug übernimmt die Bezirkskontrolle die Verantwortung für die Airliner. Die Bezrikskontrolle ist in zwei Höhenabschnitte unterteilt. Unterhalb von Flugfläche 245 ( ft/7500 m) sind die Area Control Center (ACC) zuständig, darüber, im sogenannten oberen Luftraum, die Upper Area Control Center (UAC). Die UAC der DFS befinden sich in Karlsruhe, München und Berlin (zukünftig Bremen).

7 - 6-3 Die Technik der Flugsicherung Zur Überwachung des Luftraumes werden als technische Hilfsmittel für die Lotsen Radarsysteme eingesetzt. Diese Systeme ermöglichen dem Lotsen die Erfassung der aktuellen Position eines Luftfahrzeugs. Die Radarinformationen werden optisch auf Monitoren an den Lotsenarbeitsplätzen dargestellt. Von der DFS werden zwei unterschiedliche Radarsysteme, daß Primary Surveillance Radar (PSR) und das Secondary Surveillance Radar (SSR) eingesetzt (vgl. Abb. 3-1). Das Funktionsprinzip der beiden Systeme wird nun kurz vorgestellt. SSR-Ante nne PSR-Ante nne Abb. 3-1: Primär- und Sekundärradarantenne (DFS, 1998b)

8 Funktionsprizip des Primary Surveillance Radar Das Primary Surveillance Radar (PSR) sendet ein elektromagnetisches Signal aus. Trifft dieses Signal auf ein Objekt, wird es reflektiert und zur Sendeantenne zurückgeleitet. Durch die Laufzeit des Signals kann die Entfernung und durch die Antennendrehung die Richtung zum Objekt bestimmt werden (DFS, 1999c). Das Funktionsprinzip ist in Abb. 3-2 abgebildet. Abb. 3-2: Funktionsweise des PSR (nach DFS, 1999c) 3.2 Funktionsprinzip des Secondary Surveillance Radar Das in Abb. 3-3 dargestellte Secondary Surveillance Radar (SSR) ermöglicht den Abruf von flugspezifischen Informationen. Die Antenne des SSR, der sogenannte Interrogater, befindet sich im allgemeinen über der Antenne des PSR und sendet auf der Frequenz 1090 MHz ein Signal aus, das von einem Gerät im Flugzeug auf der Frequenz 1030 MHz beantwortet wird. Dieses Antwortgerät wird als Transponder bezeichnet. Im Transpondercode sind Daten wie Flughöhe und Kennung des jeweiligen Flugzeuges enthalten (DFS, 1999c).

9 - 8 - Abb. 3-3: Funktionsweise des SSR (nach DFS, 1999c) 3.3

10 - 9 - Bodenüberwachungstechnik Airport Surface Detection Equipment Um einen sicheren Ablauf des Rollverkehrs auf den Verkehrsflächen eines Flughafens unabhängig von der Sicht der Towerlotsen oder der Vorfeldkontrolle zu gewährleisten, setzt die DFS das Airport Surface Detection Equipment (ASDE) ein. Mit diesem Bodenradarystem können sowohl Flugzeuge als auch Bodenfahrzeuge auf den Kontrollmonitoren der Towerlotsen dargestellt werden. Die Daten des ASDE werden zusätzlich zur Vorfeldkontrolle übertragen, wodurch Beeinträchtigungen des Vorfeldverkehrs reduziert werden (DFS, 1999c). 3.4 Flugplankette Für jeden Flug besteht die Notwendigkeit zur Erstellung eines Flugplans, um den Luftraum und die begrenzten Kapazitäten an den Flughäfen effizient nutzen zu können und um einen geordneten Ablauf des Luftverkehrs zu ermöglichen. Nur so können gefährliche Begegnungen oder gar Unfälle vermieden werden. Der Flugplan enthält Daten über den Abflug- und Zielflughafen sowie die Start- und Landezeiten, die sogenannten Slots. Die Flugpläne werden für Europa in Brüssel in einen Zentralrechner, der Central Flow Management Unit (CFMU) eingespeist. Das CFMU übermittelt nun die Daten im europaweit standardisierten Online Data Interchange-Format (OLDI) über ein multinationales Netzwerk, das Intigrated Initial Flight Plan Processing System (IFPS), an die vom jeweiligen Flug betroffenen nationalen Flugdatenverarbeitungssysteme (FDPS). Das FDPS der DFS gibt seinerseits die OLDI-Daten über das Packet Switched Network (PSN) an die DFS-Kontrollstellen weiter. Das PSN wird jedoch schrittweise durch ein moderneres Netzwerk, daß Value Added Network (VAN) ersetzt. VAN ist in der Lage, Sendungen bei Störungen selbstständig zu wiederholen, Meldungen an zuvor definierte Adressen zu schicken und Fehlermeldungen auszugeben. Bei Überschreitung der Grenze zweier FDPS ist durch PSN und VAN somit sichergestellt, daß an den zuständigen Lotsenarbeitsplätzen die notwendigen Daten ankommen (DFS, 1999d).

11 Radarkette Belgien, Deutschland, Luxenburg und die Niederlande kooperieren im Rahmen von Eurocontrol beim Austausch von Radardaten. Über das Radar Data Distribution Network (RADNET) werden Radardaten an die jeweiligen Radardatenverarbeitungssysteme übermittelt (vgl. Abbildung 3-4). Durch die Kopplung von Radar- und Flugplankette erhalten die Lotsen mehr und aktuellere Informationen. Das FDPS wird darüber hinaus in die Lage versetzt, die geplanten Daten mit den realen abzugleichen (DFS, 1999d). Abb. 3-4: RADNET-Verbund (DFS, 2000e) 3.6

12 Lotsenplätze in den ACC und UAC Die Lufträume innerhalb der Verantwortlichkeit von den ACC und UAC sind noch einmal in kleinere Sektoren aufgeteilt, in Abhängligkeit von Verkehrsfluß und Lage der Flugrouten. Jedem Sektor ist ein Koordinationslotse und ein Radarlotse zugeteilt (DFS, 2000f). Abb. 3-5: Lotsenarbeitsplatz des ACC in Langen (DFS, 1999d)

13 Radarlotse Der Radarlotse steht in direktem Funk- und Radarkontakt mit den Flugzeugen in seinem Sektor. Er sorgt dafür, daß die Flugzeuge bestimmte Mindestabstände einhalten. Luftfahrzeuge, die in einer Höhe hintereinander fliegen, müssen je nach Wirbelschleppenkategorie (light, medium, heavy) einen Abstand von 7,5 bis 15 km einhalten. Bis zum FL 290 beträgt die untere Grenze für die vertikale Staffelung 1000 ft (300 m), darüber ist ein Mindestabstand von 2000 ft (600 m) vorgeschrieben. Zudem regelt der Radarlotse den Verkehrsfluß gemäß den geltenden Absprachen beziehungsweise in Absprache mit dem Koordinationslotsen (DFS, 2000f) Koordinationslotse Der Koordinationslotse unterstützt den Radarlotsen bei seinen Aufgaben. Er koordiniert die Übergangshöhen des ein- und ausfliegenden Verkehrs seines Sektors und gibt Zeit- und Höhenänderungen an benachbarte Sektoren weiter (DFS, 2000f) Kontrollstreifen Der Kontrollstreifen bildet das Hauptinformationsmittel für den Lotsen. Auf ihm befinden sich alle notwendigen Daten, die es dem Lotsen ermöglichen, den Verkehrsfluß effektiv zu steuern. Im linken Teil des in Abbildung 3-6 dargestellten Kontrollstreifens befinden sich die sogenannten Fixes, welche die Funkfeuer, nach denen sich das Flugzeug richtet, angeben. Die Zahlen geben den Zeitpunkt in Minuten an, zu dem sich das Flugzeug am letzten, am aktuellen und am nächsten Funkfeuer befindet. Zusätlich ist die geschätzte Zeit zwischen den Fixes in Minuten dargestellt. Der zweite Abschnitt von links gibt die beantragte, die aktuelle und die koordinierte Flugflächen wieder. Rechts daneben schließt sich der Abschnitt mit den flugzeugspezifischen Daten an. Der Flugzeugtyp, die Wirbelschleppenkategeorie, die Geschwindigkeit, der Transpondercode und das Rufzeichen werden hier zur Verfügung gestellt. Im Beispiel handelt es sich um einen Airbus A320 der Lufthansa, welcher in die Kategorie Medium eingeordnet ist und bei Erstellung des Kontrollstreifens eine Geschwindigkeit von 450 Meilen

14 pro Stunde flog. Der letzte Abschnitt rechts außen zeigt neben der Startzeit und dem Startflugplatz den Zielflugplatz mit der dazugehörigen Flugroute an. Abb. 3-6: Kontrollstreifen (nach DFS, 2000f) Label Neben dem Kontrollstreifen ist ein weiteres essentielles Hilfsmittel für den Lotsen der Bildschirm, auf dem Monitor Flugzeug mit Hilfe eines Labels dargestellt werden. Das Label (s. Abb. 3-7) gibt die aktuelle Position des Flugzeugs durch Radardaten an und vermittelt Informationen über Geschwindigkeit, Flughöhe und Rufzeichen. Die Vergangenheitssysmbole geben die vorangegangenen Positionen des Airliners an. Je nach Situation können sich die Darstellungen verändern. Meldet ein Pilot zum Beispiel mit Hilfe des Transpndercodes 7700 eine

15 Luftnotlage, wird das Kopssymbol auf dem Schirm hervorgehoben (Abb. 3-8). Dies geschieht ebenfalls, wenn ein Short Term Conflict Alert (STCA), also die Gefahr ein Begegnung zweier Luftfahrzeuge (Abb. 3-9), auftritt (Hess, 1999). Abb. 3-7: Labeldarstellung auf dem Lotsenmonitor (nach DFS, 2000f)

16 Abb. 3-8: Darstellung eines STCA (Hess, 1999) Abb. 3-9: Darstellung eines Notfalls (Hess, 1999) 4

17 Abschließende Bemerkungen Die heute international noch großenteils staatlich organisierten Flugsicherungsstellen differieren in ihrer Qualität und Leistungsfähigkeit auch innerhalb der EU stark. In Griechenland beispielsweise sind Radarüberwachungssyteme kaum vorhanden und ILS-Systeme eine Seltenheit. Einige Länder, wie zum Beispiel Frankreich, sind zudem nicht bereit, ihre Kompetenzen an eine einheitliche europäische Organisation wie EUROCONTROL abzugeben. Trotzdem ist es das Ziel der DFS, einen nahtlosen Systemverbund auf internationaler Ebene zu schaffen (Waldinger, 1998). Die DFS kann dabei für viele reorganisationsbedürftige Flugsicherungen als gutes Beispiel dienen, da sie erfolgreich den Weg von einem staatlichen Unternehmen in ein privates beschritten hat. Für ihre Leistungen bezüglich der Themen Sicherheit, Pünktlichkeit und Kostenbewußtsein wurde die DFS von der International Airline Transport Association (IATA) dieses Jahr mit dem Eagle Award als beste Flugsicherung der Welt ausgezeichnet (Aero International, 2000). Um die steigende Anzahl von Flügen im immer enger werdenden Luftraum durchführen zu können, reicht es jedoch nicht aus, wenn ein einzelnes Land über ein modernes und effizientes Flugsicherungssystem verfügt. Viele Flüge überschreiten Staatsgrenzen, so daß internationale Lösungen zur Bewältung der Verkehrsströme gefunden werden müssen. Doch die selbst in der Europäischen Union vorhandenen Vorbehalte, ein einheitliches Flugsicherungssystem zu betreiben, läßt die Zukunft des Luftverkehrs nicht ganz so sicher aussehen, wie sie auf den ersten Blick scheint. Viele Flugstrecken und Flughäfen sind bis an ihre Kapazitätsgrenze ausgelastet und kaum in der Lage, zusätzlichen Verkehr aufzunehmen. Die Standardisierung der Flugsicherungssysteme ist damit eine der großen Herausforderungen im Luftverkehr der Zukunft.

18 5 Verzeichnisse 5.1 Literatur Aero International Mit Eagle Award ausgezeichnet. Zeitungsartikel in Aero International, S. 16 vom Juli 2000 ARC DFS a Vorfeld Flughafen München. Hompage des Airport Research Centers, Wegweisend, Informationsvideo der DFS, Offenbach am Main 1995 DFS b Die Technik der Flugsicherung. Hrsg. DFS, Offenbach am Main 1998 DFS c Ortung im Luftverkehr - Ein Beitrag zur Sicherheit und Kapazitätssteigerung. Hrsg. DFS, Offenbach am Main 1999 DFS d Die Flugsicherunssysteme in Langen - Handlungsspielräume durch neue technische Konzepte. Hrsg. DFS, Offenbach am Main 1999 DFS e Karte des RADNET-Verbundes, DFS 1999 DFS f Besuch der DFS-Kontrollzentrale Langen, 2000 Hess, C. Die Technik der Flugsicherung. Zeitungsartikel in Flug Revue, S vom April 1999 Waldinger, K. Editorial zu: Die Technik der Flugsicherung. Hrsg. DFS,

19 - 3 - Offenbach am Main Abbildungen Abb. 2-1: Flugplatzkarte des Flughafen München (ARC, 2000) 5 Abb. 3-1: Primär- und Sekundärradarantenne (DFS, 1998b) 7 Abb. 3-2: Funktionsweise des PSR (nach DFS, 1999c) 8 Abb. 3-3: Funktionsweise des SSR (nach DFS, 1999c) 8 Abb. 3-4: RADNET-Verbund (DFS, 2000e) 10 Abb. 3-5: Lotsenarbeitsplatz des ACC in Langen (DFS, 1999d) 11 Abb. 3-6: Kontrollstreifen (nach DFS, 2000f) 13 Abb. 3-7: Labeldarstellung auf dem Lotsenmonitor (nach DFS, 2000f) 14 Abb. 3-8: Darstellung eines STCA (Hess, 1999) 14 Abb. 3-9: Darstellung eines Notfalls (Hess, 1999) 14