Moderne Rollführung. - Ein Beitrag zur Vision Am Beispiel des Europäischen Projektes EMMA

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1 Moderne Rollführung - Ein Beitrag zur Vision Am Beispiel des Europäischen Projektes EMMA

2 Agenda Vision 2020 Rollführung Europäische Projekt EMMA Projektziele Projektaufbau Projektergebnisse Ausblick 2

3 Luftraum über Europa heute 3

4 Prognose des Luftraums über Europa morgen 4

5 Vision 2020 (Januar 2001) In der Vision 2020 werden ehrgeizige Ziele angestrebt: Steigerung des Luftverkehrs (3x) Pünktlichkeit (99%) Verweildauer am Flughafen (15 / 30 min) Sicherheit (1/5) Leiser und sauberer Flugverkehr Integration aller Transportmittel Von diesen Zielen können vier maßgeblich durch ein Rollmanagementsystem beeinflusst werden: 5

6 Vision Wetterunabhängigkeit des Luftverkehrs (am Flughafen) 2. Pünktlichkeit (99%) 3. Reduktion der Unfallrate (Faktor 5) 4. Leiser und sauberer Verkehr (am Flughafen) 6

10 Der Weg zur Vision 2020 Lokale Verbesserungsmaßnahmen reichen nicht mehr Ganzheitliche, partnerübergreifende Systemansätze sind nötig: ATC Airlines Airports Airframer Forschung 10

11 Der Flughafen als Engpass (Quelle: Eurocontrol ATFM Summary 2002) 11

12 Wetterabhängigkeit (Quelle: Eurocontrol ATFM Summary 2002) 12

13 Heutiger Stand Outside Vision TV Data Fusion Voice SMR Information Exchange via Telephon Paper Strips 13

14 Rollführung Was ist Rollführung: Rollführung ist ein System, das den Lotsen und den Piloten bei den Arbeitsprozessen am Flughafen unterstützt. Fachbegriff A-SMGCS (Advanced Surface Movement Guidance and Control System) Ein A-SMGCS besteht aus vier Hauptfunktionen: Erfassung Überwachung Planung Führung Level I / II System (ICAO 9830) Erweiterte Services 14

15 Erfassung Perfekte Erfassung des Rollverkehrs notwendig: für das Situationsbewusstseins des Nutzers als Basis aller weiteren A-SMGCS Funktionen Ein adäquates Sensor-Set, abhängig von der Flughafen- Topographie Redundante Informations-Quellen (primär- / sekundär- Quellen) Eine intelligente Sensor-Daten-Fusion Validiertes Lotsen-Displays zur Systeminteraktion (HMIs) 15

16 Arbeitsplatz früher und heute SMR Sicht Beispiel eines A-SMGCS HMI 16

17 Überwachung Überwachung bedeutet eine Vergleich des Ist-Zustandes mit dem Soll-Zustand bezüglich: Rollen auf / über eine RWY / Stoppbars ohne Freigabe Rollen auf gesperrten Rollwegen Kollisionswarnung mit anderen Fahrzeugen Wenn ein Planungssystem vorhanden ist, erweitern sich die Möglichkeiten: Rollwegüberwachung Zeitliche Überwachung von Freigaben 17

18 Planung Planung ist die Krönung eines A-SMGCS und bedeutet: Rollwegplanung Planung der zeitlichen Abfolge von Freigaben (z.b. Start Up, Push Back, Line Up, Take Off Clearance) Planung basiert auf mehreren Teilaspekten: Runway Belegung Anflugplanung Abflugplanung Streckenflugplanung Slot -Vergabe 18

19 Führung Es gibt zwei mögliche Arten der Rollführung: Bodengebunden (z.b. gesteuerte Mittellinienbefeuerung) Bordgebunden (z.b. Moving Map Display ) Die bodengebunden Rollführung kann dem Fahrzeugführer lediglich seinen Weg aufzeigen. Bei der bordgebundenen Rollführung - über ein grafisches Kartendisplay - erhöht sich sein Situationsbewusstsein: Darstellung anderer Verkehrsteilnehmer über einen möglichen Datenlink Möglichkeit eines bordgebundenes Warnsystem (Routenabweichung, Kollision, RWY-Incursion, Stoppbar) 19

20 Informations-Management Das Informations-Management dient dem Nutzer (Lotse, Pilot, Manager, etc.), indem es die richtigen Informationen zur richtigen Zeit zur Verfügung stellt. 1. Datensammlung 2. Datenfusion 3. Beseitigung von Unstimmigkeiten 4. Datenformatierung 5. Datenverteilung 6. Zeit- und sachgerechte Darstellung 20

21 Die gesamte A-SMGCS Umgebung Obstacles Obstacles Ground Ground Movement Controller Movement Controller Aircraft Aircraft Vehicles Vehicles Surveillance Control / Alerting Level 1 Guidance Planning Level 2 higher S higher S Information- Management ATC Systems Airport Systems External Systems Airline Systems 21

22 Vorteile von A-SMGCS A-SMGCS ist modular und in verschiedenen Ausbaustufen implementierbar A-SMGCS basiert in den beiden ersten Ausbaustufen auf vorhandener Technik A-SMGCS benötigt Datenpools und fügt sich somit in Datenstrukturen ein, wie sie auch von anderen Konzepten (z.b. Gate to Gate, CDM) benötigt werden. 22

23 Warum EMMA Die EU hat schrittweise die Einführung des A-SMGCS durch Projekte in den verschiedenen Rahmenprogrammen gefördert: FP4: DEFAMM (Demonstration Facilities for Airport Movement Management) mit dem Hauptziel der technischen Machbarkeit. FP5: BETA (operational Benefit Evaluation by Testing an A- SMGCS) zur ersten Einführung eines A-SMGCS unter operationellen Bedingungen. FP6: EMMA (European Airport Movement Management by A- SMGCS), dass eine Harmonisierung der zweistufigen Implementierung von A-SMGCS (I/II) und (III/IV) unter angepassten operationellen Verfahren fördert. 23

24 Ziele von EMMA Pave the way for harmonized A-SMGCS Implementation in Europe Common A-SMGCS interoperable Air-Ground co-operation concept and benefit expectation in Europe 24

25 Überprüfung der operationellen Anwendbarkeit des Konzeptes Kontrollieren der Szenarien gegenüber dem Konzept Entwicklung von Testszenarien Anpassung des Konzeptes an die Testflughäfen Entwicklung eines generischen A-SMGCS Konzeptes 25

26 EMMA Konsortium 26 Partner, 9 Ländern 26

27 Die Projektstruktur von EMMA Contact to other Projects Exploitation Dissemination GP0 IP Management GP7 User Forum SP1 Operational Concept WP 4,5 & 6 Ground WP 4,5 & 6 Developments Ground SP3,4,5 Developments Ground Developments SP2 Airborne Developments SP6 Validation Prague Toulouse Malpensa Airborne 27

28 Die Managementstruktur von EMMA GP0 Management SP1 Concept SP2 Onboard SP3 Prague SP4 Toulouse SP5 Malpensa GP7 User Forum SP6 Validation 28

29 Die Systemstruktur von EMMA Surveillance External Information co-op location, identity velocity, quality fusion non co-op Human Machine Interface Movements Control of lights / signs Pilot / Vehicle displays definition of monitoring paramenters (Conflict table) Monitoring Deviation from planned routes Conflict resolutions Guidance (& Control) planned routes Planning planned routes Planning rules and objectives 29

30 EMMA Bodenausrüstung Type Prague Toulouse Malpensa ASR stations SMR stations MLAT stations Data Fusion & ATCO HMI Conflict Detection Gap Filler Camera Vehicles equipped /3 Ground based Guidance Onboard MMD tested 30

31 EMMA Cockpitausrüstung 31

32 EMMA Cockpitausrüstung Future Cockpit mit: Moving Map Display mit Kartendarstellung und der eigenen Position Verkehrslagedarstellung basierend auf ADS-B / TIS-B über 1090 ES Grafische Führung über CPDLC Autonome Überwachung mit Konflikt Erkennung Head Up Display 32

33 Was hat EMMA bisher erreicht Eine harmonisierte Definition des A-SMGCS Level I & II in Übereinstimmung mit EUROCONTROL an drei Flughäfen Definition eines Operationellen-Konzeptes, dass außerdem folgendes berücksichtigt: Funktionale Gefahren-Bewertung (FHA) System Sicherheits-Bewertung (SSA) Implementierung eines Level I & II Systems an drei Flughäfen inklusive der Cockpitausstattung eines Testflugzeuges Entwicklung einer Verifikations- und Validierungs- Methode 33

34 Ergebnisse Ergebnisse basieren auf zwei Methoden: 1. Verifikation: Technisches Testen ( Haben wir das System richtig gebaut? ) Hierbei werden Systemleistungen gegen die definierten technischen Erfordernisse gemessen 2. Validierung: Operationelles Testen mit Man in the Loop ( Haben wir das richtige System aufgebaut? ) Echtzeit-Simulationen Shadow Mode Versuche Operationelle Tests im Feld Statistische Daten aus Befragungen 34

35 Statistische Ergebnisse (1) Indicator Measured Required Reported position accuracy 3.2 m 7.5 m 7.5 m Probability of detection 99.65% % 99.9% Probability of false detection 0% 0.07% 0.001% Probability of identification 99.72% 100% 99.9% Probability of false identification 0% 0.001% Target report update rate 0.47s 1s 1s Probability of Detection of an Alert Situation 100% 99.9% 35

36 Statistische Ergebnisse (2) Abdeckung Eine komplette Abdeckung des Flughafens ist immer eine große Herausforderung. Ungenügende Abdeckung wird immer dann gegeben sein, wenn Flugzeuge oder Fahrzeuge nicht mit kooperativen Systemen ausgestattet sind. Identifikationswahrscheinlichkeit sollte laut ICAO 99,9% sein, es wurden aber nur 99,65% gemessen. Die Akzeptanz der Lotsen dieser geringeren Leistung hat aber klar gezeigt, dass er dennoch ausreicht. A-SMGCS reduziert die Kommunikation um mehr als 10% Die Reaktionszeit eines Lotsen im Falle eines Konflikts verringert sich von 6,0 auf 5,3 Sekunden. 36

37 Operationelle Ergebnisse Mit A-SMGCS Level I&II haben sich zwei wesentliche Verfahren geändert: Die Flugzeug-Identifikations-Prozedur durch den Lotsen Die Transponder-Prozedur durch den Piloten Die statistisch signifikanten Antworten der Lotsen zeigen, dass sie auf das A-SMGCS verlassen und die neuen Verfahren vollkommen anwenden. Die neuen Identifikations-Verfahren sind sicherer, effizienter, speziell unter schlechten Sichtbedingungen. Die Transponder-Prozedur ist korrekt definiert und trifft die operationellen Notwendigkeiten 37

38 Ausblick: EMMA2 EMMA2 wird die höheren A-SMGCS Dienste definieren: Technische und operationelle Anforderungen Angepasste Verfahren Cockpit- und Boden-Ausstattungen CPDLC EMMA2 wird wieder in enger Zusammenarbeit mit EUROCONTROL stattfinden, bei gleichzeitiger Einbeziehung aller Nutzer. 38

39 Service Steps (1, 2, 3, ) ATCO Surveillance S1 Identif./Position of everything in the manoeuvering area EMMA S2 Step 1 + Identif./Position of all a/c in the movement area (includes the apron) EMMA 2 S3 S2 + Id/Pos of vehicles movement area ATCO Control C1 Conflicts on RWY C2 Conflicts on TWY C3 Plan / Route Deviation / EFS / CPDLC C4 Conflicts on Aprons ATCO Guidance G1 Manual switched ground guidance (e.g. Heathrow) G2 Auto switch ATCO Routing R1 Manual R2 Semi-auto R3 Auto (Planning) R4 ROP Flight Crew Onboard Services A1 Electronic Moving Map A2 Ground traffic + CPDLC A3 HUD A4 Auto steering Veh. Drivers Onboard Serv. V1 Electr. Moving Map V2 Ground Traffic V3 Dispatch & Guidance 39

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