Zarządzanie przepływem ruchu lotniczego

Gdy lecimy samolotem jako pasażer, często zastanawiamy się ile osób czuwa nad naszym bezpieczeństwem. Oczywiście jest to przede wszystkim załoga, ale także wiele osób na ziemi - kontrolerzy ruchu lotniczego, dyżurni portów, koordynatorzy ruchu naziemnego, mechanicy, cały sztab techników, a także setki innych osób. Każdy z nich pełni jakąś istotną funkcję i każdy z nich musi pracować na 100% swoich możliwości. Czy może się jednak zdarzyć, że sytuacja kogoś z nich przerośnie? Takiej możliwości w zasadzie nie ma. Każdy ma z góry określony zakres obowiązków i wypracowane schematy postępowania. Teoretycznie załoga może spotkać się z sytuacją bardzo trudną, ale nadal pilotują oni tylko ten jeden statek powietrzny, a do tego jest ich dwóch.

Wyjątek stanowią kontrolerzy ruchu lotniczego. Kontroler pracując na swoim sektorze, obsługuje jednocześnie często kilka, a nawet kilkanaście samolotów na raz. Wraz z rosnącą ich liczbą rośnie obciążenie pracą. Każdy samolot może być z każdym innym w konflikcie, więc sytuacja komplikuje się w tempie geometrycznym. Co więcej mając do dyspozycji tylko jeden kanał radiowy, może zwyczajnie zabraknąć czasu, aby wszystkim przekazać odpowiednie instrukcje w odpowiednio krótkim czasie. Przyjmuje się więc, że dany sektor ma pewną z góry ograniczoną pojemność. Określa się ją na podstawie badań i doświadczenia. Gdyby w sektorze znalazło się więcej samolotów, niż wynosi jego pojemność, powstałoby obawa, że kontroler sobie nie poradzi z takim ruchem i coś przegapi, albo przestanie pracować w czasie rzeczywistym, odkładając rozwiązanie konfliktów na później, gdyż są inne, w danej chwili ważniejsze. A przecież nic nie ogranicza z góry liczby samolotów, które mogą znaleźć się w danym sektorze w danej chwili.

Ruch lotniczy nad Europą

Jak sobie z tym radzić?

Najprostsza metoda to podział dużego sektora na kilka mniejszych. Wtedy tę samą liczbę samolotów można rozdzielić na kilku kontrolerów, a więc zmniejszyć ich obciążenie. Sektorów nie można jednak dzielić w nieskończoność. Kiedy sektory zrobią się bardzo małe, czas przelotu samolotu przez sektor stanie się krótki i może się okazać, że koordynacja przekazywania samolotów pomiędzy sektorami pochłonie więcej czasu, niż samo separowanie ruchu w sektorze. Może się też okazać, że brakuje ludzi.

Problem spiętrzeń ruchu lotniczego nie dotyczy tylko przelotów na dużych wysokościach. Także lotniska borykają się z tym problemem, gdyż znany jest fakt, że samoloty generalnie lubią latać stadami. Wszyscy chcieliby startować i lądować o tej samej porze. Jeśli do tego dojdą kiepskie warunki pogodowe (burza, śnieg, mgła), albo wyłączenie części pola manewrowego, bardzo łatwo o zakorkowanie takiego lotniska.

Potrzebny jest więc system, który będzie zarządzał przepływem ruchu lotniczego. Układał go w taki sposób, aby samoloty nie przepełniały sektorów i nie korkowały lotnisk. Zarządzanie przepływem ruchu lotniczego (ATFM) to jeden z aspektów służb żeglugi powietrznej. Nie istnieje taki system w skali globalnej, ale istnieje w regionie europejskim.

Jak to działa? Postanowiono o ustanowieniu Centralnego Organu Zarządzania Przepływem Ruchu Lotniczego (CFMU) pod egidą Eurocontroli. Instytucja ta znajduje się w Brukseli. Z nią współpracują instytucje krajowe np. Polska Agencja Żeglugi Powietrznej, która powołała w tym celu stanowisko Zarządzania Przepływem Ruchu Lotniczego (FMP), które znajduje się w Centrum Zarządzania Ruchem Lotniczym w Warszawie. Poniższa mapa pokazuje które kraje delegują zarządzanie przepływem ruchu lotniczego do CFMU:

CFMU działa na trzech szczeblach - strategicznym (planowanie na 7 dni i więcej do przodu), przedtaktycznym (1-6 dni) i taktycznym (w czasie rzeczywistym). Jak to działa w praktyce?

Wszystkie plany lotu składane na lot według wskazań przyrządów wysyłane są do Brukseli, a tam trafiają do systemu komputerowego. System ten sprawdza poprawność złożonego planu (m.in. czy trasa przebiega dostępnymi drogami lotniczymi), a następnie na podstawie przewidywanego czasu odblokowania (czyli czasu, w którym samolot wypycha spod bramki lub uruchamia), czasu kołowania na danym lotnisku (który można zmieniać zależnie od sytuacji) określa przewidywany czas startu. System też na podstawie zaplanowanej trasy i osiągów danego statku powietrznego potrafi obliczyć spodziewane czasy osiągnięcia kolejnych sektorów kontroli ruchu lotniczego, aż do lądowania na lotnisku docelowym. Na tej podstawie system potrafi przewidzieć stopień obciążenia tych sektorów w danej chwili, a także obciążenia lotnisk. Lokalne FMP na bieżąco analizują przewidywaną sytuację ruchową i w ten sposób przygotowuje się podział przestrzeni (zwiększenie liczby sektorów, gdy jest taka potrzeba). W przypadku konieczności mogą też nakładać określone ograniczenia. System w Brukseli analizuje te ograniczenia i w przypadku ich przekroczenia musi wejść do działania i opóźnić jakieś starty.

Może więc być tak, że samolot lecący z Warszawy na Teneryfę będzie musiał wystartować o pół godziny później, niż planował, gdyż gdzieś po drodze np. w Niemczech, przepełniłby sektor kontroli ruchu lotniczego, nawet jeśli ani w Warszawie, ani na Teneryfie żadnego przepełnienia nie będzie. W jaki sposób to opóźnienie jest realizowane? Poprzez nadanie okienka startowego, tzw. slotu. Slot to obliczony czas startu, który rozsyłany jest specjalną depeszą na lotnisko i trafia do kontrolera wieżowego. Czas ten jest elementem zezwolenia na lot, do którego załoga musi się stosować. Oczywiście najczęściej nie jest możliwe, aby samolot wystartował dokładnie co do minuty (w końcu poza tym samolotem na lotnisku odbywa się normalny ruch), więc slot dopuszcza pewien margines - samolot może wystartować do 5 minut przed czasem i do 10 po.

Oczywiście sytuacja na niebie zmienia się dynamicznie, czasami więc i sloty się zmieniają. A co jeśli załoga nie wyrobi się w swoim okienku startowym? Wtedy musi opóźnić swój plan lotu (wysyłając odpowiednią depeszę) i otrzyma nowy, późniejszy slot. A jeśli załoga jest gotowa wcześniej, niż wynikałoby to z jej slota? Wtedy może poprosić o tzw. ready message. Informacja ta oznacza, że samolot jest gotowy i w miarę możliwości dostanie najbliższe możliwe okienko startu, gdy takie będzie dostępne.

Ale CFMU to nie tylko sloty. Jeśli operator wyraził taką chęć (wypełniając odpowiednie pole w planie lotu), Bruksela może mu zaproponować inną trasę (tzw. rerouting) i w ten sposób nie opóźniać startu. W przypadku np. zamknięcia lotniska docelowego także informacja rozesłana przez Brukselę dotrze do pilota najszybciej i najpewniej, jeszcze przed startem. Zarządzanie przepływem ruchu lotniczego nie dotyczy wszystkich lotów. Loty o szczególnym statusie (np. HEAD, SAR) nigdy nie otrzymują ograniczeń z tytułu ATFM.

System ten sprawuje się całkiem dobrze, ale warto jednak zwrócić uwagę na jego wady:

- samoloty często latają po skrótach, nie ma możliwości przewidzenia programowo takich skrótów, więc przeprowadzone obliczenia nie zawsze odzwierciedlają rzeczywistość i mimo wszystko może dojść do przepełnienia sektorów

- ograniczenia dotyczą tylko samolotów startujących z regionu obsługiwanego przez system, nie ma więc wpływu na samoloty przylatujące np. zza Atlantyku

- nie zawsze jeden ustalony dla danego lotniska czas kołowania jest adekwatny dla wszystkich samolotów - niektóre mogą mieć znacznie dłuższą drogę do przekołowania inne np. odladzają, dlatego dla największych lotnisk wprowadzono dodatkowy system A-CDM

Podsumowując - jeśli więc usłyszą państwo kiedyś głos dowódcy statku powietrznego, który z przekąsem poinformuje was, że samolot będzie miał opóźnienie ze względu na przydzielony slot, to nie ma co się obrażać na służby ruchu lotniczego, lecz mieć świadomość, że jest to kolejne ogniwo zapewnienia najwyższej jakości tych służb i najwyższego bezpieczeństwa lotu.

Interesująca lektura:

Wyciąg na temat ATFM z polskiego AIPu: http://www.ais.pata.pl/aip/aippliki/EP_ENR_1_9_en.pdf

Manual ATFCM: https://www.eurocontrol.int/sites/default/files/content/documents/nm/network-operations/HANDBOOK/atfcm-users-manual-current.pdf

Regionalne procedury uzupełniające (EUR rozdział 8): http://code7700.com/pdfs/icao_doc_7030.pdf

Broszura A-CDM: http://www.euro-cdm.org/library/cdm_brochure.pdf