Nadzor prometa

Kontrola zračnega prometa

Zgodovina

Zračna doba je prišla 17. decembra 1903, ko sta brata Wright uspela s 120-metrskim poletom v težjem zračnem plovilu v Kitty Hawk, NC, ZDA Težko si je predstavljati hiter tehnološki napredek, ki zdaj omogoča medplanetarno potovanje s posadkami in sondami brez posadke, vendar z neposrednim nadzorom. Vojska in civilne poštne službe so najpogosteje uporabljale letalstvo. Pri redkih poletih in skoraj nobenem prevozu potnikov je bila glavna skrb za celovitost zrakoplova in upravljanje varnih vzletov in pristankov. Ena glavnih značilnosti letalstva v primerjavi z drugimi načini prevoza je velika hitrost in "vertikalna" narava operacij. Zaradi teh edinstvenih lastnosti je letalstvo vedno predstavljalo največjo nevarnost hudih telesnih poškodb in smrtnih žrtev zaradi nesreč skoraj vseh vrst prometa. Ko so se v dvajsetih letih prejšnjega stoletja začeli prevažati potniki v velikih količinah, je postalo jasno, da je za obvladovanje naraščajoče količine na več kritičnih letališčih potreben sistematičen sklop načel zračnega prometa.

Letala potujejo po ustaljenih poteh, imenovanih dihalne poti, ki so analogne vodnikom, čeprav niso fizične konstrukcije. Opredeljeni so z določeno širino (npr. 32 milj) in imajo tudi določene višine, ki ločujejo zračni promet, ki se giblje v nasprotnih smereh po isti dihalni poti. Zaradi vertikalne ločitve zrakoplovov je mogoče prek prometa leteti čez letališča, medtem ko se pod njim nadaljujejo operacije. Ekonomika letalskih potovanj zahteva razmeroma dolga potovanja od izvora do cilja, da bi ohranili ekonomsko sposobnost. Za upravljavca vozil (tj. Pilota) to pomeni kratka obdobja visoke koncentracije in obremenitve (vzletišča in pristanki) z razmeroma dolgimi obdobji nizke aktivnosti in vzburjenja. Med tem dolgim ​​delom leta se pilot veliko bolj ukvarja s spremljanjem stanja zrakoplovov kot pa s pogledom na bližnja letala. To se bistveno razlikuje od avtocest, na katerih je skoraj vedno vidna grožnja trka. Medtem ko so se letališča zgodila v bližini letališč, je scenarij, ki se ga najbolj bojijo varnostni analitiki, trk v bližini ali na letališču zaradi nesporazuma v nadzoru prometa. Ti pomisleki so privedli do razvoja sedanjega sistema za nadzor zračnega prometa.

Prvi poskus priprave pravil za nadzor zračnega prometa se je zgodil leta 1922 pod pokroviteljstvom Mednarodne komisije za zračno plovbo (ICAN) pod vodstvom Lige narodov. Prvi kontrolor zračnega prometa Archie League iz St. Louisa v ZDA je začel delovati leta 1929. Dolge razdalje, ki jih prevozijo letala, kažejo, zakaj je letalstvo hitro postalo mednarodna skrb. Zmogljivosti zrakoplovov, ki letijo na stotine ali tisoče kilometrov na nekaj sto milj na uro, so ustvarile trg za visoke hitrosti za prevoz. Dva neposredna vprašanja sta bila na področju združljivosti jezikov in opreme. Piloti iz mnogih držav in s številnimi domačimi jeziki, potrebnimi za komunikacijo med seboj in s kontrolorji na terenu. Elektronska oprema, vključno z radijski sprejemniki in, v zadnjem času, računalniki, potrebni za izmenjavo informacij. Angleščina je bila uveljavljena kot mednarodni jezik nadzora zračnega prometa, toda tudi v tem okviru je bila potrebna natančna uporaba besednih zvez in nizov besed. Te skupne prakse imajo svoje konceptualne korenine v istih vprašanjih enotnosti, ki se neposredno uporabljajo na avtocestah. Operaterju je treba dati jasne in preproste informacije, ki ustrezajo neposredni potrebi. V cestnem prometu se to prenaša z besednimi ali simbolnimi vizualnimi podobami; v letalstvu se doseže z govorjeno besedo, dopolnjeno z instrumentacijo zrakoplovov. Začetna mednarodna dejavnost v plovbi razlikuje tudi zračni promet: iskanje poti do cilja je bilo v prvih letih letalstva najpomembnejše vprašanje. Ker zrakoplovi ne bi mogli delovati brez stalnih kopenskih referenc (zlasti na potovanjih na dolge razdalje), je bilo treba razviti izpopolnjen sistem navigacijskih pripomočkov (najprej vizualni, s pomočjo svetilnikov, zdaj elektronski, z radarjem), ki bodo pomagali pri prikazu trenutnega položaja zrakoplova. Razpoložljivost inercialnih navigacijskih enot za komercialna letala je zmanjšala potrebo po tej komunikaciji v potniškem sektorju; Informacije o progi se še vedno zagotavljajo z različnimi komunikacijskimi mediji na potovanjih na dolge razdalje, da se opozori na bližajoče se zamude ali druge pogoje.

Elementi prometa

Elementi, ki sestavljajo sistem nadzora zračnega prometa, morajo zagotavljati zmogljivost zrakoplovov pri potovanju med letališči, pa tudi pri pristajanju in vzletu. Centri za nadzor prometa na zračnih poteh so odgovorni za nadzor in spremljanje gibanja med izvornimi in namembnimi letališči. Vsak center je odgovoren za določeno geografsko območje; Medtem ko zrakoplov nadaljuje z letom in prečka ta območja, se odgovornost za spremljanje letala prenese ("izroči") na naslednji center zračne poti. Let se še naprej prenaša, dokler ne doseže kontrolnega območja na svojem namembnem mestu. Na tej točki, običajno v razdalji pet milj od namembnega letališča, se funkcija kontrole zračnega prometa preda letališkemu kontrolorju in letalo vodi skozi zaporedje lokacij, da bi lahko pristalo.

Letališki stolp za nadzor prometa je neposredno odgovoren za upravljanje, vzletov in vse premike znotraj območja nadzora letališkega terminala. Letalske bencinske postaje so na letališčih in v središčih letalskih poti, ki zagotavljajo posodobljene vremenske in druge informacije, pomembne za pilote, ki prihajajo in odhajajo.

Kontrolorji zračnega prometa in piloti zrakoplovov imajo v sistemu nadzora zračnega prometa edinstven položaj. Ne obstaja noben drug način prevoza, ki bi se tako močno zanašal na komunikacijo in koordinacijo teh dveh skupin posameznikov. Kot del splošnega cilja ohranjanja varnega in učinkovitega pretoka zračnega prometa mora pilot izpolnjevati zahteve in navodila, ki jih mu naloži kontrolor, pri čemer je pilot odgovoren za varnost zrakoplova. Jasna komunikacija je bistvenega pomena zlasti v bližini letališč, zlasti pri urejanju pristajanja ali vzletanja. Med nadzornimi pristojnostmi kontrolorja zračnega prometa in pristojnostjo pilota v zrakoplovu lahko nastanejo konflikti. Tradicionalni nadzor pristopov z uporabo stogov (glej spodaj) je obremenil nadzornike letališkega prometa, da so spremljali številna letala v zraku. Po stavki kontrolorja zračnega prometa iz leta 1981 v ZDA in poznejši odpovedi približno 10.000 kontrolorjev je zvezna uprava za letalstvo uvedla politiko nadzora pretoka. Ta kontrola je zahtevala, da mora zrakoplov ostati na svojem letališču, na katerem so nastali, razen če je bila predvidena možnost pristajanja na ciljnem letališču ob predvidenem času prihoda. To ima za posledico znatno zmanjšano delovno obremenitev upravljavcev terminala za zračni promet na namembnem letališču. To je razumljiv vir frustracij za popotnike, saj jih ne obveščajo o zamudi uravnavanja pretoka, dokler letalo ne porine izven vrat ob svojem izvoru in pilot zahteva pristanek za pristanek. Medtem ko se stopnje osebja kontrolorjev zračnega prometa postopoma povečujejo, sistem za nadzor pretoka ohranja, saj zmanjšuje stres in obremenitev kontrolorja zračnega prometa z zamudo letov na tleh, ne pa v zraku.

Pomagala za navigacijo so ključni element v sistemu nadzora zračnega prometa. Navigacijsko funkcijo je treba zadovoljiti z različnimi tehnologijami, ki dopolnjujejo iskanje ciljev, kadar so vizualne reference omejene z vremensko ali zunanjo svetlobo. Najzgodnejši navigacijski pripomočki so bili prižgani svetilniki vzdolž tal; te so imele očitne težave v neugodnih vremenskih razmerah in jih je nadomestila radijska oprema za iskanje smeri. Radijske tehnologije lahko prenašajo smer in razdaljo do predvidenega cilja. Te tehnologije, nameščene na letalih, dopolnjujejo radar za nadzor zračne poti, ki spremlja zrakoplove znotraj vsakega določenega sektorja sistema za nadzor zračnega prometa. Sistemi na osnovi radarjev tvorijo hrbtenico navigacijskih pripomočkov za zasebna letala in majhna letala za prevoz potnikov. Večji komercialni letali so zdaj na voljo z inercialnimi navigacijskimi enotami, ki zrakoplovu omogočajo samostojno navigacijo do cilja. Računalnik in žiroskop se uporabljata za zaznavanje smeri in s senzorji hitrosti smer smeri in razdalje do cilja. Navigacijske enote lahko letijo praktično samodejno, dokler niso v bližini letališča, v tem času pa pilot in upravljavec varno nadzirata pristanek.

Najpogosteje uporabljeni pristajalni pripomočki so prikazani na sliki 1. Letalo zapusti zadrževalno ploščo (niz eliptičnih vzorcev, ki letijo na določenih višinah, medtem ko čakajo na dovoljenje za pristanek), če obstaja, in se približa pisti skozi zunanjo in notranjo marker. Za pomoč pilotu se uporabljajo radarski in letališki nadzorni radar. Pristanek se izvede na vzletno-pristajalni stezi, ki je zasnovana tako, da nosi udarno obremenitev zrakoplova ob pristanku. Pomembno vlogo igrajo izstopne proge pri hitrem čiščenju zrakoplovov z vzletno-pristajalne steze, da se omogoči še ena operacija (pri pristajanju ali vzletu). Elektronski pripomočki za pristajanje, pristopne luči in izstopne poti morajo delovati kot sistem za varno pristajanje in čiščenje vzletno-pristajalne steze za drugo operacijo.

Končni element sistema za nadzor zračnega prometa je sposobnost nadzora in usmerjanja zrakoplovov na tleh. Prihodni leti morajo biti varno vodeni do terminala, ki letijo na pravilno vzletno-pristajalno stezo. Na manjših letališčih je to lahko v zadovoljivih vremenskih pogojih vizualno. Na večjih letališčih je potreben radar za gibanje tal za sledenje letal na tleh, tako kot v zraku. Del nalog upravljavca zračnega prometa je vodenje letal po avtocestah in v bližini terminalov. Težave z zemeljskim gibanjem so se v ZDA še poslabšale z zvezdiščem, ki se je razvilo pri večini prevoznikov od deregulacije leta 1978. Prevozniki zdaj delujejo na letališčih in zunaj vozlišč, ki so osrednje točke velikega števila letov. Valovi zrakoplovov prihajajo tesno v ozkem časovnem oknu in odhajajo podobno nagnjeni. Potniki pogosto pridejo do svojih ciljev z menjavo letal na vozlišču. To letalskim prevoznikom omogoča, da skrajšajo čas prestopa in učinkovito načrtujejo, lahko pa pride do skrajnih zamud na tleh, kadar številna letala zamenjajo pozicije vrat hkrati. Letalske družbe se na splošno upirajo poskusom občutnega premika letov z urnih ali polurnih odhodov zaradi občutka potnikov neprijetnosti. Razširitev operacij na vozlišču z ročicami bo nadaljevala pritisk na zemeljske operacije.

Konvencionalne tehnike nadzora

Zračni prostor se deli glede na ravni letenja na zgornji, srednji, spodnji in nadzorovani zračni prostor. Nadzorovani zračni prostor vključuje tista okoliška letališča in dihalne poti, ki definirajo koridorje gibanja med njimi z najmanjšo in največjo višino. Stopnja nadzora se razlikuje glede na pomen dihalnih poti in je pri zasebnih lahkih zrakoplovih lahko predstavljena le z zemeljskimi oznakami. Zračne poti so običajno razdeljene na višine 1000 čevljev, zrakoplovi pa imajo glede na smer in zmogljivosti določene delovne ravni. Običajno vsa taka gibanja nadzorujejo centri za nadzor zračnega prometa. V zgornjem zračnem prostoru, višjem od približno 7500 metrov, je pilotom dovoljena brezplačna izbira poti, pod pogojem, da so bile poti in profili predhodno dogovorjeni. V srednjem zračnem prostoru morajo vsi piloti, ki vstopajo ali prečkajo nadzorovan zračni prostor, sprejeti nadzor, zato je treba o tem vnaprej obvestiti kontrolni center. Nadaljuje se trend širjenja območij, ki zahtevajo pozitiven nadzor. Poleg vertikalnih razmikov v dihalnih poteh so pomembni tudi vodoravni razmiki, ki so običajno v najmanj 10-minutnem časovnem intervalu med zrakoplovi na isti progi in nadmorsko višino, običajno 10 milj.

Najenostavnejša oblika nadzora leta se imenuje pravilo vizualnega leta, v katerem piloti letijo z vizualno referenco tal in pravilom leta "vidi in se vidi". V natrpanem zračnem prostoru morajo vsi piloti upoštevati pravilo instrumentalnega leta; to pomeni, da morajo biti za svojo varnost odvisne predvsem od informacij, ki jih zagotavljajo instrumenti letala. Pri slabi vidljivosti in ponoči vedno veljajo pravila letala z instrumenti. Na letališčih v nadzornih območjih so vsa gibanja predmet dovoljenja in navodil nadzora zračnega prometa, kadar je vidnost običajno manjša od petih navtičnih milj ali je strop oblaka pod 1.500 čevljev.

Postopkovni nadzor se začne s kapitanom zrakoplova, ki prejme meteorološke napovedi, skupaj s seznami uradnikov za sezname sprememb radiofrekvenc na poti leta in obvesti letalce. Načrti leta se preverjajo in v nujnih primerih se določijo morebitni izhodni hodniki s poti letenja. Načrti leta se prenašajo na kontrolne stolpe in na pristojne kontrolne centre. Ko letalo taksira, po navodilih zemeljskega krmilnika pilot čaka, da se vključi v splošni vzorec dohodnih in odhodnih premikov. Upravljavci dodelijo odhodni tir, kar omogoča vzdrževanje ločevanja zrakoplovov; to se določi s preverjanjem nedavno uporabljenih standardnih odstopanj odhoda. Ko se zrakoplov povzpne na prvotno višino, na usmerjenem naslovu krmilnik odhoda identificira sliko zrakoplova na radarskem zaslonu, preden dovoli nove vzlete ali pristanke. Nadaljnja navodila razjasnijo zrakoplov za končni vzpon na del leta in na prvo pilotsko točko pilotov, ki so jo označile radijske naprave. Poročila o napredku na delu leta na poti so potrebna in se običajno spremljajo na radarju.

Na mestu poročanja na poti sprejemni kontrolni center prevzame let iz odhodnega centra, vsa nadaljnja poročila in navodila pa se pošljejo novemu nadzornemu centru. Predpisana so navodila za spust, da se prihajajoče letalo razporedi na razdaljah, ki so morda na razdaljah pet milj, na poševni liniji. Ko se zrakoplov zapre, bodo morda potrebne prilagoditve hitrosti ali podaljševanje poti leta, da se ohranijo ločitve treh navtičnih milj nad letališko mejo. Krmilniki določajo zaporedje pristajanja in navodila za zlaganje in lahko prilagodijo vzlete, da obvladajo prenapetosti pri dohodnih poletih. Končna faza se začne s prenosom nadzora na krmilnika pristopa. Pod radarskim nadzorom so zadnja navodila za pristanek. V pristajalnem zaporedju nadzor preide na kontrolni stolp, kjer se uporablja natančni radar za spremljanje pristanka, kontrolorji gibanja zemlje pa izdajo navodila za vožnjo.

Novi koncepti

Tudi letalski interesi v celoti izkoriščajo nove računalniške in komunikacijske zmogljivosti. V nekaterih primerih, na primer z inercialnimi navigacijskimi enotami na vozilu, bodo računalniški sistemi dejansko usmerjali letalo. V večini drugih okoliščin bodo računalniški sistemi pilotom in kontrolorjem zračnega prometa nudili različne funkcije za podporo odločanja in opozorila. Sistemi za nadzor zračnega prometa uporabljajo radarske in komunikacije med zemljo in zemljo za napovedovanje konfliktov v zraku in predlagajo ukrepe za njihovo rešitev. Sistemi za podporo odločanju s prepoznavanjem glasu se lahko uporabijo za opozarjanje upravljavca, kdaj je dan tvegan ali neprimeren ukaz. Vpadi na vzletno-pristajalne steze (hkratna in konfliktna uporaba vzletno-pristajalne steze za prihod in odhod) se lahko na primer prepoznajo in preprečijo. V radarju za nadzor zračnega prometa je mogoče kodirati tudi opozorilo o najmanjši varni višini. Sistem pozna mesto, hitrost in smer vseh zrakoplovov, lahko sistem sproži zvočno in vizualno opozorilo nad bližajočim se dogodkom na majhni višini. Sistemi na nizki nadmorski višini zelo olajšajo zmogljivost natančnega digitalnega preslikavanja lokacije predmetov s posebnimi atributi (npr. Višino nad tlemi) za uporabo v sistemih z majhno višino. Manj domišljijska, a nič manj pomembna je nadaljnja širitev uporabe mikrovalovnih pristajalnih sistemov (MLS), ki nadomeščajo opremo za staranje instrumentov (ILS). MLS je natančnejša in zanesljivejša sodobna tehnologija.