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“Mediterranean Free Flight”
Un Programma Europeo di Ricerca Pre-operativa sulle Applicazioni ASAS
Francesco Podiani
ENAV SpA - Centro Sperimentale CNS/ATM
Via Agri, 2A - 00198 Roma
[email protected]
Claudia Fusai
DeepBlue s.r.l.
Via Basento 52D – 00198 Roma
[email protected]
Patrizia Marti
DeepBlue s.r.l.
Via Basento 52D – 00198 Roma
[email protected]
Abstract
L’introduzione di nuove procedure operative e sistemi per il Controllo del Traffico Aereo è un
requisito indispensabile affinché si raggiungano gli obiettivi di sicurezza, capacità ed efficienza
richiesti dal Sistema di Gestione del Traffico Aereo. In tale contesto, le attività di sperimentazione,
simulazione e validazione pre-operativa di nuove tecnologie e procedure rappresentano un passo
importante e necessario per lo sviluppo del sistema dell’ Air Traffic Management.
In passato, con l’introduzione del radar nel Controllo del Traffico Aereo (ATC), i controllori sono
stati in grado di osservare visivamente i flussi di traffico, scindendo il sistema ATM in due parti ben
distinte, da una parte il mondo dell’ATC e dall’altra quello dei piloti.
La strategia per i sistemi ATM di prossima generazione prevede invece lo sviluppo in ambito
europeo di sistemi di terra e di bordo integrati, che garantiscano una cooperazione più stretta tra
controllori e piloti.
Con l’introduzione di nuove tecnologie, ogni velivolo potrà trasmettere la propria posizione
autonomamente e, grazie a specifiche apparecchiature di bordo, piloti e controllori potranno
disporre entrambi della rappresentazione del traffico. È questo il punto di partenza per lo sviluppo
di una serie di applicazioni, tra cui l’Airborne Separation Assistance System (ASAS), attraverso cui
i servizi forniti miglioreranno notevolmente a seguito di una maggiore conoscenza da parte degli
equipaggi del traffico circostante.
In quest’ottica, la Commissione Europea ha promosso il Programma quinquennale
“Mediterranean Free Flight” (MFF), coordinato da ENAV S.p.A. con la partecipazione di altri
fornitori di servizi di assistenza alla navigazione aerea europei, quali AENA (Spagna), DNA
(Francia), HCAA (Grecia), LFV (Svezia), MATS (Malta), NATS (Regno Unito) ed NLR (Olanda) ed
Eurocontrol.
In un spazio aereo specifico dell’area mediterranea, un team di esperti di vari paesi europei ha
condotto attività di simulazioni modellizzate (Model Based Simulations) e simulazioni Real Time a
cui seguiranno a breve delle prove in volo (Flight Trials) con quattro aerei equipaggiati con nuove
tecnologie.
In ciò che segue viene l’esperienza innovativa delle simulazioni e prove in volo, i risultati
conseguiti principalmente dal punto di vista operativo delle applicazioni ASAS, nonché i benefici
riscontrati in termini di carico di lavoro per i controllori, di efficienza di volo e di miglioramenti a
livello di sicurezza.
1. Introduzione
Nel settembre 2002, la Commissione Europea ha promosso e co-finanziato il Programma
“Mediterranean Free Flight” (MFF), il cui scopo è quello di definire e validare le procedure ed i
requisiti operativi al fine di incrementare l’efficienza del sistema ATM (Air Traffic Management)
attraverso la definizione delle applicazioni ADS-B/ASAS nell’area mediterranea e di valutare
l’impatto operativo dell’ASAS nel futuro sistema dell’Air Traffic Management.
Il principale obiettivo di MFF è quello di tracciare la strada verso l’implementazione dell’ASAS
attraverso un’analisi sistematica dei concetti operativi con un maggior coinvolgimento da parte dei
piloti. Per questo motivo, il Programma ha previsto - ed in parte già completato - una serie di
simulazioni sia fast time che real time, nonché delle prove in volo sul Free Route e sulle
applicazioni ADS-B/ASAS nell’area mediterranea. Il Programma terminerà nel 2005.
Lo spazio aereo prescelto (il Bacino Mediterraneo) è considerato particolarmente idoneo per la sua
dislocazione tra lo spazio aereo ad alta densità di traffico al nord (core area dell’Europa), con lo
spazio aereo a bassa densità di traffico al sud (nord Africa).
2. Le applicazioni ASAS
Per raggiungere gli obiettivi prefissati, MFF ha definito quattro applicazioni oggetto di specifiche
attività di validazione (Scaefer, Modin, 2003):
•
Free Routing: lo spazio aereo Free Route (FR) viene definito come uno specifico spazio aereo
“all’interno del quale gli utenti possono pianificare liberamente delle rotte comprese tra i punti
di entrata ed uscita senza seguire le aerovie”. Questo nuovo concetto permetterà quindi al pilota
di decidere liberamente la rotta più economica da lui prescelta all’interno dello spazio aereo
Free Route tralasciando il sistema aeroviario. Questa nuova tipologia di spazio aereo rientrerà
nello spazio aereo controllato: l’ATC (Air Traffic Control) avrà comunque la necessità di
acquisire nuovi strumenti per gestire efficacemente la natura randomica delle traiettorie di volo.
•
Asas Spacing: l’ASAS Spacing prevede la delega al pilota di alcuni task di “spacing” e
“positioning” rispetto ad uno specifico velivolo denominato target. Spetterà al pilota individuare
il velivolo target designato dal controllore e stabilire la spaziatura, sulla base di istruzioni fornite
da terra. Al controllore vengono quindi tolti alcuni task di routine, pur mantenendo la
responsabilità di assicurare la separazione standard. La delega ha comunque dei limiti in termini
di spazio e tempo.
•
ASAS Separation: Mentre le procedure ASAS Spacing riguardano l’implementazione delle
separazioni specificate dall’ATM, le procedure di separazione ASAS Separation sono un passo
successivo in quanto prevedono la delega totale al pilota della responsabilità della propria
separazione rispetto ad uno specifico velivolo target. Contrariamente all’ASAS Spacing in cui la
responsabilità del rispetto delle minime di separazione rimane al controllore, l’ASAS Separation
utilizza degli standard di separazione in volo e la piena responsabilità per il mantenimento della
separazione viene trasferita al pilota. Il velivolo delegato è libero – entro certi limiti - di
scegliere la manovra più appropriata per garantirsi la separazione dal target.
•
Airborne Self Separation: l’Airborne Self Separation, detto anche Free Flight, rappresenta
l’applicazione ASAS più avanzata e corrisponde ad una completa delega di responsabilità al
pilota del velivolo che opera all’interno di uno spazio aereo specificatamente designato – lo
spazio aereo Free Flight (FFAS, Free Flight Airspace). All’interno di questo specifico spazio
aereo, i piloti – con l’ausilio dei sistemi di bordo ASAS a disposizione – manterranno la
separazione strumentale con gli altri velivoli. È previsto che l’ATC svolga una funzione di back
up e fornisca il servizio di allarme e di informazione all’interno del FFAS. Rispetto allo spazio
aereo gestito (Managed Airspace, MAS) che comprende sia il Fixed Route Airspace che il Free
Route Airspace, i ruoli e le responsabilità dei Servizi del Controllo del Traffico Aereo nello
spazio aereo Free Flight sono limitati al supporto del velivolo in difficoltà (controllo per
eccezione), la fornitura di informazioni, il monitoraggio della densità dello spazio aereo e
l’assistenza durante la transizione tra FFAS e MAS.
3. La validazione delle applicazioni ASAS
Le tecniche di validazione utilizzate all’interno del programma MFF per valutare i concetti descritti
nel precedente paragrafo sono la simulazione Fast Time (FTS), la simulazione Real Time (RTS) ed
i Flight Trials (FT) (Marti, Scrivani, 2003).
Queste tecniche si differenziano l’una dall’altra per:
•
tipo e numero di risorse reali o simulate coinvolte;
•
grado di libertà nella manipolazione di queste risorse durante la valutazione sperimentale.
La selezione di queste tecniche ed il loro uso specifico dipende in larga misura dagli obiettivi di
valutazione e dalla fase del ciclo di validazione dove esse devono essere applicate.
Fig.1: Il ciclo di validazione
Il primo e più semplice tipo di simulazione è la cosiddetta simulazione fast time, in cui tutte le
risorse utilizzate sono simulate, ad eccezione dell’utente finale reale. Il sistema viene gestito
basandosi su modelli analitici che rappresentano l’evoluzione del traffico aereo nel tempo; tali
modelli di solito comprendono decisioni basate su regole in grado di controllare le interazioni tra gli
attori oggetto della simulazione.
Al contrario le simulazioni real time sono caratterizzate dalla partecipazione di uno o più esperti di
dominio (controllori, piloti, …) che svolgono task operativi in un ambiente realistico, dove i
principali elementi che rendono possibile l’attività sono invece simulati.
Questa caratteristica rende la tecnica della simulazione real time particolarmente adatta agli scopi
della validazione, soprattutto per quanto attiene la prestazione umana. La valutazione della risposta
e della decisione presa dal controllore/pilota è un elemento chiave di questa tecnica. Infatti i
controllori/piloti e gli altri soggetti partecipanti interagiscono e reagiscono alle varie componenti
della simulazione che, per essere molto simili al contesto operativo, devono essere rappresentate ed
organizzate quasi in tempo reale.
La simulazione del traffico aereo può essere svolta secondo diversi livelli di realismo. Il traffico può
essere simulato attraverso un generatore di traffico in modo completamente automatico.
Normalmente gli pseudo-piloti (con il termine pseudo-piloti si intende un gruppo di operatori che
attraverso un’interfaccia grafica controlla il comportamento di volo del traffico simulato.) danno
degli input ad un generatore di traffico controllando così la maggior parte degli aerei.
Le simulazioni real time consentono di valutare diverse componenti dell’ambiente simulato, quali
l’aumento della capacità o l’impatto che nuove tecnologie e procedure hanno sulla sicurezza. In
questo ultimo caso un esercizio real time offre la possibilità di valutare i vari fattori relativi alla
sicurezza, quali il carico di lavoro, l’errore umano, il numero di conflitti. Uno dei principali
obiettivi delle simulazioni real time è infatti quello di valutare l’impatto del nuovo sistema sul
coinvolgimento e l’impegno dell’utente, consentendo così di concentrare l’attenzione sul ruolo
svolto dalle risorse umane nel contesto analizzato e valutare l’impatto del nuovo concetto sugli
utenti finali.
I Flight Trial (voli di sperimentazione) sono più vicini alle operazioni reali poiché contemplano
l’uso di un nuovo sistema o funzione che è già stato validato in modo estensivo con altre tecniche su
una scala limitata di ambiente operativo.
3.1.
Gli obiettivi di validazione di MFF
All’interno del Progetto, è stata individuata una serie di obiettivi di validazione (MAEVA, 2001).
Quelli rilevanti ai fini dei fattori umani possono essere così riassunti:
- Valutare se il carico di lavoro (workload) totale del controllore e del pilota rientra nei limiti
accettabili utilizzando le applicazioni MFF (Cardosi, 1997).
- Valutare l’influenza delle applicazioni MFF sulla capacità del controllore e del pilota di costruirsi
un modello mentale corretto (Situational Awareness) (Norman, Draper, 1986).
- Valutare l’accettazione (Acceptance) da parte dei controllori e dei piloti dei concetti e delle
procedure di MFF (Harwood, 1993).
- Valutare l’adeguatezza dell’interfaccia uomo-macchina relativa alle strumentazioni MFF e la loro
idoneità (Human Machine Interface, HMI) (Nielsen, Molich, 1990, Lindgaard, 1994).
- Identificare i potenziali rischi (Possibile Hazards) associati ai concetti e alle procedure e definire
delle strategie di mitigazione (Mitigation Strategies) per i rischi associati ai concetti e procedure
MFF (Edward, 1972).
- Verificare l’adeguatezza (Appropriateness) dell’architettura ATM proposta.
Gli obiettivi di validazione sono stati investigati sia per ciascuna delle applicazioni (Free Route,
ASAS Spacing, ASAS Separation e Free Flight) che per i vari scenari operativi di riferimento per
MFF (livelli di quantità di traffico diversi, crociera vs. avvicinamento, ecc.).
Al fine di esplorare tutti gli obiettivi di validazione, è stato necessario l’utilizzo di diverse tecniche
di validazione, ognuna delle quali con le proprie caratteristiche e le proprie misurazioni.
Le simulazioni Model Based sono maggiormente orientate verso elementi quali l’efficienza, la
sicurezza, la capacità. Le simulazioni real time sono invece maggiormente orientate verso la
valutazione dei fattori umani, delle questioni operative e dei rischi che possono emergere. I flight
trials sono più orientati alla verifica di questioni tecniche e all’investigazione dei fattori umani nel
più realistico degli ambienti.
L’utilizzo di tecniche di validazione diverse risponde anche all’esigenza di diversificare le fonti da
cui raccogliere i dati per fini scientifici. Infatti ogni tecnica di validazione è soggetta a dei limiti che
influenzano la qualità dei risultati. L’utilizzo di tecniche diverse permette quindi di superare almeno
in parte tali limiti. La differenziazione delle tecniche di validazione è tanto più importante in domini
complessi e dinamici quali quello della gestione del traffico aereo dove l’integrazione tra la
componente umana, quella procedurale e le strumentazioni è alquanto complessa.
All’interno di MFF, i concetti e le procedure sono stati oggetto di varie revisioni. Tale processo di
raffinamento è avvenuto attraverso il feedback ottenuto durante gli esercizi di validazione ed ha
permesso di migliorare e consolidare sia i concetti che le procedure.
Una volta che i concetti e le procedure arrivano ad un livello stabile, gli esercizi di validazione
diventano più dettagliati e realistici, partendo dalle simulazioni model based, passando attraverso le
simulazioni real time, fino ad arrivare ai flight trials. Ovviamente i flight trials costituiscono
l’ultimo anello della catena degli esercizi di validazione, dove tutti i risultati precedenti dovrebbero
convergere e consolidarsi nel più realistico degli ambienti.
3.2.
Simulazioni Real time
In MFF attraverso le simulazioni Real Time è stato investigato l’impatto che le applicazioni ASAS
possono avere sulle attività dei controllori e dei piloti. In particolare per riprodurre il contesto
operativo sono stati tenuti in considerazione tre requisiti fondamentali:
I. Il contesto operativo.
II. Lo spazio aereo ed il traffico da simulare.
III. Il coinvolgimento di controllori e piloti.
3.2.1.
Simulazioni Real Time - Controllori
Per quanto riguarda i controllori, durante il Progetto sono stati condotti tre cicli di simulazioni real
time:
•
La prima (RTS1) è stata condotta in Aprile-Maggio 2002.
•
La seconda (RTS2) è stata effettuata in Gennaio-Febbraio 2003.
•
La terza (RTS3) è stata realizzata in Gennaio-Febbraio 2004.
I tre cicli di simulazioni si sono tenuti presso il Centro Sperimentale dell’ENAV a Roma e sono
stati organizzati da un gruppo di esperti di fattori umani, esperti di gestione del traffico aereo ed
esperti di sistema. Ogni ciclo è durato circa tre settimane ed ogni giorno ai controllori veniva
richiesto di effettuare circa tre esercizi.
3.2.1.1.
L’ambiente operativo
Presso il Centro Sperimentale dell’ENAV è disponibile una sala operativa simile a quella di
Ciampino ACC. In tale sala, ciascuna delle sei postazioni di lavoro dei controllori (CWP: Controller
Working Positions) rappresenta un settore ed è composto da due monitor radar (uno per il Planner e
l’altro per l’Executive). Ambedue i monitor di un settore mostrano le stesse informazioni relative al
traffico. Oltre ai monitor è presente l’Audiolan Voice Communication System che gestisce sia la
comunicazione telefonica tra controllori di settori diversi, sia la comunicazione tra controllori e
pseudo-piloti (VHF R/T).
OPERATIONAL ROOM LAYOUT
PSEUDO PILOT ROOM LAYOUT
Fig.2: Il setting sperimentale
Ogni monitor radar mostra non solo i settori ed il traffico, ma contiene anche le strumentazioni
necessarie per gestire il traffico. Per MFF è stata scelta un’interfaccia basata su ITI (Italian
Interface), ma modificata in modo da poter supportare il controllore sia nell’ambiente Free Route,
che nelle applicazioni ASAS.
Fig.3: La sala operativa e un esempio di interfaccia radar
3.2.1.2.
Lo spazio aereo ed i traffici simulati
Durante le tre simulazioni, sono stati simulati vari spazi aerei tratti dall’area del Mediterraneo. I
settori sono stati leggermente modificati a causa di alcune esigenze legate alla simulazione. Anche
la creazione dei traffici è stata oggetto di un processo iterativo di progettazione da parte di esperti di
dominio in modo che fossero adeguati alle esigenze della simulazione.
3.2.1.3.
Il coinvolgimento dei controllori
Alle tre simulazioni ha partecipato un gruppo di controllori operativi provenienti da vari centri di
controllo ubicati nelle aree oggetto della simulazione (Italia, Spagna, Francia, Grecia, Malta).
Tali controllori durante la simulazione hanno rivestito vari ruoli:
a. Attori della simulazione.
b. Valutatori, quali esperti di dominio, dello spazio aereo, dei traffici e degli scenari.
c. Osservatori SME (Subject Matter Expert).
Fig.4: I controllori durante la simulazione
3.2.1.4.
Risultati preliminari - Controllori
I risultati ottenuti dalle tre simulazioni devono essere considerati come risultati preliminari in
quanto ancora l’ultima fase del progetto, quella dei Flight Trials, non è ancora cominciata. Per
quanto riguarda l’analisi qualitativa, la raccolta delle informazioni è avvenuta attraverso la
distribuzione di questionari (questionari distribuiti dopo ciascun esercizio ed un questionario di fine
simulazione), attraverso debriefing (debriefing ristretti rivolti a piccoli gruppi di controllori e
debriefing allargati a cui hanno partecipato tutti i controllori della simulazione) ed attraverso
l’osservazione durante gli esercizi da parte sia degli esperti di fattori umani che degli esperti SME.
L’analisi quantitativa ha invece fatto riferimento al numero e tipo di clearance (ordini dati dai
controllori ai piloti), all’ammontare dell’utilizzo di certe strumentazioni e della frequenza (R/T),
ecc.
Uno dei risultati più significativi che emerge in particolare dalla RTS3, è che nella fase di approccio
con l’utilizzo dell’ASAS Spacing il profilo di discesa dell’aereo è più lineare, comportando una
maggior efficienza per l’aereo. Normalmente i controllori utilizzano una discesa che si può definire
“a scala”, ossia gli aerei vengono fatti livellare a vari livelli intermedi. Al contrario con
l’applicazione dell’ASAS Spacing i livellamenti sono ridotti, i controllori tendono infatti ad
emettere meno clearance inerenti i livelli permettendo così una discesa più lineare ed efficiente.
Un altro importante risultato, anch’esso relativo alla RTS3, è che il controllore nell’utilizzo
dell’ASAS Spacing riduce il numero delle clearance relative alla velocità. Durante un’applicazione
ASAS è il pilota ad essere responsabile per il mantenimento di una certa distanza dall’aereo
designato che lo precede (il target), quindi non c’è bisogno che il controllore emetta molte clearance
di velocità all’aereo delegato, queste ultime saranno primariamente rivolte all’aereo che si trova in
testa ad una catena.
Un aspetto fondamentale investigato dai fattori umani riguarda il carico di lavoro (workload). Per
carico di lavoro si intende l’effort speso dal controllore durante un esercizio. Il workload può
dipendere da numerosi fattori, quali: la quantità, complessità ed omogeneità del traffico, la presenza
di contingenze (aree militari attive, cattivo tempo, ecc.), la facilità d’uso di strumentazioni,
fraseologia e procedure, ecc. Come si può notare nella valutazione del carico di lavoro entra in
gioco una serie di elementi alquanto complessi di cui le simulazioni real time debbono tener conto,
sebbene a causa delle proprie caratteristiche e per le inevitabili difficoltà tecniche che spesso si
incontrano, esse le rappresentano parzialmente. Infatti la simulazione real time per quanto cerchi di
rappresentare il più fedelmente possibile il contesto lavorativo reale, non riesce a riprodurre
esattamente la realtà e di questo occorre tener conto nello svolgere l’analisi dei risultati che vanno
comunque interpretati alla luce dei commenti dei controllori. Dalla RTS3 è emerso che comparando
gli esercizi con e senza l’utilizzo dell’ASAS Spacing, il workload del controllore non subisce
differenze significative, va comunque fatto notare che i controllori hanno rilevato un aumento del
carico di lavoro se comparato con la propria reale condizione lavorativa. Tale incremento può
essere giustificato sia dal non perfetto funzionamento delle strumentazioni ASAS, sia dal traffico
piuttosto sostenuto, sia dalla necessità evidenziata dai controllori di introdurre altre strumentazioni
da utilizzare unitamente all’ASAS. Inoltre è anche necessario ricordare che i controllori hanno
lavorato con dei concetti e delle strumentazioni a loro non familiari, per cui una sorta di effetto
“novità” ed incertezza legata alla novità, deve anche essere tenuta in considerazione. Tale risultato
non può quindi essere considerato definitivo, sono necessarie ancora altre valutazioni per poter
investigare più a fondo l’impatto che l’applicazione delle procedure ASAS ha sul workload.
Per quanto riguarda le procedure ASAS, i controllori non hanno incontrato difficoltà particolari
nella loro applicazione. E’ importante però sottolineare come grazie all’impiego delle simulazioni
real time, si sia evidenziata una serie di problematiche che richiederanno lo studio e l’introduzione
di nuove procedure che inizialmente non erano state previste. Per ciò che riguarda la fraseologia
ASAS, il suo utilizzo durante le simulazioni da parte dei controllori ha reso possibile la raccolta
efficace di una serie di commenti che contribuiranno al suo miglioramento sia per ottenere una
fraseologia più chiara e quindi meno prona all’errore e al fraintendimento, sia per una fraseologia
più concisa.
L’interfaccia delle strumentazioni ASAS è stata oggetto di un processo iterativo di riprogettazione
alquanto lungo. Per ottenere un’interfaccia valutata positivamente dai controllori che hanno
partecipato alla RTS3, sono state necessarie non solo le valutazioni della RTS1 e RTS2, ma anche
tre fasi di prototipazione nell’intervallo tra la RTS2 e RTS3 valutate con gli utenti. Grazie ad una
così stretta collaborazione tra esperti dei fattori umani, utenti finali ed ingegneri, durante la RTS3 i
controllori hanno affermato di essersi sentiti supportati dall’interfaccia durante le operazioni ASAS.
Fig. 6: Arerei legati in ASAS
Quella appena esposta è solo una sintesi dei risultati ottenuti durante i vari cicli di simulazioni real
time, infatti agendo in un sistema tanto complesso e critico, i risultati sono molto più dettagliati e
complessi.
3.2.2.
Simulazioni Real Time - Piloti
Durante la seconda simulazione real time finalizzata all’investigazione dell’impatto dell’ASAS sui
controllori, è stata condotta anche una sperimentazione per i piloti denominata “air weeks” della
durata di due settimane a cavallo tra febbraio e marzo 2003.
L’obiettivo dell’air weeks è stato di valutare l’impatto delle applicazioni ASAS Spacing sui piloti in
termini di workload, accettabilità, sicurezza ed efficienza di volo.
3.2.2.1.
L’ambiente operativo
Durante l’Air Weeks sono stati coinvolti tre simulatori di volo, ognuno dei quali connesso con la
piattaforma ESCAPE ubicata presso il Centro Sperimentale dell’ENAV:
•
Advanced Cockpit Simulator (ACS), ubicato presso il Centro Sperimentale dell’ENAV a
Roma. Si tratta di un simulatore fisso per due piloti contenente tecnologia glass cockpit. Il
simulatore si basa sull’Airbus A320, e simula anche la vista esterna.
•
Multi-Cockpit Simulator (MCS), ubicato presso il Centro Sperimentale di Eurocontrol a
Brétigny in Francia. Si tratta di un simulatore fisso per due piloti contenente tecnologia glass
cockpit. Il simulatore si basa sull’Airbus A320 e può volare in modalità stand alone oppure
può essere connesso ad un simulatore di traffico. Si differenzia dall’ACS in quanto non ha
vista esterna.
•
Research Flight Simulator (RFS), ubicato presso NLR ad Amsterdam in Olanda. Si tratta di
un simulatore di volo generico contenente tecnologia glass cockpit. La configurazione del
simulatore si basa sul Boeing 747 (i display ed il Flight Management System sono quelli del
Boeing 747-400) ed offre anch’esso la vista esterna con l’aggiunta di un sistema che
permette di simulare anche il movimento.
Fig. 7: I cockpit gestiti dalla piattaforma ESCAPE
Durante l’air weeks ha partecipato uno pseudo-controllore il compito era gestire il settore simulato.
Per quanto riguarda la gestione del resto del traffico generato, si è ricorso all’utilizzo di pseudopiloti.
3.2.2.2.
Lo spazio aereo ed i traffici simulati
Lo spazio aereo utilizzato per l’air weeks è stato lo stesso della prima simulazione real time, ossia il
settore del sud Italia caratterizzato da flussi di traffico convergenti sui punti di entrata della FIR di
Atene. Inoltre per verificare l’ASAS Spacing in fase di discesa, è stato incrementato il flusso di
traffico sull’inbound di Catania.
Fig. 8: Area simulata durante l’air week
3.2.2.3.
Il coinvolgimento dei piloti
All’air weeks ha partecipato un gruppo di piloti operativi provenienti dall’Italia e dall’Olanda.
Tali piloti durante la simulazione hanno rivestito i seguenti ruoli:
a. Attori della simulazione.
b. Osservatori SME (Subject Matter Expert).
Fig. 9: Simulatore ACS del Centro Sperimentale ENAV (Roma)
3.2.2.4.
Risultati preliminari - Piloti
I risultati ottenuti dall’air weeks, come quelli delle simulazioni focalizzate sui controllori, devono
essere considerati dei risultati preliminari in quanto l’ultima fase del progetto, quella dei Flight
Trials, non è stata ancora realizzata.
Durante l’air weeks si è effettuata un’analisi principalmente qualitativa attraverso l’utilizzo di
questionari (distribuiti sia alla fine di ogni esercizio, sia un questionario riepilogativo alla fine della
simulazione), debriefing ed osservazioni. I risultati ottenuti si riferiscono primariamente al
workload, al situation awareness, all’interfaccia ASAS e all’efficienza del volo (sempre da un punto
di vista qualitativo).
Partendo dal carico di lavoro, è emerso che durante l’applicazione dell’ASAS Spacing in fase di
crociera, il workload dei piloti rimane entro limiti accettabili, questo fa sì che i compiti legati
all’ASAS possano essere portati avanti senza che questo comporti un eccessivo stress da parte dei
piloti. Un carico lavoro più pesante si è riscontrato nella fase di discesa a causa dei continui
aggiustamenti di velocità necessari per il mantenimento della separazione. La strumentazione
utilizzata prevedeva infatti che gli aggiustamenti di velocità fossero effettuati manualmente, questo
però ha costretto i piloti a dedicare molta attenzione ai cambiamenti di velocità dell’aereo designato
per non infrangere la separazione richiesta dal controllore.
A livello di strumentazione ASAS, i piloti hanno fortemente apprezzato l’integrazione degli
strumenti ASAS nel MCDU (Multi-Function Control & Display Unit) e nel Navigation Display ed
anche l’interfaccia grafica è apparsa sufficientemente appropriata per svolgere le manovre richieste.
E’ stato fatto però notare come sia importante, per mantenere dei sufficienti livelli di sicurezza e per
offrire un appropriato livello di situation awareness, che il traffico circostante sia sempre visibile e
che l’aereo designato sia informato di essere oggetto di una procedura ASAS. Tali osservazioni
sono state oggetto di dibattito non solo nell’air weeks ma anche durante la RTS3.
Fig. 10: Inserimento dei dati ASAS nel FMS
Fig 11: Visualizzazione nel Navigation Display delle
informazioni ASAS
Al termine della simulazione, i piloti hanno giudicato l’applicazione dell’ASAS Spacing accettabile
anche se non sempre efficiente dal punto di vista dell’efficienza del volo quando, in fase di crociera,
si sono rese necessarie alcune riduzioni di velocità per raggiungere la separazione richiesta.
L’accettabilità di tali riduzioni in fase di crociera dipende per motivi tecnici dal livello di volo a cui
si trova l’aereo e per motivi economici e di efficienza dall’importanza della riduzione.
Concludendo, è importante ribadire che sia le simulazioni focalizzate sui controllori che l’air weeks
dedicata ai piloti hanno costituito una fase importante del processo di validazione che non è però
ancora concluso. I risultati delle simulazioni saranno utilizzati per l’organizzazione dei flight trials,
l’ultimo step di MFF, dopo il quale sarà possibile tirare delle conclusioni.
3.3.
I Flight Trials
I flight trials costituiscono la fase più realistica del processo di validazione presente in MFF.
Si tratta di una fase cruciale dove verrà verificato se i risultati delle precedenti simulazioni sono
confermati anche nell’ambiente sperimentale più vicino alla realtà.
Durante i flight trials, il focus dell’investigazione riguarderà i seguenti obiettivi:
•
validare che i controllori ed i piloti possano operare efficacemente utilizzando le procedure
MFF e le sue strumentazioni;
•
validare che le procedure relative alle applicazioni di MFF siano almeno tanto sicure quanto
quelle attuali;
•
controllare che l’architettura ATM proposta sia appropriata.
I flight trials offriranno un notevole contributo allo studio di questi tre obiettivi, a complemento dei
risultati forniti dalle simulazioni real time sul lato controllore e ad integrazione dei dati ottenuti
dall’air weeks.
Durante i flight trials, le simulazioni con cockpit e quelle con prove in volo reali si integreranno
reciprocamente. Questo si rende necessario in quanto ogni tecnica di validazione è caratterizzata da
vantaggi e svantaggi con conseguente impatto sulla raccolta dei risultati; soltanto attraverso l’uso di
entrambe le tecniche si potrà ottenere uno studio più completo.
E’ previsto che l’analisi qualitativa e quella statistica siano supportate dall’uso integrato del cockpit
nelle seguenti fasi: a) prima delle prove in volo reali per una migliore preparazione del piano di
validazione e del materiale per lo studio dei fattori umani; b) durante le prove in volo reali, al fine di
simulare il velivolo in geometrie più complesse o “critiche” dal punto di vista della sicurezza, che
non potrebbero essere prese in esame, almeno inizialmente, soltanto con il velivolo; c) dopo i voli
reali, al fine di ripetere situazioni particolari emerse durante tali voli in modo da poter acquisire
nuove informazioni attraverso l’uso della tecnica di simulazione che consente un contesto
sperimentale più controllabile se pur meno complesso e realistico rispetto ai flight trials.
3.3.1.
L’ambiente operativo
I flight trials si svolgeranno in Italia, dove saranno necessarie risorse sia presso il Centro
Sperimentale dell’ENAV a Roma, sia presso il Centro di Controllo di Ciampino (Roma ACC).
Per quanto riguarda il pacchetto di dispositivi avionici (Avionic Retrofit Package), esso è composto
da:
•
CDTI/ASAS Unit (CDAS), basato sul CDTI – 2500 unit, aggiornato con l’implementazione
delle Applicazioni MFF/ASAS
•
VDL Mode 4 Transponder, conforme alle ICAO SARPS
•
Antenna VHF
•
Antenna GPS
Il Software MFF (CDTI) comprende:
•
Situational Awareness con presentazione del traffico
•
Capacità di Identificazione e Risoluzione di Conflitti
•
Sistema ASAS predittivo, per prevenire eventuali conflitti nello spazio aereo Free Flight
•
Strumenti di ASAS Spacing e ASAS Separation
Fig.12: CDTI – esempio di un target selezionato
Sono pianificati circa 150 esercizi per un totale di circa 500 ore di volo necessarie al
raggiungimento degli obiettivi di validazione di MFF (inizio delle missioni nel 2004, termine delle
attività nel 2005).
3.3.2.
Lo spazio aereo ed i traffici simulati
La sperimentazione delle prove in volo si svolgerà in un’area di circa 180 Miglia Nautiche per 100,
con uno sviluppo verticale di 6000 piedi non al di sopra di FL200, localizzate ad est della Sardegna.
Durante le prove di volo, una fascia di circa 5 miglia nautiche all’interno del perimetro di questa
area sarà considerata no fly zone per ragioni di sicurezza e di impatto operativo sulle normali attività
del traffico aereo.
I velivoli che compongono la “flotta MFF” saranno quattro: due velivoli italiani per l’ENAV, un
velivolo olandese per NLR, un velivolo spagnolo per AENA.
Fig. 13: Spazio aereo dedicato ai Flight Trials
3.3.3.
Il coinvolgimento dei controllori e dei piloti
Durante i flight trials il coinvolgimento dei controllori e dei piloti sarà cruciale, infatti al fine dei
fattori umani i flight trials costituiscono la possibilità di investigare per la prima volta in MFF,
contemporaneamente e con lo stesso tipo di coinvolgimento sia la parte relativa ai controllori che
quella riguardante i piloti. L’attenzione durante i flight trials sarà principalmente volta verso i piloti,
e verso l’interazione pilota-controllore. Il focus dell’analisi riguarderà elementi quali il carico di
lavoro, il situation awareness, l’accettabilità da parte degli utenti, l’usabilità e l’adeguatezza delle
strumentazioni ASAS.
Piloti e controllori saranno osservati dagli esperti dei fattori umani durante i voli. Dopo gli esercizi
sarà chiesto loro di riempire un questionario volto ad identificare il livello di carico di lavoro e
situation awareness durante l’esercizio nonché le problematiche e difficoltà riscontrate.
Al termine di ogni missione è previsto un breve debriefing durante il quale confrontarsi con le
questioni ritenute più importanti sia dai piloti che dai controllori circa gli esercizi effettuati.
4. Conclusioni
All’interno di un processo di validazione è importante l’utilizzo di tecniche diverse che permettano
di investigare l’impatto di nuove strumentazioni, concetti e procedure sotto condizioni diverse.
Ogni tecnica di validazione porta con sé una serie di limiti e vantaggi che impatta sui risultati
ottenuti, per questo l’utilizzo di tecniche diverse permette di ottenere un’analisi più completa.
All’interno di MFF, le simulazioni real time hanno cercato di tenere in considerazione il più
possibile il contesto reale, introducendo elementi tratti dalla realtà quali la presenza di aree militari,
la presenza di contingenze come il cattivo tempo, la presenza di eventi inusuali come emergenze in
volo o un’inefficienza tecnica. Il fatto di lavorare su un ambiente simulato, rende possibile
rappresentare anche i possibili rischi legati alle nuove procedure attraverso l’introduzione di esercizi
safety-critical. Le real time hanno fornito dei risultati preziosi in quanto hanno permesso ai
controllori che si sono trovati ad agire in un contesto lavorativo nuovo, di immergervisi
completamente e di coglierne opportunità di miglioramento e criticità.
Per quanto però le real time cerchino di avvicinarsi il più possibile alla realtà, non è possibile
rappresentare tutti i fattori che la determinano. E’ per questo motivo che i flight trials offrono un
valore aggiunto notevole al programma MFF in quanto rendono possibile il confronto con la realtà
sia per i piloti che per i controllori.
Il successo dei flight trials costituirà certamente l’elemento che più dimostrerà la fattibilità della
tecnologia, dei concetti e delle procedure, dando quindi particolare rilievo alla affidabilità dei
risultati del progetto non soltanto per MFF, ma anche per tutte le altre iniziative relative alle
procedure ASAS con orientamento analitico. I vari decision makers quali i fornitori di servizi e le
compagnie aeree saranno sicuramente interessati a quanto appreso dall’implementazione di un
concetto in campo operativo, al fine di anticipare i rischi relativi all’implementazione pratica.
Di conseguenza, i Flight Trials forniscono un ottimo punto di partenza per la definizione del
processo di implementazione e di uno strumento aggiuntivo per consolidare o modificare i risultati
analitici verificati nell’ambito delle simulazioni. Diverse opinioni sulla validità della teoria e delle
simulazioni hanno impedito troppo a lungo un miglioramento reale della realtà ATM a livello
europeo.
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