Trafikadvarsel og kollisionsundgåelsessystem

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
TCAS display

Traffic Alert and Collision Avoidance System ( TCAS ) er en implementering af Airborne Collision Avoidance System ( ACAS ) om bord på et fly . ACAS 'funktionalitet er defineret af ICAO . Det bruges til at undgå flykollisioner i luften .

Generelt og historie

Efter en række mellemluftskollisioner i 1950'erne opstod opfordringen til et kollisionsadvarselssystem i 1956.

TCAS blev udviklet over en periode på omkring 30 år og blev endelig introduceret i USA i slutningen af ​​1980'erne. Den afgørende faktor for forpligtelsen til at udstyre med et kollisionsadvarselssystem var kollision af et lille fly med en DC-9 den 31. august 1986 nær Los Angeles ( Aeroméxico flyvning 498 ). En lov fra december 1987 krævede, at alle erhvervsfly med mere end 30 sæder i det amerikanske luftrum skulle være udstyret med en TCAS II inden december 1993 (og TCAS I for 10 til 30-sæders). Dette betød, at alle flyselskaber rundt om i verden skulle udstyre deres fly i overensstemmelse hermed, hvis de ville operere i amerikansk luftrum.

ICAO , hvor systemet, ligesom Eurocontrol , kaldes ACAS ( Airborne Collision Avoidance System ), har i 1998 en forpligtelse til at udstyre fly med ACAS II til fly med en startmasse på mere end 17 t fra 2003 (Eurocontrol allerede fra 2000) og fly med en startmasse på mere end 5,7 t blev besluttet fra 2005.

NASA hjalp med at forbedre TCAS. NASA brugte flyvesimulatorer til dette formål og testede, hvor godt kommercielle piloter forstod TCAS, og hvor lang tid det tog dem at reagere på forskellige situationer. Baseret på disse fund er TCAS -softwaren blevet forbedret med det formål at gøre det lettere og hurtigere at bruge. [1]

udvikling

Der er tre TCAS (eller ACAS) versioner:

TCAS I: Er kun trafikinformation (Traffic Advisory, TA). Disse inkluderer kun afstanden, grov retning og højdeforskel til dit eget fly.

TCAS II: Desuden beregnes alternative anbefalinger ( Resolution Advisory , RA). Disse er rent lodrette ( stigning , fald , specifikation af den lodrette hastighed).

TCAS III: Stadig under udvikling og test. Det bør også være i stand til at give anbefalinger til undgåelse af siderne (sidelæns) (kursændringer). Dette krav er muligvis ikke opfyldt med den eksisterende teknologi; Det forventes derfor, at TCAS III ikke vil blive brugt, men at den næste version, TCAS IV, følger med det samme.

TCAS IV: Også under udvikling. TCAS IV vil evaluere informationen fra nyudviklede transpondere og har således forudsætninger for også at beregne laterale (laterale) undgåelsesanbefalinger (kursændringer).

Derudover forskes der i at vise TCAS -undgåelsesanbefalinger på flyvelederens radarskærm (dette er teknisk muligt, men dyrt). Det er påkrævet, at TCAS automatisk underretter flyvelederens arbejdsstation om opløsningsråd (RA), der er udstedt (ICAO 08/2004), så der ikke kan opstå modstridende undvigelsesinstruktioner (se flykollision i Überlingen ).

Et bærbart kollisionsforebyggelsessystem blev udviklet til små fly.

funktionalitet

TCAS forespørger både Mode S og Mode A / C -kompatible transpondere fra andre fly i det omgivende luftrum og bruger deres svar til at bestemme et "sikkerhedsbillede". [2] Denne situationsrapport dækker omtrent en rækkevidde på 20–40 NM vandret (svarer til ca.: 37–74 km) og lodret ± 10.000 fod (± 3.048 m), afhængigt af systemet. Ud fra de modtagne data ( retning, afstand, indflyvningshastighed, højde og stignings- / nedstigningshastighed ) beregner systemet, om og i givet fald, hvornår der skal forventes en kollision med et fly.

Afhængigt af de data, der er modtaget fra den mulige kollisionsmodstander, udsteder systemet en TA (Traffic Advisory) eller en RA (Resolution Advisory). Denne anbefaling er baseret på

  1. beregning af punktet for nærmeste tilgangspunkt ( CPA = tætteste tilgangspunkt )
  2. varigheden TAU, indtil dette punkt er nået, og
  3. om der overhovedet ville være tale om en overtrædelse af afstanden.

Svarene på TCAS -forespørgsler sendes i tilstand S i formatet DF0 (56 bit short message) eller i formatet DF16 (112 bit). [3]

DUG

TAU -området er en specifik "beskyttelseszone" omkring dit eget fly. Hvis et fly kommer ind i TAU -området, udløser TCAS en alarm. TAU-områdets grænser er defineret af en periode (time-to-go). TAU er den tid, der kræves for at komme til CPA ( Closest Point of Approach ). Tidens længde er en afstand divideret med tilgangshastigheden - både lodret og vandret.

DMOD

Der er tilfælde, hvor indflyvningshastigheden er så lav (f.eks. Et fly, der overhaler bagfra; et flyver parallelt nærmer sig langsomt), at grænsen for TAU -området ikke overskrides. Ikke desto mindre kan afstanden skrumpe under et NM. I dette tilfælde er den beregnede indflyvningshastighed ikke særlig nyttig, da en pludselig stigning i indflyvningshastigheden (f.eks. Et fly, der flyver parallelt, pludselig ændrer kurs i retning af eget fly) ikke ville give mulighed for en rettidig advarsel.

Dette problem løses ved den ekstra afstandsmodifikation (DMOD). DMOD påvirker kun den fysiske afstand mellem dit fly og målet. Tiden til kollisionen eller tilgangshastigheden spiller ingen rolle.

DMOD -værdierne ændres også med højden.

Disse TAU -værdier varierer afhængigt af flyvehøjden. For eksempel udsendes der ikke mere RA under en vis højde for ikke at bringe frihøjden i fare gennem en muligvis påkrævet lodret undvigelsesanbefaling nedad (Ned). Jo højere højde der udstedes en TA eller RA tidligere. Ud over TAU -kriteriet er flyet også omgivet af et virtuelt luftrum, hvor der ikke må befinde sig et fly, ellers vil der også være en direkte RA her. Årsagen til dette er tilgange med ekstremt lave indgangshastigheder.

I tilfælde af en konflikt er det første trin en TA. Dette udsender et akustisk signal "TRAFFIC, TRAFFIC", og det pågældende fly vises normalt på multifunktionsdisplayet (MFD) som et gult symbol.

Det næste trin er en RA: Flyet i fare for en kollision ændres nu fra et gult til et rødt symbol. Derudover modtager piloten det akustiske signal “CLIMB, CLIMB” fra systemet på dette tidspunkt, det vil sige anmodningen om at begynde at klatre med det samme. I mellemtiden modtager piloten i det andet fly signalet "DESCEND, DESCEND", det vil sige anmodningen om at gå i nedstigning med det samme. For at begge piloter ikke modtager den samme anbefaling, de skal undgå, bestemmer systemet anbefalingen fra det andet system ud fra dets transponder -signal. Ud over de akustiske signaler vises der ofte et rødt og et grønt bånd på variometeret : Det grønne område angiver det område af lodret hastighed, hvor en kollision er meget usandsynlig; det røde bånd er derimod et område, der sandsynligvis gør det til et sammenstød. Så snart kollisionssituationen er løst, afgives det akustiske signal "CLEAR OF CONFLICT".

RA og TA er kun noter til piloterne. Oplysningerne om den forestående kollision føres ikke ind i autopiloten. Piloterne skal selv udføre undvigelsesmanøvren.

Hvis et fly har en transponder, der ikke giver nogen højdeoplysninger ("Mode A" -transponder, hovedsageligt fundet i små fly), genereres kun en TA. Der kan ikke være nogen anbefaling om lodret undgåelse, der gives kun en advarsel. TCAS-computeren kan spore flere fly på samme tid (i det tocifrede område) og i tilfælde af mange systemer generere en samlet anbefaling for at undgå flere samtidige trusler. Imidlertid kan betydeligt færre fly overvejes (i encifret til lavt tocifret område).

Passiv TCAS

PCAS -enhed fra Zaon Flight Systems, Inc.

Passiv TCAS, også kaldet TCAD eller PCAS [4] til bærbare enheder, har ikke mulighed for aktivt at udløse transpondere. I stedet lytter enheden efter transponderresponser, der sendes ombord på andre fly på grundlag af radion, der gennemtrænger jorden eller TCAS -enheder, og evaluerer disse responssignaler. Passiv TCAS kan kun fungere i radarovervågede områder eller i nærheden af ​​TCAS-udstyrede fly. Dens rækkevidde er også mindre. Dette opvejes dog af væsentligt lavere omkostninger (ca. 1/10 til 1/20), så dette system er mere tilbøjeligt til at findes i almindelige luftfartøjer.

Eksempelgrænser for Boeing 747-400

egen
Højde
grænse
DUG
grænse
DUG
grænse
DMOD
grænse
DMOD
grænse
rel. højde
grænse
rel. højde
TA RA TA RA TA RA
fod Sekunder Sekunder NM lateralt NM lateralt fod fod
0 - 500 fod
Radar højde
20. blokeret 0,1 blokeret 1200 blokeret
501-2500 fod
Radar højde
35 20. 0,1 0,066 1200 300
2501 - 10000 fod
Barometrisk
højde
40 25. 0,3 0,066 1200 300
10001-20000 fod
Barometrisk
højde
45 30. 1.0 0,082 1200 300
20001 - 30000 fod
Barometrisk
højde
45 30. 1.105 0,082 1200 300
over 30000 fod
Barometrisk
højde
45 30. 1.122 0,082 1200 300

gyldige

FAA har udstedt en forordning om, at alle fly med 10-30 sæder skal være udstyret med TCAS I, og alle fly med mere end 30 sæder skal være udstyret med TCAS II, så snart de flyver ind i USA.

Det Europæiske Luftfartssikkerhedsagentur (EASA) udstedte den 1. januar 2005 en forordning for hele Europa, hvorefter alle fly med mere end 19 sæder eller mere end 5700 kg skal være udstyret med TCAS II version 7.0. Siden 1. marts 2012 skal fly i denne gruppe være udstyret med version 7.1. For fly med et individuelt luftdygtighedscertifikat udstedt før 1. marts 2012 har denne regulering været gældende siden 1. december 2015. [5]

ACAS og TCAS

ACAS er navnet på det grundlæggende koncept. ICAO bruger dette udtryk, når de bestemmer de standarder, som systemet skal opfylde.

TCAS er en konkret implementering af dette koncept. TCAS II Version 7.0 og TCAS II Version 7.1 er de eneste implementeringer, der opfylder kravene i ACAS II. [6]

STCA og TCAS

I tilfælde af en underskæring med en allerede eksisterende, jordbaseret advarsel ( Short Term Conflict Alert , STCA) er det nødvendigt for flyveledere at bestille klare horisontale kursændringer for de involverede i mangel af oplysninger om en mulig TCAS-undgåelsesanbefaling ( RA) for ikke at komme i konflikt med TCAS -anbefalingerne at gætte. [7]

Kritiske hændelser relateret til TCAS

Bashkirian Airlines flyvning 2937 / DHL flyvning 611

Hovedartikel: Flykollision fra Überlingen

Natten til 1. juli 2002 var der en luftkollision nær Überlingen mellem et DHL -fragtskib på vej til Bruxelles og et passagerfly fra Russian Bashkirian Airlines på vej til Barcelona. Begge besætninger modtog korrekte undgåelsesanbefalinger fra deres respektive TCAS. TCAS for DHL -flyet anbefalede at synke, hvilket straks blev fulgt. På samme tid rådede TCAS det russiske fly til at klatre. Den russiske besætning ignorerede imidlertid dette og reagerede i stedet på en næsten samtidig synkeinstruktion fra flyvelederen ved den schweiziske flyvekontrol Skyguide . Den registeransvarlige havde også givet denne anmodning, der var i konflikt med TCAS -undgåelsesanbefalingen, om at undgå et sammenstød, men på grund af systemet, uden kendskab til TCAS -aktiveringen. I sidste ende faldt begge fly således og kolliderede lidt senere.

Årsagen hertil er sandsynligvis mangel på erfaring med TCAS på den ene side og den utilstrækkelige internationale koordinering af reglerne for prioritering af flyveledere og TCAS -instruktioner på den anden side. Selvom der var flere regionale anbefalinger, der prioriterede TCAS, havde ingen officiel eller lovgivningsmæssig status.

Undersøgelsesrapporten fra Federal Bureau of Aircraft Accident Investigation (BFU) om luftkollisionen siger også:

“Desuden foretog Eurocontrol en yderligere analyse for at undersøge, hvordan TCAS II ville have opført sig i denne sag med den foreslåede ændring CP 112, som allerede var udviklet før ulykken. Ifølge de præsenterede resultater ville TCAS have genereret en omvendt RA (Reversal RA) efter RA's udseende, hvilket, hvis besætningen på Boeing B757-200 havde reageret i overensstemmelse hermed, ville have resulteret i en tilstrækkelig lodret afstand mellem de to fly. " [8]

Nær kollision den 26. februar 1999

Den 26. februar 1999 var der i Storbritannien til at falde under den foreskrevne eksamen fra en godkendt Boeing B737-300 ( B737 ) i Tyskland og en Gulfstream IV (GIV). Tabet af adskillelse udløste en KORT KONFLIKTALARM ved lufttrafikkontrol og en TCAS -anbefaling (Resolution Advisory (RA)) for begge involverede fly, som begge piloter fulgte. En kollision kunne forhindres af TCAS. [9]

Germanwings flyvning 2529 / Hahn Air Lines flyvning 201

Om morgenen den 10. juni 2011, 18 NM (ca. 33 km) nordøst for Fribourg VOR / DME , blev forskydningen af to erhvervsfly ikke opnået. En Germanwings Airbus 319 på vej fra Barcelona til Stuttgart modtog tilladelse fra den ansvarlige flyveleder i Genève til at stige til flyvningsniveau (FL) 250 (ca. 7620 meters højde ). Samtidig kom flyvelederen ind i en nedstigning til FL 280 i computersystemet. Kort tid senere afleverede Genèves kontrolcenter denne flyvning til Zürichs kontrolcenter. Ved overførslen mellem Genève og Zürich blev der planlagt en højde på 28.000 fod = 280 280 FL = 8400 meter til flyvninger til Stuttgart.

På samme tid modtog Hahn Air Lines Flight 201, en Raytheon 390 Premier 1, der startede fra Zürich og bestemt til Palma de Mallorca, godkendelse til at klatre til FL 270. Dette bragte de to maskiner tættere på under minimumseksamen. I begge fly modtog besætningerne i første omgang en trafikmelding (TA) fra de respektive TCAS. Lidt senere blev der givet korrekte alternative anbefalinger fra begge systemer. Airbus TCAS anbefalede at synke, hvilket besætningen straks implementerede. På samme tid anmodede TCAS Raytheon om at klatre. Denne anbefaling blev også oprindeligt implementeret af piloterne på Hahn Air Lines -flyvningen.

Ni sekunder efter anbefalingen om undgåelse (RA) modtog piloterne i Raytheon instruktionen fra kontrolcentret i Genève, hvor problemet i mellemtiden var blevet klar over, at straks nedstige til FL 260. Besættelsen overholdt denne ordre, som var i strid med TCAS-anbefalingen, uden at meddele flyvelederen, at RA stadig var aktiv.

Ti sekunder efter anmodningen om at komme ned var flyene tættest på hinanden. Yderligere 13 sekunder senere, kl. 08:37:31 UTC (10:37:31 CEST ), var HHN 201 100 fod (ca. 30 meter) lavere end A 319 (den vandrette afstand dengang var omkring 0,6 NM ( ca. 1 km). Som et resultat ændrede TCAS for begge maskiner de undvigelsesretninger. Mens besætningen på Hahn Air Lines -flyvningen blev anmodet om at opretholde nedstigningshastigheden, beordrede systemet samtidig det andet fly til at udstede en omvendt anbefaling (reversering RA) og dermed overgå til en stigning. 08:37:39 UTC steg afstanden mellem maskinerne igen, hvorfor TCAS -computerne rapporterede løsningen på konfliktsituationen med "fri for konflikter". [10]

Se også

Weblinks

Individuelle beviser

  1. Teknologioverførselsprogram - I lufthavnen med NASA - Kollisionsundgåelse ( en ) NASA . Arkiveret fra originalen den 9. april 2009. Info: Arkivlinket blev indsat automatisk og er endnu ikke kontrolleret. Kontroller det originale og arkivlink i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse. @ 1 @ 2 Skabelon: Webachiv / IABot / techtran.msfc.nasa.gov Hentet 8. august 2009.
  2. Manual til luftbåren kollisionsforebyggelse (ACAS) . (PDF; 1,0 MB) International Civil Aviation Organization, første udgave, 2006, 1.4 Systemoversigt; Hentet 1. december 2012
  3. Formatet på Mode S -respons -telegrammet, radar -tutorial
  4. John D. Ruley: Zaon PCAS XRXPortable undgå kollisioner med retning (engelsk) planeandpilotmag.com. Hentet 5. august 2009.
  5. EASA Kommissionens forordning nr. 1332/2011. EASA, adgang til 8. juli 2017 .
  6. Ofte stillede spørgsmål (FAQ) (engelsk) EUROCONTROL . 8. april 2009. Arkiveret fra originalen den 12. maj 2008. Hentet den 8. august 2009.
  7. ACAS II Bulletin - Issue 10. Eurocontrol , 5. november 2007 (engelsk).
  8. Schöneberg: Undersøgelsesrapport AX001-1-2 / 02 (PDF; 4 MB) Federal Office for Aircraft Accident Investigation . Maj 2004. Adgang 8. august 2009: "Ulykke · 01. juli 2002 · nær Überlingen / Bodensøen"
  9. Peters: Undersøgelsesrapport 6X005-1 / 2/99 (pdf; 20 kB) Forbundskontoret for Havarikommissionen . April 2000. Hentet den 14. maj 2013: "Alvorlig hændelse · 26. februar 1999 · nær Lambourne (UK) VOR"
  10. Slutrapport nr. 2165 fra det schweiziske havarikommission SUST (PDF; 3 MB) Schweizisk havarikommission . 17. juli 2013. Arkiveret fra originalen den 3. december 2013. Info: Arkivlinket blev indsat automatisk og er endnu ikke kontrolleret. Kontroller det originale og arkivlink i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse. @ 1 @ 2 Skabelon: Webachiv / IABot / www.sust.admin.ch Hentet den 30. november 2013.