Master MSIAG Option Systèmes Intelligents de Transport Module III-4 : Communication, Navigation, Surveillance - Information au service du transport aérien 9 et 23 mai 2006 Dominique STAMMLER

Objectifs de l'exposé Séance du 9 mai 2006 Séance du 23 mai 2006 Fournir des notions de base sur la gestion du trafic aérien, son rôle, son fonctionnement, les moyens techniques, les aspects financiers, … Séance du 23 mai 2006 Présenter la problématique d’évolution de l’ATM Introduire le concept CNS/ATM et les autres concepts futurs d’exploitation Décrire les perspectives de mise en œuvre en Europe Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

La Gestion du trafic aérien ou ATM Définitions OACI ATM : “la gestion intégrée et dynamique du trafic aérien et de l’espace – de façon sûre, économique et efficace – grâce à la fourniture d’installations et de services homogènes en collaboration avec toutes les parties concernées”[OACI, Concept opérationnel d’ATM mondiale, Doc. 9854, Ed. 2005] L’ATM comprend : “le système qui fournit les services de gestion du trafic aérien par l’intégration et la collaboration des personnels, des informations, des technologies, des installations et des services appuyés par des moyens de communication, navigation et surveillance, embarqués, au sol ou spatiaux ”. "L'objectif général de l'ATM est de permettre aux exploitants d'aéronefs de respecter leurs heures prévues de départ et d'arrivée et de suivre les profils de vols qu'ils préfèrent avec un minimum de contrainte, sans compromettre les niveaux de sécurité. Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les usagers Compagnies aériennes Aviation générale Militaire internationales régionales Aviation générale d'affaire de loisir travail aérien Militaire défense aérienne entraînement Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les phases de vol En route Départ Arrivée aéroport départ aéroport arrivée Atterrissage Pré-vol Décollage segment SOL segment AIR segment SOL Définition : Le concept "porte à porte" commence au premier contact de l'usager avec la gestion du trafic aérien et prend fin avec l'arrêt des moteurs. Il inclut les mécanisme relatifs à l'imputation des redevances de services ATM aux usagers. Il couvre l'interface aéroports/circulation aérienne et des fonctions non ATM ATM = ASM+ ATFM + ATS Airspace Mangement Air Traffic Flow ManagementAir Traffic Services Extension du domaine EATCHIP de l’eN-Route aux aéroports dans le cadre de la stratégie ATM 2000+ La définition G2G se veut une approche globale du système ATM. Un vol est défini comme le mouvement d'un aéronef tant au sol qu'en l'air et est constitué de trois segments: 2 segments sol et 1 segment air ; les segments sol correspondent à ce que les aéroports considèrent comme étant le "côté piste" ( ou" airside" ) par opposition au "côté ville" (ou "landside")" qui traite essentiellement des passagers. Le côté piste, pour une autorité aéroportuaire, débute au moment où le vol est constitué, c'est à dire au moment où les passagers qui embarquent sont identifiés et canalisés vers le vol, sans retour arrière possible. Ceci intègre donc la gestion des salles d'embarquement associées au poste de stationnement de l'avion, la gestion des moyens d'embarquements (passerelle ou autre) et la gestion du bloc départ. Au cours d’un vol, le pilote est en contact avec des organismes ATM spécialisés qui dépendent de la phase de vol Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006 14

Pré-vol Un plan de vol a été déposé Le pilote prend connaissance de l’information météorologique la plus récente (ATIS) Il doit respecter un créneau (slot) si le vol est soumis à des mesures de régulation Mise en route, repoussage, roulage FPL RPL Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Décollage Le pilote reçoit l’autorisation de décoller du contrôle local (TWR) Il peut alors décoller Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Départ Après décollage, le pilote reçoit une instruction de changement de fréquence pour contacter l’approche (APP) Il doit suivre un itinéraire prédéterminé (SID) pour quitter l’aéroport de départ Le contrôleur surveille la piste sur l’écran radar, quand l’avion atteint la limite de l’espace confié à l’approche il est transféré électroniquement au centre en route (ACC). Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

En route Le pilote reçoit du contrôleur du centre en-route (ACC) une clairance, instruction lui indiquant l’altitude et la route à suivre Il reçoit des instructions sur les fréquences radio à sélectionner, en cas de passage d’un ACC à un autre ACC A l’approche de la destination, le pilote commence la descente,                                                   Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Arrivée Le pilote a reçu une clairance du contrôleur d’approche Celui-ci met en séquence les vols à destination d’un même aéroport Le pilote doit suivre une route prédéterminée (STAR) en fonction de la piste Le pilot reçoit une instruction de changement de fréquence radio pour contacter la Tour du terrain de destination. Le vol est transféré électroniquement de l’approche à la tour. Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Atterrissage Le pilote reçoit une clairance pour l’atterrissage du contrôleur Local de la tour de contrôle Sur la piste le vol est transféré au controleur Sol qui le guide sur les taxiways jusqu’à son point de stationnement Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Le déroulement d’un vol Instructions, Informations, Compte-rendus Coordinations Centre en route Tour Approche Les communications dont il s’agit sont celles échangées entre les mobiles, avions ou hélicoptères, et les services de la navigation aérienne chargés de l’information, de la surveillance et de la gestion du trafic et dont les interventions diffèrent sensiblement selon la phase du vol : « vigie sol » pour le trafic sur l’aire de manœuvre des véhicules et aéronefs moteur en marche ; « tour de contrôle » pour les appareils sur ou au voisinage immédiat de la piste en décollage et en atterrissage ; « centre d’approche » au voisinage de l’aérodrome pour les vols arrivant et partant ; « centre en route » pour le trafic de croisière en montée, stabilisée ou en descente. Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les routes aériennes Un réseau défini à l’échelle européenne, suite de tronçons reliant des points désignés Publié dans les AIP Utilisées par les pilotes pour la préparation de vol, les systèmes sol et bord pour le suivi du vol Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les espaces aériens Sont divisés en Régions d’information de vol ou FIR (5)… Puis en secteurs (90)… Chacun gérés par une position de contrôle (2 contrôleurs) Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Architecture fonctionnelle des systèmes Surveillance Sol Surveillance Aéroport Multi- Latération Surveillance Air Radars P &S Mode S ADS Contrôleur Tour ATC En-route et APP ATC Aérodrome Gestion Aéroportuaire Service Info Aéro Gestion flux / capa Opérations aéronefs Contrôleur En route Opérateur Aéroport Fournisseur AIS Fournisseur Météo Opérateur FMP Gestion Espace Aérien Opérateur Aéronef Pilote CNS ATM Services de communication et de distribution Surveillance Embarquée ADS-B Navigation Aéronefs Pilote Aides Navigation Senseurs autonomes embarqués Gestion du vol Gestion Configuration Gestion Info Aeronautique Description aéronefs Fonctions transversales Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les Systèmes techniques CNS Communications Radio Téléphone Navigation Radiobalises Aides à l’atterrissage Surveillance Radars Automatisation (ATM) Traitement des plans de vol (FDPS) Traitement des données radar (RDPS) Filets de sauvegarde Visualisation (ODS) Supervision Simulateur … Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Rôle de l'automatisation Assister et non pas remplacer les opérateurs Fournir la bonne information au bon moment au bon opérateur Détecter les risques et émettre des alarmes Système centré sur l'homme Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

La position de contrôle Chaine Télé Ecran Radar 28 pouces Contrôleur organique Contrôleur radariste Chaine radio Téléphone Ecran tactile Tableau de strips Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les outils du contrôleur Le strip Instructions de contrôle Attitude Vol Coordinations Informations générales Indicatif Type d’appareil Vitese Provenance Destination Equipements embarqués Code Transpondeur Route Balise Heure Estimée Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les outils du contrôleur L’écran ODS Alarmes Pistes Etiquettes Cartographie Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les équipements de bord Récepteurs radios VHF, HF Centrales à inerties (INS/IRS) Récepteurs radionavigation (VOR/DME/ILS/GPS, MMR multimode...) Systèmes multisenseurs (FMS, Calculateurs de navigation) Transpondeurs radar Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Performances de l’ATM La sécurité est à la fois la moteur et la condition de l’amélioration des autres performances de l’ATM Il est nécessaire de mesurer les performances avec les métriques appropriées lors du changement : « ce qui ne se mesure pas ne s’améliore pas » Retard, prédictibilité, flexibilité, efficacité, accès, coût du service et sécurité Améliorer simultanément la sécurité et la capacité est la clé du futur de l’ATM Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

La sécurité l'objectif son évaluation a priori les redondances point de vue collectif : quantitatif 1,55x10-8 par heure de vol ou 0,6 accident par an en zone CEAC où l’ATM contribue(ESARR4 ) point de vue individuel : qualitatif son évaluation a priori Collision Risk Model fiabilité, maintenabilité des systèmes les redondances sol bord le suivi statistique retour d'expérience Comment assurer la sécurité (facteur clé)? L'approche probabiliste est-elle acceptable pour un système "safety-critical"? L'approche probabiliste de la sécurité, si elle est valable au plan collectif, ne l'est pas au plan de l'individu concerné (pb de responsabilité et moral) - En cas de panne ou d'incident l'opérateur humain doit disposer d'une solution de récuupération sécuritaire. A priori, la validation et l'acceptation du concept ou d'du point de vue sécurité sont des problèmes difficiles. Nécessite une redondance diversifiée sol-bord des informations partagées et validées entre le sol et le bord, redondance sol-bord : fonction active au sol et vérification ou secours à bord ou réciproquement. La sécurité nécessite un suivi a posteriori, pour évaluer en permanence le niveau de sécurité et son évolution, et avoir un retour d'expérience sur les incidents permettant de corriger les trous de sécurité. laisser l'homme dans la boucle est-il un facteur de sécurité? comment doit-on prendre en compte la panne? Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Indicateurs de sécurité en France Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Trafic en Europe En 2004, 8.9 million vols d’aviation générale (CAG) contrôlés en Europe. Augmentation annuelle de 4,8%, Record journalier le 10/09/04 avec 29 495 vols dans la zone CFMU Après une décroissance en 2001-2002, la croissance du trafic reprend à une allure soutenue Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Densité de trafic En 2002 En 2020 Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Les retards Les retards du transport aérien sont mesurés par rapport aux horaires de départ et arrivée publiés La Ponctualité (= à l’heure par rapport aux horaires publiés) est mesurée par la proportion de vols retardés de plus de 15 minutes Pouvoir prédire avec exactitude les horaires d’arrivée est très important pour la programmation des compagnies et des aéroports. Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Évolution des retards en Europe Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Causes des retards Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Coûts de l’ATM Coût total en Europe (2003) : 6741 M€ Recouvrement des coûts principe OACI répartition entre les usagers : nombre d’ Unités De Service  *Taux Unitaire formule Eurocontrol pour la détermination des UDS taux unitaires par état Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

Evolutions du système ATM Pourquoi changer ? La capacité Efficacité des vols Coûts ATS trop élevés Nouvelles technologies Construction de nouvelles pistes difficile 2. Face à cela il y a de nombreux freins au changement à savoir les équipements et les systèmes existants, les procédures mises au point, les hommes et les femmes entraînés. Le système actuel est sur, comment s'assurer que son évolution et le futur système sera aussi, voire plus sûr. La multiplicité des acteurs et leur diversité rendent les choix difficiles. L'aviation générale, les compagnies aériennes, les militaires ont des contraintes et des objectifs différents. Les coûts d' investissements tant au sol qu'à bord et leur nécessaire rentabilité à court-terme rendent ceux-ci plus difficile à justifier, dans un contexte de pénurie financière et ceci malgré les coûts engendrés par les lacunes du système actuel. Obstacles au changement La sécurité Avions, équipements, systèmes existants Multiplicité et diversité des acteurs Coût pour l'ATS Coût pour les Compagnies Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006