KURZUS: Légi közlekedés

MODUL: I. modul

7. lecke: Irányítás, légtérszervezés

| A légi közlekedés rendszerének fontos eleme a légi irányítás. Az itt dolgozó légi irányítók szoros együttműködésben végzik munkájukat a földi kiszolgáló személyzettel és a légi járműveket irányító pilótákkal. Fő tevékenységük:
a kommunikáció, az irányítás, a megfigyelés.
Az első légi irányító szolgálatot a 30-as évek elején az Amerikai Egyesült Államokban hozták létre. Ezt részben a rádiótechnika fejlődése tette lehetővé, azonban forgalom növekedése is indokolta. Kezdetben három fő teljesített egy időben szolgálatot. Az első személy elsősorban az elkülönítésért felelt, biztosította a járművek biztonságos útvonalát és kommunikált a repülőgépekkel. A második személy egy mozgatott egy kis figurát, mely a repülőgépeket szimbolizálta és fogadta az időjárásra vonatkozó információkat. A harmadik személy a repülőgépek útvonalát tervezte, a rendelkezésre álló adatok figyelembevételével.
1947-ben alakult meg az ICAO (International Civil Aviation Organization), a nemzetközi polgári repülési szervezet, mely az amerikai légi irányítási és kommunikációs rendszert alapul véve létrehozta az egységes légi irányítási rendszert. A kommunikációs rendszer fő elveit 1948-ban kiadott, SC-31 jelű bizottsági jelentés tartalmazta. A megvalósítás céldátumaként 1959 szerepelt, de volt olyan eleme, ami csak 2014-re teljesült.
Az 50-es évek közepére forgalom növekedése miatt a "látva repülés" egyre nagyobb problémát jelentett. 1956-ban jelent meg a számítógéphez kapcsolt légi forgalmat megfigyelő radar rendszer.
A 60-as évek közepére a forgalom növekedése már indokolta, hogy a repülőtereken mozgó járművek megfigyelése is radar rendszerek segítségével történjen. Kialakult az ún. repülőtéri légi irányítás, melynek feladat elvált az eddig működő légi irányítástól.
Később a légi irányítás tovább tagozódott, így ma három szintjéről beszélhetünk:
repülőtéri irányítás (földi irányítás) közelkörzeti irányítás távolkörzeti irányítás (útvonali irányítás)
Légirányítás a 60-as években
44. ábra
A légi forgalom növekedésével és informatika, információtechnológia fejlődésével új lehetőségek nyíltak meg a légi irányítás előtt. Napjaink fejlődési irányait a következő táblázat mutatja.
A jelenlegi és a jövőbeli CNS/ATM rendzerek
| Napjaink | Jövő
Kommunikáció | Szárazföldi VHF/UHF Óceán felett HF Korlátozott adatkapcsolat (mode-C, ACARS) | Digitális beszéd és adatátvitel
Navigáció | Földbázisú rendszerek (VOR, NDB, ILS) | Műholdalapú rendszerek
Megfigyelés | Radar, helyzetjelentés | Automatikus műholdalapú megfigyelés
Légi közlekedés irányítása | Légi irányítók értékelik az adatokat, majd utasításokat adnak | Számítógépek rövid távú elkülönítési terveket készítenek, a légi irányítok menedzselik a légteret
4. táblázat
A repülőgép irányítása a repülőgépet vezető pilóta feladata. A kezdetben a 20-as években közúti térképeket használtak, azonban gyorsan kiderült, hogy a légi közlekedés céljainak ez felel meg, hiányoztak róla az egyes helyek azonosítását segítő információk. Erre azért is lett volna szükség, mert a különböző magasságokban fújó szelek, eltérítették a repülőgépet és irány korrekcióra volt szükség.
Magyar légiforgalmi térkép 1994
45. ábra
Napjainkban többféle légiforgalmi térkép használatos. Más térképet használnak az alacsonyan repülő elsősorban kis gépek és mást a nagy utasszállítók.
Digitális légiforgalmi térkép (https://skyvector.com/)
46. ábra
A pilóták feladata az elmúlt 80 évben nem sokat változott, a repülés előtt meg kell tervezni a pontos repülési útvonalat. Az eszközrendszer és a rendelkezésre álló információk mennyisége és minősége azonban hatalmasat változott.
A korábbi papíralapú térképeket felváltották a digitális térképek, a szóbeli, írásbeli meteorológiai jelentéseket automata berendezések szolgáltatják órás vagy félórás időközönként.
A légi irányítás munkáját három fő technikai rendszer segíti:
légtér menedzsment és információs rendszerek, meteorológiai rendszerek, helymeghatározást segítő rendszerek.
1. Légterek
A légtér az atmoszféra meghatározott része, mely egy adott ország ellenőrzése és irányítása alá tartozik, ahol a repülőgépek meghatározott szabályok szerint közlekednek. A magyar légtér Magyarország területe fölött, talajszinttől FL660 - ig (körülbelül 20 kilométeres magasságig) terjed.
Légterek felosztása
47. ábra
Tágabb értelemben a légi irányítás nemcsak egyes járművek irányítását segíti, hanem az egész légtér egységes működését biztosítja különböző helyzetekben is. A légterek két fő részre bonthatók, a közlekedést biztosító magaslégtér (FL200-al jelzett sík feletti terület) és a repülőterek környéke.
A repülőterek környékén is megkülönböztethetünk két fő elemet a repülőtér földi részét és a le- és felszállást biztosító (TMA - Terminal manoeuvring Area) közelkörzetet. Ahogy az előző ábrán látható, természetesen vannak még más légterek, melyek különböző célokat szolgálna (pl. katonai, sport célok).
Magyar légtér felosztása
5. táblázat
A magyar légtér az előző ábra szerinti felosztás szerint működik. Az egyes légterekre vonatkozó szabályok országonként eltérhetnek.
Ahogy a légterek is részekre tagolódnak, ennek irányítása is három részre tagolható:
GND Ground (gurító) feladata, hogy a repülők mozgását irányítsa a repülőtéren (előterek, gurulóutak), a futópályák területét kivéve (a pályák a torony hatáskörébe tartoznak). Ô adja ki az útvonal és hajtómű indítási engedélyeket is. TWR Tower (torony) ő irányít egy repülőtér Control Zone-jában vagy Traffic Information Zone-jában; felügyeli a pályákról felszálló és leszálló gépeket, ő adja ki a leszállási és felszállási engedélyeket. APP Approach (közelkörzet) az induló és érkező repülőgépeket irányítja a közelkörzetben (TMA), a felszálló gépeket a TMA határáig, az érkezőket a TMA határtól az aktív pálya végső egyeneséig irányítja. CTR Center (távolkörzet) feladata a tájékoztató körzetben (FIR flight information region) levő induló, érkező és átrepülő gépek irányítása, melyek nem esnek APP hatásköre alá.
2. Légi forgalmi irányító szolgálatok
A szolgálatok általában három féle szolgáltatást nyújtanak:
irányítás, tájékoztatás, riasztás.
A légiforgalmi irányító szolgálatok főbb feladatai a következők:
az összeütközések megelőzése a légi járművek között; az összeütközések megelőzése a munkaterületen a légi járművek és az ott található akadályok között; a légi forgalom rendszerességének elősegítése és fenntartása; a repülések biztonságos és hatékony vezetéséhez hasznos tájékoztatások és tanácsok nyújtása; a kutatás és mentés eseteiben az illetékes szolgálatok és szervek értesítése és szükség szerinti segítségnyújtás részükre.
A fenti feladatok végrehajtása - a nemzetközi kötelezettségen túl - fontos és elengedhetetlen része a repülésbiztonságnak. Minél nagyobb számban nő a forgalom, vagy minél jelentősebb változások következnek be minőségében (például a sebességben vagy a használt magasságtartományban), annál nagyobb terhelést, szélső értékek, illetve nem megfelelően méretezett szolgálati formák, légterek, műszaki berendezések stb. esetén pedig túlterhelést jelentenek a rendszernek.
A légi navigációs szolgálatok (ANS Air Navigation Service) egy gyűjtő szó, több szervezet is tartozik alá:
kommunikáció, radar megfigyelés (CNS - Communication Navigation Surveillance) meteorológiai szolgálat (MS - Meteorological Service) vészhelyzeti mentés, keresés (SAR - Searc & Rescue) légi információs szolgálat (AIS - Air Information Service) légtér menedzsment (ATM - Air Traffic Management) legi irányítás (ATS - Air Traffic Service) légtér menedzsment (ASM - Air Space Management) áramlattervezés (ATFM - Air Traffic Flow Management)
A különböző irányítást szolgáló szervezetek mellett működő tájékoztató szolgálatok feladata a következő:
SIGMET és AIRMET jelentésekről szóló tájékoztatások; a kitörés előtti vulkántevékenységről, a vulkánkitörésekről és vulkáni hamufelhőkről szóló tájékoztatások; a radioaktív anyagoknak vagy mérgező vegyi anyagoknak a légkörbe kerüléséről szóló tájékoztatások; a navigációs berendezések működésében beállott változásokról szóló tájékoztatások; a repülőterek, beleértve a repülőtér mozgási területeinek és repülőtéri berendezések állapotában beállott változásokról szóló tájékoztatások, amennyiben azokon hó, jég vagy jelentős mélységű víz található; a személyzet nélküli szabad ballonokról szóló tájékoztatások; továbbá bármely más, a biztonságot valószínűsíthetően befolyásoló tájékoztatás.
3. A repülés folyamata irányítási szempontból
Egy repüléssel kapcsolatban erős egyszerűsítéssel, következő tevékenységeket mindenképpen el kell végezni:
az útvonal és a repülés tervezése, felkészülés a repülésre, adatok összegyűjtése, engedély kérések a toronytól hajtómű indításra, gurulás felszállás, becsatlakozás a magaslégtér forgalmába közlekedés az útvonali irányítás alapján repülőtér megközelítése leszállás a futópályán, majd parkolás a kijelölt területen
Az előző tevékenységek listája, erősen leegyszerűsített, de ennek ellenére látható, hogy milyen széleskörű tevékenység szükséges a légi közlekedés biztonságos üzeméhez.
A repülés folyamata ez elmúlt években folyamatosan egyszerűsödött vagy éppen bonyolultabbá vált. Megjelent az ún. "Free route" vagy szabad útválasztás elve.
A kereskedelmi légi közlekedés hosszú ideig ún. légi folyosókon történt. A forgalom növekedésével a légi folyosók zsúfolttá váltak. Következő két ábrán látható, hogy milyen zsúfolttá vált a légtér. "Free route" elv értelmében a repülőgépek egyenes vonalban tudnak átrepülni az adott ország vagy terület felett. Magyarország 2015-ben vezette be ezt a rendszert, melynek eredménye, hogy 1 év alatt nagyjából 1,5 millió kilométerrel csökkent a Magyarország felett átrepülő járatok repülési útvonala és 16 millió kilogrammal csökkent a légi járművek által kibocsátott szén-dioxid mennyisége. Az Európai Bizottság rendelete (716/2014) értelmében a szabad légtérhasználat, azaz a "free route" bevezetése 2022. január 1-jére 9000 méter felett egész Európában kötelező lesz a légi navigációs szervezetek számára.
Légifolyosók Magyarországon 70-es évek
48. ábra
Légifolyosók Magyarországon 2015-ig
49. ábra
4. Légi járművek elkülönítése
A légi járművek biztonságos közlekedése érdekébe, az egyes járművek között megadott távolságokat kell biztosítani. Ennek a megnevezése az elkülönítés, mely lehet vízszintes és függőleges.
Ahogy a következő ábrán látható, a forgalom növekedésével szükségessé vált az elkülönítési távolságok csökkentése. A jövőben az eszköz fejlődése lehetővé teszi, ezen távolságok további csökkentését.
Repülőgépek elhatárolása
50. ábra
A repülőgépek hajtóműve, ill. a repülőgép által keltett örvények nem teszik lehetővé, hogy két légi jármű túlságosan megközelítse egymást. Ezt a légi közlekedésben veszélyeztetésnek nevezik. Elképzelni talán úgy a legegyszerűbb, ha feltételezzük, hogy minden repülőgép körül van egy elnyújtott gömb, melyek nem érinthetik egymást.
5. Légi irányító munkahely
Az infrastrukturális adatok, repülési terv adatok és a járművek helyzetét, állapotát tükröző adatokat a légi irányítónak egy egységes szerkezetben kell látnia. A sokfelől érkező információt a lehető legkevesebb műszeren, képernyőn, kijelzőn jelenítik meg a légi járművezető számára - az elv átvétele a légiforgalmi irányításban is jelentős mértékben csökkenti a terheléseket, az automatizált adatfeldolgozás és megjelenítés okán pedig a minimumra csökkenti a koordinációt, továbbá hatékonyabbá, rugalmasabbá teszi az irányítási eljárások alkalmazását. Egy ilyen automatizált rendszer, a felhasználó légiforgalmi irányító számára "munkaállomás = workstation" névre keresztelve, szinte mindent tud, és mint ilyen, akár egyetlen darab is lehetne belőle, hogy az ember-gép kapcsolat eredményezte - elvben kevésbé csapatmunkának kikiáltott - feladatvégzés megvalósítható legyen, mégis rendkívül rugalmas szektorizációt és légtérstruktúrát engedélyez a felhasználók számára. Funkcióit tekintve egy ilyen "munkaállomásokból" fölépülő rendszerben (pl. 6-12 szektornak megfelelő "munkaállomás" esetében) beállítástól függően lehetséges az, hogy annak minden egyedi eleme akár teljes értékűen egyenrangú legyen, de meghatározott software korlátozásokkal alkalmas lehet arra is, hogy a többiektől eltérő funkciókat (például korlátozott radar alkalmazással csupán repüléstájékoztatási feladatokat) lásson el
Irodalom
[1] M. Hirst: The Air Transport System, Woodhead Publishing Limited 2008. ISBN 978-1-84569-522-4 (8. fejezet)
[2] M. S. Nolan: Fundamentals of Air Traffic Control, Cengage Learning Products, Canada 2011. ISBN-13: 978-1-4354-8272-2 (2., 3. fejezet)
[3] D. Schmitt, V. Gollnick: Air Transport System, Springer-Verlag 2016. ISBN 978-3-7091-1880-1 (9. fejezet)
[4] Air Malaysia repülőgép balesete https://www.bbc.com/news/world-asia-pacific-26544554
[5] IVAO szimulációs kézikönyv https://www.ivao.aero
[6] Federal Aviation Administration : Légtér szabályozás https://www.faa.gov/nextgen/equipadsb/research/airspace/

| Ellenőrző kérdések
A légtér milyen szintjeit lehet megkülönböztetni? Mit jelent a légi járművek elkülönítése? A légi forgalmi irányító szolgálatoknak milyen főbb feladatai vannak?