ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA DOPRAVNÍ. Metodika hodnocení výkonnosti nástrojů pro Pre Departure Sequencing v rámci konceptu A-CDM

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA DOPRAVNÍ Hynek Hrabík Metodika hodnocení výkonnosti nástrojů pro Pre Departure Sequencing v rámci konceptu A-CDM Diplomová práce 2016

2

3

4 Poděkování Tímto bych rád poděkoval vedoucím své diplomové práce Ing. Matěji Nesvadbovi a Ing.Stanislavovi Pleningerovi, Ph.D. za jejich trpělivost, ochotu, cenné profesionální rady, připomínky a metodické vedení práce. Prohlášení Předkládám tímto k posouzení a obhajobě diplomovou práci, zpracovanou na ČVUT v Praze na Fakultě dopravní. Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracoval samostatně a že jsem uvedl veškeré použité informační zdroje v souladu s Metodickým pokynem o etické přípravě vysokoškolských závěrečných prací. Nemám žádný důvod proti užití tohoto školního díla ve smyslu 60 Zákona č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) V Praze dne 29.května 2016 podpis 3

5 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta dopravní Metodika hodnocení výkonnosti nástrojů pro Pre Departure Sequencing v rámci konceptu A-CDM diplomová práce duben 2016 Hynek Hrabík ABSTRAKT Předmětem diplomové práce Metodika hodnocení výkonnosti nástrojů pro Pre Departure Sequencing v rámci konceptu A-CDM je návrh metodiky k hodnocení nástrojů tohoto typu. Nejdříve je provedena analýza problematiky týkající se těchto nástrojů v oblasti A-CDM a analýza nástrojů používaných v zahraničí a ČR. Dále je navržena metodika, která je později využita při hodnocení výkonnosti nástroje Start-Up Manager používaného Řízením letového provozu České republiky. ABSTRACT The main aim of the master thesis Methodology for Performance Evaluation Pre Departure Sequencing Tools is to propose a methodology by which be the tools may be evaluated. Firstly, an analysis of Pre-Departure, Departure sequencing tools and A-CDM is performed. Then the proposed methodology is introduced and utilized in the evaluation of Start-Up Manager, a Pre- Departure sequencing tool used by Air Navigation Services of the Czech Republic.. 4

6 Obsah 1 Úvod A-CDM Historie Collaborative and Decision Making - CDM Koncepční elementy Zavedení milníků v Turn-Round procesu (The Milestone Approach for the turnround process) Variable Taxi Time (Variable Taxi Time) Pre-departure Sequencing (Pre-departure Sequencing) A-CDM v nepříznivých podmínkách (Airport CDM in Adverse Condition) Společné řízení při letových aktualizacích (Collaborative Management of Flight Updates) Problematika Departure Manager Stanovení a optimalizace sekvence První fáze initial sekvence Fáze eliminace přebytečných mezer Fáze optimalizace sekvence Stanovení sekvence v DLR Departure Manager Problematika Pre-Departure Sequencing Malpesa airport Tower Flight Data Manager system Analýza současného stavu Pre-Departure sequencing na LKPR SUM používaný ŘLP ČR a postupy A-CDM Metodika hodnocení nástroje SUM Navrhované ukazatele Plnění naplánované DEP sekvence TSATmin TTOT (ASAT), vývoj TTOT ASAT Využití ARR intervalů Zpracování dat Vytvoření základního datasetu Zpracování jednotlivých ukazatelů Analýza pomocí navržených ukazatelů Plnění naplánované odletové sekvence TSAT min

7 6.3.3 TTOT (ASAT), vývoj TTOT ASAT Využití ARR intervalů Ukazatel ΔTSAT min a ΔTTOT (ASAT) v závislosti na objemu provozu Závěr Seznam použité literatury Seznam použitých zkratek

8 1 Úvod Velká letiště mohou způsobovat v případě nasycení velké zpoždění v letecké dopravě. Letadla vyčkávající ve frontě na povolení k odletu spalující palivo a blokující další provoz na letišti, letadla vyčkávající ve vzduchu na povolení k přiblížení rovněž spalující palivo a způsobující další zhuštění provozu v koncové řízené oblasti. Zájmem každého letiště je redukovat toto zpoždění hned z několika důvodů. V první řadě jsou to ekonomické důvody, ať už z důvodu redukce přímých nákladů, případně špatné organizace provozu, tak zvýšení atraktivnosti pro letecké společnosti zavádějící nové linky. Problémem letišť je špatná predikovatelnost provozu oproti traťové fázi letu, kdy do predikce vstupuje několik dalších proměnných. Toto představovalo úlohou pro air traffic flow management. Ten je zajišťován NMOC. Úlohou ATM je globálně zajišťovat plynulost letecké dopravy, redukovat zpoždění, zajišťovat, aby nebyla překročena kapacita a také snižování nákladů. V reakci na tento problém byl vytvořen koncept A-CDM, jehož jedním z úkolů je snížení zpoždění na letišti a zlepšení predikovatelnosti provozu. Z hlediska řízení letového provozu tento systém ulehčuje práci i samotným řídícím a umožňuje provádět lepší rozhodnutí z hlediska plynulosti dopravy. Na druhou stranu není v možnostech člověka posuzovat při rozhodování několik faktorů, které se v čase mohou neustále měnit a hledat optimální řešení pro plynulost dopravy. Proto je v systém společného rozhodování navržen tak, aby prvotní fáze vytvářely základ, na kterém je možné postavit softwarovou infrastrukturu, která bude schopná posuzovat současnou situaci z více hledisek a navrhovat efektivnější případně optimální řešení. Jedná se o systémy DMAN, AMAN a PDS. Jedním z takovýchto příkladů je nástroj SUM používaný jako PDS na letišti Václava Havla Praha již několik let. V průběhu jeho fungování dochází jeho postupným modifikacím a dalšímu rozvoji. Pro další rozvoj je velmi důležitá důkladná analýza na základě dlouhodobého sledování jistých ukazatelů výkonnosti a efektivity. Hlavním cílem této diplomové práce je navrhnout systém a metodiku hodnocení nástrojů pro Pre departure sequencing. Tato metodika hodnocení by měla pomocí souboru navržených dílčích ukazatelů a jejich detailního zpracování umožnit objektivně hodnotit výkonnost PDS a efektivitu jejich plánování v celém systému A-CDM. 7

9 Práce je členěna do následujících kapitol: Úvod A-CDM obsahuje obecný popis systému a jeho jednotlivých koncepčních elementů Problematika DMAN uvedeny cíle tohoto nástroje, rozdíly mezi DMAN a PDS, jednotlivé fáze ve při stanovení odletové sekvence, stručný popis vícekriteriální optimalizace sekvence v DLR DMAN Problematika PDS popis konkrétních systémů používaných v zahraničí Analýza současného stavu na LKPR v oblasti A-CDM postupů a PDS Navržená metodika hodnocení sekvence stanovená nástrojem Start-Up Manager a analýza dat s využitím navrhované metodiky Závěr shrnutí výsledků analýzy 8

10 2 A-CDM 2.1 Historie Collaborative and Decision Making CDM Koncept CDM vychází ze European Air Traffic Management Strategy for the Years 2000+, zkráceně The ATM Strategy Tento způsob plnění cílů nahrazuje ECAC Strategies for 1990 s ustanovené právě Evropskou konferencí pro civilní letectví. Využívá výsledků programu EATCHIP a v rámci této strategie jsou definovány právě tyto koncepty pro zvýšení výkonnosti ATM a zároveň zachování vysoké úrovně safety a security: Strategická organizace a dostatečná předpovídatelnost Management letového provozu gate-to-gate Rozvinutá flexibilita a výkonnost CDM Řízení kapacity jako reakce na poptávku Spolupráce zúčastněných stran při tvorbě Airspace Management Důležitou roli sehrálo při vývoji a A-CDM EUROCONTROL Experimental Centre mimo vlastních studií se podílelo i na shromáždění jednotlivých informací získaných individuálními subjekty na poli evropského ATM. V současné době Eurocontrol rozlišuje letiště dle úrovně integrace do ATM Network v EU. [1] Schéma 2.1 Typy letišť dle NMOC 9

11 2.2 Koncepční elementy A-CDM je založeno na spolupráci jednotlivých subjektů působících na letišti. Celé letiště uvažujeme jako rozsáhlý systém s jednotlivými prvky působící mezi sebou. Aby bylo zajištěno optimální naplnění cílů v daných podmínkách, je nutné aby jednotliví partneři plnili svoji funkci v nejvyšší možné kvalitě. Výkonnost celého systému je určena kvalitou výstupů jednotlivých prvků, které na sebe přímo navazují, a tak jeden konkrétní subjekt ovlivňuje efektivitu a přesnost následujícího. Celý proces spočívá v synchronizaci aktivit prostřednictvím sdílení dat, zkušeností, monitorování spolupráce, komunikace, poskytování zpětné vazby a podpory. Cílem celého systému je zlepšení přesnosti jednotlivých letových operací a tím zlepšení možnosti plánování, maximální využití dostupných zdrojů, snížení zpoždění vzniklého nedostatečnou synchronizací aktivit jednotlivých partnerů. Hlavní zúčastněné strany jsou: Letoví dopravci Letištní operátoři Handlingové společnosti Společnosti zajišťující De-icing a Anti-icing Poskytovatelé ATS NMOC Implementaci A-CDM je možné uvažovat v následujících koncepčních elementech:[1] Schéma 2.2 Koncepční elementy A-CDM 10

12 2.2.1 Sdílení informací (Airport CDM Information Sharing) Cílem tohoto elementu je vytvoření povědomí o aktuální situaci. Jedná se především o vytvoření případně rozšíření platformy pro výměnu informací o data získáná u leteckých dopravců, handlingových agentů, společnost zajišťující odmrazení a letištních operátorů. Data musí být poskytována v předepsaném formátu, s určitou přesností a předem určeným předstihem. Schéma 2.3 Sdílení informací potřebných pro stanovení předodletové sekvence Schéma 2.3 popisuje sdílení informací z hlediska sdílení informací v A-CDM. Informace týkající se provozu ve formě dat, jsou poskytovány jednotlivým subjektům a tvoří základ pro plánování provozu. Konkrétně jsou to předpokládané časy událostí (ukončení odbavení, nahození motorů), časové délky procesů (čas pojíždění, čas na odmrazování) a další data jako například označení stojánek. Letové provozní služby a další subjekty dostanou dostatek k informací k tomu, aby byl průběh provozu plánovatelný. S rostoucím časem jsou tyto odhadované hodnoty nahrazeny skutečnými hodnotami, a tak neustále dochází k aktualizaci modelu situace. Je nutné vytvořit real-time společné rozhraní, aby byla udržena vysoká validita dat. Jednotlivé informace mohou být opatřeny tzv. časovou známkou, zajišťující časovou referenci. Pokud dojde ke změně veličiny o určitou hodnotu s konkrétním časovým předstihem, je na základě real-time databáze vygenerováno upozornění pro další zúčastněné strany. Překročení limitů změny parametru pro daný časový okamžik znamená upozornění o nekonzistentnosti dat.[1] 11

13 2.2.2 Zavedení milníků v Turn-Round procesu (The Milestone Approach for the turn-round process) Milník je definován jako určitá událost během plánování nebo provedení letu. Výskyt události znamená spuštění následujících procesů nebo začátek plánování. Celkově by milníky měly sloužit k zlepšení povědomí o vývoji letu především v konečné fázi letu, při příletu, přistání, taxi-in, turn-round, taxi-out a odletu. Aktuální čas splnění milníku by měl umožnit zvýšení přesnosti navazujících událostí. V případě nedodržení času události je vydáno upozornění a musí dojít k přeplánování pozdějších. V rámci A-CDM bylo definováno celkem 16 milníků. Přes snahu standartizace A-CDM, je výhodnější úprava milníků dle konkrétních podmínek.[1] 12

14 Milník Časové určení Probíhající procedury Inbound Turn Around ATC Plan activation EOBT - 3h Iniciace letového plánu pro neřízená letiště, aktualizace let. plánu pro řízená EOBT - 2h EOBT - 2h aktualizace a verifikace EOBT z důvodu možné regulace letu Take off from outstation Local radar update Final approach ATOT Aktualizace ELDT na základě ATOT podle daného letiště Aktualizace ELDT a stanovení EIBT, TOBT a TTOT podle daného letiště (na základě polohové informace z radaru) Landing ALDT (ACARS, A- SMGCS) In-Block Ground handling starts Final Confirmation of TOBT TSAT isme In-Block Time (ACARS, A- SMGCS, ruční vstup) ACGT EOBT - t t-parameter time EOBT - t t-parameter time aktualizace ELDT, EIBT TOBT a TTOT Automatická aktualizace TOBT a TTOT nebo manuální vložení, změna ELDT na ALDT Aktualizace TOBT, TTOT, změna EIBT na AIBT Aktualizace TOBT, TTOT stanovení konečného TOBT, let je zařazen do plánování pre-departure sekvence, ATC stanoví čas EXOT stabilizace letu v sekvenci, stanovení TSAT Boarding starts ASBT dle ASBT zhodnocení možnosti dodržení TOBT a TSAT Aircraft ready Start up regest čas kdy je letadlo připraveno k pushbacku čas kdy pilot požádá o start up v čase TSAT optimalizace sekvence ATC potvrdí pilotovi startup v čase TSAT Star up Approved ASAT ATC vydá povolení k pushback nebo nahození motorů Outbound Off-Block AOBT aktualizace TTOT v závislosti na EXOT Take off ATOT Zaslání zpráv MVT a FSA Tabulka 2.1 Jednotlivé milníky CDM 13

15 2.2.3 Variable Taxi Time (Variable Taxi Time) VTT je definován jako časový úsek, během kterého je dochází k pohybu letadla po letištní ploše. Je možné rozlišit mezi :[1] Taxi-In Time = Taxi-Out Time = Hodnota EXOT se pro podmínky LKPR skládá ze 2 hodnot. EXOT PUSH-BACK TIME TAXI TIME V důvodu zachování flexibility při plánování provozu a výpočtu časů jsou jednotlivé časy posuzovány jako proměnné, nikoliv jako pevně nastavené hodnoty. Čas pojíždění není tedy pro dané letiště určen jako jedna hodnota, ale se liší v závislosti na stojánce. To umožňuje přesnější predikci jak ETOT a TTOT. Použití VTT jako proměnné je v současné době na LKPR jen v rámci letiště a pro jednotlivé působící subjekty. Je nutné uvést, že VTT je pouze teoretický čas lišící se od reálné doby pojíždění, kterou ovlivňuji další faktory.[1] Parametry ovlivňující skutečnou dobu pojíždění jsou následující: Letištní infrastruktura a rozvržení RWY v použití Umístění stojánky vzhledem k RWY Počet stop příček při pojíždění Meterologické podmínky Typ letadla Anti-icing/ De-icing procedury Hustota provozu Znalost letiště posádkou Postupy pro pushback a nahození motorů Kalkulace VTT Výpočet VTT vždy vychází z výchozího času pojíždění pro konkrétní RWY. Takto stanovené hodnoty mohou být použity pro malá letiště, kde představují dostatečně 14

16 přesnou předpověď. V zásadě se jedná o předpověď na základě očekávané rychlosti a známé vzdálenosti pojíždění bez ohledu na typ letadla. Přesnější data jsou získávána operační expertízou jednotlivých A-CDM partnerů, kteří se pravidelně setkávají s tímto typem provozu a pro něž předpověď EXIT a EXOT představuje kritický vstup do jejich systému operací. Dalším stupněm je rozlišení časů v závislosti na typu letadla. Poměrně spolehlivým zdrojem dat jsou průměrné časy pojíždění stanovené z historie provozu. Je však nezbytná eliminace extrémních hodnot z naměřených dat vzniklých chybou nebo výskytem neobvyklé události. Průměrné hodnoty se mohou lišit v závislosti na ročním období, denní době, dnu v týdnu a na složení provozu.v případě odmrazování je nutné vzít v úvahu je čas strávený na odmrazovacím stání případně samotný čas potřebný k pojíždění na dané místo. [1] Pre-departure Sequencing (Pre-departure Sequencing) Predeparture sequencing poskytuje nový systém řízení provozu dopravy na letišti. Přestavuje náhradu za princip first in first out. Nutnou podmínkou pro jeho zavedení je implementace všech předchozích elementů konceptu A-CDM, které jsou dále v Pre-departure sequencingu využívány. Díky nim ATC schopno stanovovat před odletovou sekvenci efektivněji, s ohledem na preference jednotlivých partnerů a zvýšit přesnost a zlepšit predikovatelnost dalšího provozu.[1] Stanovení sekvence v Pre-Departure Sequenceru Důležitým prvkem pro PDS je TOBT. Je to očekávaný čas kdy je nástup cestujících a nakládka zavazadel ukončena a posádka je připravena k přijetí povolení ke spouštění motorů nebo nebo k push-back. TOBT je vypočítán pomocí letištní informační platformy, při výpočtu platí podmínka: [1] Obecně se stanoví následovně:. Tento čas představuje nezbytná vstupní data, aby mohl být daný let zařazen do sekvence. ATC na základě TOBT a VTT pomocí PDS stanoví předpověď TTOT. Hodnota TTOT musí splňovat lokální podmínky v rámci celé sekvence (např. specifická časová vzdálenost 2 odletů), reagovat na aktuální dopravní situaci na odbavovací ploše, 15

17 pojížděcích drahách a na vzletových a přistávacíh drahách..v případě dráhy se smíšeným provozem je nutné zajištění separace. Z konečného TTOT pro daný let je odvozen TSAT, kdy posádka může očekávat povolení nahození motorů. V principu mohou být uvažovány 2 typy řešení. [1] - není nutné aplikovat na let žádné zpoždění z provozních důvodů. - kapacitní důvody neumožňují začátek pojíždění v čase určeném AO a GH Naplánovaná sekvence je v průběhu času upravována tak, jak se mění data o letech a aktuálním provozu Dochází k aktualizaci TOBT pro daný let, AO může určit prioritní let X 1 před letem X 2, pokud oba jeho lety mají stejný TOBT (a zároveň přibližně stejný VTT) případně požadovat prohození 2 letů, pokud tato změna jinak neovlivní sekvenci a zavedení regulace letu. Pravidla implementována do plánovacího nástroje by měla zohledňovat také již také stávající zpoždění. Například pokud let A má shodný TOBT a po zohlednění VTT i TTOT jako let B, je uvažováno, který z letů byl již zpožděn a tomuto letu je přiřazena priorita před nezpožděným. [1] A-CDM v nepříznivých podmínkách (Airport CDM in Adverse Conditions) V případě výskytu podmínek narušujících běžný provoz představuje největší problém snížení kapacity letiště. Mezi hlavní cíle A-CDM v nepříznivých podmínkách jsou: včasná identifikace a předpověď událostí způsobujících tyto podmínky omezení kapacity jednotlivých partnerů návrat do běžného provozu v nejkratším možném čase Z důvodu předem naplánované poptávky je nutná změna procedur minimalizujících dopad na letištní operace. Při zavedení speciální procedur je nutné následující: Mezi uvažované plánovací parametry patří : EIBT, ELDT, TOBT, TSAT, TTOT, EXOT, EXIT Schéma 2.4 Postup při zavádění procedur pro nepříznivé podmínky na CDM letišti-zdroj:[2] Tyto je nutné aktualizovat podle stávajících podmínek. Parametry jsou určeny různými partnery a změna například pojížděcích časů způsobí časovou změnu některých milníků. 16

18 Jsou definovány 3 úrovně letištních podmínek pro snadnější spolupráci mezi ATC a NMOC a přizpůsobení ATFM daným podmínkám.[2] LEVEL 0 Normální provoz LEVEL 1 Ztížený provoz z důvodu nepříznivých podmínek LEVEL 2 Narušený provoz LEVEL 1 můžou představovat nepříznivé podmínky jako mrznoucí déšť, významná bouřková aktivita v okolí letiště. Ze strany CDM letiště dochází při snížení viditelnosti úpravě provozu prostřednictvím snížením příletové a odletové kapacity. Následný vliv na parametry je znázorněno prostřednictvím schématu 2.5 Pokud dojde k zhoršení podmínek viditelnosti, přímý vliv je patrný na 3 časy. ATC je nuceno zvýšit rozestupy mezi přílety a tím klesne příletová kapacita letiště. To se projeví zvýšenou odchylkou mezi ELDT a ALDT. Na základě ELDT je naplánován EIBT, proto musí ELDT musí být aktualizován, aby bylo možno přesněji určit EIBT. Tento čas ovlivňuje TOBT, který je vstupním datem, aby mohl být určen TTOT. Schéma 2.6 Vliv nepříznivých podmínek na jednotlivé parametry zdroj:[2] V případě nízké dohlednosti je průměrná rychlost pojíždění nižší, a proto předpokládaná hodnota EXIT se liší od původní hodnoty. EIBT je stanoven součtem ELDT a EXIT, proto je nutné aktualizovat i čas pojíždění. Výše uvedené platí i pro EXOT, který je přímo zahrnut do výpočtu TTOT.[2] Nepříznivé podmínky Podmínky narušující běžný provoz je možné rozdělit do několika kategorií: Meteorologické jevy a. námraza 17

19 b. bouřky c. silný déšť d. vítr e. nízká základna oblačnosti f. sníh g. mlha/nízká viditelnost Letištní podmínky a. nehody, incident b. vybavení c. zvýšená úroveň security d. konfigurace RWYs e. technická selhání podmínky ATC a. kapacita ATC z hlediska uspořádání vzdušného prostoru b. kapacita ATC z hlediska řídících c. navigační vybavení Společné řízení při letových aktualizacích (Collaborative Management of Flight Updates) Tento element spočívá ve využití všech předcházejících v širším rámci. Zavedením A-CDM dojde ke zvýšení kapacity letiště, zlepšení plánování a zpřesnění prováděných operací a samotné letiště přispívá k efektivnějšímu evropskému ATFM díky propojení traťového a letištního provozu. Další A-CDM letiště poskytují přesnější předpověď letištního provozu, ta je dále využity v Network Manageru při plánování traťového provozu a výsledkem jsou přesnější data ELDT, ETO poskytovaná dalším letištím. Regulace letů z hlediska ATFCM lépe reaguje na současnou situaci. [1] 18

20 3 Problematika Departure Manager DMAN je plánovací software, jehož úkolem je výpočet TTOT a TSAT za určitých preferencí a omezení pro každý let, aby byla zajištěna plynulost odletového provozu na letišti. [3] Departure Sequence vs Pre-Departure Sequence Schéma 3.1 Rozdíl mezi Departure a Pre-Departure sekvencí Nutnou podmínkou pro efektivní fungování DMAN nebo nástroje pro Pre-Departure Sequencing je A-CDM koncept a znalost TOBT a dalších letových dat (EOBT, umístění stojánky, kategorie letadla a další). Část popisuje stanovení a optimalizaci sekvence pro Departure Manager respektive Pre-Departure Manager. Část obecného řešení je identická, konkrétní řešení se v praxi můžou od sebe lišit. 3.1 Stanovení a optimalizace sekvence DMAN/Pre-Departure Manager inicializuje TOBT/EOBT a připočtením EXOT získá TTOT/ETOT. Regulované lety jsou do sekvence zařazeny jako první tak aby byl splněn CTOT. Je zajištěn požadovaný rozestup mezi odlety těchto letů. Poté jsou určeny TTOTs neregulovaných letů. [4] Tato sekvence se označuje jako initial departure sequence. Zadáním ATOT řídícím je aktuálně první odlet v sekvenci vymazán a sekvence se nemění. Pokud ale právě uskutečněný odlet nesouhlasí se sekvencí, řidící musí manuálně vymazat daný let a dojde k přepočtu.[4] K přepočtu dochází v případě inicializace nového příletu do sekvence 19

21 změna CTOT, TOBT, EOBT, DIR změna ELDT (v případě integrace s AMAN) změna RWY nebo SID manuální zásah řídícího do sekvence První fáze initial sequency Při stanovení initial departure sequence jsou nejdříve zohledněny lety, kterým je přidělen CTOT. Časy STD těchto letů jsou pak stanoveny následovně:[4] Dále jsou zajištěny rozestupy regulovaných letů podobně jako v následujícím případě a určeny STD neregulovaných, pro které platí: [4] Posledním krokem je stanovení rozestupů mezi všemi odlety. Konkrétní postup je uveden na následujícím příkladě. Časová osa znázorňuje stanovení initial departure sequence. Uvažujme pro jednoduchost 4 lety, regulované lety A, B, C a neregulovaný let D. Nejprve DMAN/ Pre-Departure Manager umístí regulované odlety dle jejich naplánovaného STD. V následujícím kroku se Pre-Departure Manager odlišuje od DMAN. V prvním případě je rozestup stanoven u všech na defaultní hodnotu (na LKPR parameter DCU). Minimální požadovaný rozestupu mezi odlety A a B můžeme definovat jako: [4] - t(sid AB ) je požadovaný rozestup pro let A a let B v závislosti na použité Standart Instrument Departure route - t(wv AB ) je Wake Vortex Separation mezi letem A a letem B a je dán ICAO klasifikací rozestupů mezi Super, Heavy, Medium, Light kategorií - t(spc AB ) je předpisy stanovený rozestup na základě rychlostí v závislosti na kategorii letu A a B Obrázek 3.1 Initial sequence rozestupy regulovaných odletů 20

22 Pokud platí, že t AB t minab DMAN posune STD B do časové vzdálenosti tak, aby platilo : Analogicky jsou vypočteny a zajištěny minimální rozestupy mezi odlety regulovanýregulovaný. Dále jsou umístěny odlety neregulovaných letů. Pokud platí t DC <t mindc a zároveň dochází ke konfliktu mezi regulovaným odletem C a neregulovaným odletem D je vždy zpožděn neregulovaný. V případě regulovaný-regulovaný let je posunut pozdější, pokud je jejich ETD totožný, jsou stanovena další pravidla.[4] Obrázek 3.2 Initial sequence - rozestupy regulovaných a neregulovaných odletů Fáze eliminace přebytečných mezer Uvažujeme v našem případě že STD C =ETD. Protože se jedná o regulovaný let a STD D by porušoval stanovená kritéria dochází k jeho zpoždění. Výsledkem je vznik kapacitně nevyužité mezery. Proto je STD C posunut tak aby platilo STD C CTOT a t CB t mincb kde t mincb je minimální rozestup mezi lety B a C stanoven analogicky jako t minab.[4] Obrázek 3.3 fáze eliminace přebytečných mezer 21

23 3.1.3 Fáze optimalizace sekvence V úvahu přichází několik možných postupů, jako první je uvedena metoda "Sliding Window". Uvažujeme sekvenci o daném počtu odletů. V našem případě je velikost "okna" kterou v daném okamžiku algoritmus uvažuje právě 4 odlety A,B,C a D. V prvním kroku je vytvořeno 24 permutací z těchto odletů. Pro každou permutaci je vytvořena fiktivní odletová sekvence která splňuje následující podmínky: [4] žádný TTOT i nebude plánován dříve než ETOT i pro regulované lety mezi odlety je minimální předpisy stanovený časový rozestup t min Kritérium pro hodnocení zpoždění může být určeno následovně: - STD n značí čas odletu u posledního letu v permutaci Poté je vybrána sekvence s minimálním zpožděním Z. První z odlet z této sekvence je zahrnut do optimalizované odletové sekvence a okno je posunuto o jednu pozici ve smyslu pozdějších odletů. Pokud byl v našem případě vybrán odlet B, v následujícím kroku je okno tvořeno lety A,C,D a E. Proces je opakován do konce plánovacího horizontu. [4] Stanovení sekvence v DLR Departure Manager Departure Manager vyvinutý German Aerospace Center využívá určité poznatky uvedené v předchozí kapitole. Na rozdíl od obecného řešení v The EUROCONTROL DMAN Prototype umožňuje optimalizovat odletovou sekvenci z více kritérií, kromě využití kapacity RWY dokáže uvažovat hledisko Taxi-Out Delay a další. Na základě časů TOBT, EXOT a nutných rozestupů je navržena a dále optimalizována odletová sekvence, která je zapsaná pomocí vektoru t*. Složky vektoru t* jsou jednotlivé odlety.[5] Pokud je sekvence optimální, platí pro ni výše uvedený vztah, kdy hodnota funkce Q je minimální. Funkce Q je je definována jako součin váhového vektoru a T a vektoru q jehož složky jsou objektivních funkce. [5] 22

24 Konkrétní objektivní funkce právě představuje jedno z kritérií podle kterého je sekvence hodnocena. Díky váhovému vektoru a je pak možné volit mezi různými strategiemi při plánování. Uvažujeme, že objektivní funkce q 1 hodnotí využití kapacity. Vyjádřením vektoru a T =[ ] hledáme právě takový vektor t* kdy bude q 1 minimální, tedy bude nalezena sekvence pro maximální využití kapacity. Pokud a T =[ ] je stále preferována kapacita ale do rozhodování jsou zahrnuta i další hlediska. Zavisí tedy na jednotlivých hodnotách objektivních funkcí q i a zároveň na tom, jaká váha je jim přiřazena.[5] Stejně jako u obecného řešení DMAN u Eurocontrolu je výpočet minimálních časových rozestupů mezi odlety je založen na Wake Vortex Separation, SID separations a na základě rychlostí. K řešení je také zde použita soustava matic, kdy prvky vrchní matice jsou určeny kombinací použitých SID, nicméně obsahují odkazy na další matice. Ty již obsahují časové rozestupy pro konkrétní rychlostní kategorie.[1] Viz schéma

25 Schéma 3.2 Určení rozestupů Tvrdé a měkké omezení Ve srovnání s verzí DMAN od Eurocontrolu je CTOT považováno za měkké omezení, tedy takové, které lze porušit. Odlety tedy mohou být naplánovány i mimo CTOT. Řešením je upozornění ATC a provedení určitých opatření ze strany ATC nebo provozovatele letu. Možnou alternativou je definování jedné z objektivních funkcí tak, aby penalizovala sekvenci v kombinaci s váhovým vektorem při nedodržení CTOT. Mezi tvrdé omezení patří ETOT 1, který je určen na základě EOBT, EXOT a push-back. Pokud dojde ke změně TOBT, změní se i ETOT a toto omezení. Dalším omezením tohoto typu je přiřazení priority danému letu, kdy řídící může podle potřeby přiřadit pořadí konkrétnímu letu. 1 the Earliest Take-off Time 24

26 4 Problematika Pre-Departure Sequencing Problematika této oblasti je zpracována ve formě analýzy řešení Pre-Departure Sequencing ve světě. 4.1 Malpesa airport Na LIMC je stanovena pre-departure Sequence prostřednictvím softwarového nástroje. Ten na základě algoritmu stanovuje optimální off-block sekvenci a všechny zúčastněné subjekty na letišti (ATC, handlingové služby, letečtí dopravci) mají přístup k aktuálním informacím. Můžeme jmenovat hlavní výhody Pre-departure Sequencing, jenž se na MXP projevily: Zvýšení flexibility letečtí dopravci a handlingové služby mohou komunikovat ohledně priorit jednotlivých letů a zároveň ATC může upravovat sekvenci v závislosti na operačních podmínkách Zvýšení přesnosti stanovení a sdílení TOBT mezi ATC a handlingovými službami vedlo k lepší plánovací strategii (dostupnost vytlačovací zařízení v případě potřeby) pre-departure sequencing umožnil zpřesnění časů ETOT Stanovení sekvence probíhá ve dvou uvedených fázích:[6] Fáze I předběžné určení sekvence dle sezónního letového plánu a letištních odletových slotů Fáze II do plánování zahrnuta aktuálnější data (CTOT,EOBT a ETD) a další operační data (TT jednotlivých stojánek, typ letadla, RWY v používání) Řídící má k dispozici sekvenci seřazenou dle TSAT. Obecně můžeme TSAT definovat následovně: V průběhu procesu je nutná spolupráce mezi Airport Operation Department a ATC. Než dojde k uvolnění letadla handlingovou společností a předání ATC je nutné, aby ramp agent ověřil stav handligového procesu. Například, zda je na stanovený TSAT k dispozici pro dané letadlo zařízení pro push-back. Poté, co proběhne tato kontrola, je letadlo předáno ATC. Součástí tohoto nástroje je plán letiště zobrazující aktuální situaci na odbavovací ploše a obsazení stojánek. Výstup ze softwaru je na obrázku 4.1 Zároveň informuje o nadcházejícím příletovém provozu, pro každý let zobrazuje předpokládaný počet minut zbývajících do přistání. Data o příletech, předodletové sekvenci a odletech jsou distribuovány pomocí E-stripu jednotlivým ATCO. [6] 25

27 obrázek 4.1 Výstup ze softwarového nástroje používaného na LIMC-zdroj: [6] 4.2 Tower Flight Data Manager system Vývoj tohoto softwarového nástroje je iniciativou FAA, která se snaží stejně jako evropské letecké instituce snížit zpoždění v oblasti TMA a na letištích na co nejnižší úroveň. Tento nástroj by měl zvýšit schopnost ATC plánovat a řídit letové operace na letišti efektivněji. Systém je nainstalován na letišti v Dallasu (KDFW).[7] Systém plní následující funkce: konfigurace letiště rozhodování při využití RWY pro ARR nebo DEP plánování tras po TWYs sequencing a scheduling stanovení odletové a příletové sekvence tak, aby byla využita maximální kapacita RWY departure metering určení predeparture sekvence Kromě zmíněných funkcí poskytuje informace z letových plánů a zobrazovací funkci sjednocující několik zdrojů[7] Z hlediska tématu této DP budou diskutovány pouze poslední 2 uvedené. Sequencing a scheduling Plní pomocnou funkci při rozhodování o využití RWY vzhledem k jednotlivým typům provozu. Poté, co je naplánována sekvence a určeny Taxi-Out Times, je ATCO schopen identifikovat lety, u kterých je nutné přeplánovat Estimated Departure Clearance Time a rozhodnout o využití dané RWY. Do sekvence jsou zahrnuty jak přílety, tak odlety. Priorita je vždy přiřazena příletovému provozu. Samotný algoritmus určující sekvenci (ARR, DEP) probíhá ve 3 krocích:[7] 26

28 a) Stanovení původních, nezpožděných časů pro ARR a DEP b) Plán příletů c) Plán odletů Z výše uvedeného je zřejmé, jak je priorita zajištěna. V případě většího počtu příletů je kapacita RWY využita pouze na tento typ provozu. Nicméně systém umožňuje nastavení limitního počtu příletů a určení časových rozestupů mezi přílety. [7] a) Stanovení původních časů for všechny platné lety do stanov nezpožděné časy pro přílety a 1 n stanov nezpožděné časy pro odlety d 1 n end for b) Plán příletů for let F i každý přílet seřazen vzestupně dle nezpožděných časů do Spočti požadovaný rozestup R i letu F i od letu F i-1 v závislosti na typu letounu, dráhových omezeních turbulenci v úplavu Spočti požadovaný rozestup letu F i od letu F i-1 v závislosti na limitním počtu příletů Použij tyto omezení na stanovení řízeného času příletu A i přičemž tento čas je určen jako A i = max (A i-1 +R i ; a i ) Zaznamenej čas A i pro danou RWY end for c) Plán odletů For F i každý přílet seřazen vzestupně dle nezpožděných časů odletů do Řízený čas odletu D i = d i if F i má určen Estimated Departure Clearance Time (omezení z hlediska Air Traffic Flow Management, obdoba CTOT) nebo jiné omezení Nový řízený čas D i = zajišťující splnění předchozích požadavků end if for F j všechny lety následující let F i ve vzestupném pořadí (jejichž D j nebo A j je větší než D i ) Uprav řízený čas D j nebo A j tak aby byla stále splněna předem určená omezení end for end for 27

29 Departure Metering Tato funkce nástroje TFDMS slouží pro minimalizaci zpoždění způsobených vyčkáváním letadel na povolení ke vzletu. Cílem je, aby letadlo pojíždělo plynule na vyčkávací místo a povolení bylo uděleno s co nejmenší prodlevou. Také je snaha o snížení množství spotřebovaného paliva během pojíždění.[7] Z předchozích zkoumání vyplývá, že pro efektivní řízení pre-departure sekvence lze použít křivku nasycení jako užitečný nástroj při udělování povolení k push-backu nebo nahození motorů. Křivka určuje, jaký je možný maximální efektivní počet letadel čekajících na povolení ke vzletu. V případě nasycení už při zvyšování počtu letadel ve frontě nedochází k zvýšení počtu odletů v intervalu (t+n;t+m), kde t je aktuální čas a n m. [8] Příklad křivky je uveden v grafu 1, který, byl použit v práci provedené na Boston Logan International Airport (Demonstration of Reduced Airport Congestion Through Pushback Rate Control. 9th USA/Europe Air Traffic Management Research and Development Seminar (ATM2011), Berlin, Germany, Graf 4.1 zdroj:[8] K nasycení dojde, pokud počet letadel ve frontě dosáhne hodnoty 4-6. Departure Rate je mimo jiné funkcí počtu příletů. Funkce Departure Metering spočívá v udržení fáze nasycení, aby byl zajištěn maximální Departure Rate za podmínky minimálního počtu letadel ve frontě. Pokud je na základě predikce zjištěno, že v čase T a následujících 10 minutách dojde překročení požadované délky fronty alespoň po dobu 7 minut je v čase T-10 min vydáno doporučení pro Ground Controller, aby v následujích 5 minutách vydal povolení k pojíždění celkem x letům. Počet x je určen na základě počtu odletů v intervalu (T; T+5 min). Tak by mělo dojít k udržení optimálního počtu letadel čekajích na povolení ke vzletu. [8] 28

30 5 Analýza současného stavu 5.1 Pre-Departure sequencing na LKPR Postupy A-CDM jsou na letišti Václava Havla uplatňovány 24 hodin denně. Jsou závazné pro všechny lety IFR kromě letů s označením STS/MEDEVAC, FFR, SAR nebo HEAD. Řízení letového provozu využívá pro stanovení odletové sekvence nástroj Start-up Manager. Jedná se o Pre-Departure Sequencer vyvinutý společností CS-Soft, který umožňuje stanovovat sekvenci dostatečně efektivně, aktualizovat ji v reálném čase podle stávající situace a zároveň plnit princip společného rozhodování. ATC stanovuje za pomoci softwarového nástroje Start-Up Manager optimální čas spouštění motorů, resp. vytlačení (TSAT) tak, aby letadlo pojíždělo na vyčkávací místo RWY plynule a provedlo vzlet s minimálním zdržením. [9] Přesto, že jedním z cílů je zcela eliminovat frontu na vyčkávacích místech RWY a tím snížit množství neefektivně spotřebovaného paliva a čas strávený vyčkáváním, takto striktní řešení není zcela dosažitelné. Ze simulací DLR/Eurocontrol DMAN prováděných na Athens International Airport vyplývá, že i fronta na HP o 2-3 letadlech se jeví uspokojivá z pohledu ATC. [10] Při tvorbě Pre-Departure sekvence jde primárně odvození času TSAT z času TTOT SUM používaný ŘLP ČR a postupy A-CDM Postup, podle kterého SUM stanovuje odletovou sekvenci s ohledem na A-CDM postupy, je popsán níže. Uvedený postup je zjednodušen. 1. SUM zařadí do sekvence let XYZ001 v čase 46 MIN před EOBT letu. Další podmínkou zařazení do sekvence je zadání TOBT. TOBT je zadáván ve spolupráci s posádkou letadla odpovědným zástupcem handlingové společnosti Ramp Agent. První TOBT musí být zadáno nejpozději v čase TOBT-25 MIN, nicméně pro Business a General Aviation je nejpozdější čas zadání TOBT 10 MIN. Provozovatel letadla je povinnen podat zprávu DLA, pokud TOBT je větší než EOBT + 15 MIN. Pokud je TOBT menší než EOBT 15 minut, může podat nový letový plán s aktualizovanou hodnotou EOBT a vylepšit čas odletu. 29

31 2. Počet aktualizací TOBT není omezen a pro optimální stanovení sekvence je nutné sdílet nový TOBT v případě, že platí TOBT m -TOBT n =0:02:00. Zároveň platí, že nejnižší možná hodnota aktualizace je aktuální čas + 5 MIN. SUM přepočítává sekvenci každých 30 sekund. 3. Po integraci příletového provozu v roce 2013 je využit ELDT získaný z Network Manager Operations. Podle ELDT je v sekvenci vymezen podinterval, do kterého není plánován odletový provoz. Umístění příletového provozu probíhá následovně: Celý plánovací horizont je rozdělen na 5 desetiminutových intervalů. Na základě času ELDT a jeho umístění v jednom z pěti intervalů je na konci daného intervalu vymezen podinterval. Délka je závislá na počtu příletů. 4. K přesnému plánování provozu je nutné předem určit předpokládanou dobu pojíždění VTT v SUM nazývaný EXOT. Ta závisí na použité stojánce, použité TWY ze stojánky na holding position. V případě odmrazovaní je VTT zvětšena o parametr Estimated Deicing Time. EDIT je určen TT ze stojánky na Deicing Area, času odmrazování a TT z DA na HP. Při nutnosti odmrazování posádka letadla nahlásí žádost o odmrazování nejpozději 25 MIN před TOBT. Pozdější žádost je přípustná, nicméně může způsobit zpoždění letu. 5. Nyní začíná plánování sekvence. Je určen TTOT a platí, že TTOT=TOBT+EXOT. Jednotlivé časy TTOT jsou umístěny na časovou osu v časové vzdálenosti minimálně o parametr DCU, jenž je v současné době nastaven defaultně na 1,5 minuty. Pro splnění této podmínky je TTOT některých letů posunut oproti požadované hodnotě. Čas TTOT také nesmí být plánován do podintervalu rezervovaného pro příletový provoz. V případě, že TTOT leží uvnitř podintervalu musí být TTOT posunut na později. 6. Limitující podmínkou pro posun času TTOT je STW pro regulované lety a DTW pro neregulované lety 7. V dalším kroku jsou odvozeny TSAT pro jednotlivé lety a to následovně TSAT=TTOT EXOT. Z předchozího popisu vyplývají 2 možné případy. TSAT=TOBT, danému letu bude uděleno povolení k pushback v nejdřívejším čase dle jeho požadavků. Pokud to provozní situace neumožňuje, TSAT=TOBT+ t, kde t 0 Posádka letadla je informována o změnách TSAT na VGDS. Povinností posádky je oznamovat všechny jevy, které by mohly ovlivnit TOBT. Musí mít naladěn kmitočet Ruzyne Delivery, přijmout instrukce od ATC a v intervalu TSAT -3/+3 MIN splnit postupy TSAT. 30

32 8. Postupy TSAT ukládají posádce letadla povinnost v intervalu TSAT -3/+3 MIN požádat o povolení ke spouštění motorů a v případě Nose-In stání k vytlačování. Po obdržení povolení musí být nahození motorů nebo vytlačování zahájeno. Pokud by posádka v intervalu TSAT -3/+3 MIN o povolení nepožádala a TOBT by nebylo aktualizováno, letu je přiřazen nový TSAT. V případě opakování předchozí situace je let vyřazen ze sekvence do doby, dokud není zadán nový TOBT. V případě neočekávaného zdržení je povinností posádky tuto skutečnost oznámit handligové společnost, v případě posunutí TOBT a v pokud bylo již obdrženo povolení k spouštění motorů i TWR 9. Probíhá aktualizace sekvence při splnění předcházejících podmínek. Z důvodu efektivního plánování predeparture sekvence je využíván AOBT jako jeden z milníků A-CDM. Na základě AOBT + EXOT je určen minimální TTOT pro daný let. TTOT MIN je použit v systému při dalším plánování. Tím je zajištěna neustálá aktualizace modelu, aby se co nejvíce přibližoval skutečné situaci. 31

33 6 Metodika hodnocení nástroje SUM 6.1 Navrhované ukazatele Navržené hodnocení efektivity SUM probíhá prostřednictvím 5 ukazatelů. Každý z ukazatelů hodnotí výkonnost z určitého specifického hlediska. Konkrétně byly navrženy tyto ukazatele: 1. Plnění naplánované DEP sekvence 2. Závislost TSAT min na počtu odletů 3. Vývoj TTOT, TTOT (ASAT) 4. ASAT 5. Využití ARR intervalů Poznámky k hodnocení Pokud není specifikováno jinak, výrazem hodina je myšlena plovoucí hodina. 1 hodina je tvořena 12-ti pěti minutovými intervaly. Podrobnější vysvětlení plovoucí hodiny je na schématu 6.1. níže Schéma 6.1 Plovoucí hodiny Například uvažujeme počet odletů v čase. Odletová špička se nachází v časovém intervalu 9:30-10:30. V případě pevných hodin bychom naměřili 2 hodiny s průměrným počtem odletů. Zachycení počtu odletů za určitou plovoucí hodinu umožní zobrazit plynulejší vývoj ukazatele v čase a umožní lepší identifikaci přesného intervalu s velkým objemem provozu.. Sekce data Naměřená data jsou ode dne do Počet zpracovaných dat se může mírně lišit v závislosti na ukazateli, nicméně průměrně bylo vyhodnoceno denně 162 odletů, celkem 4618 odletů za sledované období. U 833 z nich byl stanoven CTOT. Předmětem analýzy jsou pouze lety, 32

34 které podléhají postupům A-CDM. Vzhledem k letnímu období neprobíhalo odmrazování a nebyly aplikovány LVP postupy, které by omezily kapacitu. Graf 6.2 Odletový provoz Na grafu 6.2 a jsou zobrazené počty skutečných odletů v průměrný den během sledovaného období. Odletové provozní špičky se nachází mezi 10:05-11:05 v průměru se 16 odlety za hodinu a mezi 15:35-16:35 v průměru 12 odlety za hodinu Plnění naplánované DEP sekvence Cílem tohoto ukazatele je zobrazení globálního hodnocení plnění odletové sekvence navržené SUM za konkrétní plovoucí hodinu. V jednotlivých plovoucích hodinách je hodnocen počet odletů dle času TTOT a počet skutečných odletů dle ATOT.V průběhu Turn-Around procesu dochází vlivem odchylek skutečného průběhu letů od plánovaného a nových vstupů do systémů k přepočtu času TTOT. V tomto ukazateli bereme v úvahu TTOT (ASAT), tedy poslední vypočtený TTOT před vydáním povolení STARTUP. Čas vydání STARTUP značíme ASAT. Označme počet odletů na základě TTOT (ASAT) v jednotlivých 5 minutových intervalech s1, s2, s3...s288. Počet odletů P v dané hodině h dle TTOT (ASAT) je určen jako: n P h s i i=m - m je pořadí prvního intervalu dané hodiny v rámci celého dne 33

35 -n je pořadí posledního intervalu dané hodiny v rámci celého dne -index h označuje pořadí hodiny Počet odletů v první hodině je určen jako: P 1 = 12 s i i=1 Analogicky je určen počet odletů P na základě ATOT. Počet odletů v 5-minutových intervalech k1,k2,k3.k288. Počet odletů P v první hodině na základě ATOT: Po čase ASAT dochází k dalším přepočtům TTOT, nicméně na základě TTOT (ASAT) je určen čas TSAT, tak aby byl odlet proveden proveden plynule bez delšího vyčkávání na HP. Stanovení času TSAT je stěžejních funkcí SUM. Je nutné zmínit, že při vyhodnocení probíhá pouze prostřednictvím počtů odletů plánovaných a skutečných. Není tedy bráno v úvahu, jestli byly provedeny odlety konkrétních letů dle jejich identifikace, pouze jejich celkový plánovaný a skutečný počet. Ukazatel je zpracován prostřednictvím: procentuálního plnění naplánované DEP sekvence za hodinu absolutní odchylky od plánu procentuální odchylky (absolutní odchylka vztažená na počet n plánovaných odletů v dané hodině) Zpracování daného ukazatele je v kapitole Analýza pomocí tohoto ukazatele je popsána v kapitole TSATmin Hodnota ukazatele TSAT min vyjadřuje plánované zpoždění daného odletu na stání spočítaný SUM, tedy rozdíl mezi časem provozně nejnižšího možného TSAT pro daný let bez ohledu na okolní provoz a reálného TSAT spočítaného pro daný let s ohledem na ostatní lety v DEP sekvenci. Toto zpoždění/rozdíl určuje SUM z provozní situace tak, aby byl odlet po nahození motorů na stojánce proveden plynule s minimálním vyčkáváním na HP. Tento ukazatel vyjadřuje jaké zpoždění SUM přiděluje jednotlivým odletům s cílem zajistit plynulý odletový provoz. 34

36 Ukazatel TSAT min je určen takto: - kde TSAT min je minimální možný čas vydání povolení ke Start-Up - TSAT je poslední vypočtený TSAT před STARTUP TSAT min je určen takto: Pro regulovaný let Pro neregulovaný let Zpracování ukazatele je uvedeno v kapitole Analýza pomocí tohoto ukazatele v kapitole TTOT (ASAT), vývoj TTOT Čas TTOT je od doby, kdy je zařazen do sekvence průběžně aktualizován. První TSAT/TTOT je vypočten při zařazení letu do sekvence tj. 46 minut před EOBT, pokud je pro daný let stanoven TOBT. K přepočtu času TSAT/TTOT dochází v případě změn s konkrétním letem tzn. Změna CTOT, EOBT, TOBT nebo pokud se změní hodnoty těchto časů u dalších letů. Poslední je aktualizace vycházející z AOBT jako z jednoho z milníků používaného na LKPR. Čas ATOT je zaznamenán automaticky na základě přehledové informace a jistých podmínek definovaných v systém A-SMGCS, čas lze zadat i manuálně. Ukazatel TTOT - v tomto ukazateli je hodnocen vývoj odchylky: Index n představuje celkový počet aktualizací času TTOT. Hodnota n je pro každý let jiná. Hodnota indexu i nabývá hodnot 0 až n-1 a společně s indexem n určuje konkrétní pořadí aktualizace. V rámci zachování konzistentnosti zpracování dat je vždy hodnocena průměrná odchylka indexem n, n-1,n-2 atd. bez ohledu na celkový počet aktualizací. Jinými slovy průměr TTOT n je průměr všech odchylek u posledních časů TTOT bez ohledu na jejich počet. Ukazatel TTOT (ASAT) je určen jako: Jak již bylo uvedeno, jedná se o TTOT vypočtený jako poslední před STARTUP a využitý výpočtu finálního TSAT. Ukazatel vypovídá o odchylce mezi plánovanou a skutečnou sekvencí. 35

37 Zpracování ukazatele je uvedeno v kapitole Analýza pomocí tohoto ukazatele v kapitole ASAT Pro efektivní fungování SUM a jeho plnění požadovaných funkcí je nezbytné splnění A-CDM postupů všemi aktéry turn-around procesu posádkou, GHA a stanovištěm Clearance Delivery. Dle A-CDM postupů na LKPR musí posádka požádat o povolení ke spouštění motorů v určitém intervalu vztaženímu k TSAT a toto povolení musí být vydáno rovněž v tomto intervalu. v. Ve sledovaném období byl daný interval TSAT+/- 3MIN. Z toho důvodu je dalším ukazatelem ASAT, který by měl poskytnout povědomí o plnění těchto postupů a ve spojení s předchozím ukazatelem vypovídat o efektivitě plánování sekvence SUM. Zároveň i naplánovaná sekvence a její případná realizace může způsobit odchýlení se od stanovených postupů. Pokud aktuální situace neodpovídá naplánované a dochází k větším zpožděním na HP, může být řídící nucen za účelem zachování plynulosti provozu vydávat povolení mimo toleranční pole. Ukazatel ASAT je určen jako: - kde TSAT (ASAT) je poslední vypočtený TSAT před vydáním povolení ke START-UP v čase ASAT Zpracování ukazatele je uvedeno v kapitole Analýza pomocí tohoto ukazatele v kapitole Využití ARR intervalů V roce 2013 proběhla integrace příletového provozu do Start-Up Manageru. Jedná se opatření, které by mělo zvýšit efektivitu SUM automatickým řízením kapacity mezi ARR a DEP.. Princip fungování integrace ARR Pokud je v daném desetiminutovém intervalu zjištěn na základě ELDT jistý počet příletů, je může být na konci tohoto intervalu vymezen ARR interval, kde SUM neplánuje žádný odletový provoz. Pro ilustraci uvažujme situaci uvedenou na schématu

38 Schéma 6.2 Předpokládaný provoz SUM naplánuje odlety časové vzdálené o parametr DCU. Podle ELDT je v daném čase předpokládán přílet ARR 1. Podle počtu příletů a dalších parametrů je na konci vymezen interval ARR int 1. Délka intervalu závisí na počtu příletů v intervalu t 1,t 2. Do intervalu ARR int 1 SUM neplánuje odlety. Počet příletů v t 1 ;t 2 > přímo ovlivňuje počet plánovaných odletů a tím zvyšuje kapacitu pro příletový provoz a omezuje kapacitu pro provoz odletový. Schéma 6.3 Plánovaný provoz Ukazatel využití ARR intervalů V tomto ukazateli je sledován počet skutečných příletůoproti počtu plánovaných přístání nazvaných ARR counts v intervalu <INT i start ;INT i end >. Délka každého intervalu INT i je 10 min, celkem 144 intervalů za den, první interval začíná v 0:00:00 daného dne. V tomto čase je SUM vymezí 5 intervalů a tedy od 0:00:00 až do 0:50:00. Na každý interval aplikuje algoritmus integrace. Po uplynutí 10 min, v čase 0:10:00 vymezí dalších 5 intervalů a opakuje postup. Zpracování ukazatele je uvedeno v kapitole Analýza pomocí tohoto ukazatele v kapitole Zpracování dat Pro zpracování dat byly použity 3 softwarové nástroje, MS Excel pro finální práci s daty a grafický výstup a výpočetní softwary Matlab a Scilab. Ty především sloužily pro automatické zpracování zdrojových dat a párování dat z SUM s dalšími daty z jiných systémů. Vyhodnocení dat probíhalo v následujích krocích: Vytvoření základního datasetu Zpracování jednotlivých ukazatelů 37

39 6.2.1 Vytvoření základního datasetu Schéma 6.4 Zdroje informací v datasetu Schéma 6.5 Výsledné řešení datasetu Načtení, spárování a vyhodnocení dat probíhalo ve vývojovém prostředí Matlab. Uvedený zdrojový kód je rozdělen do jednotlivých funkčních kroků. Identifikátor letu je převeden na číselný kód pomocí standartu ASCII. Jednotlivé kroky zpracování: 1. Inicializace zdrojových dat 2. Doplnění Event_Time k jednotlivým odletům 3. Vyhledání posledního času TTOT vypočteného před START-UP Clearance 4. Přiřazení ARCID v původním formátu k jednotlivým odletům 5. Přiřazení ASAT k jednotlivým odletům 6. Eliminace odletů bez časů TTOT 7. Vyhledání poslední aktualizace času TOBT 8. Přiřazení TOBT do datasetu 38

40

41

42 Zpracování jednotlivých ukazatelů Data pro ukazatele jsou čerpána ze základního datasetu. Pro větší přehlednost jsou v jednotlivých zpracováních roztříděna do samostatných souborů MS-Excel Plnění naplánované DEP sekvence Jednotlivé kroky zpracování: 1. Inicializace dat 2. Plánovaný počet odletů v 5-minutových intervalech 3. Skutečný počet odletů v 5-minutových intervalech 4. Roztřídění intervalu a naměřených hodnot podle plovoucích hodin 41

43

44 Výsledkem je následující matice a a b b a b -kde prvky a ve druhém sloupci představují plánované počty odletů, prvky b ve třetím sloupci skutečný počet odletů TSATmin Před načtením dat ze excelovských souborů je pomocí filtrů a přednastavených funkcí určena hodnota TSAT min viz předchozí kapitola navrhované statistiky. Jednotlivé kroky zpracování: 1. Inicializace dat 2. Vyhodnocení TSATmin za jednotlivou hodinu

45 Výsledkem je následující matice c c d d c d -kde prvky c ve druhém sloupci představují součet TSAT min za danou hodinu, prvky d ve třetím sloupci skutečný počet odletů TTOT(ASAT), vývoj TTOT Jednotlivé kroky zpracování: 1. Inicializace dat 2. Načtení všech časů TTOT k jednotlivým odletům 3. Načtení všech časů ATOT k jednotlivým odletům 4. Výpočet TTOT

46 Výsledkem je následující matice ARCID TTOTn TTOTn i TTOTn i m 1,j ARCID m,1 TTOTn (i 1) m,j 1 TTOTn i m,j -kde index j je daný maximálním počtem aktualizací za daný den zvětšený o 1 -index n udává celkový počet aktualizací daného letu -index m nabývá maximální hodnoty z celkového počtu zpracovávaných odletů za den -index i =j-1 -pokud n-i 0 pak TTOT= ASAT Zpracování tohoto ukazatele probíhalo pouze v prostředí MS-EXCEL Využití ARR intervalů 1. Inicializace dat 2. Určení skutečného počtu odletů v 10-minutových intervalech 3. Určení ARR_count v 10-minutových intervalech

47 Výsledkem je následující matice - prvky v prvním sloupci jsou začátky intervalů - prvky ve druhém sloupci jsou konce intervalů - prvky n 1,3 n i,3 určují plánovaný počet přistání v daném intervalu - prvky m 1,4 m i,4 určují skutečný počet přistání v daném intervalu - index i nabývá hodnoty 1 až celkového počtu zpracovávaných intervalů 6.3 Analýza pomocí navržených ukazatelů Plnění naplánované odletové sekvence V rámci analýzy prostřednictvím tohoto ukazatele nebyly uvažovány hodiny s nulovým počtem naplánovaných odletů. Vybrané statistické ukazatele za celkové období Tabulka 6.1 Vybrané statické ukazazele za celkové období Průměrné plnění naplánované sekvence a průměrná absolutní odchylka uvedené v tabulce 6.1 značí v průměru poměrně velkou shodu plánu se skutečností a vypovídá o efektivním plánování SUM. Přes zdánlivě výborné výsledky je potřeba vzít v úvahu vysokou směrodatnou odchylkou značící značnou disperzi dat. Tabulka 6.2 Četnosti procentuálního plnění naplánované sekvence za hod 46

48 Graf 6.1 Četnosti procentuálního plnění naplánované sekvence za hod Naměřené četnosti poskytují přesnější představu o efektivitě plánování SUM. Oproti dobrým výsledkům z celkových statistik uvedených v tabulce 6.1 se naplánovanou sekvenci za hodinu podaří splnit ve 59% (4051 plovoucích hodin z 7533) v intervalu (95;105)%. Z dalšího vyhodnocení vyplývá, že nejvíce je zastoupena odchylka s hodnotou 0. Realizace sekvence na více než 100% oproti původnímu plánu může být následek jeho předchozího nesplnění. Vysoký počet hodin je způsoben vyhodnocením sekvence za každou plovoucí nikoli pevnou hodinu. Graf 6.2 Závislost průměrných hodnot plnění odletové sekvence a absolutní odchylky počtu odletů na objemu provozu 47

49 Graf 6.2 ukazuje závislost průměrných hodnot z plnění odletové sekvence a z absolutní odchylky na počtu odletů za hodinu.. Pokud je počet DEP/hod 1-7, průměrná hodnota plnění je větší než 100%. Se zvyšujícím se počtem DEP byly naměřeny průměrné hodnoty pod 100%. Pokles procentuální odchylky a zároveň růst absolutní odchylky je způsoben pouze její procentuální reprezentací TSAT min Poznámky k vyhodnocení ukazatele V analýze z tohoto ukazatele byly vynechány hodiny s nulovým počtem plánovaných odletů. Celkem u 257 odletů byla zjištěna hodnota TSAT TSAT min Tyto odlety nejsou zahrnuty do vyhodnocení. Nejnižší TSAT by měl být právě TSATmin. Toto mohlo být způsobeno vynucením TSAT na základě STARTUP pro let mimo sekvenci a jeho pozdní zařazní do sekvence, nebo SUP výrazně před tolerančním intervalem TSAT, či nestrovnalost ve statistických datech díky nedostupnosti všech potřebných dat pro daný let. Vyhodnocení ukazatele Základní popisná statistika viz tabulka níže. Tabulka 6.3 Vybrané statistické ukazatele Podle relativně nízké průměrné hodnoty ΔTSAT min je možné tvrdit, že průměrné plánované zpoždění určené SUM, aby byla zajištěna vysoká efektivita provozu, by nemělo mít velký vliv na další zpoždění konkrétních letů. V rámci tohoto vyhodnocení nebylo možné zjistit skutečný ΔTSAT min v případě, že posádka konkrétního letu dvakrát nepožádala o START-UP Clearance v časech TSAT a danému letu byl určen nový TOBT a následně nový TSAT. Směrodatná odchylka značí určitou disperzi dat. 48

50 Tabulka 6.4 Četnosti ΔTSAT min Graf 6.3 Četnosti ΔTSAT min Z vyhodnocení vyplývá, že u 47% z celkového počtu 4346 odletů byla hodnota ΔTSAT min < 1 min. Podle naměřených četností můžeme předpokládat exponenciální rozdělení ΔTSAT min. V intervalu 0:10:00-0:11:00 dochází k nárůstu hodnot, což je způsobeno penalizací letu tedy posunutím TSAT o minimálně 10 min oproti původní hodnotě v případě, že posádka letu nepožádá o START- UP Clearance v intervalu TSAT +/ 3MIN. 49

51 Z naměřených četností je předpokládáno exponenciální rozdělení ΔTSAT min. Tento ukazatel můžeme považovat za spojitou veličinu. Pokud odhadneme parametr λ ze znalosti aritmetického průměru, pomocí funkce EXPON.DIST v MS Excelu vypočteme hustotu pravděpodobnosti distribuční funkci této veličiny, viz graf 6.4 a graf 6.5 níže. Graf 6.4 Hustota PST ΔTSAT min Pomocí distribuční funkce je možné určit jednotlivé pravděpodobnosti, pro hodnoty které ΔTSAT min může nabývat, viz tabulka níže. Graf 6.5 Distribuční funkce ΔTSAT min Tabulka 6.5 PST ΔTSAT min 50

52 Graf 6.6 zobrazuje průměrnou hodnotu ΔTSAT min na 1 odlet a závislost této hodnoty na počtu odletů za hodinu. Ke výraznému zvyšování dochází, pokud je naplánováno 20 a více odletů, z přibližně 4 minut na odlet v případě 20 odletů na 12 minut v případě 30 odletů za hodinu. Teoreticky je při DCU 1,5 min DEP kapacita 40 DEP za hodinu bez zpožďování a bez ARR provozu TTOT (ASAT), vývoj TTOT Graf 6.6 Závislost průměrné ΔTSAT min na objemu provozu V rámci zpracování tohoto ukazatele byly odlety rozděleny podle počtu aktualizací časů TTOT. Nejméně byl zaznamenán pouze jeden čas TTOT, maximálně 52 aktualizací. Graf 6.7 zobrazuje četnosti vybraných počtů aktualizací, všechny naměřené hodnoty jsou v tabulce 6.5 Graf 6.7 Četnosti počtu aktualizací ΔTTOT 51

53 Tabulka 6.5 Četnosti počtu aktualizací ΔTTOT Dále byl zpracován samotný vývoj ΔTTOT v závislosti na jednotlivých aktualizacích. V grafu 6.8 je znázorněn vývoj průměrné ΔTTOT pro odlety s 1 až 8 aktualizacemi. Pro odlety s 9 a více aktualizacemi nebylo množství dat dostatečné. Graf 6.8 Vývoj průměrné ΔTTOT 52

54 Z grafu je patrné, že s každou aktualizací TTOT se jeho předpověď zlepšuje. Na hodnotu poslední odchylky TTOT nemá celkový počet aktualizací vliv nebo způsobí snížení odchylky jen nepatrně. Aktualizace TTOT daného letu po START-UP slouží k přesnějšímu výpočtu TSAT ostatních letů, kterým nebylo ještě vydáno povolení START-UP Clearance. Přesné hodnoty jsou uvedeny v tabulce 6.6 níže. Tabulka 6.6 Vývoj průměrné ΔTTOT Dalším zpracováním v rámci tohoto ukazatele je TTOT (ASAT). V grafu 6.9 je uveden histogram četností intervalů hodnot TTOT ASAT. V ideálním případě by rozdíl těchto dvou hodnot měl být co nejmenší. V grafu jsou uvedené pouze vybrané intervaly hodnot. Všechny naměřené hodnoty a jejich četnosti jsou v tabulce 6.7. Tabulka 6.8 a 6.9 shrnuje naměřené výsledky. Graf 6.9 Četnosti TTOT ASAT 53

55 Tabulka 6.8 Shrnutí vysledků Tabulka 6.7 Četnosti TTOT ASAT Tabulka 6.9 Shrnutí výsledků 54

56 6.3.4 ASAT Cílem tohoto ukazatele je zjistit zda jsou plněny postupy A-CDM ze strany ATC a posádek, které jsou nutné pro efektivní plánování Start-Up Manageru. Vybraná popisná statistika: Tabulka 6.10 Vybrané statistické ukazatele Pokud není vydáno povolení ve stanoveném tolerančním okně, je možné očekávat větší ΔTTOT. Z analýzy vyplývá, že v 78% případů byli postupy splněny, tedy bylo vydáno povolení ke Start-Up v intervalu TSAT+/- 3 MIN. V 13% bylo START-UP Clearance vydáno mimo postupy dříve než před TSAT-3MIN, v 9% později než TSAT+3MIN. Dle naměřených četností bylo STAR-UP Clearance vydáváno nejčastěji mimo postupy v intervalu <-0:06:00;-0:03:00) Využití ARR intervalů Graf 6.10 Četnosti ΔASAT Využití ARR intervalů je vyobrazeno pomocí 2 typů grafů. První typ udává počet skutečných a plánovaných přistání (ARR_count) v daném intervalu během průměrného dne. Druhý typ vyjadřuje tento rozdíl mezi počty pomocí rozdílové křivky v daném intervalu v průměrný den. Počty plánovaných jsou v průběhu času 5x aktualizovány, proto jednotlivé grafy určují vývoj přesnosti. První 2 grafy určují plánované počty určené 40 minut před daným intervalem. Další grafy pak 55

57 zobrazují počty v dalších časech, 30, 20, 10 minut před začátkem daného intervalu. Poslední dvojice zobrazuje tyto počty v čase na začátku daného intervalu. Můžeme tak sledovat jak se vyvíjí přesnost předpokládaného počtu přistání v závislosti na tom, s jakým předstihem je počet přistání určován. Graf 6.11 Přesnost ARR Counts Graf 6.12 Přesnost ARR Counts 56

58 Graf 6.13 Přesnost ARR Counts Graf 6.14 Přesnost ARR Counts 57

59 Graf 6.15 Přesnost ARR Counts Graf 6.16 Přesnost ARR Counts 58

60 Graf 6.17 Přesnost ARR Counts Graf 6.18 Přesnost ARR Counts 59

61 Graf 6.19 Přesnost ARR Counts Graf 6.20 Přesnost ARR Counts V průběhu času dochází ke snižování rozdílů mezi predikovaným počtem přistání a skutečným počtem přistání. V případě předpokladu v čase t, tedy pokud uvažujeme například předpoklad počtu přistání v intervalu 10:00-10:10 vydaný v čase 10:00 se rozdíl nejčastěji pohybuje mezi hodnotou 0 až -1 Průměrně je tedy rozdíl menší než 1 přílet. Nicméně ve většině případů je předpoklad počtu přistání nižší než skutečný, což kromě samotného rozdílu může mít vliv na přesnost naplánované odletové sekvence. Při dlouhodobější předpovědi se předpokládané počty přistání od skutečných liší, což může způsobovat nižší validitu při dlouhodobějším plánování sekvence. 60

62 Tabulka 6.11 shrnuje naměřené rozdíly mezi predikovanými a skutečnými počty přistání v intervalech v průměrném dni. Tabulka 6.11 Shrnutí výsledků Poznámka: AVG* - jedná se o průměrné hodnoty z absolutních hodnot 6.4 Ukazatel ΔTSAT min a ΔTTOT (ASAT) v závislosti na objemu provozu Graf 6.21 zobrazuje ΔTSAT min v průměrný den v danou plovoucí hodinu na 1 DEP. Křivka vyjadřující průběh ΔTSAT min reaguje na počet odletů. V ideálním případě by se v provozních špičkách měla ΔTSAT min zvyšovat i v rámci integraci příletového provozu v závislosti na počtu ARR nejen na počtu DEP. Tím by došlo k snížení ΔTTOT (ASAT) v provozních špičkách. Graf 6.21 ΔTSAT min a objem provozu v průměrný den 61