Proyecto Fin de Máster Ingeniería Aeronáutica - Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico
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Proyecto Fin de Máster Ingeniería Aeronáutica Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico Autor: Miguel Hernández Ortiz Tutor: Nils Peter Johan Ingemar Wideberg g Equation Chapter 1 Section 1 Dpto. Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021
Trabajo Fin de Máster Ingeniería Aeronáutica Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico Autor: Miguel Hernández Ortiz Tutor: Nils Peter Johan Ingemar Wideberg Profesor titular Dpto. Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 iii
Trabajo Fin de Máster: Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico Autor: Miguel Hernández Ortiz Tutor: Nils Peter Johan Ingemar Wideberg El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2021 El Secretario del Tribunal v
Agradecimientos Este trabajo está lleno de significado para mi. Representa el cierre de una etapa importante, en la que he tenido la oportunidad de conocer personas valiosas que me han hecho crecer en la vida. La finalización de este TFM es un momento de alegría y satisfacción, tras el esfuerzo realizado. Pero también de reflexión, al suponer el cierre de un ciclo que, sin lugar a duda, recordaré allá donde vaya. Nada de esto habría sido posible sin el apoyo de mi familia, y por ello, quiero dedicarles estos años. Además, querría dar las gracias a aquellas personas que de una manera u otra me han ayudado en este camino. En especial, a mis amigos Álvaro Jiménez Aires y Ernesto Pérez Alarcón, cuya inestimable ayuda me facilitó en gran medida superar las dificultades. Y a mi tutor Johan, que desde el primer momento creyó en este trabajo, y ha estado disponible en todo momento que lo he necesitado. Miguel Hernández Ortiz Sevilla, 2021 ix
Resumen En este Trabajo Fin de Máster se realiza el análisis de la implantación del sistema de torres de control remotas en múltiples aeródromos con baja densidad de tráfico, y el soporte que puede prestar esta tecnología en situaciones de contingencia, aportando resiliencia operacional y manteniendo los niveles de seguridad dentro de los estándares establecidos. Estos planteamientos son algunas de las mejoras que propone el Proyecto SESAR (Single European Sky ATM Research) en su catálogo de soluciones para mejorar la actual gestión del tránsito aéreo. Inicialmente se introduce la temática, y se explica el estado del arte que ayuda a entender el punto de partida y nos permite conocer la situación de la infraestructura que hace posible la navegación aérea en el congestionado espacio aéreo europeo actual. Además, se exponen los organismos internacionales que entran en juego en la implantación de mejoras del ATM (Air Traffic Management). A continuación, se comenta el actual sistema de provisión de servicios aéreos, y las operaciones que se llevan a cabo. Partiendo de esta base, se enlaza con la implantación del nuevo sistema de torres de control remotas, comentando sus ventajas e inconvenientes. Materializando esta tecnología con el análisis del caso real de los aeropuertos de Shannon y Cork, controlados de forma remota desde Dublín. Finalmente, se describe la estrategia de búsqueda que se ha seguido, y los criterios de inclusión y exclusión. Así como las conclusiones e ideas principales del trabajo. Destacando cómo, de manera progresiva, se han ido validando usos cada vez más exigentes de las torres de control remotas. xi
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Abstract This Master's Final Project analyzes the implementation of the remote tower system in multiple aerodromes with low traffic density, and the support that this technology can provide in contingency situations, providing operational resilience and maintaining the levels of safety within established standards. These approaches are some of the improvements proposed by the SESAR (Single European Sky ATM Research) Project in its catalog of solutions to improve current air traffic management. Initially, the subject is introduced, and the state of the art is explained that helps to understand the starting point and allows us to know the situation of the infrastructure that makes air navigation possible in today's congested European airspace. In addition, the international organizations that come into play in the implementation of ATM (Air Traffic Management) improvements are exposed. The current air service provision system and the operations carried out are discussed below. Starting from this base, it is linked to the implementation of the new remote control tower system, commenting on its advantages and disadvantages. Materializing this technology with the analysis of the real case of Shannon and Cork airports, controlled remotely from Dublin. Finally, the search strategy followed, and the inclusion and exclusion criteria are described. As well as the conclusions and main ideas of the work. Highlighting how, progressively, increasingly demanding uses of remote towers have been validated. xiii
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Índice Agradecimientos ix Resumen xi Abstract xiii Índice xv Índice de Tablas xvii Índice de Figuras xix 1 Introducción e información general 1 1.1 Introducción 1 1.2 Objetivos y Alcance 2 1.2.1 Objetivo principal 2 1.2.2 Objetivos secundarios 2 1.2.3 Alcance 3 2 Marco Teórico 5 2.1 Antecedentes 5 2.2 Sistemas y Operaciones actuales 6 2.2.1 Descripción del sistema 7 2.2.1.1 Funciones 8 2.2.1.2 Objetivos 8 2.2.1.3 Servicios de alerta 8 2.2.1.4 Control del tráfico que no sea de aeronaves 8 2.2.1.5 Servicio AFIS 9 2.2.2 Personal necesario 10 2.2.3 Infraestructura de apoyo física 10 2.2.4 Infraestructura de apoyo organizacional 11 2.2.5 Safety 11 2.3 Sistema de mejora propuesto 12 2.3.1 Características del sistema 12 2.3.1.1 Objetivos 12 2.3.1.2 Entorno operativo 12 2.3.1.3 Personal involucrado 13 2.3.1.4 Otro posible uso del sistema. Operación relacionada 14 2.3.2 Finalidades de implantar esta tecnología 14 2.3.2.1 Finalidad primaria 14 2.3.2.2 Finalidad secundaria 15 2.3.2.3 Amenazas u oportunidades 15 2.3.2.4 Geografía 15 2.3.2.5 Estrategias y tácticas 16 2.3.3 Políticas y restricciones operativas 16 2.3.3.1 Políticas que rigen la misión 16 xv
2.3.3.2 Uso y aplicabilidad 19 2.3.3.3 Restricciones operacionales 19 2.3.3.4 Aplicación del sistema 20 2.3.4 Entorno opertivo 21 2.3.4.1 Entorno ambiental 21 2.3.4.2 Equipos y sistemas 22 2.3.4.3 Entorno socioeconómico y geopolítico 24 2.3.4.4 Cambios en el entorno 25 2.3.5 Personal 25 2.3.5.1 Perfil del personal 25 2.3.5.2 Estructura organizacional 30 2.3.6 Medios de apoyo 31 2.3.6.1 Medios de apoyo físicos 31 2.3.6.2 Medios de apoyo organizacionales 35 2.3.6.3 Mantenimiento 35 2.3.6.4 Personal 37 2.3.6.5 Ciclos de vida del sistema 37 2.3.6.6 Medios legales 37 2.3.7 Resumen de impactos 38 2.3.7.1 Impactos operativos 38 2.3.7.2 Impactos organizativos 38 2.3.7.3 Impactos durante el desarrollo 39 2.3.8 Estudio de un caso real en Europa: Aeropuertos de Shannon & Cork 40 3 Marco Metodológico 47 3.1 Diseño 47 3.2 Estrategias de Búsqueda 47 3.2 Criterios de inclusión y exclusión 47 4 Conclusiones 49 Referencias 51 Glosario 54 xvi
ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2-1. Perfil del personal del proyecto. (Elaboración propia) 29 Tabla 2-2. Descripción de los ensayos del lote 1. Fuente: Irish Aviation Authority 43 Tabla 2-3. Descripción de los ensayos del lote 2. Fuente: Irish Aviation Authority 43 Tabla 2-4. Descripción de los ensayos del lote 3. Fuente: Irish Aviation Authority 44 xvii
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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2-1. Torre de control actual. Fuente: ENAIRE 6 Figura 2-2. Equipos de las torres de control actuales. Fuente: Página web de Frequentis 7 Figura 2-3. Panorámica y equipos de la torre de control. Fuente: SESAR 9 Figura 2-4. RTC con varios CWP y un supervisor en el medio. Fuente: Página web de Frequentis 12 Figura 2-5. Concepto RTC. Fuente: Página web de Frequentis 12 Figura 2-6. Pantallas de un RTM con un único CWP. Fuente: SESAR 13 Figura 2-7. ATCO/AFISO. Fuente: OACI 14 Figura 2-8. RTM del centro de control de Bodo. Fuente: SAAB 15 Figura 2-9. Situación geográfica de la ciudad de Bodo. Fuente: Google Maps 16 Figura 2-10. Situación meteorológica difícil. Fuente: SESAR Solution Catalogue 20 Figura 2-11. Carta de aproximación LOC-DME a LOWI. Fuente: Aeropuerto de Innsbruck, Austria 22 Figura 2-12. Equipo de cámaras instaladas en la torre remota. Fuente: Página web de Frequentis 23 Figura 2-13. Pantalla de gran tamaño que simula la panorámica del aeropuerto. Fuente: SESAR 23 Figura 2-14. Ejemplo del modo de visión 3D. Fuente: Página web de Frequentis 24 Figura 2-15. Configuración de RTMs en un RTC. Fuente: Universidad de Linköping, Suecia 26 Figura 2-16. Trabajador realizando labores mantenimiento en una torre de control remota fuente fuentes Página web del periódico digital Irish Examiner 27 Figura 2-17. Estructura organizacional del personal. Fuente: SESAR 30 Figura 2-18. Equipos de una CWP. Fuente: Página web de Frequentis 31 Figura 2-19. ATCO usando el zoom de la cámara para poder centrarse en un aterrizaje peligroso de un B-737 un B-737. Fuente: Artículo How much is too much on monitoring tasks? De ScienceDirect 32 Figura 2-20. Panel de control integrado táctil en la interfaz de CWP. Fuente: SESAR 33 Figura 2-21. Mejora en la calidad de imagen obtenida por las cámaras de infrarrojos. Fuente: Página web de Página web de Frequentis 33 Figura 2-22. Controles que dan soporte al controlador. Fuente: SESAR 34 xix
Figura 2-23. Instalación de cámaras en el aeropuerto de Cork. Fuente: Documentation Report, SESAR 40 Figura 2-24. RTM que provee ATS a los aeropuertos de Shannon y Cork. Fuente: Página web del periódico periódico The Clare Herald 41 Figura 2-25. Centro de control remoto situado en Dublín que proveé ATS a los aeropuertos de Shannon y Shannon y Cork. Fuente: Irish Aviation Authority 42 Figura 2-26. Disposición de los RTM y sala de evaluación y validación. Fuente: Irish Aviation Authority Authority 42 xx
1 INTRODUCCIÓN E INFORMACIÓN GENERAL No es la especie más fuerte la que sobrevive, ni la más inteligente, sino la que mejor responde al cambio. - C. Darwin - 1.1 Introducción e información general 1.1.1 Introducción A ctualmente, el tráfico aéreo es un pilar fundamental del transporte, conectando personas y llevando suministros a todo el mundo. Esto posibilita un mayor crecimiento económico, de forma sostenible y en constante aumento. Y es precisamente, este constante aumento, lo que provoca que la gestión del tráfico aéreo esté evolucionando a un sistema cada vez más exigente, en el que los aeropuertos están quedando totalmente integrados en la red del tráfico aéreo desempeñando el papel de nodos entre conexiones a lo largo del planeta. Esto supone una necesidad real e inmediata de mejora del sistema ATM en Europa. De esta coyuntura surge el Proyecto SESAR. Para mejorar las operaciones de tráfico aéreo que se desarrollan en el espacio aéreo europeo, es necesario implementar un mejor rendimiento en los procedimientos. Esto es lo que se pretende conseguir con el Proyecto SESAR. Este proyecto europeo, que dio comienzo en 2004, representa el pilar tecnológico principal del objetivo de Cielo Único Europeo. Las propuestas de este proyecto se recogen en el documento SESAR Solutions catalogue, donde se busca transformar los procedimientos de la red del ATM europeo, siendo las principales mejoras buscadas las siguientes: • Reducir en un 50% el coste de los vuelos. • Reducir la contaminación en un 10%. • Mejorar la seguridad operacional en un factor de 10. Para conseguir procedimientos operacionales nuevos y mejorados, y tecnologías que promuevan la renovación del sistema ATM europeo y global, cada “solución” incluye una serie de documentos que concretan lo siguiente: • Servicios operativos y descripciones del entorno. • Requisitos de seguridad, actuación e interoperabilidad. • Especificaciones técnicas. • Recomendaciones según la regulación. • Evaluación de seguridad. • Informes de desempeño humano y ambiental. 1
2 Introducción e información general Las soluciones que se proponen son evaluadas y validadas a través de un procedimiento establecido por la organización en ambientes operaciones reales. Las validaciones se llevan a cabo en plataformas de simulación, a bordo de vuelos comerciales, bancos de pruebas de aeropuertos dedicados y centros de control de tráfico aéreo. Las diferentes pruebas se realizan en diferentes entornos independientemente de la ubicación donde se lleve a cabo la validación física, asegurando así unos resultados más realistas. Todas estas mejoras en la gestión del tráfico aéreo posibilitarán, entre otras cosas, una mayor eficiencia en la provisión de los servicios, haciendo esto posible una reducción de los costes, un transporte más ecológico y un aumento de la seguridad. El tema que se va a tratar, las propuestas de mejora que plantean las Torres de Control Remotas aparecen en este catálogo en la sección de “High-performing airport operations”. Dentro de esta sección se pueden encontrar sub-apartados, donde se introducen diferentes variantes del concepto operacional de las Torres de Control Remotas, que a lo largo de este Trabajo Fin de Máster se van a comentar y desarrollar, ejemplificando esto en un caso real al realizar el análisis de la implantación de esta tecnología en los aeropuertos de Shannon y Cork, controlados de forma remota desde el centro de control en Dublín. Esta implantación forma parte de un proyecto de ensayos a gran escala promovido por SESAR con el fin de aumentar el nivel de madurez de estos sistemas en la práctica. 1.2 Objetivos y Alcance 1.2.1 Objetivo principal El principal objetivo de esta investigación como trabajo fin de máster, es el estudio de la viabilidad de implantar el sistema de Torres de Control Remotas en aeropuertos cuyas características lo requieran. Cabe destacar que no se busca sustituir a los controladores aéreos, sino mejorar el servicio que éstos pueden proveer ampliando su radio de acción a aeródromos que, por su baja utilización, no se puedan permitir tener sus propios proveedores de servicios de gestión de tráfico aéreo in-situ. Tiñendo esto con un carácter social a esta tecnología. Por otro lado, este sistema planteado como mejora por el SESAR Solutions, tiene como finalidad principal ofrecer una solución para aeródromos pequeños o con poco tránsito, o situados en zonas rurales, donde no sería viable económicamente localizar una torre de control, mantenerla y pagar al personal cualificado necesario. Resultando así, las torres de control remotas, una buena alternativa para estos aeródromos, aportando una mayor seguridad y mejorando el servicio ATS de forma que económicamente no suponga un problema. 1.2.2 Objetivos secundarios Aparte del estudio del proceso de implantación de esta tecnología, desde el concepto operacional inicial hasta la validación satisfactoria por parte del organismo responsable, se plantean como objetivos secundarios, extrapolar estos desarrollos relacionados con la provisión de servicios de control de torre (ATC) a situaciones de contingencia que se puedan dar en el día a día. Ante una alerta de seguridad, se debe mantener en todo momento el servicio, pese a la perturbación que la emergencia pueda ocasionar. Este concepto de torres de contingencia ya está en uso en Londres, Bruselas y, desde 2019 también en Budapest. Este sistema aporta resiliencia operacional y ayuda a garantizar los niveles adecuados de seguridad durante la provisión de los servicios de tráfico aéreo en caso de que la torre de control principal se viera comprometida por una situación de contingencia. 2
Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico 3 1.2.3 Alcance Este estudio busca dilucidar algunos de los desafíos que el futuro sistema ATM en Europa está planteando. Y las tecnologías que se están implantando para mejorar el rendimiento en las operaciones de ATM en lo que a pequeños aeropuertos se refiere. En el sistema de torres de control remotas, los proveedores de servicios (el ATCO o el AFISO) no trabajarán desde el aeropuerto al que dan servicio, sino que estos estarán situados en un Módulo de Control Remoto, (RTM). Estos RTM, donde se localizan los proveedores de los servicios, estarán a su vez en unas instalaciones comunes a varios RTM, este centro de mayor envergadura se llamará “Remote Tower Centre” (RTC). De esta manera, resulta más fácil coordinar los distinstos RTM. Además, con esta forma de trabajar se consigue una reducción de costes en los servicios ATM de un 50%, al mismo tiempo que se mejora la eficiencia al centralizar los servicios requeridos por varios aeropuertos en una dependencia mayor. Así, los servicios de tráfico aéreo son provistos mediante la visualización por pantallas en el RTM del aeródromo, esto se consigue mediante un sistema centralizado de cámaras de alta resolución y sensores, estos últimos permiten que se pueda añadir información adicional en las pantallas con el fin de comunicar al controlador aéreo información de la manera más completa posible. Así, se podrá mantener identificada la totalidad de las aeronaves en la “Terminal Manoeuvring Area” (TMA) en cada instante. Además de poder informar de posibles incidencias en la pista. La tecnología que requiere este sistema incluye, entre otras cosas, video cámaras 360º de alta definición, con infrarrojos y que permitan hacer zoom en las zonas específicas donde lo requiera el controlador en su desempeño (“pan-tilt-zoom”), pudiendo así centrar su atención en las zonas cruciales en cada momento. Siendo de suma importancia que el controlador aéreo pueda hacer uso de estas visualizaciones e interacciones en tiempo real. Además, será necesario contar con un sistema de comunicaciones entre los diferentes centros para poder responder de forma adecuada y coordinada en caso de incidencia, planteando incluso el traspaso puntual del servicio de uno de los aeródromos en caso de necesidad. Por esto, resulta especialmente interesante la formación y experiencia del controlador aéreo en todo tipo de aeródromos, de forma que pudiese dar ATS a cualquier aeródromo en un momento determinado. La solución propuesta correspondiente “Remote tower for two low density aerodromes” implica a un controlador, con los medios anteriores, dando soporte, al menos, a dos aeródromos con una densidad de tráfico baja, de forma remota, permitiendo al operador cambiar, cuando sea preciso, la imagen de la pantalla entre los diferentes aeropuertos. De igual manera, como si se encontrara en una torre de control habitual, el controlador también tendrá acceso a la información de sensores y herramientas adicionales, como ya se ha comentado, para poder proporcionar un servicio seguro y eficiente. Esta solución, por tanto, satisface las necesidades operativas de los proveedores de los servicios de navegación aérea (ANSP), al facilitar todos los medios que requieren para desempeño de su labor. 3
4 Introducción e información general 4
2 MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes En la actualidad, existen un gran número de aeropuertos con baja densidad de tráfico, que, pese a no ser económicamente viables, posibilitan la comunicación y accesibilidad entre regiones. Por ende, el proveer servicio ATS a estos aeropuertos se hace necesario para poder mantener a estas instalaciones aeroportuarias como elementos de cohesión a nivel social y económico de las poblaciones locales a las que sirven. No es difícil encontrar este tipo de casos en la red de aeropuertos de AENA en nuestro país. Por ejemplo, las instalaciones de los aeropuertos de El Hierro o La Gomera, e incluso el aeropuerto de Melilla. Se suele decir que, a nivel financiero, estos aeropuertos funcionan a fondo perdido, tanto si operan con servicios de control de torre (ATC) o de información (AFIS). La solución más sencilla en estos casos para facilitar los servicios mínimos de espacio aéreo es proporcionar únicamente servicio AFIS. Cuando se ofrece servicio ATS, actualmente se provee desde un solo centro a un solo aeródromo, haciéndolo muy costoso cuando se trata de aeropuertos pequeños. Para salvar esta dificultad económica, nace la propuesta del Proyecto SESAR de las torres de control remotas para varios aeródromos, con las cuales se plantea que un solo ATCO/AFISO pueda proveer servicio al menos a dos aeródromos, manteniendo la función social y de accesibilidad que tienen este tipo de aeropuertos, mientras que se aumenta la eficiencia económica y se reducen los costes asociados al control del tráfico aéreo de aeródromos de baja densidad. Para probar esta idea, el Proyecto SESAR propuso un sistema que consistía en disponer “Posiciones de trabajo de controladores” (CWP) remotas, desde donde se controlaba el aeródromo en cuestión. Así, en 2014, se abrió la primera torre de control operada a más de 150 km de la ciudad de Örnsköldsvik (Suecia). En este caso real, mediante una serie de simulaciones en tiempo real, y sirviéndose de avanzados sistemas de cámaras y sensores de alta precisión, se pudo demostrar la viabilidad de esta tecnología al observarse que la seguridad operativa no se vio mermada de forma que pudiese llegar a comprometerse. Tras esta demostración, al cumplir con todos los requerimientos que exige la normativa de OACI, la autoridad de aviación civil sueca certificó el sistema. Habiéndose visto que era factible el uso de esta tecnología de control del tráfico aéreo de manera remota, el siguiente paso era estudiar si sería posible aplicar esta solución en la provisión de servicios ATC a dos aeropuertos a la vez desde una misma localización distanciada de éstas. La validación de esta idea fue igualmente satisfactoria en el desarrollo de las pruebas realizadas y Noruega estudió implantar este sistema de control en 5 aeropuertos pequeños diferentes, siendo todos ellos controlados desde un mismo puesto. El nuevo método de operación propuesto por el Proyecto SESAR permite ofrecer servicio ATS remoto a múltiples aeródromos. El concepto básico en el que se apoya la extrapolación que estamos tratando es, que al menos, dos aeródromos serán operados con servicios ATS desde un solo RTM (Remote Tower Module). Por otro lado, a la hora de estudiar cuántos aeródromos podrán ser operados a la vez desde una misma instalación RTM, se deberá tener en cuenta los siguientes factores: las horas pico de tráfico y las interrelaciones del tráfico previsto entre cada aeropuerto, además de la propia configuración del RTM. 5
6 Marco Teórico De cara a desarrollos relacionados, tal y como se ha comentado en la sección de Objetivos secundarios, dicha configuración podrá extrapolarse a la provisión de servicios de control de torre (ATC) en situaciones de contingencia, con la finalidad de aportar resiliencia operacional en situaciones de emergencia que pudieran darse, manteniendo así los niveles de seguridad exigidos, en caso de que la torre de control principal se viera comprometida por una situación de contingencia. 2.2 Sistemas y Operaciones actuales Hoy en día se hace más necesario que nunca el buen funcionamiento del transporte aéreo para asegurar la movilidad de personas y mercancías, mientras que se mantienen los estándares exigidos de seguridad y eficiencia en el tránsito las aeronaves. La importancia de este sector radica en la repercusión que tiene en el resto de los sectores, contribuyendo a la actividad económica de un país, y favoreciendo la cohesión territorial y social. Para esto, se considera recomendable aplicar reformas, buscando la mejora de los servicios de tránsito aéreo con el fin de aumentar la eficiencia en la prestación de estos servicios. Figura 2-1. Torre de control actual. Fuente: ENAIRE. Este Servicio de Tránsito Aéreo está compuesto por 3 tipos de servicios al transporte aéreo: • Servicios de Control de Tráfico Aéreo: Air Traffic Control (ATC). • Servicios de Información de Vuelo: Flight Information Service (FIS). • Servicios de Alerta: Alerting Service (ALRS). Los servicios ATC consisten en la aplicación de separaciones entre aeronaves, y se encargan de emitir autorizaciones de control. Éstos son provistos por los controladores aéreos cuando les llega la solicitud por parte de los pilotos. Este servicio dependerá de las condiciones del tráfico aéreo y del entorno operacional. Este tipo de servicios abarcan el de control de área, el de aproximación y el de aeródromo. Prestándose este último desde las mismas torres de control del aeródromo. Los servicios ATC tienen la finalidad de gestionar de forma segura las aeronaves que se encuentran en el aeropuerto y en sus cercanías. Los servicios FIS, sin embargo, no tienen la necesidad de localizarse en el aeródromo. Proporcionan toda la información que pueda resultar útil para el piloto, como por ejemplo la visibilidad de pista, intensidad del viento y dirección, nubosidad, o los posibles obstáculos que se pueda encontrar la aeronave en pista. Este tipo de servicios es el más sencillo que se presta en un aeródromo a las aeronaves usuarias, pero a la vez es de gran importancia al hacer un gran aporte en materia de seguridad y eficacia en la gestión del tráfico en un aeropuerto. 6
Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico 7 El último tipo de servicios que se presta es el de alerta, y complementa a los dos anteriores. Se presta desde las torres de control del aeropuerto, y se preocupa del desarrollo seguro del vuelo de las aeronaves. Éste es el encargado de gestionar las situaciones que requiriesen auxilio y alerta, gestionando las comunicaciones oportunas con el organismo competente según la situación que se diese. Aportando, por ejemplo, la localización del avión al Servicio Aéreo de Rescate (SAR), dándole apoyo cuando se requiera. 2.2.1 Descripción del sistema En la provisión de servicios de gestión del tráfico aéreo en un aeropuerto, un elemento de crucial importancia situado en la torre de control es la sala de control (VCR). Desde esta sala se dirige y gestiona el tráfico aéreo del aeropuerto y sus inmediaciones. Una de las principales fuentes de información de los controladores aéreos es la que obtienen visualmente a través de las ventanas de la sala, por ello resulta clave la localización y altura de la torre de control sobre el aeropuerto. Así, se consigue que los controladores tengan visión directamente de las pistas y las calles de rodaje, gracias a esto, les resultará más fácil dar permisos de despegue cuando entiendan que se puede desarrollar de forma segura la operación. Los controladores aéreos cuentan con diferentes tecnologías como apoyo en la provisión del servicio para gestionar el tráfico que les corresponde por estar en su espacio aéreo. Este apoyo consiste en complejos sistemas de control, tales como monitores de vigilancia y sistemas de radar. • Monitores de vigilancia: Muestran el mapa del área, situando los diferentes aviones en este, adjuntando información de cada una de estas aeronaves en forma de etiquetas. Entre la información que aportan estas etiquetas está la siguiente: Identificación de la aeronave, origen y destino, velocidad y altitud (nivel de vuelo, FL). • Sistemas de radar (RDR), o radar secundario. Independientemente de los sistemas anteriormente comentados que sirven a los controladores aéreos, existen otros medios adicionales con el fin de dar soporte extra en condiciones climáticas difíciles. • Radar de movimiento de superficie (SMR). • Sistemas de control y dirección de movimiento de superficie (SMGCS). • SMGCS avanzado enfocado a la gestión del tráfico en el área de maniobras. Figura 2-2. Equipos de las torres de control actuales. Fuente: Página web de Frequentis. Tradicionalmente, la existencia de estos sistemas tecnológicos ha dependido mucho de la categoría del aeropuerto. Por esto, en aeródromos con una densidad de tráfico baja no se contaba con radar de movimiento de superficie, al no considerarme imprescindible. Esto era así debido a que se vio que la ausencia de estos no mermaba el nivel de seguridad operacional y, al ser sistemas muy caros, se decidía prescindir de ellos. 7
8 Marco Teórico 2.2.1.1 Funciones Por otro lado, este sistema integrado en las actuales torres de control lleva a cabo las siguientes tareas, necesarias para el buen funcionamiento en la gestión del tráfico aéreo. • Control del espacio aéreo: Debe controlar todas las operaciones que se llevan a cabo dentro de su espacio aéreo. • Control de aproximación: Recibe en la fase de aproximación a las aeronaves que tienen como destino el aeropuerto en cuestión. Les da autorización y la información necesaria para que puedan aterrizar de forma segura. • Control de autorización de vuelo: Antes de que una aeronave despegue, necesita que la torre de control apruebe su plan de vuelo. • Control de tierra: Uno de los controladores estará especializado en el movimiento de las aeronaves en tierra. También se debe de ocupar del resto de vehículos que se desplazan por la superficie del aeródromo. • Control local del tráfico: Consiste en la gestión del movimiento de las aeronaves en la superficie del aeropuerto, incluyendo las autorizaciones de despegue y aterrizaje que se requieran. 2.2.1.2 Objetivos El sistema actual de provisión de servicios de tráfico aéreo desde las torres de control tiene como cometido transmitir información y expedir permisos a las aeronaves que estén bajo su control, para conseguir un movimiento de tránsito seguro, ordenado y ágil en el aeropuerto y en sus cercanías. Esto busca evitar colisiones entre: • Aeronaves que vuelan dentro del área designada de responsabilidad de la torre de control, incluidos los circuitos de tránsito de aeródromo alrededor del aeródromo. • Aeronaves que operan en el área de maniobras. • Aeronaves que aterrizan y despegan. • Vehículos que operan en el área de maniobras. • Aeronaves en el área de maniobras y los obstáculos que haya en dicha área. 2.2.1.3 Servicio de alerta Además, tal y como se comentó con anterioridad, en los servicios de alerta, se deberá notificar a las organizaciones acerca de un avión cuando sea necesario lanzar una orden de búsqueda y rescate (Search and Rescue), y ayudar a dichas organizaciones tal y como sea requerido. Así, desde la torre de control, se avisará a los servicios de salvamento y extinción de incendios, cuando se de alguna de las siguientes situaciones: • Se de un incidente grave en la operación de una aeronave en el espacio aéreo del aeródromo. • Haya indicios de que la seguridad de una aeronave esté en peligro, tanto cuando está bajo control de la torre de control del aeródromo, como si va a estarlo próximamente. • Lo solicite la tripulación de vuelo. • Cuando se juzgue necesario o conveniente por otros motivos. 2.2.1.4 Control de tráfico que no sea de aeronaves Por otra parte, a la hora de acceder al área de maniobras, será imprescindible contar antes con la autorización expresa de la torre de control del aeropuerto, ya sea la entrada de una aeronave o el movimiento de peatones y vehículos auxiliares del aeropuerto. 8
Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico 9 De igual manera, cualquier modificación en una operación ya autorizada, o la entrada en pista o en franja de pista, deben pedir la autorización específica por parte de la torre de control. Respecto a las prioridades de paso en la zona aire del aeródromo, las aeronaves tienen prioridad de paso antes que los vehículos auxiliares y los peatones. Sin embargo, en caso de emergencia, son los vehículos de auxilio los que tendrán prioridad de paso cuando estén de camino a socorrer una aeronave accidentada, teniendo así prioridad de paso por delante de cualquier otro tráfico de movimiento en la superficie. 2.2.1.5 Servicio AFIS El AFIS es el servicio de tránsito aéreo que proporciona a los pilotos información, procedente en parte del Sistema para la Automatización del Control del Tráfico Aéreo (SACTA), aunque no necesariamente, tanto del tiempo meteorológico, como del resto de movimiento de aeronaves en las cercanías del aeródromo, además de otra información útil para la operación del vuelo. Figura 2-3. Panorámica y equipos de la torre de control. Fuente: SESAR. En estas condiciones, un aeródromo, según el horario y la densidad de tráfico, puede tener dos dependencias en cuanto a servicios ATS: una ATC y otra AFIS; o solo una de ellas si así se determina, atendiendo al tipo de tráfico aéreo implicado, su densidad, las condiciones meteorológicas y topográficas, y otros factores que afecten a la seguridad y la eficiencia operativa. El servicio ATC está destinado para su uso en aeropuertos regulares o de alternativa para vuelos internacionales. El AFIS no está diseñado para este fin. El servicio AFIS será adecuado cuando la densidad de tráfico sea “reducida”. Se denomina así la densidad de tráfico cuando el número de aeronaves gestionadas en la hora punta es inferior a 15 aviones por pista, o, 20 movimientos en el aeródromo. Así, y en relación con los aeropuertos contemplados en este informe, surge el debate de cuándo o dónde es óptimo el cambio de los controladores aéreos por un sistema automático y un operador, es decir, un único servicio AFIS, con el objetivo de reducir tasas a las compañías aéreas que volaran a esos aeropuertos y, con ellas el precio de los billetes de avión. Fomentando así el tránsito aéreo comercial hacia esos aeropuertos; además de reducir los costes operativos. Luego, la única ventaja del AFIS frente al ATC es económica. 9
10 Marco Teórico 2.2.2 Personal necesario Las funciones de la torre de control de aeródromo son asumidas por distintos puestos de control: • Controlador de aeródromo: es el responsable de las operaciones en la pista y de las aeronaves localizadas en el área de responsabilidad de la torre de control. • Controlador de tierra: se encarga de gestionar del tránsito en el área de maniobras, a excepción de las pistas, que ya sería responsabilidad del controlador de aeródromo. • Puesto de entrega de autorizaciones: es el responsable de conceder las autorizaciones de puesta en marcha y ATC a las aeronaves que las vayan solicitando correspondientes a los vuelos IFR que salen. Cumpliendo con los objetivos de la torre de control, las principales funciones del controlador aéreo se basarán en mantener a las aeronaves separadas entre sí y con respecto al terreno y cualquier obstáculo. Así, se busca un tránsito lo más libre y limpio posible, permitiendo que las operaciones aéreas se desarrollen con la mayor seguridad y eficiencia posible, tanto en el espacio aéreo del aeródromo como en el mismo aeródromo en la parte aire de este. Mientras, se prestan los servicios de ayuda a la navegación que este tráfico requiera, tales como el servicio ATC, información del tiempo atmosférico, radio ayudas y telecomunicaciones aeronáuticas. En ocasiones, varios controladores diferentes pueden desempeñar las funciones mencionadas, aunque dependiendo del tráfico existente. También puede darse el caso de que un solo controlador puede estar encargado de todas las tareas a la vez. En el caso de un aeródromo de baja o muy baja densidad, es de entender que esta tarea recaiga sobre una sola persona sin comprometer la seguridad de las operaciones. 2.2.3 Infraestructura de apoyo física Las operaciones actuales nunca han considerado la supervisión del tráfico aéreo de manera remota, ni siquiera para operaciones AFIS. El hecho de estar físicamente presente en un aeródromo constituye en sí mismo un elemento de apoyo de gran importancia, puesto que se tiene la posibilidad de realizar inspecciones de pistas, comprobación de estaciones meteorológicas locales o cumplir con labores básicas de mantenimiento. Esto es aún más importante en instalaciones pequeñas donde no hay muchos empleados para delegar las tareas descritas. En línea con la condición de estar presente en la torre, se encuentra el hecho de que la principal fuente de información es la visual, conocida como OTW (Out of The Window). Incluso en muchas ocasiones, los sonidos del aeropuerto suponen también una fuente de información, véase el ruido de un motor al despegar, bandadas de pájaros, sonidos del viento, etc. Por otra parte, la fraseología y comunicación regulada aeronáutica sirve de gran ayuda al controlador de torre para ejercer las operaciones de manera segura. El Anexo 10, volumen II de OACI recoge escrupulosamente los términos y procedimientos adecuados que sirven de gran ayuda al proveedor de servicios ATC. En cuanto a la propia configuración física del aeródromo, existen una serie de sistemas que facilitan un adecuado servicio de control de tráfico, como pueden ser las conocidas “Aerodrome Ground Lightning”. A este sistema visual se le deben incluir otros como las ayudas a la navegación típicas como el “Instrumental Landing System” o algunas alarmas y sistemas parecidos. Además de los elementos básicos descritos con anterioridad que sirven de soporte para el control de torre, muchas veces se hace uso de binoculares o “signal light guns”. Cuando las condiciones meteorológicas son adversas, es necesario desplegar procedimientos de visibilidad reducida (LVP) que reducen la capacidad del aeropuerto y permiten al controlador mantener las separaciones adecuadas entre aeronaves. Estos procedimientos se definen claramente en documentos como el Anexo 11, que establecen su aplicación en aeródromos de categoría II o III, mientras que, en aeropuertos de reducido tamaño, que no suelen ser instrumentales de precisión, se establece el cierre temporal del mismo. 10
Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico 11 2.2.4 Infraestructura de apoyo organizacional Para la correcta provisión de los servicios ATC también se incluyen sistemas de carácter organizacional, como pueden ser: • Operador del aeródromo y su infraestructura física, por sus implicaciones obvias que tiene en relación con la provisión del servicio ATC. • Gestores del espacio aéreo, generalmente refiriéndose al estado responsable de la soberanía de dicho espacio o a las empresas asignadas para el establecimiento de las reglas y pautas para el uso del espacio aéreo. A pesar de que el servicio de control de torre implica en su mayoría acciones desarrolladas en tierra, su relación con el resto de los elementos del espacio aéreo es evidente. Si se pretende optimizar el ATM, su organización y colaboración con el resto de los volúmenes de espacios es absolutamente necesaria. • Proveedores de servicios ATM: Comprenden a todas las organizaciones y personal, aparte de los controladores, encargados del buen desarrollo de la actividad de ATM, como pueden ser ingenieros, técnicos o planificadores de operaciones. También engloba a las estructuras de entrenamiento a controladores, diseño de infraestructuras y mantenimiento de estas. Entre las organizaciones que ofrecen estas características se incluye a: - Agencias estatales. - Proveedores privados de servicios ATM/CNS (Communication, Navigation and Surveillance), concretamente en el segmento de operaciones en tierra. - Proveedores de servicios de información AIP, los cuales se ocupan de la colección y difusión de información relacionada con la navegación aérea, incluyendo mapas, bases de datos, información meteorológica, etc. Esta información es de naturaleza básica tanto para los controladores aéreos como para los pilotos usuarios de estos servicios. - Organizaciones de regulación o desarrollo de estándares de recomendado cumplimiento como pueden ser AESA, EASA o OACI. - Los estados como tal también forman parte de esta compleja estructura cuya parte más visible es el control de aeródromo desde la torre. Su importancia radica en el hecho de que tienen función de autoridad regulatoria, aunque cada vez menos, así como su carácter de proveedor de espacio aéreo y por tanto de los servicios ATM en muchas ocasiones. 2.2.5 Safety Los conceptos de seguridad operacional y control de tráfico aéreo están íntimamente relacionados. El hecho de que el operador ATC tenga que organizar el tráfico de varias aeronaves a la vez supone un riesgo importante al estar implicados los factores humanos derivados del estrés que genera esta actividad. Por ello, no sólo la prestación del servicio ATC a las aeronaves debe considerarse una actividad crítica, sino también la regulación, formación y capacidad de los controladores aéreos. A pesar de que un aeropuerto con una densidad de tráfico aéreo baja, el nivel de estrés es reducido en comparación con aeropuertos de gran tráfico, siempre existen riesgos asociados al factor humano anteriormente mencionado, así como falta de sistemas de defensa ante los posibles errores o violaciones que un controlador pueda cometer en el desarrollo de su trabajo. En aeródromos pequeños es frecuente que el servicio prestado sea AFIS, pero aún así es importante ofrecer un entorno seguro con suficientes medios de apoyo. 11
12 Marco Teórico 2.3 Sistemas de mejora propuesto 2.3.1 Características del sistema 2.3.1.1 Objetivo El principal propósito del sistema, y el cual se desarrollará con más detalle en apartados siguientes, es proveer los servicios ATS desde un centro de control remoto, por un único controlador, de forma simultánea, a dos aeropuertos clasificados como aeródromos de baja densidad de tráfico aéreo, de manera que los costes de operación asociados actualmente a aeródromos de estas características puedan ser reducidos y garantizar la viabilidad de las operaciones. 2.3.1.2 Entorno operativo En el centro de control remoto (RTC) se encuentran los módulos de torre de control remota (RTM) y los puestos de trabajo del controlador (CWP). Figura 2-4. RTC con varios CWP y un supervisor en el medio. Fuente: Página web de Frequentis. Figura 2-5. Concepto RTC. Fuente: Página web de Frequentis. El RTM es la sala en la que se proyectan las imágenes del aeródromo en cuestión. En esta sala se dispondrán uno o varios CWP, si la situación de tráfico requiere de dos controladores. Sin embargo, y dado que en este sistema se aplica para aeropuertos de baja densidad, se considerará un único controlador, y por tanto una única posición de trabajo (CWP) en el módulo de torre. 12
Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico 13 Figura 2-6. Pantallas de un RTM con un único CWP. Fuente: SESAR. En cuanto a la tecnología necesaria en estos módulos, en la CWP se dispondrá de todos los sistemas y herramientas requeridas por el ATCO para poder llevar a cabo los servicios ATS con normalidad. Por ello, aunque estos sistemas introduzcan una modernización a los convencionales que se pueden encontrar en cualquier torre de control tradicional, deben mantener una referencia en cuanto a funcionamiento y/o diseño para que cualquier ATCO/AFISO sea capaz de utilizarlos correctamente con una rápida familiarización. Además, para la provisión de información desde el aeródromo, todos los sistemas ATS utilizados actualmente en TWR estarán conectados a la CWP de manera remota. Dichos sistemas pueden ser: • Presentación y actualización del plan de vuelo. • Comunicaciones radiotelefónicas (por tierra y por aire). • Funcionalidades de control en torre, como el sistema de luces del aeropuerto, binoculares, ayudas a la navegación, ILS o alarmas. Por otro lado, se incluirá también un sistema que permita la transición de imágenes de un aeródromo a otro lo más rápido y eficiente posible: el controlador podrá cambiar indistinta e intencionadamente la proyección de un aeródromo a otro. Sin embargo, si alguna incidencia surge en el área de maniobras del aeropuerto no proyectado en pantalla, el sistema HMI o Human-Machine Interface, cambia automáticamente la imagen alertando del peligro. La visión del aeropuerto en pantalla es una reproducción de la vista que se tendría desde la torre in-situ (OTW). Para ello, se utilizan una serie de cámaras en 360º y sensores situados en una torre de altura similar a la que se encontraría la torre de control. Además, para mejorar la interacción del controlador con el sistema, en el CWP se reproducirá el sonido ambiente del aeródromo. Algunos de los avanzados sistemas de tecnología disponibles hasta la fecha que permitirían el desarrollo de este proyecto incluyen cámaras de alta definición, cámaras con sensores infrarrojos y grandes pantallas compuestas de visualización en altísima definición. 2.3.1.3 Personal involucrado Los principales actores que intervienen en la provisión del servicio ATS son el ATCO/AFISO y los operadores locales de los aeródromos. 13
14 Marco Teórico Figura 2-7. ATCO/AFISO. Fuente: OACI. La mayoría de las tareas y responsabilidades del ATCO/AFISO no sufrirán cambios con respecto a las realizadas por un controlador no remoto, pues la finalidad de los servicios ATS en este sistema es la misma que la realizada tradicionalmente. Sin embargo, aquellas tareas externas a la torre que no son propias de los servicios ATS, pero usualmente son realizadas por los controladores, como la supervisión a pie de la pista de aterrizaje o recogida de datos meteorológicos, serán automatizadas o delegadas, bien a los operadores locales o bien a un técnico específico designado para ello. Para el caso de un RTC, se incluirá además un supervisor (WS) responsable de todas las operaciones de gestión del centro de control remoto, el cual dispondrá de un CWP sin el equipamiento de control fuera de los distintos módulos de torre. 2.3.1.4 Otro posible uso del sistema. Operación relacionada En relación con el sistema que se está exponiendo, se propone otro uso: Provisión de servicio de ATS en situaciones de contingencia. En muchas ocasiones, cuando saltan las alarmas de seguridad, las torres de control se quedan inoperativas. Por ello, para asegurar la mínima interrupción de la operación en situaciones de emergencia, SESAR propone las torres de emergencia, o en inglés conocidas como “Contingency towers”. Dichas torres posibilitan adaptar las operaciones y asegurar tanto la seguridad como la eficacia operativa mientras que la torre de control principal no está disponible al estarse dando una situación de emergencia, por ejemplo, el accidente de una aeronave. Por tanto, este sistema operacional busca igualmente mejorar la eficiencia operacional, al mismo tiempo que se incrementa la adaptabilidad del sistema a las situaciones de emergencia. 2.3.2 Finalidades de implantar esta tecnología A continuación, se presentan las finalidades primaria y secundaria de este proyecto destinado principalmente a mejorar el sistema ATM reduciendo costes y manteniendo los niveles de seguridad operacional. 2.3.2.1 Finalidad primaria La principal idea sobre la que gira este proyecto es la ya implementada para el control remoto de torre de un único aeropuerto. Ahora se pretende proveer de un servicio simultáneo cuando la capacidad y la frecuencia de utilización de dos aeródromos es baja. La finalidad común a la provisión de servicio remoto a un solo aeropuerto sigue siendo la misma, puesto que se pretende principalmente reducir costes y aumentar la eficiencia centralizando los servicios. La eficiencia es aún mayor, y por tanto también los beneficios cuanto mayor sea el número de aeropuertos controlados desde una misma instalación central. 14
Análisis de la implantación de torres de control remotas en aeródromos con baja densidad de tráfico 15 2.3.2.2 Finalidad secundaria Además de lo mencionado anteriormente, es posible permitir la prestación del servicio en áreas remotas o peligrosas donde un operador difícilmente puede llegar. Incluso se puede tener disponible la opción de ofrecer ATS o AFIS indistintamente, ya sea de manera temporal porque así lo requieran o consideren las autoridades pertinentes, o de manera permanente. Esto conlleva por tanto la uniformidad del servicio ofrecido y el incremento de su disponibilidad. 2.3.2.3 Amenazas u oportunidades Entre las amenazas que se podrían encontrar en la provisión de un servicio remoto simultáneo se encuentra la posibilidad de que la simulación del entorno Out of The Window se vea distorsionado. Esto puede deberse a que los sistemas instalados, como cámaras o sensores puedan mostrar imágenes dañadas, equivocadas o cambiadas, o directamente no ofrecer ninguna imagen. En caso de no tener ningún otro sistema redundante o de apoyo, como puede ser el caso de un SMR, el servicio se podría ver mermado o incluso imposibilitado. No obstante, este tipo de amenaza no es algo nuevo, ya que ocurre en aeródromos regulares con muchos otros sistemas, e incluso cuando se aplican condiciones de LVP. Otra de las amenazas asociadas a la centralización del servicio a un mismo operador ATC que trabaje en dos aeródromos de manera simultánea es la posibilidad del incremento de estrés y errores o violaciones asociadas a una situación a la que quizá podría no estar acostumbrado. Se trataría por tanto de una amenaza englobada en la disciplina de los factores humanos asociados al ATCO que deberá formarse o entrenarse de manera debida, y ser consciente de que las condiciones de su trabajo implican el control o provisión de información de 2 aeródromos de manera remota. Podría por tanto ocurrir que muchos errores sean debidos a recibir y dar instrucciones a aeronaves en el entorno de un aeropuerto cuando en realidad se localizan en el otro. 2.3.2.4 Geografía Una de las principales ventajas de este planteamiento que ya se ha comentado es la gestión de un servicio a un aeródromo específico desde el lugar que se quiera, suponiendo que las instalaciones tecnológicas transmitan los datos satisfactoriamente. Precisamente, la posibilidad que ofrece es que se puede extender un servicio ATS o ATC a lugares totalmente remotos o de difícil acceso. Muchas islas o islotes, archipiélagos o regiones con climas extremos son potenciales zonas de implantación de estos sistemas, cuya gestión se puede centralizar en instalaciones en lugares de mejor acceso. Figura 2-8. RTM del centro de control de Bodo. Fuente: SAAB. No es de extrañar, por tanto, que algunos países nórdicos de orografía muy complicada que además dependen en gran medida del servicio de estos aeropuertos para la llegada de mercancía sean pioneros en la instauración de estos sistemas. Como ejemplo, destaca la industrialización de 2017 en Noruega en la que se prestaba servicio AFIS a 5 aeropuertos pequeños, desde una central en Bodo, al norte de Noruega. Y, que, según Indra, para finales de 2022 serán 15 el total de aeropuertos controlados de forma remota desde el centro de Bodo. 15
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