CC BY
105
УДК 629.7.351
ОЦЕНКА ВРЕМЕННЫХ ЗАТРАТ ДИСПЕТЧЕРА УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НЕОБХОДИМЫХ ЗНАЧЕНИЙ МИНИМАЛЬНЫХ ИНТЕРВАЛОВ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЭШЕЛОНИРОВАНИЯ
Р.Р. АЮПОВ, В.В. КУПИН, А.П. ПЛЯСОВСКИХ
Предложен способ оценки затрат времени диспетчера УВД при определении потребных значений минимальных интервалов эшелонирования на основе подходов теории информации. Осуществлено сравнение соответствующих временных затрат по выбору значений минимальных интервалов эшелонирования, применяемых в воздушном пространстве Российской Федерации, и описанных в документе ИКАО 4444.
Ключевые слова: время эшелонирования, время решения задачи, количество информации.
Ключевой задачей диспетчерского обслуживания является предотвращение столкновений воздушных судов (ВС) [1, 2]. Основным методом её решения со стороны диспетчера по управлению воздушным движением (УВД) является эшелонирование, заключающееся в вертикальном, продольном или боковом рассредоточении ВС в воздушном пространстве на установленные интервалы [3]. При этом важным аспектом процесса принятия решения и выбора действий по УВД являются значения минимальных интервалов эшелонирования, за выдерживание которых диспетчер несёт ответственность, и которые являются основным контролируемым фактором при обеспечении безопасности воздушного движения [4]. Значения минимальных интервалов эшелонирования в отечественном воздушном пространстве зависят от многих факторов: вида диспетчерского обслуживания, слоя воздушного пространства по высоте, наличия и типа систем наблюдения обслуживания воздушного движения, направления полёта, взаимного расположения и траекторий полёта ВС, и даже ведомственной принадлежности ВС [3]. В данной статье представлена попытка оценить временные затраты на определение необходимых минимальных интервалов соответствующего вида эшелонирования диспетчером при УВД.
Определение значений минимальных интервалов эшелонирования диспетчером при УВД является важнейшей составляющей его деятельности. Эта задача решается диспетчером на основе получаемой информации о местоположении, взаимном расположении и параметрах движения воздушных судов (ВС). Далее на основе оценки и анализа этой информации необходимо сделать выбор соответствующих минимальных значений видов эшелонирования (продольного, бокового, вертикального), хотя бы одно из которых ни в коем случае не должно быть нарушено. Быстрое и точное определение таких значений является особенно важным при выборе действий диспетчером УВД по решению конфликтных ситуаций. Понятно, что в условиях недостатка времени более быстрый выбор соответствующих обеспечиваемых видов и минимальных значений эшелонирования оставляет больший запас времени для собственного выбора и реализации действий по разрешению конфликта, что снижает риск ошибочных действий и важно с точки зрения обеспечения безопасности полетов.
Это особенно важно при возникновении краткосрочных конфликтных ситуаций (STCA -Short Term Conflict Alert) [5], когда времени до нарушения установленных норм - минимальных значений эшелонирования - остается меньше чем 80-120 секунд.
Деятельность диспетчера характеризуется быстродействием и надежностью [6]. Основным критерием быстродействия диспетчера при разрешении конфликта, является время, затрачиваемое им на решение задач УВД, т.е. в данном случае время от момента реагирования диспетчера на поступивший сигнал о возникновении конфликта до занятия воздушными судами таких положений в пространстве, которые исключают их сближение на интервалы эшелонирования
менее установленных. Оценим это время на основе подходов теории информации. С точки зрения теории информации это время прямо пропорционально количеству обрабатываемой информации. Следует иметь в виду, что различные виды информации обрабатываются оператором с различной скоростью. В связи с этим, выражение для оценки можно записать в виде [6]
к
%оп = а + ^Ні/3і , где Ні - количество информации і - го вида, обрабатываемой оператором;
І = 1
3 - скорость обработки информации і - го вида, обычно скорость переработки информации составляет 2 - 4 бит/с; а - скрытое время реакции, т.е. промежуток времени от момента появления сигнала до реакции на него оператора, а = 0,2 - 0,6 с.
п
Количество информации согласно формуле Шеннона [6] Н = рі 1о§2Рі, где Н - коли-
і=1
чество информации; п - количество возможных событий; рі - вероятности отдельных событий. Для событий с одинаковой вероятностью реализации используется формула Хартли [6] Н = 1о§2 п.
В исследуемом случае рассматривается информация, обрабатываемая диспетчером при определении норм горизонтального (продольного и бокового) эшелонирования с использованием системы наблюдения обслуживания воздушного движения (СН ОВД), и время, необходимое диспетчеру для решения этой задачи.
При условии, что нормы горизонтального эшелонирования имеют одинаковые вероятности реализации, количество информации обрабатываемой диспетчером Н при определении норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД будет Ндисп = 1о§2 п, где
п - количество возможных норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД.
Время, необходимое диспетчеру при определении норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД, тдисп определяется как тдисп = а + Ндисп/3.
При определении тдисп будем рассматривать два крайних случая, при которых время определения норм эшелонирования максимально и минимально:
- когда скрытое время реакции минимально а = 0.2 с и скорость переработки информации максимальна 3 = 4 бит/с;
- когда скрытое время реакции максимально а = 0.6 с и скорость переработки информации минимальна 3 = 2 бит/с.
Определим время, необходимое диспетчеру при определении норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД, применяемым в воздушном пространстве Российской Федерации при районном диспетчерском обслуживании (РДО) и диспетчерском обслуживании подхода (ДОП) [3].
Для оценки количества информации, обрабатываемой диспетчером при определении норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД, можно записать Нки5 = 1о§2 пки5 , где пки8 - количество значений норм горизонтального эшелонирования с использованием СН
ОВД в воздушном пространстве Российской Федерации (табл. 1, 2) [3].
Нормы горизонтального эшелонирования в воздушном пространстве Российской Федерации определяются как все возможные сочетания норм продольного эшелонирования и норм бокового эшелонирования и представлены в табл. 2.
Таблица 1
Нормы продольного эшелонирования по российским авиационным правилам [3]
Воздух Земля ППП/ППП и ІІІІП/ПВП
НЭ ПВЗЭ ППЗЭ
ПН ПМ Маршруты ОВД Маршруты полетов ВС гос. авиации
Vверт< 10м/с КверТ> 10м/с
О Рч СН ОВД + АС УВД/КСА/АЗН-В 20 км 25 км 30 км 60 км 30 км 10 км
СН ОВД 30 км 40 км 30 км. 20 км
С о СН ОВД + АС УВД/КСА/АЗН-В 10 км 20 км 20 км 10 км
СН ОВД 0 км 0 км 30 км 0 км
Таблица 2
Нормы бокового эшелонирования по российским авиационным правилам [3]
_^Воздух ППП/ППП и ППП/ПВП
Земля —-— ПВЗЭ ППЗЭ
РДО СН ОВД + АС УВД/КСА/АЗН-В 10 км 10 км
СН ОВД 10 км 10 км
с о СН ОВД + АС УВД/КСА/АЗН-В 10 км 6 км
СН ОВД 10 км 10 км
В таблицах используются следующие обозначения: СН ОВД - система наблюдения обслуживания воздушного движения; АС УВД - автоматизированная система управлением воздушным движением; КСА - комплекс средств автоматизации; АЗН-В - радиовещательное автоматически зависимое наблюдение; ППП - правила полета по приборам; ПВП - правила визуальных полетов; НЭ - на одном эшелоне; ППЗЭ - пересечение попутного занятого эшелона; ПВЗЭ - пересечение встречного занятого эшелона; ПМ - пресекающиеся маршруты; ПН - попутное направление; Кверт - вертикальная скорость ВС.
Для оценки времени, необходимого диспетчеру при определении норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД в воздушном пространстве Российской Федерации, можно записать следующее выражение tRUS = a + HRUS / J = a + (log2 nRUS)/ J.
Исходные данные и полученные оценки приведены в табл. 3.
Для сравнения определим время, необходимое диспетчеру при определении норм горизонтального радиолокационного (т.е. с использованием СН ОВД) эшелонирования, описанных в документе ИКАО 4444 [7].
Количество информации обрабатываемой диспетчером, при определении норм горизонтального радиолокационного эшелонирования в соответствии с документом ИКАО 4444 H1CAO,
определяется выражением Hcao = log2 niCAO, где v - количество норм горизонтального радиолокационного эшелонирования в соответствии с документом ИКАО 4444.
Таблица 3
Время, потребное диспетчеру УВД для определения норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД в воздушном пространстве РФ
рдо ДОП РДО+ДОП
nRUS 12 8 20
H RUS 3.58 бит 3 бит 4.3 бит
tRUS при а = 0.2с; J = 4 бит/с 1.1 с 0.95 с 1.28 с
tRUS при а = 0.6с; J = 2 бит/с 2.39 с 2.1 с 2.75 с
Так как в соответствии с п. 8.7.3.4; п. 8.7.3.2 (а) [7] nICAO, то HICAO бит. Время tICAO, необходимое диспетчеру при определении норм горизонтального радиолокационного эшелонирования в соответствии с документом ИКАО 4444, определяемое в соответствии с выражением tICAO = а + HICAO / J = a + (l°§2 niCAO)/ J, составляет следующие значения: tICAO = с при
а = 0.2 с, J = 4 бит /с; tICAO = с при а = 0.6 с, J = 2 бит /с.
Запишем выражение для сравнения времени, необходимого диспетчеру при определении норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД, применяемым в воздушном пространстве Российской Федерации, и радиолокационного эшелонирования в соответствии с документом ИКАО 4444
1 RUS = а + HRUS /J = а * J +1°§2 nRUS хICAO а + HICAO IJ а * J +1°§2 nICAO Результаты сравнения представлены в табл. 4.
Таблица 4
Результаты сравнения
РДО ДОП РДО+ДОП
trus /1ICAO при а = 0.2 с; J = 4бит/с 2.4 2.1 2.84
trus /1ICAO при а = 0.6 с; J = 2бит/с 2.17 1.9 2.5
Заключение
Время, необходимое диспетчеру при определении норм горизонтального радиолокационного эшелонирования в соответствии с документом ИКАО 4444, примерно в 2 раза меньше, чем время, необходимое диспетчеру при определении норм горизонтального эшелонирования с использованием СН ОВД, применяемых в воздушном пространстве Российской Федерации (табл. 2).
Таким образом, представляется целесообразным сократить количество возможных вариантов ситуаций, для которых устанавливаются соответствующие значения минимальных интервалов эшелонирования. Например, можно использовать горизонтальные нормы эшелонирования в соответствии с документом ИКАО 4444, что позволит уменьшить временные затраты диспетчера УВД на решение возникающих конфликтных ситуаций и повысит уровень безопасности полетов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Организация воздушного движения в Российской Федерации // Федеральные авиационные правила: утв. приказом Министерства транспорта Российской Федерации от 25 ноября 2011 г. - № 293.
2. Обслуживание воздушного движения // Приложение 11 к Конвенции о международной гражданской авиации. - изд. 13-е, ИКАО, 2001.
3. Федеральные правила использования воздушного пространства Российской Федерации: утв. постановлением Правительства Российской Федерации от 11 марта 2010 г. - № 138.
4. Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП). Док. ИКАО 9859 AN/474. - изд. 2-е, ИКАО, 2009.
5. Eurocontrol specification for Short Term Conflict Alert. Eurocontrol, 19 May, 2009. Retrieved 2010-05-22.
6. Котик М.А. Курс инженерной психологии. - Таллин: Валгус, 1978.
7. Организация воздушного движения // Правила аэронавигационного обслуживания. Док. ИКАО 4444 PANS-ATM. - изд. 15-е, ИКАО, 2007.
THE ASSESSMENT OF THE COST OF TEMPORARY ATC TO IDENTIFY NECESSARY VALUES MINIMUM INTERVALS OF HORIZONTAL SEPARATION
Ayupov R.R., Kupin V.V., Plyasovskih A.P.
A method for assessing the cost-time air traffic controller in the determination of required values of the minimal separation intervals on the basis of information theory approaches. Carried out a comparison of corresponding time-consuming to choose the values of separation minima applicable in the airspace of the Russian Federation, and described in the ICAO document 4444.
Key words: time for solving the problem, the amount of information, separation.
Сведения об авторах
Аюпов Роман Раилович, 1989 г.р., окончил БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова (2011), инженер Санкт-Петербургского всероссийского научно-исследовательского института радиоаппаратуры (ВНИИРА), область научных интересов - программное обеспечение тренажерно-моделирующих комплексов УВД.
Купин Владимир Васильевич, 1970 г.р., окончил Академию гражданской авиации (1994), кандидат технических наук, доцент кафедры организации и управления в транспортных системах Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации, автор более 50 научных работ, область научных интересов - процессы принятия решений в активной системе управления воздушным движением, профессиональная подготовка авиационного персонала.
Плясовских Александр Петрович, 1960 г.р., окончил Актюбинское высшее летное училище гражданской авиации (1985), доктор технических наук, начальник научно-исследовательской лаборатории Санкт-Петербургского всероссийского научно-исследовательского института радиоаппаратуры (ВНИИРА), автор более 45 научных работ, область научных интересов - автоматизация управления воздушного движения.
