Forskere ved SINTEF har jobbet med optimalisering innenfor trafikk på vei og jernbane i 25 år. De siste årene har de også brukt modellene i lufttrafikk. Det startet med optimale traséer for taksing av fly til og fra rullebane. Nå er optimeringsgruppen inne i sitt tredje prosjekt.
– Vi ser at optimaliseringssystemet vårt kan finne de best mulige sekvensene og tidspunktene for når hvert enkelt fly skal benytte rullebanen. Det kan planlegge detaljerte baner for det enkelte fly, automatisk foreslå en ny bane og kontinuerlig ta hensyn til informasjonen den mottar.
FAKTA:
EU-prosjektet Multiple airport arrival/departure management inngår i programmet SESAR (http://www.sesarju.eu/) der SINTEF deltar i 32 ulike prosjekter.
Samarbeid med LFV- det svenske Luftfartsverket, Thales i Frankrike og SAAB i Sverige om Airtraffic-kontroll
Optimeringsmodellen "SINTEF ATC Optimization Service" ( http://www.sintef.no/opt-atc) er spesielt tilrettelagt til kravene for trafikkavvikling og har blitt validert i flere SESAR-prosjekt.
– Vi ser at det er mulig å forbedre punktligheten på flyavgangene med inntil 60 prosent, opplyser Patrick Schittekat ved SINTEF.
Helhetsforståelse må til
Det er mange forhold som hindrer god effektivitet ute på en rullebane i dag. Årsaken er mange software-systemer og at trafikken styres fra ulike steder. De som leder flyavganger og de som overvåker fly som går inn for landing, sitter fysisk atskilt i ulike tårn, og systemene mellom disse må forbedres.
Figur:
Forskerne kan analysere ny informasjon som kommer inn i systemet i sanntid og har algoritmer som reagerer på ny informasjon i sanntid. Slik kan de bygge konfliktfrie baner i detalj. Den blå linja på figuren viser den mest effektive kjøreruta for å komme seg til take-off uten å komme i konflikt med andre fly. Kjørerutene planlegges slik at de ikke kommer i konflikt med sirklene som er markert rundt flyene. Jo høyere fart flyene har, dess større sirkler.
– Fly takser ut og venter i kø før de kan ta av. Mange stopper opp og bruker mye drivstoff. Når mange fly skal ta av samtidig er det ikke uvanlig å måtte vente både 5 og 10 minutter, sier Schittekat. –Her kan man oppnå 30 prosent kortere ventetid, og i tillegg øke sikkerheten.
Optimaliseringsmodellen tar hensyn til grunnregler og fysiske begrensninger som eksisterer på en flyplass – som restriksjoner for radiusstørrelse når et fly snur, enveis takseringsbaner osv.
Modellen setter opp kjøreruter som ikke er i konflikt med hverandre og rundt hvert fly trekkes et sikkerhetsområde som varierer i størrelse og form alt etter fart, aktivitet, vingespenn m.m. Disse feltene får ikke overlappes når forskerne beregner de beste løsningene for bevegelse på bakken.
Optimalisering
Forskerne prøver å forbedre softwaresystemet i tårnet ved hjelp av matematikk og optimering. Det tikker inn data til en flyveleder hele tiden, og han bør hele tiden få presentert den mest optimale løsningen for god utnyttelse av rullebanen.
Optimeringsmodellen får kontinuerlig data om status for alle flybevegelser på bakken og i luftrommet nær flyplassen. Denne informasjonen kommer fra to andre systemer levert av svenske SAAB og franske Thales.
– Vi sender så forslag til landingstider og avgangstider tilbake til de to før vi igjen mottar nye data – alt i en evigvarende loop, sier Schittekat. –Noen fly kan av ulike årsaker, ikke følge planen, men ny info fører til at algoritmene justerer planen og kommer med nye forslag i løpet av 0,05 sekunder.
Forskerne må finne fram til den beste løsning og arbeidsdeling mellom menneske og maskin. –Vi trenger å forske mere for å finne den ideelle arbeidsfordelingen mellom optimeringssystemet og kontrollørene, sier SINTEF-forskeren. –Derfor har vi startet et internt, strategisk prosjekt som tar for seg dette. (http://www.sintef.no/nextgendst).
Mindre fly i bevegelse på flyplassen
De norske forskerne har samarbeidet tett med det svenske Luftfartsverket (LFV) og gjort omfattende tester og simuleringer med Arlanda som case. Luftfartsverkets store simuleringsplattform i Malmø er nesten som virkelighetens Arlanda. Her er det et rom med avgangstårn, et annet rom med ankomstkontroll og et tredje rom med rutekontroll, samt at 5-6 piloter er tilsted
– Arlanda flyplass har testet kombinasjonen av avgang/ankomst tidligere, uten tilstrekkelig effekt. Det de prøvde på var et fast repeterende mønster, som for eksempel to ankomster og to avganger de neste to timene. Men trafikken er ikke så jevn og forutsigbar at dette er effektivt. Avgangene og ankomstene må i langt større grad flettes sammen dynamisk. Vi testet de ulike systemene en hel uke, og observerte hvordan flyvelederne reagerer og kommuniserer når ankomst og adgang kombineres. Faktisk var det mindre stress hos flyvelederne med en slik kobling, sier Schittekat.
Det er også gjort simuleringer og tester for Hamburg flyplass. Også her viste resultatene at det nye systemet førte til at trafikken gled bedre, det var mindre fly i bevegelse på flyplassen og flyvelederne opplevde mindre stress.
Tildelt pris
Prosjektet Multiple airport arrival/departure management er nå avsluttet. Forskerne har utviklet et software-system som er klart, og produktet kan kommunisere med de andre systemene.
Nylig ble prosjektet tildelt prisen «Outstanding Award». SINTEF-forskerne hadde en liten men viktig del av prosjektet, hvor de koplet sammen teknologi fra Saab og Thales. Dette ble validert av LFV. Prosjektet ble kåret ut fra innovasjonsgraden. SINTEFs arbeid har båret frukter, og bringes videre inn i flere prosjekter i Det store EU-programmet SESAR 2020.
– SINTEF har et stort fortrinn med å kombinere teknologier og ekspertise innenfor organisasjonen. Få assosierte oss tidligere med ekspertise på flytrafikk, men de siste 3-4 årene har SINTEF bygget opp kompetanse og til og med fått med oss «jungelspråket i flybransjen», avslutter Patrick Schittekat.
