TCAS

ВВЕДЕНИЕ, ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ TCAS, ПЕРСПЕКТИВЫ

ВВЕДЕНИЕ
TCAS II -ИСТОРИЯ ВОПРОСА
TCAS II МОДИФИКАЦИЯ 7.1
ACAS X

 

ВВЕДЕНИЕ

Роль, которую играет система TCAS для безопасности полетов трудно переоценить.
С её приходом в авиацию количество столкновений самолетов в воздухе значительно сократилось. Система постоянно развивается.
История происхождения системы и дальнейшее её развитие описано ниже.
Почему же все еще имеют место отдельные, пусть и редкие, случаи столкновения самолетов в воздухе?
Причин конечно несколько, одна из них-это то, что система TCAS только предупреждает (нужно заметить-заранее это делает) экипаж об опасности, более того даёт конкретные рекомендации, но не может за летчика воздействовать на систему управления самолета.
Только летчик, используя информацию TCAS и визуальное наблюдение, может избежать столкновения в воздухе!
А поэтому очень важно знать как работает TCAS, все тонкости этой работы.
Евроконтроль, осознавая важность подготовки летчиков по TCAS, выпускает Информационные бюллетени TCAS, которые очень помогают разобраться в ошибках пилотов, показывают правильные действия пилотов, разъясняют требования документов ИКАО.
Все эти бюллетени можно скачать с сайта Евроконтроля, переводы на русский здесь.
Следующей ступенью развития систем предупреждения столкновения самолетов в воздухе является -TCAS воздействующая на системы управления самолетом автоматически! Такая система уже реализована на самолете А-380, а на остальном парке AirBus, с электрической системой управления самолетом,выполняется доработка в плановом порядке.
Работа ТКАС в «автомате» на А-380 (красная линия):

LO-«level off»,
COC- «clear of conflict»,
CL-«climb»

Вверх

TCAS -ИСТОРИЯ ВОПРОСА

ТCAS(англ. Traffic alert and Collision Avoidance System)— система самолёта, предназначенная для уменьшения риска столкновения воздушных судов в воздухе.
Система обозревает пространство вокруг воздушного судна, обнаруживая другие суда, оборудованные ответчиками с режимом RBS (”C” или ”S”) .
В случае возникновения риска столкновения, система предупреждает об этом пилотов.
По стандартам ICAO, TCAS должна быть установлена на всех судах тяжелее 5700 кг или сертифицированных для перевозки более 19 пассажиров.

ТCAS I.
Первое поколение TCAS анализируют ситуацию в радиусе около 40 миль вокруг самолёта. Предоставляют приблизительную информацию о направлениях полета и высотах других самолётов. Могут выдавать предупреждение «Traffic Advisory» (TA).

ТCAS II.
Текущее поколение TCAS, используется на большинстве коммерческих самолётов.
В дополнение к информации, выдаваемой TCAS I, эти системы дают пилоту прямые указания о действиях, необходимых для того чтобы, избежать столкновения.
ТCAS II представляет собой бортовую систему, предназначенную для повышения уровня безопасности полета и выполняющую роль «последнего средства» предотвращения столкновений в воздухе или опасных сближений в воздухе путем выдачи пилотам рекомендаций по маневрам в вертикальной плоскости при обнаружении риска столкновения.
ТCAS II предназначена для работы в автономном режиме независимо от какого-либо бортового навигационного оборудования и наземных систем.
ТCAS II осуществляет контроль за другими находящимися поблизости воздушными судами путем запрашивания их приемоответчиков и оценивает риск столкновения.
В тех случаях, когда воздушное судно- угроза также оснащено оборудованием TCAS II, обе установки TCAS II согласовывают свои рекомендации по разрешению угрозы столкновения (RA) в целях выбора дополняющих друг друга направлений маневров, то есть указания пилотам обеих самолетов будут скоординированными – одному снижаться, другому увеличить высоту и.т.п.

Указания называются «Resolution Advisory» и подаются в виде голосовых сообщений «descend, descend», «climb, climb», «Adjust Vertical Speed Adjust» и.т.п.
Также могут выдаваться сообщения «preventive Resolution Advisory», не дающие четкого указания к действию, но лишь предупреждающие о необходимости следить за вертикальной скоростью: «monitor vertical speed» и «maintain vertical speed».

Модификация 6.04(ранее 6.02) TCAS II была разработана с учетом применения интервала вертикального эшелонирования в 2000 футов, она не приспособлена для воздушного пространства RVSM.
Результаты исследования NAT(North Atlantic Tracks — USA), проведенного до введения RVSM в воздушном пространстве NAT, показали, что система TCAS II модификации 6.04 в условиях воздушного пространства RVSM приведет к возникновению ряда потенциальных проблем:

В случае воздушных судов, выполняющих горизонтальный полет с интервалом эшелонирования 1000 фут, будут выдаваться нежелательные TA, которые могут длиться несколько минут и повторяться;

при интервале вертикального эшелонирования 1000 фут на воздушных судах могут выдаваться нежелательные RA;

На 2006 год требованиям ИКАО ACAS II удовлетворял только TCAS II Version 7.0 (производится Rockwell Collins, Honeywell и ACSS).

Модификация 7.0 TCAS II.

RVSM предусматривает внедрение вертикального эшелонирования через 300 м (1000 фут) для воздушных судов,осуществляющих полеты между ЭП 290 и ЭП 410.
На этих высотах,версия 6.04A системы TCAS II использует для выдачи TA пороговую величину 360 м(1200 фут) по высоте,в то время как версия 7.0 TCAS II имеет настройку пороговой величины в 210 м (700 фут).
Результатом является то, что в условиях RVSM оборудованное версией 6.04A воздушное судно будет получать в 30–50 раз большее число TA, чем получаемое на воздушном судне, оборудованном версией 7.0.
Кроме того,версия 7.0 TCAS II, в условиях RVSM, выдает только половину от числа RA, выдаваемых версией 6.04A TCAS II, и это помогает компенсировать рост числа RA при сокращении вертикального эшелонирования с 600 м (2000 фут) до 300 м (1000 фут).

Вверх

TCAS II МОДИФИКАЦИЯ 7.1

SimHelp interviews:TCAS II Version 7.1

Новая модификация TCAS II, устраняет две серьезные проблемы в TCAS версии 7.0 и другие незначительные изменения, полностью совместима с версией 7.0.
Наиболее важными изменениями являются:
Улучшена логика реверсирования (изменения направления маневра самолета в процессе выполнения команд RA)(CP112E).

Основным принципом данного изменения является своевременное определение TCAS-ом, что оба самолета набирают высоту или снижаются одновременно.
Для того что бы TCAS своевременно срабатывал на изменение направления маневра внедрено два изменения:
а) добавлена функция контроля за тем правильно ли выполняется команда RA.
Когда через определенное время, TCAS определит, что команда RA не выполняется правильно – TCAS обходит правило «100ft окна» – разрешая команду на изменение направления маневра самолету ближе 100ft.по вертикали.
б) добавлена функция прогноза разделения самолетов по высоте в самой ближней точке подхода, основанной на текущих вертикальных скоростях для определения необходимости выдачи команд на изменения направления маневра.
Конечно, когда этот прогноз показывает, что самолет, вероятно, будет ближе, чем заданное пороговое значение, выдается команда на изменение направления маневра для самолета, находящегося по вертикали на расстоянии ближе 100ft.
Команда на изменение направления маневра самолетом не выдается скоропалительно, дабы оставить время на завершение верного маневра RA. В тоже время данная команда не выдается слишком близко к расчетной точке минимального сближения, что бы было время на выполнение изменения направления маневра.
Данное изменение было тщательно проверено в Европе. Эти проверки показали значительное улучшение работы TCAS с данным изменением. Побочные эффекты являются минимальными и не могут идти ни в какое сравнение с уменьшением риска столкновения по сравнением с версией 7.0.
TCAS II 7.1 -улучшена логика реверсирования

 

Изменена не совсем ясная команда TCAS “Adjust vertical speed, adjust” (AVSA)(«Отрегулируй вертикальную скорость…») на понятную команду “Level off”- («Выводи в горизонт»).

Данная команда TCAS (AVSA) происходит в Европейском воздушном пространстве в 2/3 случаев от всех команд RA!
Команда задумывалась изначально для уменьшения вертикальной скорости в момент расхождения самолетов, дабы не сильно отклоняться от заданного эшелона и предлагалось просто снижать вертикальную скорость, как показано на рисунке.
Новая команда “Level off” однозначно требует вывести самолет в горизонт, при этом отклонение от заданного эшелона, конечно же будет меньше. Меняются также и командные сектора (зеленый и красный сектора) на индикаторе TCAS.
TCAS II 7.1 -Изменена не совсем ясная команда TCAS “Adjust vertical speed, adjust” (AVSA) на команду “Level off”

Вверх

ACAS X

Разрабатываемое с 2008 года следующее поколение TCAS будет основана на цифровом моделировании ситуации, математическом моделировании и, выдачи ТА и RA основываясь на этом анализе, а не на наборе жестко закодированных правил, логика оповещения БСПС Х основана на использовании цифровой справочной таблицы.

Окончание разработки планируется на 2018 год, внедрение с 2020 года.
Более точная работа БСПС Х позволит
-адаптировать TCAS к новым концептам управления SESAR и NextGen,
-сократить разрешенные расстояния между самолетами,
-устанавливать её модификации на все типы самолетов, включая беспилотники ( ACAS Xa, ACAS Xp, ACAS Xo, ACAS Xu),
-уменьшить количество нежелательных срабатываний TCAS,
— система будет использовать те же антенны, ответчики и вычислители TCAS II. Ознакомиться с ACAS Х можно здесь-
Next-Generation
Airborne Collision Avoidance System. Mykel J. Kochenderfer,…

Кстати в TCAS Х применяется математическая теория MDP (Markov decision process), названная в честь создателя основы для этой теории русского математика, академика

Маркова Андрея Андреевича(14 июня 1856 н.с. – 20 июля 1922).
Марковский процесс принятия решений (англ. Markov decision process (MDP) — спецификация задачи последовательного принятия решений для полностью наблюдаемой среды с марковской моделью перехода и дополнительными вознаграждениями.
Cлужит математической основой для того, чтобы смоделировать принятие решения в ситуациях, где результаты частично случайны и частично под контролем лица, принимающего решения.
Сегодня эта спецификация используются во множестве областей, включая робототехнику, автоматизированное управление, экономику и производство.


Система Orphus
Вверх
Возврат на главную страницу TCAS