DFG Projekt: MTCRS

Integration von Lotsenstrategien in ein Medium Term Conflict Resolution System (MTCRS)

Projektziel

Das Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Medium Term Conflict Resolution Systems (MTCRS), welches unter Vermeidung von Folgekonflikten bei Entdeckung eines Konfliktes neue Flugprofile generiert, die einen längeren reibungslosen Flugverlauf ermöglichen. Es wurden fluglotsenkompatible Konfliktlösungsstrategien ermittelt und integriert. Dazu sind grundlegend zwei Untersuchungen vorgesehen gewesen: Die erste Untersuchung diente der Erhebung sowie Entwicklung der Lotsenstrategien und die zweite Untersuchung der Evaluation des MTCRS.

Projektübersicht

Projektbeschreibung

Automatische Unterstützungssysteme werden von Fluglotsen nur angenommen, wenn Systemvorschläge zur Lösung von Konflikten ihren Lösungsstrategien entsprechen.
Im Vorfeld des Projektes wurden diese Strategien isoliert und in einem Modell abgebildet.
Dieses Modell wird in das mittelfristige Konfliktlösungssystem eines Flugsimulators integriert und mit aktiven Fluglotsen der Deutschen Flugsicherung evaluiert. Erwartete Ergebnisse sind fundierte Aussagen über effiziente Entlastung der Operateure durch gezielte Automatisierung.

Multi-Sektor Planer (MSP)

Durch das zunehmende Luftverkehrswachstum gelangt die Flugsicherung zunehmend an ihre Kapazitätsgrenzen. Um dennoch eine hohe Sicherheit zu gewährleisten, besteht die Notwendigkeit der Optimierung des bestehenden Air Traffic Management (ATM) Konzeptes. Ein Ansatz zur Kapazitätssteigerung der sicheren Flugbewegungen im Luftraum ist die Einführung einer neuen Flugsicherungsinstanz, den Multi-Sektor-Planer (MSP). Der Planungsbereich des MSP umfasst mehrere Sektoren, für die der MSP Flugpfade ändern kann, mit dem Ziel, die Komplexität der Verkehrssituation und die Belastung der Sektoren zu verringern. Durch die mittelfristige Planung des MSP, als Planungshorizont hat sich ein Zeitraum von zehn Minuten bis zu einer Stunde als geeignet erwiesen, wird eine Planungslücke zwischen der längerfristig planenden Verkehrsflussregelung in Brüssel (CFMU) und dem kurzfristig planenden Sektorlotsen geschlossen.

Medium Term Conflict Resolution System (MTCRS)

Die, gegenüber dem Sektorlotsen, zeitliche und räumliche Vergrößerung des zu überwachenden Luftraumbereichs bedingt, dass der MSP-Lotse hinsichtlich der Konflikterkennung und Konfliktlösung technisch unterstützt werden muss. Dieses geschieht durch ein Medium Term Conflict Resolution System (MTCRS), welches im Falle der Entdeckung eines Konfliktes Konfliktlösungen vorschlägt, die unter Vermeidung von Folgekonflikten einen längeren konfliktfreien Flugverlauf ermöglichen. Befunde der DFG-Forschergruppe Mensch-Maschine-Interaktion in kooperativen Systemen der Flugführung und Flugsicherung" zeigen den Bedarf nach einer Weiterentwicklung des MTCRS auf (Abschlussbereicht der DFG-Forschergruppe, 2001). Durch die Erfassung und Integration wesentlicher Lotsenstrategien soll die Plausibilität und Genauigkeit der vorgeschlagenen Konfliktlösungen verbessert werden.

Lösungsstrategien von Fluglotsen

Der humanzentrierte Ansatz, der unter Verwendung von Fluglotsenstrategien lotsenkompa­tible Lösungen generiert, bietet neben einer Steigerung der Akzeptanz auch die Möglichkeit, die Expertise des erfahrenen Fluglotsen in das MTCRS einfließen zu lassen. Als wesent­liche Kriterien wurden die „Nähe zum Ziel­flughafen“, „Flugphase“ und „Steigmöglichkeit“ der konfligierenden Flugzeuge identifiziert. Aufbauend auf diesen Kriterien und den Konfliktklas­sifikation nach Eurocontrol wurden Hypothesen zu Konfliktlösungsstrategien bei Lotsen in Abhängigkeit von wesentlichen Kritierien abgeleitet, die in einer Unter­suchung mit szenarienbasiertem Fragebogen geprüft wurden. An dieser Untersuchung nahmen 24 Fluglotsen der Regionalkontrollstelle Ost der Deutschen Flugsicherung teil, die Konfliktlösungen auswählten und gewichteten. Abgeleitet aus den Ergebnissen entstand ein erweitertes Konzept zur Entscheidung, welches der beiden am Konflikt beteiligten Flugzeuge in welcher Weise modifiziert wird. In einem Beitrag für die 45. Fachausschusssitzung Anthropotechnik im Oktober 2003 wurden Konzept und Untersuchung zur Erfassung von Lotsenstrategien vorgestellt.

Untersuchung der Verlässlichkeit

In einem Simulationsexperiment mit Streckenlotsen wurde MTCRS hinsichtlich seiner Verlässlichkeit untersucht. Zum einen kann die Verlässlichkeit im Sinne einer ergebnisbezogenen Bewertung, zum anderen die innere Dynamik des MMS im Sinne einer interaktionsbezogenen Betrachtung fokussiert werden. Bei der Untersuchung von MTCRS wurde sowohl eine ergebnis- als auch eine interaktionsbezogene Bewertung vorgenommen. In einem Simulationsexperiment mit Streckenlotsen der Deutschen Flugsicherung (DFS) wurde untersucht, ob die Einbindung von Lotsenwissen zu einer Verbesserung der Lösungsassistenz führte. Insbesondere die Kompatibilität zwischen Lotsenverhalten und Entscheidungsbaum der Lösungswahl wurde untersucht. Neben dem direkten Vergleich zwischen Systemvarianten ohne und mit integrierten Lotsenstrategien wurde zusätzlich der Einfluss der Lösungsassistenz auf die Lotsen untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass durch die Einbeziehung des Lotsenwissens durchweg gleiche oder bessere Ergebnisse gegenüber dem Vorgängersystem erzielt werden konnten und damit eine gute Kompatibilität der Lösungsvorschläge und eine gute Verlässlichkeit von MTCRS erreicht wurden. In einem Beitrag für die 46. Fachausschusssitzung Anthropotechnik im Oktober 2004 wurden Simulationsexperiment und Ergebnisse zur Untersuchung der Verlässlichkeit von MTCRS vorgestellt.