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Sistema para evitar colisiones de tráfico

Un sistema para evitar colisiones de tráfico ( TCAS , pronunciado / t k æ s / ; TEE-kas ), también conocido como sistema de alerta de tráfico y prevención de colisiones , es un sistema para evitar colisiones de aeronaves diseñado para reducir la incidencia de colisiones en el aire ( MAC) entre aeronaves . Supervisa el espacio aéreo alrededor de una aeronave en busca de otras aeronaves equipadas con el correspondiente transpondedor activo , independientemente del control del tráfico aéreo , y advierte a los pilotos de la presencia de otras aeronaves equipadas con transpondedor que pueden presentar una amenaza de MAC. Es un tipo de sistema para evitar colisiones en el aire exigido por la Organización de Aviación Civil Internacional para instalarse en todas las aeronaves con una masa máxima de despegue (MTOM) de más de 5.700 kg (12.600 lb) o autorizadas para transportar más de 19 pasajeros. CFR 14, Ch I, parte 135 requiere que se instale TCAS I para aeronaves con 10 a 30 pasajeros y TCAS II para aeronaves con más de 30 pasajeros. ACAS/TCAS se basa en señales de transpondedor de radar de vigilancia secundario (SSR) , pero opera independientemente del equipo terrestre para brindar asesoramiento al piloto sobre aeronaves potencialmente conflictivas.

Pantalla de cabina combinada TCAS y EHSI (color)

En los aviones modernos con cabina de cristal , la pantalla TCAS puede integrarse en la pantalla de navegación (ND) o en el indicador electrónico de situación horizontal (EHSI).

Pantalla de cabina combinada TCAS y VSI (monocromática)

En aviones más antiguos con cabina de vidrio y aquellos con instrumentación mecánica, una pantalla TCAS integrada que incluye un indicador instantáneo de velocidad vertical (IVSI) puede reemplazar al IVSI mecánico, que solo indica la velocidad a la que la aeronave desciende o asciende.

Impulso para un sistema y una historia

La investigación sobre sistemas para evitar colisiones ha estado en curso desde al menos la década de 1950, y la industria aérea ha estado trabajando con la Asociación de Transporte Aéreo de América (ATA) desde 1955 para lograr un sistema para evitar colisiones. La OACI y las autoridades de aviación, como la Administración Federal de Aviación, se vieron impulsadas a actuar tras la colisión en el aire del Gran Cañón de 1956 . [1]

Aunque los transpondedores aéreos ATCRBS estaban disponibles, no fue hasta mediados de la década de 1970 que la investigación se centró en el uso de sus señales como elemento cooperativo para un sistema para evitar colisiones. Este enfoque técnico permitió una capacidad independiente para evitar colisiones en la cabina de vuelo, separada del sistema terrestre. En 1981, la FAA decidió implementar el Sistema de alerta de tráfico y prevención de colisiones (TCAS), que se desarrolló basándose en los esfuerzos de la industria y la agencia en el campo de los sistemas de prevención de colisiones basados ​​en balizas y técnicas de comunicación de direcciones discretas aire-aire que utilizaban Formatos de mensajes de transpondedor aéreo en Modo S. [2]

Poco tiempo después, se instalaron prototipos del TCAS II en dos aviones Boeing 727 de Piedmont Airlines y se realizaron vuelos regulares. Aunque las pantallas estaban ubicadas fuera de la vista de la tripulación de vuelo y sólo eran vistas por observadores capacitados, estas pruebas proporcionaron información valiosa sobre la frecuencia y las circunstancias de las alertas y su potencial de interacción con el sistema ATC . En un programa de seguimiento de la fase II, se instaló una versión posterior del TCAS II en un solo Boeing 727 de Piedmont Airlines, y el sistema fue certificado en abril de 1986 y posteriormente aprobado para evaluación operativa a principios de 1987. Dado que el equipo no se desarrolló Según los estándares completos, el sistema solo funcionó en condiciones meteorológicas visuales (VMC). Aunque la tripulación de vuelo operó el sistema, la evaluación tuvo como objetivo principal la recopilación de datos y su correlación con la observación y respuesta de la tripulación de vuelo y del observador. [2]

Versiones posteriores del TCAS II fabricadas por Bendix /King Air Transport Avionics Division se instalaron y aprobaron en aviones de United Airlines a principios de 1988. Unidades similares fabricadas por Honeywell se instalaron y aprobaron en aviones de Northwest Airlines a finales de 1988. Este programa de instalación limitada operó TCAS II unidades aprobadas para operar como sistema de tiempo completo en condiciones meteorológicas visuales e instrumentales (IMC) en tres tipos de aeronaves diferentes. Los programas de evaluación operativa continuaron durante 1988 para validar la idoneidad operativa de los sistemas [2]

Incidentes

La implementación del TCAS agregó una barrera de seguridad para ayudar a prevenir colisiones en el aire . Sin embargo, aún se requerían más estudios, mejoras, capacitación y medidas regulatorias porque las limitaciones y el mal uso del sistema aún resultaron en otros incidentes y accidentes fatales que incluyen:

Descripción general

Descripción del sistema

TCAS implica comunicación entre todas las aeronaves equipadas con un transpondedor apropiado (siempre que el transpondedor esté habilitado y configurado correctamente). Cada avión equipado con TCAS interroga a todos los demás aviones en un rango determinado sobre su posición (a través de la radiofrecuencia de 1030  MHz ) , y todos los demás aviones responden a otras interrogaciones (a través de 1090 MHz). Este ciclo de interrogación y respuesta puede ocurrir varias veces por segundo. [5] [1]

El sistema TCAS construye un mapa tridimensional de las aeronaves en el espacio aéreo, incorporando su alcance (obtenido a partir del interrogatorio y el tiempo de respuesta de ida y vuelta), altitud (según lo informado por la aeronave interrogada) y rumbo (por la antena direccional de la respuesta). . Luego, al extrapolar el alcance actual y la diferencia de altitud a valores futuros anticipados, determina si existe una amenaza potencial de colisión.

El TCAS y sus variantes solo pueden interactuar con aeronaves que tengan un transpondedor en modo C o modo S que funcione correctamente . Se asigna un identificador único de 24 bits a cada aeronave que tiene un transpondedor en modo S.

El siguiente paso más allá de identificar posibles colisiones es negociar automáticamente una maniobra de evitación mutua (actualmente, las maniobras se limitan a cambios de altitud y modificación de las tasas de ascenso/hundimiento) entre las dos (o más) aeronaves en conflicto. Estas maniobras evasivas se comunican a la tripulación de vuelo mediante una pantalla en la cabina y mediante instrucciones de voz sintetizadas. [5] [1]

Un volumen protegido de espacio aéreo rodea cada avión equipado con TCAS. El tamaño del volumen protegido depende de la altitud, velocidad y rumbo de la aeronave involucrada en el encuentro. La siguiente ilustración ofrece un ejemplo de un volumen de protección TCAS típico.

Volumen TCAS
Volumen TCAS

Componentes del sistema

Una instalación TCAS consta de los siguientes componentes: [5] [1]

Unidad informática TCAS
Realiza vigilancia del espacio aéreo, seguimiento de intrusos, seguimiento de la altitud de su propia aeronave, detección de amenazas, determinación y selección de maniobras de aviso de resolución (RA), y generación de avisos. El procesador TCAS utiliza altitud de presión, altitud de radar y entradas discretas de estado de la aeronave desde su propia aeronave para controlar los parámetros lógicos de prevención de colisiones que determinan el volumen de protección alrededor de la aeronave TCAS.
Antenas
Las antenas utilizadas por TCAS II incluyen una antena direccional que está montada en la parte superior de la aeronave y una antena omnidireccional o direccional montada en la parte inferior de la aeronave. La mayoría de las instalaciones utilizan la antena direccional opcional en la parte inferior de la aeronave. Además de las dos antenas TCAS, también se necesitan dos antenas para el transpondedor Modo S. Una antena está montada en la parte superior del avión mientras que la otra está montada en la parte inferior. Estas antenas permiten que el transpondedor Modo S reciba interrogaciones a 1030 MHz y responda a las interrogaciones recibidas a 1090 MHz.
Presentación de cabina
La interfaz del TCAS con los pilotos se proporciona mediante dos pantallas: la pantalla de tráfico y la pantalla RA. Estas dos pantallas se pueden implementar de varias maneras, incluidas pantallas que incorporan ambas pantallas en una única unidad física. Independientemente de la implementación, la información mostrada es idéntica. Los estándares tanto para la visualización del tráfico como para la visualización RA se definen en DO-185A. [6]

Operación

La siguiente sección describe el funcionamiento del TCAS basado en el TCAS II, ya que esta es la versión que ha sido adoptada como estándar internacional (ACAS II) por la OACI y las autoridades de aviación a nivel mundial. [5] [1]

Modos de operación

Actualmente, el TCAS II puede funcionar en los siguientes modos: [5] [1]

Apoyar
Se aplica energía al procesador TCAS y al transpondedor en modo S, pero el TCAS no emite ninguna interrogación y el transpondedor solo responderá a interrogaciones discretas.
transpondedor
El transpondedor modo S está en pleno funcionamiento y responderá a todas las interrogaciones apropiadas en tierra y TCAS. El TCAS permanece en espera.
Sólo avisos de tráfico
El transpondedor modo S está en pleno funcionamiento. TCAS funcionará normalmente y emitirá los interrogatorios apropiados y realizará todas las funciones de seguimiento. Sin embargo, el TCAS sólo emitirá avisos de tráfico (TA) y los avisos de resolución (RA) estarán inhibidos.
Automático (avisos de tráfico/resolución)
El transpondedor modo S está en pleno funcionamiento. TCAS funcionará normalmente y emitirá los interrogatorios apropiados y realizará todas las funciones de seguimiento. El TCAS emitirá avisos de tráfico (TA) y avisos de resolución (RA), cuando corresponda.

TCAS funciona de manera coordinada, por lo que cuando se emite un RA a aeronaves en conflicto, una de las aeronaves debe realizar inmediatamente una acción requerida (es decir, Climb. Climb. ), mientras que la otra recibe una RA similar en el lado opuesto. dirección (es decir, Descender. Descender. ).

Alertas

Sobre típico del TCAS II

TCAS II emite los siguientes tipos de anuncios auditivos:

Cuando se emite un TA, se instruye a los pilotos a iniciar una búsqueda visual del tráfico que causa el TA. Si el tráfico se capta visualmente, se instruye a los pilotos a mantener una separación visual del tráfico. Los programas de formación también indican que no se deben realizar maniobras horizontales basándose únicamente en la información que aparece en la pantalla de tráfico. Se aceptan ligeros ajustes en la velocidad vertical al ascender o descender, o ligeros ajustes en la velocidad aérea mientras se cumple con la autorización ATC. [7]

Cuando se emite un RA, se espera que los pilotos respondan inmediatamente al RA a menos que hacerlo ponga en peligro la operación segura del vuelo. Esto significa que en ocasiones las aeronaves tendrán que maniobrar en contra de las instrucciones del ATC o ignorarlas. En estos casos, el controlador ya no es responsable de la separación de las aeronaves involucradas en el RA hasta que finalice el conflicto.

Por otro lado, el ATC puede potencialmente interferir con la respuesta de un piloto a las RA. Si una instrucción ATC contradictoria coincide con una RA, el piloto puede suponer que el ATC está plenamente consciente de la situación y está proporcionando la mejor resolución. Pero en realidad, el ATC no está al tanto del RA hasta que el piloto lo informa. Una vez que el piloto informa el RA, se requiere que el ATC no intente modificar la trayectoria de vuelo de la aeronave involucrada en el encuentro. Por lo tanto, se espera que el piloto "siga la RA", pero en la práctica esto no siempre sucede.

Algunos países han implementado un "enlace descendente RA" que proporciona a los controladores de tránsito aéreo información sobre los RA publicados en la cabina. Actualmente, no existen disposiciones de la OACI relativas al uso del enlace descendente RA por parte de los controladores de tránsito aéreo.

Durante la formación de pilotos se hace hincapié en los siguientes puntos:

Una RA ocurre en promedio cada 1000 horas de vuelo en aviones de corta y media distancia y cada 3000 horas en aviones de larga distancia . En su guía ACAS de diciembre de 2017, Eurocontrol encontró que en aproximadamente el 25% de los casos, los pilotos siguen la RA de manera inexacta. Airbus ofrece la opción de un piloto automático / director de vuelo TCAS para maniobras de evitación automática. [8]

Tipos de avisos de tráfico y resolución

Interacción piloto/tripulación aérea durante un evento TCAS

Aspectos de seguridad

Los estudios de seguridad sobre el TCAS estiman que el sistema mejora la seguridad en el espacio aéreo en un factor de entre 3 y 5. [10]

Sin embargo, se entiende bien que parte del riesgo restante es que el TCAS pueda inducir colisiones en el aire: "En particular, depende de la precisión de la altitud reportada por el avión amenazador y de la expectativa de que el avión amenazador no realizará una maniobra abrupta". eso anula el Aviso de resolución (RA) del TCAS. El estudio de seguridad también muestra que el TCAS II inducirá algunas colisiones críticas cercanas en el aire..." (Consulte la página 7 de la Introducción al TCAS II Versión 7 y 7.1 (PDF) en los enlaces externos a continuación) . [5] [1]

Un problema potencial con TCAS II es la posibilidad de que una maniobra de evasión recomendada pueda indicar a la tripulación de vuelo que descienda hacia un terreno por debajo de una altitud segura. Los requisitos recientes para la incorporación de la proximidad al suelo mitigan este riesgo. Las alertas de advertencia de proximidad al suelo tienen prioridad en la cabina sobre las alertas del TCAS.

Algunos pilotos no estaban seguros de cómo actuar cuando se pidió a su avión que ascendiera mientras volaba a su altitud máxima. El procedimiento aceptado es seguir la subida RA lo mejor posible, intercambiando temporalmente velocidad por altura . La subida RA debería terminar rápidamente. En caso de una advertencia de pérdida, la advertencia de pérdida tendría prioridad.

Ambos casos han sido abordados por la Versión 7.0 de TCAS II y actualmente son manejados por un RA correctivo junto con una indicación visual de un arco verde en la pantalla IVSI para indicar el rango seguro para la velocidad de ascenso o descenso. Sin embargo, se ha comprobado que en algunos casos estos indicios podrían provocar una situación peligrosa para la aeronave involucrada. Por ejemplo, si ocurre un evento TCAS cuando dos aviones están descendiendo uno sobre el otro para aterrizar, el avión en menor altitud recibirá primero un RA "Descender, descender" , y cuando alcance una altitud extremadamente baja, esto cambiará a un "Nivelar, nivelar" RA, junto con una indicación de arco verde que indica al piloto que nivele la aeronave. Esto podría colocar al avión peligrosamente en el camino del intruso que está arriba, que está descendiendo para aterrizar. Se ha emitido una propuesta de cambio para corregir este problema. [11]

Relación con el Sistema de Aviso de Tráfico (TAS)

La tecnología TCAS ha demostrado ser demasiado cara para las pequeñas empresas y las aeronaves de aviación general. Los fabricantes y las autoridades reconocieron la necesidad de una alternativa al TCAS; esto llevó al desarrollo del Sistema de Aviso de Tráfico. TAS es en realidad una versión simplificada de TCAS I. La estructura del sistema, los componentes, la operación, la visualización del tráfico y la lógica de TA son idénticos, pero los estándares mínimos de rendimiento operativo (MOPS) de TAS permiten cierta simplificación en comparación con TCAS I: [12] [13 ]

Los siguientes documentos contienen todas las diferencias entre TCAS I y TAS:

A pesar de todo esto, la mayoría de los fabricantes no aprovechan las oportunidades mencionadas anteriormente para fabricar dispositivos simplificados. Como resultado de las fuerzas del mercado, muchos sistemas TAS funcionan igual que el TCAS I (con limitación de interferencias, utilizando la simbología del TCAS I, etc.), y algunos incluso tienen un mejor rendimiento de vigilancia (en alcance y aeronaves con seguimiento) y especificaciones que el TCAS I.

Relación con la vigilancia dependiente automática – Difusión (ADS–B)

Los mensajes de vigilancia dependiente automática – difusión (ADS–B) se transmiten desde aeronaves equipadas con transpondedores adecuados y contienen información como identidad, ubicación y velocidad. Las señales se transmiten en la frecuencia de radio de 1090 MHz. Los mensajes ADS-B también se transmiten en un transceptor de acceso universal (UAT) en la banda de 978 MHz. [14]

El equipo TCAS que es capaz de procesar mensajes ADS-B puede utilizar esta información para mejorar el rendimiento del TCAS, utilizando técnicas conocidas como "vigilancia híbrida". Tal como se implementa actualmente, la vigilancia híbrida utiliza la recepción de mensajes ADS-B de una aeronave para reducir la velocidad a la que el equipo TCAS interroga a esa aeronave. Esta reducción de las interrogaciones reduce el uso del canal de radio de 1030/1090 MHz y, con el tiempo, ampliará la vida operativa útil de la tecnología TCAS. Los mensajes ADS-B también permitirán que la tecnología de bajo costo (para aviones) proporcione tráfico en tiempo real en la cabina de aviones pequeños. [15] Actualmente, se proporcionan enlaces ascendentes de tráfico basados ​​en UAT en Alaska y en regiones de la costa este de los EE. UU.

La vigilancia híbrida no utiliza la información de vuelo de las aeronaves de ADS-B en los algoritmos de detección de conflictos del TCAS; ADS–B se utiliza únicamente para identificar aeronaves que pueden ser interrogadas de manera segura a una velocidad más baja.

En el futuro, las capacidades de predicción podrán mejorarse utilizando la información del vector de estado presente en los mensajes ADS–B. Además, dado que los mensajes ADS-B se pueden recibir a una distancia mayor que la que normalmente opera el TCAS, los algoritmos de seguimiento del TCAS pueden adquirir las aeronaves antes.

La información de identidad presente en los mensajes ADS-B se puede utilizar para etiquetar otras aeronaves en la pantalla de la cabina (cuando esté presente), pintando una imagen similar a la que vería un controlador de tránsito aéreo y mejorando el conocimiento de la situación. [16] [17]

Versiones

TCASI

TCAS I es un sistema más barato pero menos capaz que el moderno sistema TCAS II introducido para uso en aviación general después del mandato de la FAA para TCAS II en aviones de transporte aéreo. Los sistemas TCAS I pueden monitorear la situación del tráfico alrededor de un avión (hasta un rango de aproximadamente 40 millas) y ofrecer información sobre el rumbo y la altitud aproximados de otras aeronaves. También puede generar avisos de colisión en forma de "Aviso de tráfico" (TA). La TA advierte al piloto que hay otra aeronave en las proximidades, anunciando "Tráfico, tráfico" , pero no ofrece ninguna sugerencia de solución; Depende del piloto decidir qué hacer, generalmente con la ayuda del Control de Tráfico Aéreo. Cuando una amenaza ha pasado, el sistema anuncia "Liberado de conflicto" . [18]

TCASII

TCAS II es el primer sistema que se introdujo en 1989 y es la generación actual de TCAS de advertencia por instrumentos, utilizado en la mayoría de los aviones de aviación comercial (consulte la tabla a continuación). Un 737 de US Airways fue el primer avión certificado con el sistema TCAS II de AlliedBendix (ahora Honeywell). Ofrece todos los beneficios del TCAS I, pero también ofrecerá al piloto instrucciones directas y vocalizadas para evitar el peligro, lo que se conoce como "Aviso de resolución" (RA). La acción sugerente puede ser "correctiva", sugiriendo que el piloto cambie la velocidad vertical anunciando "Descender, descender" , "Subir, ascender" o "Nivelar, nivelar" (es decir, reducir la velocidad vertical). Por el contrario, se puede emitir un RA "preventivo" que simplemente advierte a los pilotos que no se desvíen de su velocidad vertical actual, anunciando "Monitorear la velocidad vertical" o "Mantener la velocidad vertical, Mantener" . Los sistemas TCAS II coordinan sus avisos de resolución antes de emitir órdenes a los pilotos, de modo que si a una aeronave se le ordena descender, normalmente se le pedirá a la otra que ascienda, maximizando la separación entre las dos aeronaves. [1]

En 2006, la única implementación que cumplía con los estándares ACAS II establecidos por la OACI [19] era la versión 7.0 de TCAS II, producida por tres fabricantes de aviónica: Rockwell Collins , Honeywell y ACSS (Aviation Communication & Surveillance Systems; una tecnología L3 y empresa conjunta Thales Avionics ).

Después de la colisión en el aire de Überlingen en 2002 (1 de julio de 2002), se han realizado estudios para mejorar las capacidades del TCAS II. Tras una amplia aportación y presión de Eurocontrol , el RTCA (Comité Especial SC-147 [20] ) y EUROCAE han desarrollado conjuntamente un documento revisado de Normas mínimas de rendimiento operativo (MOPS) TCAS II . Como resultado, en 2008 se emitieron los estándares para la Versión 7.1 de TCAS II [21] y se publicaron como RTCA DO-185B [6] (junio de 2008) y EUROCAE ED-143 (septiembre de 2008).

TCAS II Versión 7.1 [1] podrá emitir reversiones de RA en encuentros coordinados, en caso de que una de las aeronaves no siga las instrucciones originales de RA (Propuesta de cambio CP112E). [22] Otros cambios en esta versión son el reemplazo del ambiguo RA "Ajustar velocidad vertical, Ajustar" por el RA "Nivel apagado, Nivel apagado" , para evitar una respuesta inadecuada por parte de los pilotos (Propuesta de cambio CP115). [23] y el manejo mejorado de los anuncios correctivos/preventivos y la eliminación de la visualización del arco verde cuando un RA positivo se debilita únicamente debido a una condición de altitud extremadamente baja o alta (1000 pies AGL o menos, o cerca del techo superior de la aeronave) para evitar errores incorrectos. y orientación posiblemente peligrosa para el piloto (Propuesta de cambio CP116). [11] [24]

Los estudios realizados para Eurocontrol , utilizando datos operativos registrados recientemente, indican que actualmente [ ¿cuándo? ] la probabilidad de una colisión en el aire por cada hora de vuelo en el espacio aéreo europeo es de 2,7 x 10 −8 , lo que equivale a una cada 3 años. Cuando se implemente TCAS II Versión 7.1, esa probabilidad se reducirá en un factor de 4. [24]

Aunque ACAS III se menciona como un sistema futuro en el Anexo 10 de la OACI, es poco probable que ACAS III se materialice debido a las dificultades que tienen los sistemas de vigilancia actuales con el seguimiento horizontal. Actualmente, se están realizando investigaciones para desarrollar un futuro sistema para evitar colisiones (bajo el nombre provisional de ACAS X). [25]

TCASIII

Originalmente designado TCAS II mejorado, TCAS III fue concebido como una expansión del concepto TCAS II para incluir capacidad de asesoramiento de resolución horizontal. TCAS III fue la "próxima generación" de tecnología para evitar colisiones que fue desarrollada por compañías de aviación como Honeywell . TCAS III incorporó mejoras técnicas al sistema TCAS II y tenía la capacidad de ofrecer avisos de tráfico y resolver conflictos de tráfico utilizando directivas de maniobra horizontales y verticales para los pilotos. Por ejemplo, en una situación frontal, a un avión se le podría indicar "girar a la derecha, ascender", mientras que al otro se le podría indicar "girar a la derecha, descender". Esto actuaría para aumentar aún más la separación total entre aeronaves, tanto en el aspecto horizontal como en el vertical. Las directivas horizontales serían útiles en un conflicto entre dos aviones cerca del suelo donde puede haber poco o ningún espacio de maniobra vertical. [26]

TCAS III intentó utilizar la antena direccional del TCAS para asignar un rumbo a otras aeronaves y así poder generar una maniobra horizontal (por ejemplo, girar a la izquierda o a la derecha). Sin embargo, la industria consideró que era inviable debido a las limitaciones en la precisión de las antenas direccionales del TCAS. Se consideró que las antenas direccionales no eran lo suficientemente precisas como para generar una posición precisa en el plano horizontal y, por lo tanto, una resolución horizontal precisa. En 1995, años de pruebas y análisis determinaron que el concepto era inviable utilizando la tecnología de vigilancia disponible (debido a la insuficiencia de la información de posición horizontal) y que era poco probable que se invocaran RA horizontales en la mayoría de las geometrías de encuentro. Por lo tanto, se suspendió todo el trabajo en TCAS III y no hay planes para su implementación. Posteriormente, el concepto evolucionó y fue reemplazado por TCAS IV. [27] [28]

TCAS IV

TCAS IV utiliza información adicional codificada por la aeronave objetivo en la respuesta del transpondedor en Modo S (es decir, el objetivo codifica su propia posición en la señal del transpondedor) para generar una resolución horizontal a un RA. Además, se necesita alguna fuente confiable de posición (como un sistema de navegación inercial o GPS ) en la aeronave objetivo para poder codificarla.

El TCAS IV había sustituido al concepto TCAS III a mediados de los años 1990. Uno de los resultados de la experiencia del TCAS III fue que la antena direccional utilizada por el procesador del TCAS para asignar un rumbo a una respuesta del transpondedor recibida no era lo suficientemente precisa como para generar una posición horizontal precisa y, por lo tanto, una resolución horizontal segura. TCAS IV utilizó información de posición adicional codificada en un enlace de datos aire-aire para generar la información de rumbo, de modo que la precisión de la antena direccional no fuera un factor.

El desarrollo del TCAS IV continuó durante algunos años, pero la aparición de nuevas tendencias en el enlace de datos, como la Vigilancia Automática Dependiente – Transmisión ( ADS-B ), han señalado la necesidad de reevaluar si un sistema de enlace de datos dedicado a evitar colisiones como el TCAS IV debería incorporarse a un sistema más genérico de enlace de datos aire-aire para aplicaciones adicionales. Como resultado de estos problemas, el concepto TCAS IV se abandonó cuando comenzó el desarrollo del ADS-B . [28] [29]

Implementación actual

Aunque el sistema ocasionalmente sufre falsas alarmas, los pilotos ahora tienen instrucciones estrictas de considerar todos los mensajes del TCAS como alertas genuinas que exigen una respuesta inmediata y de alta prioridad. Sólo las alertas y advertencias de Windshear Detector y GPWS tienen mayor prioridad que el TCAS. Las normas de la FAA , la EASA y la mayoría de las autoridades de otros países establecen que en caso de conflicto entre las instrucciones del TCAS RA y el control de tráfico aéreo (ATC), el TCAS RA siempre tiene prioridad. Esto se debe principalmente a que el TCAS-RA posee inherentemente una imagen más actual y completa de la situación que los controladores de tránsito aéreo, cuyas actualizaciones de radar / transpondedor generalmente ocurren a un ritmo mucho más lento que las interrogaciones del TCAS. [5] [1] Si una aeronave sigue un TCAS RA y la otra sigue instrucciones ATC contradictorias, puede ocurrir una colisión, como el desastre de Überlingen del 1 de julio de 2002 . En esta colisión en el aire, ambos aviones estaban equipados con sistemas TCAS II Versión 7.0 que funcionaron correctamente, pero uno obedeció el aviso del TCAS mientras que el otro ignoró el TCAS y obedeció al controlador; Ambos aviones descendieron en una colisión fatal. [30]

Este accidente podría haberse evitado si el TCAS hubiera podido revertir el RA original de una de las aeronaves cuando detecta que la tripulación del otro no está siguiendo su RA original del TCAS, sino instrucciones ATC contradictorias. Esta es una de las características que luego se implementaría en la Versión 7.1 de TCAS II. [21] [31] [32]

Originalmente se planeó que la implementación de la versión 7.1 de TCAS II comenzara entre 2009 y 2011 mediante la modernización y adaptación avanzada de todas las aeronaves equipadas con TCAS II, con el objetivo de que para 2014 la versión 7.0 se elimine por completo y se reemplace por la versión 7.1. La FAA y EASA ya han publicado la Orden de Norma Técnica TCAS II Versión 7.1 (TSO-C119c [33] y ETSO-C119c, [34] respectivamente) vigente desde 2009, basada en RTCA DO-185B [6] y EUROCAE ED- 143 normas. El 25 de septiembre de 2009, la FAA emitió la Circular Asesora AC 20-151A [35] que brinda orientación para obtener la aprobación de aeronavegabilidad para los sistemas TCAS II, incluida la nueva versión 7.1. El 5 de octubre de 2009, la Asociación de Líneas Aéreas Europeas (AEA) publicó un documento de posición [36] que mostraba la necesidad de exigir la versión 7.1 del TCAS II en todas las aeronaves con carácter prioritario. El 25 de marzo de 2010, la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA) publicó el Aviso de enmienda propuesta (NPA) No. 2010-03 relacionado con la introducción de la versión 7.1 del software ACAS II. [37] El 14 de septiembre de 2010, EASA publicó el Documento de respuesta a los comentarios (CRD) a la NPA antes mencionada. [38] Por otra parte, se ha hecho una propuesta para modificar la norma de la OACI para exigir la versión 7.1 del TCAS II para el cumplimiento de los SARPS del ACAS II.

La OACI ha circulado una enmienda para el acuerdo formal de los estados miembros que recomienda la adopción del cambio 7.1 del TCAS II antes del 1 de enero de 2014 para la adaptación avanzada y el 1 de enero de 2017 para la modernización. Tras los comentarios de los operadores de líneas aéreas, EASA ha propuesto las siguientes fechas para el mandato de TCAS II Versión 7.1 en el espacio aéreo europeo: adaptación avanzada (para aviones nuevos) el 1 de marzo de 2012, modernización (para aviones existentes) el 1 de diciembre de 2015. Estas fechas son las fechas propuestas, sujetas a procesos regulatorios adicionales, y no son definitivas hasta que se haya publicado la Regla de Implementación. [24]

Entre los fabricantes de sistemas, en febrero de 2010, ACSS [39] certificó el Cambio 7.1 para sus sistemas TCAS 2000 y Legacy TCAS II, [40] y actualmente ofrece la actualización del Cambio 7.1 a sus clientes. [41] En junio de 2010, Honeywell publicó un documento técnico con sus soluciones propuestas para TCAS II versión 7.1. [42] Rockwell Collins anuncia actualmente que sus sistemas compatibles con TCAS-94, TCAS-4000 y TSS-4100 TCAS II son actualizables por software al cambio 7.1 cuando esté disponible. [43]

Limitaciones actuales

Si bien los beneficios de seguridad de las implementaciones actuales del TCAS son evidentes, todo el potencial técnico y operativo del TCAS no se explota plenamente debido a las limitaciones de las implementaciones actuales (la mayoría de las cuales deberán abordarse para facilitar aún más el diseño y la implementación de Vuelo libre ) y NextGen :

Para superar algunas de estas limitaciones, la FAA está desarrollando una nueva lógica para evitar colisiones basada en programación dinámica.

En respuesta a una serie de colisiones en el aire que involucraron aviones comerciales, la Administración Federal de Aviación ordenó al Laboratorio Lincoln en la década de 1970 que participara en el desarrollo de un sistema para evitar colisiones a bordo. En su manifestación actual, el Sistema de Alerta de Tráfico y Prevención de Colisiones es obligatorio en todo el mundo en todas las aeronaves grandes y ha mejorado significativamente la seguridad de los viajes aéreos, pero los cambios importantes en el espacio aéreo previstos para los próximos años requerirán modificaciones sustanciales del sistema. [46]

ACASX

Un conjunto de nuevos sistemas denominado ACAS X [47] utilizará esta nueva lógica:

La primera reunión de la industria programada por la FAA se celebró en octubre de 2011 en Washington DC, para informar a los fabricantes de aviónica sobre los planes de desarrollo del "ACAS X", incluidas las demostraciones de vuelo programadas para el año fiscal 2013. La FAA dice que su trabajo "será fundamental para el desarrollo de estándares mínimos de rendimiento operativo" para ACAS X por el desarrollador de estándares RTCA. [48]

Se estima que, si ACAS X se sigue desarrollando y certificando, ACAS X no estará disponible comercialmente antes de mediados de la década de 2020. Y se dice que no está claro en este momento si ACAS X proporcionaría resoluciones horizontales. [49]

Situación regulatoria en el mundo

Ver también

Referencias

  1. ^ abcdefghijk Introducción a TCAS II versión 7.1
  2. ^ abc 20-151B - Aprobación de aeronavegabilidad de los sistemas de alerta de tráfico y prevención de colisiones (TCAS II), versiones 7.0 y 7.1 y transpondedores de Modo S asociados (PDF) , faa.gov, 18 de marzo de 2014, p. C1 , consultado el 13 de octubre de 2018
  3. ^ "Boeing 737-300, D-ABEK y Gulfstream IV, N77SW, 26 de febrero de 1999". Subdivisión de Investigación de Accidentes Aéreos . Archivado (PDF) desde el original el 7 de agosto de 2018.
  4. ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 12 de marzo de 2016 . Consultado el 17 de marzo de 2019 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )
  5. ^ abcdefgh Introducción a TCAS II Versión 7 [ enlace muerto permanente ]
  6. ^ Materiales abc FAA DO-185 y actividades RTCA SC-147 Archivado el 7 de mayo de 2011 en Wayback Machine.
  7. ^ abc Documento 9863 de la OACI - Capítulo 6 Archivado el 5 de marzo de 2012 en Wayback Machine.
  8. ^ Tim Wuerfel (13 de septiembre de 2018). "Opinión: cómo introducir correctamente las actualizaciones de aviónica". Semana de la aviación y tecnología espacial .
  9. ^ "Manual de usuario del sistema Honeywell TCAS" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 7 de octubre de 2011 . Consultado el 24 de abril de 2011 .
  10. ^ Paquete de trabajo 1 del programa ACAS Archivado el 22 de julio de 2011 en Wayback Machine.
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