Analyser les conflits, détecter des solutions simples par modifications de vitesses et leur envoi automatique aux pilotes... voilà l’idée derrière ERASMUS pour alléger la charge de travail du contrôleur de façon transparente.

En-Route Air traffic Soft Management Ultimate System

Le 1er octobre 2008, les contrôleurs d’Aix ayant participé aux expérimentations ERASMUS ont été invités à Toulouse pour une présentation des résultats. Nous vous proposons un petit résumé du concept ERASMUS et des sujets abordés durant les discussions.

Qu’est-ce qu’ERASMUS ?

ERASMUS est un outil de gestion des conflits par modification des vitesses. Il a depuis sa création été enrichi d’outils supplémentaires de présentation et de suggestions de manœuvres. Il ne remplace ni le jugement et les décisions à court terme du contrôleur, mais le soulage de la surveillance des croisements en résorbant certains conflits par une légère modification des vitesses des avions. ERASMUS intervient en amont en détectant les conflits au moins 20 minutes en avance par la connaissance précise des trajectoires des avions, dans un contexte futur de transmission des trajectoires en 3 dimensions ainsi que les heures de passage balises associées (formant la trajectoire en 4 dimensions, la trajectoire 4D).

ERASMUS dispose de deux modes de résolution, l’un transparent pour le contrôleur (résolution autonome) et l’autre lui indiquant le conflit et lui suggérant des solutions (résolution assistée).

Résolution Autonome

ERASMUS utilise les trajectoires 4D transmises par les FMS pour détecter les conflits à venir. Un ‘Solver’ détermine toutes les 6 minutes si une légère variation de vitesse (de -6% à +2%) d’un ou deux avions en conflit peut suffire à déplacer un croisement situé entre 0 et 15 Nm en un croisement supérieur à 15 Nm.

L’objectif de la résolution autonome d’ERASMUS est de déplacer les conflits certains (0 à 7 Nm) ou supposés (7 à 15 Nm) vers la zone sûre de séparation supérieure à 15 Nm, avec un taux de réussite espéré de 80%.

La modification de vitesse est transmise par message data link au pilote sous forme d’une contrainte de passage balise à une heure spécifique (le pilote peut bien sûr la refuser).

Le plot du vol ainsi ralenti ou accéléré change de couleur pour signifier au contrôleur que ce vol est en résolution automatique de conflit. Il peut bien sûr agir dessus, ce qui entraînera une nouvelle trajectoire 4D à bord retransmise au sol pour la prochaine analyse du Solver, dans moins de 6 minutes, suivie de nouvelles résolutions en vitesse.

Résolution Assistée

Dans le cas où une légère modification des vitesses des avions ne suffit pas à résoudre le conflit, d’autres outils envisagés par ERASMUS proposent au contrôleur des solutions de croisement à moyen terme (20 minutes) et à court terme (2 minutes) en cap ou en niveau, en se basant sur la fenêtre de Medium Term Conflict Detection (MTCD) : sur une échelle temporelle verticale, les avions en conflits sont présentés en groupes et une suggestion de résolution est proposée par ERASMUS. Le contrôleur peut valider cette résolution et envoyer une clairance par data link aux pilotes. Le contexte retenu par ERASMUS inclut un contrôleur coordinateur responsable d’un groupe de secteurs (MSP : Meta Sector Planner). Ce MSP surveille la charge de travail de ses contrôleurs radaristes et peut leur résoudre des conflits à long terme (20 minutes ou plus), en utilisant les suggestions de résolution en cap ou en niveau d’ERASMUS (mais le MSP ne peut plus agir dès que les avions entrent dans un des secteurs et sont assumés par le radariste,). Progression du projet Le concept de Trajectory Control by Minor Speed Adjustment (TC-SA) défini dans SESAR est prévu pour le SESAR Implementation Package 2, à partir de 2013. De nombreux partenaires constituent le consortium ERASMUS :

Le projet a suivi plusieurs étapes :

• Gestion du projet et diffusion (CEE)

• Prédiction de trajectoire air et sol (Honeywell) : améliorer la connaissance de la position des avions, de la précision et de l’intégrité des données air et sol. Un modèle mathématique a été confronté au modèle de prédiction des trajectoires pour évaluer une réussite des prédictions et des actions subliminales de régulation de vitesse de l’ordre de 80%.

• Concept des opérations (DSNA/DTI) : fourniture des spécifications détaillées des scénarios opérationnels, IHM sol et bord et mise au point du prototype.

• Validation et conclusion (CEE) : vérification du concept et des avantages quantifiables en termes de sécurité, sûreté, capacité et rapport coût/bénéfices.

5 expérimentations ont eu lieu entre Toulouse et Aix de novembre 2006 à juin 2008 avec l’aide de pilotes (et pseudo-pilotes) et des contrôleurs du CRNA/SE.

Notre opinion

Le rafraîchissement du Solver a lieu toutes les 6 minutes, ce qui est assez conséquent pour les petits secteurs. Adapter la fréquence de rafraîchissement du Solver à la taille du secteur pose des problèmes de compatibilité inter secteurs.

Le contrôleur peut ressentir comme une contrainte la modification de vitesse appliquée sur un vol (dont il voit le plot en couleur), car il sait que modifier la trajectoire de ce vol va entraîner un recalcul des solutions au prochain rafraîchissement du Solver.

Les outils supplémentaires d’ERASMUS de suggestion de résolution en cap ou en niveau transforment radicalement le rôle du contrôleur, qui n’élabore plus les solutions au conflit mais ne fait plus que choisir la meilleure. Les conditions orageuses qui rendent les trajectoires imprévisibles en temps réel rendront totalement inopérant le Solver d’ERASMUS, dans un contexte de trafic croissant qu’ERASMUS est censé accompagner.

Le service data link de transmission de clairances de passage balise / heure et de clairances de niveau ou de route fait déjà l’objet de groupes de travail européens et américains, et la route est longue avant une implémentation européenne (pas avant 2013, voire 2015). ERASMUS considère cet élément de communication comme une brique dans un ensemble d’outils (Solver, MTCD) dont le développement, la stabilité et la cohérence nous paraissent optimistes.

ERASMUS considère un contexte d’armement des secteurs où seuls les radaristes subsistent sur le secteur, tandis que les organiques sont remplacés par un Meta Sector Planner s’occupant de 2 ou 3 secteurs à la fois. Ce MSP détecte les conflits comme un organique le fait aujourd’hui et peut s’aider de la fenêtre temporelle du MTCD, puis peut agir selon les suggestions de résolutions d’ERASMUS quand les avions en conflit sont encore loin (et n’agit plus quand l’avion est assumé par le radariste du secteur). Cette possibilité d’action nous paraît dépasser le simple cadre des méthodes de travail et mérite une analyse des facteurs humains impliqués.