EUROCONTROL

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EUROCONTROL

EUROPEAN ORGANISATION
FOR THE SAFETY OF AIR NAVIGATION
EUROCONTROL
EUROCONTROL EXPERIMENTAL CENTRE
2ND CONTINENTAL RVSM
REAL-TIME SIMULATION
Executive Summary of
EEC Report No.309
EEC Task SA4
EATCHIP Task NAV1
Issued: February 1997
The information contained in this document is the property of the EUROCONTROL Agency and no part should be
reproduced in any form without the Agency’s permission.
The views expressed herein do not necessarily reflect the official views or policy of the Agency.
REPORT DOCUMENTATION PAGE
Reference:
Executive Summary of EEC Report N°309
Security Classification:
Unclassified
Originator:
EEC - RTO
(Real-Time Simulations Operations)
Originator (Corporate Author) Name/Location:
EUROCONTROL Experimental Centre
B.P.15
F - 91222 Brétigny-sur-Orge CEDEX
FRANCE
Telephone : +33 (0) 1 69 88 75 00
Sponsor:
EUROCONTROL HQ DED 4 (ANT)
Sponsor (Contract Authority) Name/Location:
EUROCONTROL Agency
Rue de la Fusée, 96
B -1130 BRUXELLES
Telephone : +32 2 729 9011
TITLE:
2ND CONTINENTAL RVSM REAL-TIME SIMULATION
General Author & Editor: A. Barff
Statistical Analysis: R. Deransy
EATCHIP Task
Specification
NAV1
Date
2/97
Pages
vi+53
Figures
35
Tables
-
Annexes
1
References
-
EEC Task No.
Task No. Sponsor
Period
SA4
-
1996
Distribution Statement:
(a) Controlled by:
Head of RTO
(b) Special Limitations: None
(c) Copy to NTIS:
YES/ NO
Descriptors (keywords):
Air Traffic Control, Reduced Vertical Separation Minima, Flight Level Orientation Schemes, Air Traffic
Controller Workload, Civil-Military Co-ordination, Flexible Use of Airspace
Abstract:
This is the executive summary of a report that describes a real-time simulation designed to assess
different proposals for the use of the additional flight levels that will become available with the
introduction of Reduced Vertical Separation Minima between FL290 and FL410
This document has been collated by mechanical means. Should there be missing pages, please report to:
EUROCONTROL Experimental Centre
Publications Office
B.P. 15
91222 - BRETIGNY-SUR-ORGE CEDEX
France
2nd Continental RVSM Real-time Simulation
EUROCONTROL EXPERIMENTAL CENTRE ________________________________________________________________________________
ACKNOWLEDGEMENTS
The Project Manager would like to wish a particular thank you to the following:
• The Hungarian, Romanian, Austrian and Slovakian ATC Authorities for their generous
assistance in the SA4 project
• Trevor Burridge, Peter Csarnoy, Zoltan Gati, Hugh O’Connor, Mark Stoner, Robin Deransy,
Françoise Roth and Marie-Claude Ragot
• All the simulator pilots and staff at the EEC who were involved in the project
• All the Air Traffic Controllers of the Hungarian Civil and Military Authorities, Austria,
Romania and Slovakia who participated in the study
Andy Barff
SA4 Project Manager
EEC Task - SA4 Executive Summary of EEC Report N° 309
page v
Intentionally Blank
page vi
FOREWORD
In the late 1950’s it was recognised that as the sensitivity of the barometric
altimeter decreased with altitude there was a requirement to increase the
standard 1000 ft vertical separation above a certain level. In 1960 an increased
vertical separation minimum from 1000 ft to 2000 ft above FL 290 was established
to reduce the consequences of the effect of any errors that barometric altimeters
may have when operating at high altitudes. It was stated at the time however, that
this could be reviewed at a later date for possible implementation of a Reduced
Vertical Separation Minimum (RVSM) on a regional basis.
It is considered that due to the advances in height keeping performance of aircraft
the time is now right to plan the introduction of RVSM above FL 290 in certain
areas. This has the potential to offer significant capacity gains allied with
performance gains for aircraft operators. The North Atlantic (NAT) was selected
as the first area to introduce RVSM and the planned introduction of RVSM in the
NAT region is well advanced and is due to be implemented in 1998. The
introduction of RVSM in Continental Europe is considered to be more
problematical due to the large number of crossing and evolving traffic. A Task
Force of the Airspace and Navigation Team (ANT) of EUROCONTROL was
established to co-ordinate the operational aspects of the introduction of
Continental RVSM. The current timetable is:
1.
2.
3.
A decision by the ANT to implement or not in September 1997.
If the decision is favourable, an operational trial year for 2000.
Implementation in 2001.
The introduction of any change of ATC procedures or working environment
inevitably involves careful planning and preparation. Therefore a series of
simulations both in fast time and real time were initiated through the ANT RVSM
Task Force to evaluate the effects of the implementation of RVSM in Continental
Europe.
One fast time (EEC Note 8/96) and one real time simulation (EEC Report 294)
were carried out at the EUROCONTROL Experimental Centre (EEC) in 1995.
These both examined the airspace of the Reims ATC Centre and included, in the
case of real time, a sector from Zurich Centre. These simulations were the first
look at Continental RVSM and its operational acceptability for the controller. The
fast time simulation also examined the effects of a different Flight Level
Orientation Scheme (FLOS).
Assuming that RVSM will be introduced in continental Europe there are a number
of different options regarding the orientation and application of the extra RVSM
levels. All of these have to be examined in order to be able to gain enough
information upon which to make the decision about which scheme to implement
for the introduction of RVSM in 2001.
page 1
This simulation (EEC Task SA4) examined in real time the effects of two Flight
Level Orientation Schemes associated with the introduction of RVSM and
together with the information from the previous simulations will enable a choice to
be made between the two schemes. The application of the flight levels of the
chosen orientation will be further examined in a 3rd real time simulation at the
EEC (EEC Task S08) in January 1997.
The information gained from these simulations together with the appropriate
technical information regarding height monitoring and aircraft systems
specifications will be presented to the ANT in September 1997 whereupon a
decision as to whether or not to implement RVSM will be made
THE SA4 CONTINENTAL RVSM REAL-TIME SIMULATION
The second EUROCONTROL continental RVSM real-time simulation (EEC Task
SA4) took place at the EUROCONTROL Experimental Centre, Brétigny-sur-Orge
between 28th May and 21st June 1996. It examined the application of various
Flight Level Orientation Schemes for use under RVSM conditions between FL290
and FL410, whereby the current vertical separation minima of 2000ft will be
reduced to 1000ft.
The simulation objectives are described overleaf. Organisations designed to
achieve these objectives are described in subsequent sections of this document.
Figure 1 - The SA4 Simulation Operations Room
page 2
PRIMARY OBJECTIVE
Objective 1
To evaluate the operational advantages and disadvantages associated with
the strategic use of RVSM in the two primary Flight Level Orientation
Schemes known as the “Single Alternate” and the “Double Alternate”.
FURTHER OBJECTIVES
Objective 2
To assess the operational impact of 3% of GAT being non-MASPS state aircraft
operating as GAT within the level band FL290-FL410 in all exercises where
RVSM was permitted
Objective 3
To assess the operational impact of non-MASPS OAT transit traffic within all
environments simulated.
Objective 4
To evaluate the operational advantages and disadvantages associated with the
strategic and tactical use of RVSM in the FLOS specified for Organisation 4 and
Organisation 5
Objective 5
To evaluate the use of RVSM levels on a purely tactical basis by comparing
reference exercises conducted using CVSM (Conventional Vertical Separation
Minima) with exercises using the same traffic samples but with RVSM use
permitted on a purely tactical basis.
Secondary Objective
To evaluate the difficulty of restoring standard separation in the case of
turbulence for one or more chosen FLOS.
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SINGLE ALTERNATE FLOS
The Single Alternate FLOS is shown below in graphic format. The standard 1000ft
separation is extended up to FL410 retaining the convention; even levels westbound, odd levels - eastbound. It is important to note that the traditional
westbound levels FL310, FL350 and FL390 are now eastbound.
Figure 2 - Single Alternate FLOS
DOUBLE ALTERNATE FLOS
The Double Alternate FLOS is shown below in graphic format. In this FLOS the
traditional level orientation is retained and each conventional level is
supplemented by the RVSM level immediately above.
Figure 3 - Double Alternate FLOS
page 4
Definitions
MASPS
This is the Minimum Aircraft System Performance Specification to which aircraft
must be certified prior to operating in RVSM conditions. The majority of recently
delivered civil aircraft conform to MASPS but some older aircraft will have to be
upgraded to comply. It is anticipated that there will still be a need to provide
standard CVSM (Convention Vertical Separation Minima) to a small number of
civil aircraft and to the majority of military aircraft after the initial implementation
date of RVSM over continental Europe.
Strategic and Tactical RVSM
The extra levels made available by the introduction of RVSM can be used in two
ways:
Strategically
The full availability of a level in the same way that current flight levels are
allocated. Pilots will be able to flight plan for any flight level designated for
strategic use.
Tactically
The availability of a level for temporary use by ATC. These levels cannot be flight
planned.
page 5
THE SIMULATION ENVIRONMENT
The Budapest FIR was used as a laboratory to test these RVSM proposals. The
Hungarian Authorities provided 27 (21 civil and 6 military) controllers to assist in
the experiment. The Austrian, Romanian and Slovakian Authorities provided
controllers to man the respective feed sectors. Other feed sectors were manned
by Hungarians.
A mixture of civil sector types were simulated; vertically divided and vertically
unlimited. Two military sectors completed the airspace environment. The military
sectors encompassed the entire Budapest FIR and the civil and military
controllers operated in close co-operation following the principles of the Flexible
Use of Airspace.
The route structure of the region was adapted for the needs of the simulation and
consisted of parallel East-West routes that were crossed by parallel North-South
routes. The aim of this structure was to replicate the situation frequently found in
the core area of Europe.
The ATC system emulated, was the new Hungarian ATC system - MATIAS
(Magyar Automated and Integrated ATC System). The MATIAS system is
foreseen to be totally electronic and does not employ paper strips. The validation
of this new working environment was successfully completed at the
EUROCONTROL Experimental Centre in September/October 1995 (EEC Task
AR40 - Report 299).
Figure 4 - MATIAS Civil Controller Working Position
page 6
Figure 5 - Radar Image South Top Sector (ST) FL325-FL460 - Double Alternate FLOS
Figure 5 above shows the screen image of the ST PLC during a Double Alternate exercise. The lighter grey
background indicates the horizontal dimensions of the sector. Aircraft under the control of ST are displayed in
white, those planned to enter the sector in pink and those that will never enter the sector are shown in grey.
Military aircraft are displayed in mustard with their “non-MASPS” yellowcallsigns clearly visible. The MTCA logic
has detected a conflict between DMA601 andOHY512 which will occur in about 14 minutes time, close to the
eastern sector boundary. The flight legs of the aircraft are highlighted in red at the point of conflict. The controller
had the facility to use electronic co-ordination to negotiate a change of Entry Flight Level (EFL) to resolve the
conflict.
page 7
TRAFFIC SAMPLES
All measured exercises were conducted at the same level of traffic which can be
described as European core area volume in a post 2000 scenario. The traffic
samples were designed to represent a typical high traffic volume just below that at
which a sector would need to be split. It has been noted that en route sectors in
the core area of Europe tend to be split at the point when around 12-15 aircraft
are on or about to be on the sector frequency. There is a noticeable "simulator"
effect where controllers find traffic easier to handle in a simulator (compliant
pilots, predictable aircraft performance etc.) therefore it is normal to add an
additional 10-15% flights to allow for this. It was felt that the traffic levels had to
be high or the sectors would have been virtually "problem free" with RVSM.
9 non-MASPS GAT aircraft (representing 3% of the total) were included in all
traffic samples where RVSM was simulated. 7 military OAT flights that crossed
and re-crossed the civil route structure were included in all exercises
OPERATIONAL PROCEDURES
The simulation was carried out in a shared airspace environment. The Flexible
Use of Airspace was fully employed with the Civil and Military controllers
operating in close co-operation. All Hungarian airspace above FL200 is classified
as “Class A“.
Figure 6 - Military Sectors in the SA4 Simulation
page 8
ORGANISATIONS
The following simulation organisations were devised to achieve the stated
objectives.
All organisations used the same sectorisation, route structure and traffic volume.
The changes between organisations only involved variations of the two basic
FLOS and ATC procedures.
Organisation 0
The existing conventional vertical separation standards, RVSM levels were not
available. This acted as a reference organisation.
Organisation 1
The conventional level orientation was maintained but all RVSM levels were
available on a tactical basis only.
Unrestricted use of RVSM was permitted within the sector, but it was decided that
strict operational rules would be required to avoid the possibility of opposite
direction conflict in the vicinity of sector boundaries. Two options were
considered:
• Transfer permitted at the “Level Above”. For example, FL340 can be used to
supplement FL330 for Eastbound traffic.
• Transfer permitted at the “Level Below”. For example, FL320 can be used to
supplement FL330 for Eastbound traffic.
It was decided to utilise the “Level Above” rule for two main reasons:
• Aircraft can always descend, therefore if the next sector or centre refuses a
transfer at an RVSM level the aircraft can always descend 1000ft to a standard
level
• Using the “Level Above” corresponded with Organisation 3 (Double Alternate).
This ensured coherence and less risk of confusion.
Any alternative use of tactical levels was not precluded but required individual
telephone co-ordination.
Therefore Organisation 1 using the “Level Above” rule was designated
Organisation 1A.
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Organisation 1A Tactical Use Only of RVSM Levels
Figure 7 - Tactical Use of RVSM - Org 1A
Organisation 2 - The Single Alternate Flight Level Orientation Scheme
This was the simple continuation of the semi-circular rule up to FL410 in which
FL290, 310, 330, 350, 370, 390, 410 are Eastbound and FL280, 300, 320, 340,
360, 380, 400 are Westbound. All levels were designated for strategic use.
Figure 8 - Single Alternate FLOS - Org 2
page 10
Organisation 3 - The “Double Alternate” Flight Level Orientation Scheme
In this FLOS the normal conventional levels were supplemented by the RVSM
level above. FL310 was paired with FL320 Westbound, FL330 was paired with
FL340 Eastbound etc. All levels were designated for strategic use.
Figure 9 - Double Alternate FLOS - Org 3
page 11
Organisation 4
As Organisation 2 (Single Alternate) except for FL300 and 310 which were
designated for tactical use only.
The controllers were consulted concerning the operational rules to be applied in
Organisation 4. It was decided that unlimited tactical use of FL300 and FL310
would be permitted within the sector. Inter-sector transfer at tactical levels would
be permitted as follows:
• FL300 could be used to supplement FL290 for eastbound traffic
• FL310 could be used to supplement FL320 for westbound traffic
Any alternative use of the 2 tactical levels required individual telephone coordination.
Figure 10 - Single Alternate FLOS Including Tactical Levels - Org 4
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Organisation 5
As Organisation 3 (double alternate) except FL 300 and 320 which were
designated for tactical use only.
As with Organisation 4 the controllers were consulted concerning the operational
rules to be applied in Organisation 5. It was decided that unlimited tactical use of
FL300 and FL320 would be permitted within the sector. Inter-sector transfer at
tactical levels would be permitted as follows:
• FL300 could be used to supplement FL290 for eastbound traffic
• FL320 could be used to supplement FL310 for westbound traffic
Any alternative use of the 2 tactical levels required individual telephone coordination.
Figure 11 - Double Alternate FLOS Including 2 Tactical Levels
page 13
Organisations 2T and 3T
These two organisations were designed to evaluate the impact of turbulence in an
RVSM environment. The two FLOS were simulated in the following scenario:
It was considered a realistic possibility that in the event of severe turbulence
controllers might by required to provide standard separation (either laterally or
vertically) to all or part of the traffic operating within the RVSM band of levels
(FL290-FL410).
It was decided to simulate turbulence at FL330, FL340 and FL350 within the
Hungarian FIR. The scenario simulated was as follows:
• Shortly after the start of the “measured exercise hour” several aircraft at FL330,
FL340 and FL350 reported moderate turbulence and requested to reduce
speed
• 15 minutes into the exercise these same aircraft reported severe turbulence
and requested level change away from the most severely turbulent levels
• Following hypothetical standing orders the Operations Room Supervisor
instructed all sectors to establish and maintain standard separation between
FL310 and FL370
• The airspace around Hungary was less affected by turbulence and therefore
continued to feed traffic into the measured sectors at RVSM levels throughout
the exercises.
page 14
RESULTS OF THE STUDY OF SINGLE AND DOUBLE ALTERNATE FLOS
The following conclusions were the result of the direct comparison of the two
FLOS simulated in Organisations 2 and 3.
Double Alternate - The Controllers Choice
All controllers, both civil and military, preferred the Double Alternate FLOS to the
Single Alternate FLOS. There were several key reasons for this:
• With Double Alternate, as with the tactical use of RVSM, a simple 1000ft level
change was all that was required to solve conflicts on both one-way and twoway routes. The Figure 12 below shows two gradually converging aircraft at
FL310 in a Double Alternate environment. If achieving lateral separation
involved the slightest difficulty, a 1000ft climb involving little R/T and no need
to consider opposite direction traffic provided a simple solution.
Figure 12 - Converging Conflict - Double Alternate FLOS
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330
320
310
300
290
On a two-way route with Single Alternate a 2000ft climb through opposite
direction traffic is required in the event of level congestion or a converging
conflict.
• The civil controllers felt more comfortable with the Double Alternate FLOS in
which the traditional level orientation was maintained. No confusion was ever
experienced with Double Alternate whereas 70% of civil controllers admitted
experiencing occasional confusion with Single Alternate
• Civil controllers reported that the workload was lower with Double Alternate
than Single Alternate for the identical traffic volume and complexity
page 15
• It was found that the Double Alternate had particular benefits for streams of
traffic flying at different speeds. Budapest ACC controls heavy Boeing 747’s on
the first stage of their flight from Europe to the Far East. These aircraft are too
heavy to climb much above FL290 but want to fly at high mach numbers. They
conflict with much slower shorthaul traffic creating difficult problems for the
controllers. With Double Alternate it was possible to create two streams of
traffic at FL290 and FL300, both travelling eastbound, the fast 747’s at FL290
and the slower traffic at FL300
Figure 13 - Speed Lane Technique - Double Alternate FLOS
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290
280
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• Use of Double Alternate reduced the number of “speed” orders issued by Top
sectors (above FL325) and the unlimited North sector by 50% compared with
Single Alternate. If the slightly busier “afternoon” exercises are studied in
isolation, this figure rose to 70%
• Use of Double Alternate reduced the number of “level” orders issued by Top
and North sectors by 30% compared with Single Alternate
• Both Single and Double Alternate FLOS had a high level of safety, but Double
Alternate had 60% fewer individual incidents of loss of standard separation (17
in Single Alternate, 7 in Double Alternate). During Double Alternate exercises
there was only 1 “Minor” loss of separation involving a non-MASPS equipped
aircraft. In Single Alternate exercises there were 9 losses of standard
separation (of which 5 were classed as “Serious”) involving non-MASPS
aircraft
page 16
• For the military controllers, Double Alternate was the best RVSM organisation
tested.
The illustration below shows a military aircraft crossing a Double Alternate
traffic flow. The square represents the 2000ft separation required above and
below.
Figure 14 - Military Crossing Situation - Double Alternate FLOS
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Crossing a unidirectional Route
To cross a unidirectional route the military controller, requiring 2000ft
separation above and below his aircraft, has only to find a gap in the flow of
traffic at FL340 to cross at FL350. If FL340 is congested, the military controller
has the option to choose to cross at FL360 avoiding the FL370 traffic. The civil
controller may co-operate by descending FL340 traffic to FL330 to provide a
4000ft gap.
The difficulty of crossing unidirectional routes with a military aircraft was eased
in the Double Alternate scenario because it was rare for the civil controllers to
use any of the Opposite Direction Levels (ODL), they did not need to.
Crossing a bi-directional route
To cross a bi-directional route a similar technique could be used if the military
controller vectored his traffic to synchronise with one of the flows and then
ensured separation, as above, with just one level in the opposite direction.
page 17
• It proved easier to accommodate non-MASPS GAT in the Double Alternate
FLOS. This could be achieved by a partial return to CVSM in the vicinity of the
non-MASPS aircraft. For example, if faced with a non-MASPS westbound flight
at FL310, eastbound traffic at FL300 could be descended to FL290. Although
non-MASPS traffic was penalised in both FLOS, in Double Alternate exercises
non-MASPS GAT spent over 50% of time at RFL whereas this dropped to less
than 40% with Single Alternate.
Figure 15 - Accommodating Non-MASPS Aircraft - Double Alternate FLOS
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330
320
non-MASPS GAT
310
300
290
• Conflict solving by a 2000ft level change followed by a further 2000ft change to
regain the original level is an undesirable manoeuvre. These manoeuvres were
rare in both FLOS, but occurred 8 times during the Single Alternate exercises
and only twice during Double Alternate
• Double Alternate has benefits for a phased introduction in conjunction with the
initial tactical use of RVSM. Many controllers supported the idea of phased
introduction to allow experience to be gained prior to full implementation
page 18
• It was observed that use of Single Alternate will require a significant transition
area between an RVSM area and a CVSM area. The problem of restoring
CVSM from Single Alternate is illustrated below:
Figure 16 - Restoration of CVSM - Single Alternate FLOS
370
360
350
340
330
Whenever it may be required, transition to CVSM from Double Alternate only
involves a simple 1000ft descent as shown below:
Figure 17 - Restoration of CVSM - Double Alternate FLOS
360
350
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330
320
310
page 19
Single Alternate FLOS
Single Alternate was rejected by the Controllers. It proved very difficult to
accommodate Military OAT crossing traffic and non-MASPS GAT.
In particular the military controllers considered that Organisation 2 (Single
Alternate) was the worst RVSM organisation tested from their point of view. They
reported that they were faced with a “wall of traffic” at all RVSM levels on civil air
routes making crossings and co-ordination very complex.
In many cases the advantages of Double Alternate explained previously highlight
the disadvantages of Single Alternate. However, it was observed that Single
Alternate was not entirely without merit. With a Single Alternate FLOS:
• Aircraft can in theory fly closer to their optimum cruising level; within 1000ft of
their
RFL
• Sector vertical division levels can be accurately positioned between any two
cruising levels. A vertical division level in a Double Alternate environment
would be best placed above or below paired levels so that the benefits of
Double Alternate could be maximised without additional co-ordination
• Single Alternate is the logical extension of the current rule below FL290
Common Factors
There were several areas in which it was not possible to identify a significant
difference between the two primary FLOS:
• Both FLOS generated workloads within the “comfortable” band measured on
the EEC Instantaneous Self Assessment (ISA) method
• The measured R/T loading for all sectors was very similar in both organisations
• There was no significant difference in the efficiency of both OAT and MASPS
GAT profiles flown
• There was no significant difference in the telephone and co-ordination
workload. Both were very low.
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RESULT OF THE STUDY OF TACTICAL RVSM
The following conclusions were the result of the direct comparison of
Organisation 1A (Tactical RVSM) with Organisation 0 (CVSM).
The availability of RVSM levels for purely tactical use changed a situation where
the workload was very close to human limits to a normal situation where the
controllers were busy but not overloaded.
All of the participating controllers felt that tactical RVSM had significant
advantages for both civil and military controllers, and for the airlines.
The main results of the study of tactical RVSM are as follows:
• Civil controllers felt that the control task was much easier and a considerable
reduction in workload was recorded. Tactical RVSM provided a simple conflict
solution involving less R/T and required little subsequent monitoring. R/T
loading was reduced by approximately 6%, typically from 31% to 25%.
• There was a reduction in the use of speed control and aircraft were less
frequently deviated off track
• The operational rule of using the RVSM level above to relieve congested
CVSM levels was endorsed
• Tactical RVSM allowed increased flexibility for co-ordination agreements but a
slight increase in inter-centre telephone co-ordination was recorded
• The workload of the military planning controller was reduced and the task of
crossing civil air routes was eased
page 21
• Because the civil traffic stayed on track and was more predictable, civil-military
co-ordination was reduced and the military aircraft had more space to
manoeuvre. Figure 18 and Figure 19 below show the recorded aircraft tracks in
the South-East corner of SM/ST sectors during CVSM and Tactical RVSM
exercises
Figure 18 - Recorded Aircraft Tracks in CVSM - Org 0
Figure 19 - Recorded Aircraft Tracks with Tactical RVSM - Org 1A
page 22
• All controllers felt that tactical RVSM improved safety. Recordings show that
both the Tactical RVSM organisation and the CVSM organisation had good
safety factors but in CVSM exercises there were many more “Minor” losses of
separation
• The simulated Short Term Conflict Alert (STCA) did not take into account the
different vertical separation requirements of MASPS and non-MASPS aircraft.
The only “Serious” loss of separation in the tactical RVSM exercises involved a
non-MASPS aircraft and did not have an associated STCA alert. Taking into
account both MASPS and non-MASPS separation requirements in STCA is an
essential safety feature in an RVSM environment where non-MASPS equipped
aircraft are accepted
• Non-MASPS GAT was often penalised but could be fitted in by assuring CVSM
in their vicinity
• Tactical use of RVSM resulted in an improved quality of service. The number of
level changes to resolve conflicts (1000ft or 2000ft climb/descent followed by a
climb/descent to the original level) was studied. Approximately 3% of all aircraft
were subjected to this type of manoeuvre in both Org 0 (2000ft changes) and
Org 1A (1000ft changes).
The 1000ft level changes of Org 1A were almost always climbs. Calculations
using aircraft manufacturer’s fuel consumption figures confirmed that in most
cases the period of level flight was long enough for the manoeuvre to be
considered cost effective.
The 2000ft level changes of Org 0 involved a majority of descents followed by
climb back to the original level. These are obviously inefficient manoeuvres.
Where the manoeuvre involved a climb followed by descent to the original
level, the period of level flight was rarely long enough to give an overall fuel
saving.
• CVSM level orientation was maintained in Org 1A which avoided confusion.
Transition back to CVSM could be easily achieved.
• A smooth transition would be possible from tactical RVSM using “the level
above” to full Double Alternate FLOS as traffic levels increase.
page 23
RESULT OF THE STUDY OF ORGANISATION 4
Organisation 4 with the pure Single Alternate FLOS of Organisation 2.
Organisation 4 failed to provide obvious benefits over the Single Alternate FLOS
for either civil or military non-MASPS traffic. Two valuable cruising levels were
lost adding to congestion at other levels.
Organisation 4 generated slightly higher workload than the Single Alternate and
civil controllers unanimously agreed that they preferred operating with full Single
Alternate.
The military controllers found no significant benefits with Org 4 for military traffic.
Although the military crossing task was slightly easier in the vicinity of FL290, this
was offset by the increased difficulty of crossing in the level band FL310 - FL370.
Organisation 4 had no real benefits for non-MASPS GAT due to the dense traffic
at FL320 and FL290. 6 of the 9 losses of separation analysed where non-MASPS
aircraft were involved happened at FL320. Organisation 4, which was designed to
help non-MASPS, proved to have a lower safety factor for these flights.
There were 4 losses of separation involving non-MASPS for which there was no
STCA alert. STCA taking into account both MASPS and non-MASPS separation
standards is an essential requirement in an RVSM environment where nonMASPS equipped aircraft are accepted.
The civil controllers were unhappy with the agreed co-ordination procedures
applied in Organisation 4. Over half the controllers considered that the mixing of
“level above” and “level below” rules in the same organisation was possibly
dangerous and just below half admitted to experiencing occasional confusion over
the FLOS applied in Organisation 4.
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RESULT OF THE STUDY OF ORGANISATION 5
Organisation 5 with the pure Double Alternate FLOS of Organisation 3.
In Org 5, as with Org 4, two valuable cruising levels were lost to the controller and
more importantly, to the airlines. If these levels are used strictly for tactical
purposes they are vacant for most of the time.
Organisation 5 generated a similar overall recorded workload to Organisation 3
but 85% of civil controllers felt that the control task was harder. The mixture of
Strategic and Tactical RVSM in Org 5 caused occasional confusion for 28% of
controllers. Very high R/T loadings were recorded combined with a doubling of
speed control orders.
The military controllers felt that their workload was higher and the task of crossing
the civil air routes was more difficult in Org 5. This was probably due to the dense
streams of traffic at FL310 and FL350 which made it very difficult to cross at, or
near these levels.
There was no difference between the two organisations concerning the difficulty
of accommodating non-MASPS GAT.
There was a reduction in the level of safety with Org 5 compared to full Double
Alternate with twice as many “Serious” losses of separation. 4 of these “Serious”
losses of separation did not have an associated STCA alert. As has been stated
several times before, STCA taking into account both MASPS and non-MASPS
separation standards is an essential requirement in an RVSM environment where
non-MASPS equipped aircraft are accepted.
The reduction in utilisation of FL300 and FL320 in Org 5 had a dramatic impact
on the surrounding levels resulting in a doubling of the utilisation of FL290 and
FL310. This led to additional use of speed control. Long haul flights that could not
climb above FL310 were subject to speed control to maintain separation with
shorthaul traffic in these lower levels.
There were no significant advantages for the controller or for aircraft operators in
Org 5 and all controllers unanimously agreed that they preferred full strategic use
of the Double Alternate FLOS to Org 5.
page 25
RESULTS OF THE STUDY OF TURBULENCE
Organisation 2T with Organisation 3T.
A very high workload resulted in the case of both the Single and the Double
Alternate FLOS in this scenario. Both FLOS proved very difficult manage but
many controllers felt that Double Alternate had a slight advantage.
In both organisations the situation became “disorderly” because no procedures
were available. If it is decided that it will be necessary to restore standard
separation within an RVSM scenario under certain circumstances the following
points must be borne in mind:
• A disorderly situation must be avoided and contingency procedures should be
provided for a return to standard separation
• Workload increased dramatically in the turbulence scenario. Sector capacities
may be governed by the number of aircraft that can be managed in a “worst
page 26
ATC SYSTEM DESIGN CONSIDERATIONS
The participating controllers made the following observations concerning system
features for an RVSM environment in where non-MASPS aircraft are accepted:
• STCA must take into account the different vertical
requirements of MASPS and non-MASPS equipped aircraft
separation
• Medium Term Conflict Alert (MTCA) tools must also take into account the
different vertical separation requirements of MASPS and non-MASPS equipped
aircraft
• Non-MASPS aircraft must be instantly identifiable to the controller. It was felt
that a clear indication should be present in the radar label (yellow callsign
was used in the simulation). Indication in any other area (list or strip data)
carries a high risk of being overlooked
Figure 20 - North Sector - Non-MASPS Aircraft
Figure 20 above is a screen image of part of the N sector. The yellowcallsign highlight for the
non-MASPS AFL2488 can be clearly seen in the centre of the image. The military non-MASPS
M322 can also be seen in the lower part of the image.
• Both Military and Civil non-MASPS aircraft callsigns were displayed in yellow.
This carried the risk of confusion and it was considered that an alternative
method should be used so that these two groups of aircraft are easily
distinguishable from each other
page 27
RECOMMENDATIONS
Future studies should concentrate on the following:
• Confirmation of the benefits of the Double Alternate FLOS
The Double Alternate scheme has real merit and should be tested further in other
environments
• Confirmation of the benefits for the military in other environments
The benefits for military non-MASPS traffic with Double Alternate should be
confirmed in an another environment.
• Investigation of procedures for contingency situations
The turbulence scenario highlighted the fact that contingency situations must be
addressed and procedures drawn up prior to RVSM introduction.
page 28
La Deuxieme Simulation En Temps Reel RVSM Continentale
CENTRE EXPERIMENTAL EUROCONTROL ________________________________________________________________________________
TRADUCTION EN LANGUE FRANÇAISE
AVANT-PROPOS
Etant donné que la précision des altimètres barométriques diminuait avec
l’altitude, il fut admis à la fin des années 50 qu’il était nécessaire d’augmenter la
séparation verticale minimale entre deux avions (1000
niveau de vol. C’est en 1960 que la séparation fut portée à 2000 ft au dessus de
FL290 pour éliminer toute source d’erreur liée à la perte de précision des
altimètres barométriques à haute altitude. Mais déjà à l’époque, il avait été
envisagé de réduire ultérieurement cette nouvelle séparation par la mise en place
Reduced Vertical Separation Minima) sur une base régionale.
Les progrès technologiques réalisés en matière de maintien d’altitude permettent
aujourd’hui d’envisager une mise en place de la RVSM au-dessus de FL290 dans
certaines régions. Cela devrait permettre d’accroître de façon significative la
capacité de l’espace aérien et de réduire les coûts d’exploitation. La région NAT
(Atlantique Nord) a été sélectionnée pour servir de zone de test RVSM. Le projet
est déjà bien avancé et la RVSM devrait être effective dans cette région dès
1998. La mise en place d’une RVSM sur le continent européen pose plus de
difficultés en raison de la complexité du réseau de routes. Un groupe de travail
EUROCONTROL (Task Force of the Airspace and Navigation Team - ANT) s’est
constitué pour coordonner les différents aspects opérationnels de la mise en
place de la RVSM en Europe. Le calendrier prévoit trois étapes :
1.
2.
3.
Septembre 1997 : décision du groupe ANT en faveur ou non de la RVSM.
Si la décision est favorable, un an d’essai en 2000.
Mise en place définitive de la RVSM en 2001.
Toute modification des procédures de contrôle aérien et de l’environnement de
travail des contrôleurs présuppose une phase de préparation minutieuse. A cet
effet, plusieurs simulations (tant arithmétiques qu’en temps réel) ont eu lieu sur
l’initiative du groupe ANT afin d’évaluer les conséquences d’une introduction de
la RVSM en Europe.
En 1995, deux simulations ont été effectuées au Centre Expérimental
EUROCONTROL (CEE): une simulation arithmétique (Note CEE 8/96) et une
simulation temps réel (Rapport CEE 294). Ces deux simulations ont étudié
l’espace du CCR de Reims plus un secteur de Zurich dans le cadre de la
simulation en temps réel. Ces simulations ont constitué la première étude menée
sur la façon dont les contrôleurs pouvaient intégrer la RVSM continentale dans
leur travail quotidien. La simulation en temps réel s’est aussi intéressée aux
conséquences liées à l’utilisation d’un nouveau Flight Level Orientation Scheme
(FLOS).
En supposant que la RVSM soit mise en place en Europe, plusieurs options sont
envisageables en ce qui concerne l’orientation et l’utilisation des niveaux RVSM
Tâche CEE - SA4 Sommaire du Rapport N° 309
page 29
La Deuxieme Simulation En Temps Reel RVSMContinentale
supplémentaires. Chacune de ces options doit être étudiée afin d’obtenir un
maximum de données qui permettront de décider quel est le schéma le plus
adapté à la mise en place de la RVSM en 2001.
La simulation SA4 a pu évaluer en temps réel les effets de deux schémas
d’orientation de niveaux de vol associés à la RVSM. Les résultats de cette
simulation et des précédentes permettront de choisir entre ces deux schémas.
Une troisième simulation en temps réel (Tâche EEC S08) prévue pour Janvier
1997 examinera plus en détail l’allocation des niveaux de vol du schéma
Les résultats de ces simulations ainsi que toutes les informations techniques
concernant les systèmes embarqués et de maintien d’altitude seront présentés au
groupe ANT en Septembre 1997. A la suite de cette présentation, le groupe ANT
ou non, de mettre en place la RVSM.
SIMULATION TEMPS REEL SA4 RVSM CONTINENTALE
La deuxième simulation temps réel RVSM continentale (Tâche EEC SA4) s’est
déroulée au Centre Expérimental EUROCONTROL de
28 Mai et le 21 Juin 1996. Elle a été consacrée à l’étude des divers schémas
d’orientation des niveaux de vol en condition RVSM entre FL290 et FL410
(minimum de séparation verticale réduit à 1000 ft).
Les objectifs de la simulation ainsi que les différentes organisations conçues pour
les mener à bien sont présentés ci-dessous.
page 30
OBJECTIFS PRINCIPAUX
Objectif n°1
Evaluer les avantages et inconvénients, dans un contexte RVSM
stratégique, des 2 principaux schémas d’orientation des niveaux de vol :
Single Alternate» et « Double Alternate».
OBJECTIFS SECONDAIRES
Objectif n°2
Evaluer l’impact de 3% de trafic non-MASPS entre les niveaux FL290 et FL410
dans chacun des exercices RVSM.
Objectif n°3
Evaluer l’impact du trafic COM non-MASPS sur le réseau RVSM dans chacun des
environnements simulés.
Evaluer les avantages et inconvénients, dans un contexte RVSM stratégique et
tactique, d’un FLOS donné pour les Organisations 4 et 5.
Evaluer l’utilisation des niveaux RVSM sur un plan purement tactique en
comparant les exercices de référence en CVSM (Conventional Vertical
Separation Minima - Minimum de séparation verticale conventionnel) et les
exercices de RVSM uniquement tactique menés à partir des mêmes échantillons
de trafic.
Objectif complémentaire
Selon le FLOS utilisé, évaluer les problèmes à surmonter pour revenir à la
séparation standard en cas de turbulence.
page 31
FLOS « SINGLE ALTERNATE »
Le graphique ci-dessous représente le FLOS « Single Alternate ». La séparation
verticale standard de 1000 ft est augmentée jusqu’au FL410 en conservant la
convention actuelle: niveaux pairs vers l’ouest, niveaux impairs vers l’est. Il est à
noter qu’avec ce schéma, les niveaux FL310, FL350 et FL390, traditionnellement
réservés aux flux de trafic vers l’ouest sont maintenant orientés vers l’est.
Figure 21 - FLOS « Single Alternate »
FLOS « DOUBLE ALTERNATE »
Le graphique ci-dessous représente le FLOS « Double Alternate ». Avec ce
schéma, on conserve l’orientation actuelle des niveaux de vol et chaque niveau
conventionnel est dédoublé par un niveau RVSM immédiatement supérieur.
Figure 22 - FLOS « Double Alternate »
page 32
Définitions
MASPS
Minimum Aircraft System Performance Specification. Il s’agit des spécifications
minimales requises pour qu’un appareil soit autorisé à voler en conditions RVSM.
La plupart des avions civils récents sont au standard MASPS mais certains
appareils plus anciens devront subir des modifications pour être conforme.
Néanmoins, une fois la RVSM mise en place en Europe, il faudra de toute
évidence assurer un service CVSM (Conventional Vertical Separation Minima Minimum de Séparation Verticale Conventionnel) pour un petit nombre d’avions
civils ainsi que pour la plupart des appareils militaires.
RVSM Stratégique et Tactique
Les niveaux supplémentaires obtenus par la RVSM peuvent être utilisés de 2
Disponibilité totale de tous les niveaux de vol avec une possibilité d’allocation
identique à celle des niveaux actuels. Dans cette configuration, les pilotes
pourront déposer leur plan de vol avec n’importe quel niveau de vol.
Tactiquement
Disponibilité temporaire d’un niveau utilisé à la demande par l’ATC. Ces niveaux
ne peuvent pas être choisis directement dans le plan de vol.
ENVIRONNEMENT DE LA SIMULATION
La FIR de Budapest a servi de laboratoire pour tester ces différentes propositions
de RVSM. Les autorités hongroises ont détaché 27 contrôleurs (21 civils et 6
militaires) pour participer à la simulation. Les autorités autrichiennes, roumaines
et slovaques ont également détaché des contrôleurs pour armer les secteurs
adjacents correspondants. Les contrôleurs hongrois ont assuré la couverture des
autres secteurs adjacents.
Des secteurs civils de types différents ont été simulés: des secteurs verticaux et
des secteurs géographiques. Deux secteurs militaires complétaient
l’environnement. Ces secteurs militaires englobaient toute la FIR de Budapest et
les contrôleurs civils et militaires travaillaient conjointement selon les principes
d’une utilisation flexible de l’espace aérien.
Le réseau de routes de la région a été modifié pour les besoins de la simulation.
Ce nouveau réseau était constitué de routes parallèles
Nord-Sud. Cette structure avait pour objectif de refléter
la situation la plus fréquente au
page 33
Le système ATC qui a été reproduit est celui de la Hongrie: MATIAS (Magyar
Automated and Integrated ATC System). Le système MATIAS est conçu pour être
totalement électronique et n’utilise donc plus de strip papier. La validation de ce
système s’est déroulée au Centre Expérimental EUROCONTROL en
Septembre/Octobre 1995 (Tâche CEE AR40 - Rapport 299).
ECHANTILLONS DE TRAFIC
Tous les exercices mesurés ont été fabriqués à partir du même échantillon de
trafic représentatif du volume prévu en Europe au delà de l’an 2000. Les
échantillons de trafic ont été fabriqués pour être représentatifs d’un niveau de
, à la limite du dédoublement de secteur. En règle générale, les
secteurs en-route du centre de l’Europe sont dédoublés dès lors qu’il y a déjà 12
à 15 avions sur la fréquence ou qu’ils sont en passe d’y arriver. Afin de
effet simulateur » incontestable qui permet aux
contrôleurs de gérer un niveau de trafic plus important (pilotes «
performances des appareils standardisées, etc.), le trafic a été augmenté
intentionnellement de 10 à 15%. Il était nécessaire que les niveaux de trafic
soient importants faute de quoi les secteurs n’auraient rencontré virtuellement
9 avions civils non-MASPS (ce qui représentait 3% du trafic total) ont été inclus
dans les échantillons de trafic pour les secteurs RVSM. 7 vols COM qui
traversaient à plusieurs reprises le réseau de routes civil étaient aussi inclus
dans chacun des exercices.
PROCEDURES OPERATIONNELLES
La simulation s’est déroulée dans un environnement de partage de l’espace. Les
contrôleurs civils et militaires ont travaillé conjointement sur la base d’une
utilisation flexible de l’espace aérien. En Hongrie, tout l’espace supérieur (audessus de FL200) est de catégorie « Classe A ».
page 34
ORGANISATIONS
Les organisations ci-dessous ont été définies pour atteindre les objectifs de la
simulation.
Toutes les organisations reprenaient la même sectorisation, un réseau de routes
identique et le même volume de trafic. Les seules différences résultaient du
schéma d’orientation des niveaux de vol choisi et des procédures ATC.
Organisation 0
Organisation de référence. Minimum de séparation verticale conventionnel, pas
de niveau RVSM.
Organisation 1
Orientation de niveaux actuelle mais tous les niveaux RVSM étaient accessibles
en fonction de la demande (RVSM tactique).
La RVSM était mise en place sur tout le secteur mais des règles d’utilisation
strictes étaient appliquées pour éliminer le risque de conflits en limite de secteur
sur des appareils en sens inverse. Deux options ont été envisagées:
• Transfert autorisé vers le « Niveau Supérieur ». Par exemple, FL340 peut être
utilisé pour dédoubler FL330 pour les flux de trafic Ouest - Est.
• Transfert autorisé vers le « Niveau Inférieur ». Par exemple, FL320 peut être
utilisé pour dédoubler FL330 pour les flux de trafic Est - Ouest.
Le choix s’est porté sur la solution «
principales:
• Les avions peuvent toujours descendre et, en conséquence, si le secteur (ou
centre) suivant refuse un transfert au niveau RVSM l’avion peut toujours
descendre de 1000ft pour revenir au niveau standard.
• L’utilisation de « Niveau Supérieur » correspondait à l’Organisation 3
Double Alternate »). Cela permettait d’assurer une certaine cohérence et de
limiter le risque de confusion.
L’utilisation alternée de niveaux tactiques était possible mais impliquait une
coordination téléphonique au cas par cas.
En conséquence, l’Organisation 1 avec l’option «Niveau Supérieur» est désignée
sous le nom Organisation 1A.
page 35
Organisation 1A Utilisation Tactique des niveaux RVSM
Figure 23 - RVSM Tactique - Org 1A
Organisation 2 - Schéma d’Orientation des niveaux de Vol (FLOS) « Single
Alternate »
Ce schéma est la suite logique de la règle semi-circulaire jusqu’à FL410 dans
lequel FL290, 310, 330, 350, 370, 390, 410 sont orientés vers l’Est et FL280, 300,
320, 340, 360, 380, 400 vers l’Ouest. Dans ce schéma, tous les niveaux sont
Figure 24 - FLOS « Simple Alternate » - Org 2
page 36
Organisation 3 - Schéma d’Orientation des niveaux de Vol (FLOS) « Double
Alternate »
Dans ce FLOS les niveaux conventionnels sont dédoublés par les niveaux RVSM
supérieurs. FL310 est associé au FL320 orienté vers l’Ouest, FL330 au FL340
orienté vers l’Est, etc. Tous les niveaux étaient utilisés en mode stratégique.
Figure 25 - FLOS « Double Alternate » - Org 3
page 37
Organisation 4
Comparable à l’Organisation 2 « Single Alternate » sauf en ce qui concerne
FL300 et FL310 qui étaient réservé à une utilisation exclusivement tactique.
Les contrôleurs ont été consultés au sujet des règles d’exploitation qui devaient
être appliquées pour l’Organisation 4. Il a été convenu que FL300 et FL310
seraient utilisés en mode tactique sans aucune réserve dans un secteur donné.
Le transfert entre secteurs à des niveaux tactiques serait effectué sur la base
suivante:
• FL300 pourrait être utilisé pour dédoubler FL290 pour le trafic orienté vers l’Est
• FL310 pourrait être utilisé pour dédoubler FL320 pour le trafic orienté vers
L’utilisation alternée des 2 niveaux tactiques impliquait une coordination
Figure 26 - FLOS « Simple Alternate » avec les Niveaux Tactiques - Org 4
page 38
Organisation 5
Comparable à l’Organisation 3 « Double Alternate » sauf en ce qui concerne
FL300 et FL320 qui étaient réservés à une utilisation exclusivement tactique.
Comme pour l’Organisation 4, les contrôleurs ont été consultés au sujet des
règles d’exploitation qui devaient être appliquées pour l’Organisation 5. Il a été
convenu que FL300 et FL320 seraient utilisés en mode tactique sans aucune
réserve dans un secteur donné. Le transfert entre secteurs à des niveaux
tactiques serait effectué sur la base suivante:
• FL300 pourrait être utilisé pour dédoubler FL290 pour le trafic orienté vers l’Est
• FL320 pourrait être utilisé pour dédoubler FL310 pour le trafic orienté vers
L’utilisation alternée des 2 niveaux tactiques impliquait une coordination
Figure 27 - FLOS « Double Alternate » avec 2 Niveaux Tactiques
page 39
Organisations 2T et 3T
Ces deux organisations ont été définies pour évaluer l’impact des phénomènes
de turbulence sur un environnement RVSM. Les 2 FLOS ont été simulés selon le
L’hypothèse a été admise que dans l’éventualité d’un problème important de
turbulence, les contrôleurs se verraient obligés d’opérer une séparation verticale
ou latérale entre appareils sur tout ou partie de trafic évoluant sur les niveaux
RVSM (entre FL290 et FL410).
Il a été décidé de simuler des problèmes de turbulence aux FL330, FL340 et
FL350 sur l’ensemble de la FIR hongroise. Le scénario était le suivant:
• Peu après le début de « l’exercice mesuré », plusieurs avions aux FL330,
FL340 et FL350 ont signalé qu’ils rencontraient une légère turbulence et ont
• 15 minutes après le début de l’exercice, les même avions ont signalé que la
turbulence était importante et ont demandé à changer de niveau.
• Après avoir prétendument consulté le manuel de procédure, le superviseur en
salle de contrôle a donné l’ordre à tous les secteurs de rétablir la séparation
standard entre FL310 et FL370
• L’espace des secteurs adjacents était moins affecté par la turbulence et ces
secteurs ont donc continué à alimenter les secteurs mesurés aux niveaux
RVSM.
page 40
RESULTATS DE L’ANALYSE DES FLOS « SINGLE » ET « DOUBLE ALTERNATE »
Les conclusions suivantes ont été tirées de la comparaison des deux FLOS
simulés dans les organisations 2 et 3.
Double Alternate » plébiscité par les contrôleurs
Tous les contrôleurs, qu’ils soient civils ou militaires ont préféré le FLOS
Double Alternate » au « Single Alternate ». Plusieurs raisons ont motivé leur
choix:
• Avec le « Double Alternate », comme lors de l’utilisation de la RVSM tactique,
un simple changement de niveau de 1000 ft permettait de résoudre
immédiatement les conflits sur toutes les routes, qu’elles soient à sens unique
ou en double sens. Le graphique ci-dessous montre deux avions convergents
dans un environnement « Double Alternate ». Si une séparation latérale posait
problème, il suffisait d’une simple montée de 1000 ft n’entraînant que peu de
communications radio-téléphoniques pour résoudre le conflit (cette solution
ayant en outre l’avantage de ne pas avoir à prendre en compte le trafic en
sens inverse).
Figure 28 - Conflits Convergents - FLOS « Double Alternate »
340
330
320
310
300
290
Avec le « Single Alternate », en cas de saturation sur un niveau de vol ou de
trafic convergent sur une route à double sens, il faut effectuer une montée de
2000 ft à travers le trafic en sens inverse.
• Les contrôleurs civils étaient plus à l’aise avec le FLOS « Double Alternate »
qui conserve l’orientation de niveaux actuelle. Il n’y a jamais eu de problèmes
Double Alternate » alors que 70% des contrôleurs ont
déclaré avoir éprouvé une certaine confusion avec le « Single Alternate »
• Par rapport au « Single Alternate » et pour la même densité de trafic, les
contrôleurs civils ont signalé que leur charge de travail était moins lourde avec
Double Alternate »
page 41
• Il s’est avéré que le « Double Alternate » était particulièrement utile pour gérer
des flux de trafic évoluant à des vitesses différentes. Le centre de Budapest
contrôle des Boeing 747 gros porteurs sur la première partie de leur vol
d’Europe en l’extrême orient. Ces avions sont trop lourds pour pouvoir monter
bien au-dessus de FL290 mais veulent voler à un nombre de Mach élevé. Ils
sont donc en conflit avec les avions courts-courriers qui sont beaucoup plus
lents ce qui pose d’importantes difficultés aux contrôleurs. Avec le « Double
Alternate » il a été possible de former deux flux de trafic orientés vers l’Est aux
FL290 et FL300 en répartissant les B747 rapides sur FL290 et les avions plus
lents sur FL300.
Figure 29 - Technique « Speed Lane » (Allocation des niveaux en fonction
des vitesses) - FLOS « Double Alternate »
320
310
300
290
280
270
• L’utilisation du « Double Alternate » permettait de réduire de 50% par rapport
Single Alternate » le nombre d’instructions de vitesse données par les
secteurs supérieurs (au-dessus de FL325) et le secteur Nord géographique. Si
l’on prenait exclusivement les exercices de l’après-midi qui étaient les plus
chargés, ce chiffre atteignait même 70%.
• L’utilisation du « Double Alternate » permettait également de réduire de 30%
Single Alternate » le nombre d’instructions de changement de
niveau données par les secteurs supérieurs et Nord. Si l’on ne tenait compte
que des exercices de l’après-midi, ce chiffre atteignait 40%
• Les FLOS « Single » et « Double Alternate » offraient un niveau important de
sécurité mais il a eu 60 % de moins d’incidents de perte de séparation
Double Alternate » (17 pour le « Single Alternate » contre 7
pour le « Double Alternate »). Au cours des exercices « Double Alternate » il
n’y a eu qu’une seule perte de séparation « hors normes » qui concernait un
appareil non-MASPS. Au cours des exercices « Single Alternate » il y a eu 9
pertes de séparation standard (dont 5 classées «
») qui concernaient
des avions non-MASPS
page 42
• Pour les contrôleurs militaires, le « Double Alternate » était la meilleure des
organisations RVSM qu’ils avaient testé.
Le schéma ci-dessous représente un avion militaire traversant un flux de trafic « Double
Alternate ». Le carré représente la séparation obligatoire de 2000 ft au-dessus et audessous de l’appareil.
Figure 30 - Situation de Croisement des Niveaux RVSM par le Trafic Militaire
- FLOS « Double Alternate »
380
370
360
350
340
330
Croisement d’une route à sens unique
Pour croiser une route à sens unique, le contrôleur militaire qui n’a besoin que
ft au-dessus et en dessous de son appareil, doit
seulement s’assurer qu’il y a une fenêtre dans le flux de trafic au FL340 pour
passer sur FL350. Si FL340 est saturé, le contrôleur militaire a toujours la
possibilité de monter au FL360 en évitant le trafic au FL370. Le contrôleur civil
peut coopérer en faisant descendre au FL330 le trafic de FL340 pour offrir une
ft.
Dans le cadre du « Double Alternate », le croisement des routes à sens unique
par les avions militaires était simplifié parce qu’il était rare qu’un contrôleur civil
Opposite Direction Levels » - Niveau utilisé en sens inverse
de l’allocation standard), il n’en avait pas besoin.
Croisement d’une route à double sens
La même technique pouvait être utilisée dans le cas d’un croisement de route à
double sens si le contrôleur militaire donnait un guidage radar à l’avion afin de
le synchroniser avec l’un des flux de trafic. Il suffisait ensuite d’assurer la
séparation, comme ci-dessus, avec un seul niveau en sens inverse.
page 43
• Il s’est avéré plus facile de gérer le trafic civil non-MASPS avec le FLOS
« Double Alternate »: il suffisait de revenir à une CVSM partielle à proximité
des appareils non-MASPS. Par exemple, dans le cas d’un avion non-MASPS
se dirigeant vers l’Ouest au FL 310, le trafic faisant route vers l’Est au FL300
pouvait être descendu au FL290. Bien que le trafic
pénalisé dans les deux FLOS, pour les exercices « Double Alternate » les
avions civils non-MASPS évoluaient à leur RFL pendant plus de 50% du temps
de vol contre moins de 40% avec le « Single Alternate ».
Figure 31 - Gestion des Appareils Non-MASPS - FLOS « Double Alternate »
340
330
320
non-MASPS GAT
310
300
290
• Il n’est pas souhaitable d’opérer une résolution de conflit en effectuant d’abord
un changement de niveau de 2000 ft puis un deuxième pour rejoindre le niveau
initial. Ces manoeuvres étaient rares dans les deux FLOS mais sont
néanmoins intervenues 8 fois au cours des exercices « Single Alternate »
contre deux fois pour le « Double Alternate »
• Le « Double Alternate » présente un avantage certain pour une mise en place
progressive combinée avec une utilisation tactique de la RVSM. La majorité
des contrôleurs soutient l’option d’une introduction progressive afin de gagner
une certaine expérience avant la mise en place globale.
page 44
• Il s’est avéré que l’utilisation du « Single Alternate » impliquerait la présence
d’une zone de transition importante entre les régions RVSM et CVSM. Les
difficultés rencontrées pour revenir à la CVSM à partir du « Single Alternate »
sont présentées ci-dessous:
Figure 32 - Retour à la CVSM - FLOS « Single Alternate »
370
360
350
340
330
Lorsque cela devient nécessaire, la transition « Double Alternate » - CVSM de
fait très simplement en effectuant seulement une descente de 1000 ft comme
illustré ci-dessous:
Figure 33 - Retour à la CVSM - FLOS « Double Alternate »
360
350
340
330
320
310
page 45
FLOS « Single Alternate »
Le « Single Alternate » a été écarté par les contrôleurs car avec ce FLOS, il était
extrêmement difficile d’assurer la gestion du trafic militaire OAT et des appareils
non-MASPS qui traversaient les niveaux RVSM.
Les contrôleurs militaires en particulier ont estimé qu’à leur avis, l’Organisation 2
Single Alternate ») était la plus mauvaise organisation RVSM qu’ils aient testé.
Ils ont déclaré qu’ils avaient été confrontés à un véritable « mur de trafic » à tous
les niveaux RVSM sur les routes civiles ce qui rendait très complexes les
croisements et la coordination.
Très souvent, les avantages du « Double Alternate » décrits ci-dessus ne font
que mettre en évidence les désavantages du « Single Alternate ». Néanmoins, il
s’est avéré que le « Single Alternate » n’était pas totalement sans mérite. Avec le
Single Alternate »:
• Les appareils peuvent, du moins en théorie, se rapprocher au mieux de leur
niveau de croisière optimal à 1000 ft de leur RFL.
• Les niveaux de transition des secteurs peuvent être placés entre n’importe
quels niveaux de vol. Dans le contexte du « Double Alternate », il faudrait
placer le niveau de division verticale soit au-dessus des niveaux associés, soit
en dessous afin d’optimiser le bénéfice du « Double Alternate » sans
augmenter la coordination.
• Le « Single Alternate » est la suite logique de la règle actuellement en vigueur
en dessous de FL290.
Dénominateurs Communs
Dans plusieurs domaines, il n’a pas été possible de constater une différence
significative entre les deux FLOS:
• Selon les relevés du système ISA (« Instantaneous Self Assessment » ) faits
au CEE, les deux FLOS entraînaient une charge de travail qui restait dans la
confortable »
• Le nombre des communications radio-téléphoniques était sensiblement le
même dans les deux organisations
• Il n’y avait pas de différence significative sur les profils de vol des OAT et
appareils non-MASPS.
• Il n’y avait pas non plus de différence significative au niveau de la charge de
travail téléphonique et de coordination. Toutes deux sont demeurées
marginales.
page 46
RESULTATS DE L’ANALYSE DE LA RVSM TACTIQUE
Les conclusions suivantes résultent d’une comparaison directe des Organisations
1A et 0.
L’utilisation des niveaux RVSM d’un point de vue exclusivement tactique a permis
de renverser une situation qui frôlait la limite des capacités humaines et de
revenir à une situation normale où les contrôleurs étaient certes chargés mais
Tous les contrôleurs qui ont participé à la simulation ont eu le sentiment que la
RVSM tactique présentait des avantages certains tant pour les contrôleurs
militaires que civils, mais aussi pour les compagnies aériennes.
Les principaux résultats de la simulation de la RVSM tactique sont les suivants:
• Les contrôleurs civils ont trouvé que leur tâche était facilitée et une réduction
considérable de leur charge de travail a été enregistrée. La RVSM tactique
permettait de simplifier les résolutions de conflits en limitant d’environ 6% les
communications radio-téléphoniques et en allégeant le suivi de la résolution.
• Les instructions de vitesse étaient moins fréquentes et les avions étaient
rarement déviés de leur route.
• Les règles d’allocation des niveaux RVSM supérieurs pour décharger les
niveaux CVSM encombrés ont été avalisées par les contrôleurs.
• La RVSM tactique a apporté plus de flexibilité pour les accords de coordination
mais aussi une légère augmentation de la coordination téléphonique intercentre
La charge de travail du contrôleur organique militaire a été diminuée et les
croisements de routes civiles ont été simplifiés.
page 47
Parce que le trafic civil restait sur sa route et était donc plus prévisible, la
coordination civils-militaires s’en trouvait réduite et les avions militaires avaient
plus de place pour manoeuvrer. Les figures ci-dessous représentent les
trajectoires des appareils dans la région Sud-Est des secteurs SM/ST pendant les
exercices CVSM et RVSM tactique.
Figure 354 - Trajectoires des appareils avec CVSM - Org 0
Figure 345 - Trajectoires des appareils avec RVSM tactique - Org
1A
page 48
• Tous les contrôleurs ont eu le sentiment que la RVSM tactique permettait
d’améliorer la sécurité. Les enregistrements prouvent que cette organisation et
celle de référence étaient d’un niveau de sécurité tout à fait acceptable mais
dans le cas des exercices CVSM, il y a eu beaucoup plus d’incidents de perte
hors normes ».
• Le système simulé de « Short Term Conflict Alert » (STCA) ne prenait pas en
compte les différents minima de séparation verticale des trafic MASPS et nonMASPS. La seule perte de séparation «
» qui soit arrivée au cours
des exercices de RVSM tactique impliquait un appareil non-MASPS et n’a pas
déclenché d’alerte STCA. Dès lors que l’on accepte que des appareils nonMASPS évoluent dans un environnement RVSM, il est donc impératif pour une
question de sécurité de prendre en compte les minima de séparation MASPS
et non-MASPS dans le STCA.
• Le trafic non-MASPS était souvent pénalisé mais pouvait être intégré dans les
flux de trafic en assurant une CVSM dans leur voisinage immédiat.
• L’utilisation tactique de la RVSM a permis d’améliorer la qualité du service. Le
nombre de changements de niveau pour résoudre les conflits a été analysé
ft suivie par une montée/descente vers le niveau
d’origine). Environ 3% des appareils ont dû exécuter ce type de manoeuvre
dans Org 0 (changements de 2000 ft) et Org 1A (changements de 1000 ft).
Les changements de niveau de 1000ft dans Org 1A étaient presque toujours
des montées. Des calculs fondés sur les indications de consommation des
constructeurs ont confirmé que dans la plupart des cas, la période de vol en
palier était assez longue pour être considérée comme étant économique.
Les changements de niveau de 2000 ft dans Org 0 étaient principalement des
descentes suivies de montées pour retourner vers le niveau d’origine. Ces
manoeuvres ne sont visiblement pas efficaces. Lorqu’une manoeuvre
impliquait une montée puis une descente vers le niveau d’origine, le période
de vol en palier était rarement assez longue pour permettre une économie de
carburant.
• L’orientation des niveaux de vol CVSM a été conservée pour Org 1A pour
éviter toute confusion. Le retour vers la CVSM s’en est trouvé facilité
• Il serait possible de passer en souplesse d’une RVSM tactique utilisant le
niveau supérieur » à un FLOS « Double Alternate » en fonction de
l’augmentation de trafic
page 49
RESULTATS DE L’ANALYSE DE L’ORGANISATION 4
Les conclusions suivantes résultent d’une comparaison directe de l’Organisation
Single Alternate » de l’Organisation 2.
L’Organisation 4 n’a pas pu démontrer d’avantages flagrants par rapport au FLOS
Single Alternate » pour les trafics non-MASPS, qu’ils soient militaires ou civils.
Deux niveaux de croisière très utiles étaient perdus ce qui augmentait la
congestion des autres niveaux.
L’Organisation 4 a produit une charge de travail légèrement plus importante que
Single Alternate » et les contrôleurs civils ont tous préféré travailler
exclusivement avec le « Single Alternate ».
Les contrôleurs militaires n’ont pas constaté d’amélioration significative pour leur
trafic avec Org 4. Bien que leur tâche de croisement ait été légèrement plus aisée
au voisinage de FL290, cet avantage était annulé par la plus grande difficulté
qu’ils avaient à traverser la région de FL310 à FL370.
En raison de la densité de trafic aux FL320 et FL290, l’Organisation 4 ne
présentait pas de bénéfices pour le trafic non-MASPS. Sur les 9 conflits analysés
qui impliquaient des appareils non-MASPS, 6 d’entre eux sont intervenus au
FL320. L’Organisation 4 qui avait été conçue pour faciliter l’intégration du trafic
non-MASPS s’est avérée moins sûre pour ces vols.
Il y a eu 4 pertes de séparation impliquant des appareils non-MASPS sans
déclenchement de l’alerte STCA. Si l’on accepte que des appareils non-MASPS
évoluent dans un environnement RVSM, il est donc impératif pour une question
de sécurité de prendre en compte les minima de séparation MASPS et nonMASPS dans le STCA.
Les contrôleurs civils n’étaient pas d’accord avec les procédures de coordinations
définies pour l’Organisation 4. Plus de la moitié d’entre eux a considéré que le
organisation pouvait s’avérer dangereux et un peu moins de la moitié a admis
avoir éprouvé à un moment des doutes sur le FLOS utilisé dans l’Organisation 4.
page 50
RESULTATS DE L’ANALYSE DE L’ORGANISATION 5
Double Alternate » de l’Organisation 3.
Avec Org 5, comme pour Org 4, deux niveaux de croisière particulièrement
intéressants étaient perdus pour les contrôleurs et surtout, pour les compagnies
aériennes. Si ces niveaux n’étaient utilisés que d’un point de vue tactique, ils
restaient libres la plupart du temps.
L’Organisation 5 a provoqué globalement la même surcharge de travail que
l’Organisation 3 mais 85% des contrôleurs civils ont eu le sentiment que leur
exe. La combinaison de RVSM stratégique et tactique dans
Org 5 a parfois provoqué une certaine confusion pour 28% des contrôleurs. Le
nombre des communications radio-téléphoniques était très élevé et le nombre
d’instructions de vitesse était doublé.
Les contrôleurs militaires ont, eux aussi, eu le sentiment que leur charge de
travail était accrue et qu’il leur était plus difficile de traverser les routes civiles
dans Org 5. Ceci était probablement dû à la densité des flux de trafic aux FL310
et FL350 qui rendait très difficile le croisement de ces niveaux et tous les
croisements à proximité de ces niveaux de vol.
Il n’y avait pas de différence entre les deux organisations au niveau des
problèmes d’intégration du trafic non-MASPS.
Le niveau de sécurité était plus bas dans Org 5 par rapport au FLOS « Double
Alternate » avec deux fois plus de conflits «
». 4 d’entre eux n’ont pas
déclenché d’alerte STCA. Comme nous l’avons déjà précisé plus haut, si l’on
accepte que des appareils non-MASPS évoluent dans un environnement RVSM,
il est donc impératif pour une question de sécurité de prendre en compte les
non-MASPS dans le STCA.
L’utilisation réduite de FL300 et FL320 dans Org 5 avait des conséquences très
importantes sur les niveaux proches, entraînant deux fois plus de trafic sur FL290
et FL310. Cette situation a induit plus d’instructions de vitesse. Les vols longscourriers qui ne pouvaient pas monter au-dessus de FL310 étaient soumis à des
instructions de vitesse pour maintenir les séparations avec les courts-courriers
L’Org 5 ne présentait aucun avantage significatif, ni pour les contrôleurs, ni pour
les compagnies. Les contrôleurs ont unanimement déclaré qu’ils préféraient une
utilisation entièrement stratégique du FLOS « Double Alternate » à l’Org 5.
page 51
RESULTATS DE L’ANALYSE EN CONDITION DE TURBULENCE
Ce scénario a induit une charge de travail importante pour les FLOS « Single » et
« Double Alternate ». Ces deux FLOS étaient difficiles à gérer mais de nombreux
contrôleurs ont eu le sentiment que le « Double Alternate » présentait un léger
avantage.
Dans les deux organisations, la situation est devenue très « complexe » car
aucune procédure n’était prévue. Au cas où il s’avérerait nécessaire, dans
certaines circonstances, de revenir à une séparation standard en configuration
RVSM, il faudrait tenir compte de certains facteurs:
• Définir des procédures pour retourner à la séparation standard et éviter ainsi
que la situation ne devienne ingérable
• La charge de travail s’est accrue considérablement dans le scénario de
turbulence. Les charges maximales des secteurs pourraient être définies à
partir du nombre maximum d’appareils pouvant être gérés en même temps
dans le « pire » des cas.
CONSIDERATIONS RELATIVES A LA CONCEPTION DU SYSTEME ATC
Les contrôleurs qui ont participé à la simulation ont fait les observations suivantes
concernant les caractéristiques qu’ils estimaient nécessaires pour un système
fonctionnant en environnement RVSM qui accepterait des appareils non-MASPS:
• Le STCA doit prendre en compte les différents minima de séparation des
avions MASPS et non-MASPS
• Les outils du « Medium Term Conflict Alert » (MTCA) doivent également
prendre en compte les différents minima de séparation des avions MASPS et
non-MASPS
• Le contrôleur doit pouvoir identifier immédiatement les appareils non-MASPS.
Il est nécessaire d’avoir une indication précise sur l’étiquette radar (pour la
simulation, l’indicatif apparaissait en jaune). Si cette indication apparaît autre
part, il y a de fortes chances pour qu’elle passe inaperçue.
• Les indicatifs des appareils non-MASPS, qu’ils soient civils ou militaires,
étaient affichés en jaune. Ce choix pouvait prêter à confusion et il serait
souhaitable de trouver une autre méthode qui permette de faire la différence
entre ces deux groupes d’appareils.
page 52
RECOMMANDATIONS
Les prochaines simulations devraient se concentrer sur les points suivants:
• Confirmation des avantages du FLOS « Double Alternate »
Le FLOS « Double Alternate » présente un grand intérêt et devra être évalué
dans d’autres environnements.
• Confirmation des
environnements
avantages
pour
les
militaires
dans
d’autres
Les avantages pour les appareils militaires non-MASPS devront être confirmés
dans un autre environnement.
• Etude des procédures d’urgence
Le scénario de turbulence a mis en évidence qu’il fallait parer à toute éventualité
et définir des procédures d’urgence avant de mettre en place la RVSM.
page 53
ANNEX 1
MAP

EUROCONTROL

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