análisis de parámetros de influencia en la definición de ...€¦ · título: e2 2019....

Análisis de parámetros de influencia en la definición

de trayectorias 4D

Entregable 2 2019 (E2 2019). Evaluación práctica de

los condicionantes y limitaciones de implementación

de trayectorias 4D desde el punto de vista ATM/CNS

Título: E2 2019. Evaluación práctica de los condicionantes y limitaciones de implementación de trayectorias

4D desde el punto de vista de ATM/CNS.

Fecha: Julio de 2019 2 / 115

Hoja de Identificación del documento

Título: Análisis de parámetros de influencia en la definición de trayectorias 4D. Entregable 2 2019 (E2 2019). Evaluación práctica de los condicionantes y limitaciones de implementación de trayectorias 4D desde el punto de vista de los servicios ATM/CNS.

Código: E2 2019

Fecha: Julio 2019

Fichero: N.A.

Autor: Álvaro Rodríguez Sanz

Cecilia Claramunt Puchol

Francisco Tomás Serrano Martínez

Revisor: Fernando Gómez Comendador

Aprobado: N.A.

Versiones:

Numero Fecha Autor Comentarios

01 Álvaro Rodríguez Sanz

Cecilia Claramunt Puchol

Francisco Tomás Serrano Martínez




Resumen Ejecutivo

El objetivo de este documento es revisar el concepto operacional de trayectorias 4D,

definido en entregables anteriores, y realizar una evaluación práctica de los

condicionantes y limitaciones para la implantación de este concepto.

Con esto se consigue un avance del proyecto de “Análisis de parámetros de influencia

en la definición de trayectorias 4D” en un ámbito más práctico en cuanto a las

condiciones para la implantación de este tipo de operaciones.

Después de haber evaluado en el anterior entregable los requisitos fundamentales y

necesidades esenciales para la implantación de las trayectorias 4D y haber analizado

las relaciones que tiene con otros nuevos conceptos y sistemas del ATM futuro, se

pretende ampliar el proyecto hacía el análisis de la planificación y gestión de este tipo

de trayectorias, pasando por las fases de análisis, modificación, negociación y

actualización. Tras ello, se amplía en un ámbito más práctico mediante la evaluación

de la degradación de la trayectoria y la propuesta de medidas correctoras a lo largo de

la trayectoria. Adicionalmente, se analizará la implicación del piloto y del controlador en

dichas medidas.

La finalidad es presentar un entregable que reúna de forma práctica las condiciones y

limitaciones asociadas a la implantación de trayectorias 4D desde el punto de vista de

los servicios ATM y sistemas CNS.

La principal contribución de este trabajo es proporcionar unas medidas correctoras que

serán necesarias para que las trayectorias 4D se puedan implantar de manera eficaz y

obteniendo el máximo rendimiento de ellas.




Índice de Contenidos

1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 13

2 OBJETIVOS Y ALCANCE ........................................................................................................... 15

3 ESTADO DEL ARTE ................................................................................................................... 17

3.1 Concepto operacional de las trayectorias 4D .......................................................................... 18

3.2 Necesidad del uso de las trayectorias 4D ............................................................................... 19

3.3 Gestión actual del tráfico aéreo – Planificación de vuelos ...................................................... 21

3.4 Hacia la navegación basada en prestaciones (PBN) .............................................................. 23

3.4.1 Características de la Navegación Basada en Prestaciones ...................................................................................................... 26

3.5 SESAR 2020: Concepto de Operaciones ............................................................................... 27

3.6 Comparativa de operaciones basadas en trayectorias 4D en SESAR y NextGen .................. 28

3.7 Concepto operacional de las TBO (BDT, SBT, RBT) .............................................................. 31

3.8 Gestión de la trayectoria 4D .................................................................................................... 37

3.8.1 Datos de la RBT ......................................................................................................................................................................... 41

3.9 Proceso de planificación (SBT) ............................................................................................... 42

3.10 Transferencia entre SBT y RBT .......................................................................................... 44

3.11 Proceso de ejecución (RBT) ............................................................................................... 47

3.12 Proceso de monitoreo (RBT) .............................................................................................. 48

3.13 Procesos asociados al análisis y modificación de datos de la RBT .................................... 49

3.13.1 Proceso de verificación ........................................................................................................................................................ 50

3.13.2 Proceso de actualización ...................................................................................................................................................... 51




3.13.3 Proceso de revisión .............................................................................................................................................................. 52

3.13.4 Proceso de sincronización .................................................................................................................................................... 56

3.14 Trayectorias 4D y ventanas de tolerancia basadas en experiencias anteriores .................. 56

3.15 EFPL y las RBT .................................................................................................................. 60

4 METODOLOGÍA ......................................................................................................................... 65

4.1 Definición de Waypoints ......................................................................................................... 66

4.2 Definición de ventanas de paso .............................................................................................. 69

5 CONDICIONES DE ACTUALIZACIÓN DE LAS RBT ................................................................. 72

5.1 Tolerancias de posición ante la degradación de la trayectoria ................................................ 73

5.2 Tolerancias de tiempo ante la degradación de la trayectoria .................................................. 81

6 JUSTIFICACIÓN DE LAS TOLERANCIAS PROPUESTAS ........................................................ 89

7 IMPLICACIÓN DEL PILOTO ..................................................................................................... 103

8 IMPLICACIÓN DEL CONTROLADOR ...................................................................................... 105

9 CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 110

10 TRABAJOS FUTUROS ............................................................................................................. 113

11 REFERENCIAS ........................................................................................................................ 114




Índice de Figuras

Figura 1. Metodología de análisis del Estado del Arte ............................................................................ 18

Figura 2. Comparación entre las rutas convencionales, RNAV y RNP. .................................................. 24

Figura 3. Concepto de PBN dentro del concepto de espacio aéreo ....................................................... 25

Figura 4. Esquema de negociación de trayectorias según NextGen ...................................................... 31

Figura 5. Fases de planificación de la trayectoria ................................................................................... 35

Figura 6. Clusters principales del FRDS ................................................................................................. 40

Figura 7. Procesos de gestión de la trayectoria ...................................................................................... 42

Figura 8. Procesos de análisis y modificación de la RBT........................................................................ 49

Figura 9. Proceso de actualización de la RBT ........................................................................................ 51

Figura 10. Proceso de revisión de la RBT .............................................................................................. 53

Figura 11. Esquema de la metodología .................................................................................................. 65

Figura 12. Distribución de Waypoints (primer caso) ............................................................................... 67

Figura 13. Distribución de Waypoints (segundo caso) ............................................................................ 68

Figura 14. Distribución de Waypoints (tercer caso) ................................................................................ 68

Figura 15 . Enfoques para la definición de ventana de paso según el parámetro que se fije ................. 69

Figura 16. Probabilidades de una distribución normal ............................................................................ 70

Figura 17. Waypoints definidos para las ventanas de posición ............................................................... 74

Figura 18. Waypoints definidos para las ventanas de tiempo ................................................................. 81

Figura 19. Vuelo 1 – Justificación de tolerancias .................................................................................... 91

Figura 20. Vuelo 2 – Justificación de tolerancias .................................................................................... 94




Figura 21. Vuelo 3 – Justificación de Tolerancias ................................................................................... 96

Figura 22. Vuelo 4 – Justificación de Tolerancias ................................................................................... 98

Figura 23. Vuelo 4 – Cambios de nivel de vuelo ..................................................................................... 99

Figura 24. Vuelo 4 – Descenso ............................................................................................................. 101




Índice de Tablas

Tabla 1. Resultados CTAs ...................................................................................................................... 59

Tabla 2. Probabilidades según nivel sigma ............................................................................................. 70

Tabla 3. Ventanas dimensionales WP 1 en km ....................................................................................... 75

Tabla 4. Ventanas de tiempo en cada WP en km ................................................................................... 75

Tabla 5. Tolerancias establecidas para los Waypoints asociados al ascenso en km ............................. 76

Tabla 6. Tolerancias establecidas para los Waypoints asociados al crucero y descenso en km ............ 76

Tabla 7. Ventanas temporales para la fase de ascenso ......................................................................... 82

Tabla 8. Ventanas temporales para la fase de crucero ........................................................................... 83

Tabla 9. Ventanas temporales para la fase de descenso ....................................................................... 84

Tabla 10. Tolerancias temporales para el ascenso ................................................................................. 85

Tabla 11. Tolerancias temporales para el crucero .................................................................................. 85

Tabla 12. Tolerancias temporales para el descenso ............................................................................... 86

Tabla 13. Tiempos Vuelo 1 ..................................................................................................................... 93







Glosario

ACC Area Control Center

ADEP Aerodrome of Departure

ADES Aerodrome of Destination

ADP ATFCM Daily Plan

ADS Automatic Dependent Surveillance

ADS-B ADS-Broadcast

ADS-C ADS-Contract

ANSP Airspace Navigation Service Provider

APP Approach Control

A-RNP Advanced Required Navigation Performance

ATC Air Traffic Control

ATCO Air Traffic Control Officer

ATFCM Air Traffic Flow and Capacity Management

ATM Air Traffic Management

ATSU Unidad de Servicios de Tránsito Aéreo

AU Airspace Users




BDT Business Developement Trajectory

CCO Continuous Climb Operations

CDM Collaborative Decision Making

COP Punto de Coordinación

DCB Demand and Capacity Balancing

ECAC European Civil Aviation Conference

EFPL Extended Flight Plan

EPP Extended Projected Profile

EUROCONTROL European Organisation for the Safety of Air Navigation

FATO Final Approach and Take-Off Area (Helipuertos)

FF-ICE Flight and Flow Information for Collaborative Environment

FIXM Flight Information Exchance Model

FMS Flight Management System

FOC Flight Operations Centre

FP Flight Plan

FRDS Flight Relevant Data Set

GNSS Global Navigation Satellite System




GUFI Globally Unique Flight Identifier

IFPS Integrated Flight Plan Processing System

IOP Interoperability between ground systems

KPA Key Performance Area

NM Network Manager

NMF Network Management Function

NMOC Network Manager Operations Centre

NOP Network Operations Plan

OACI Organización de Aviación Civil Internacional

PANS Procedures for Air Navigation Services

PBN Performance Based Navigation

RBT/RMT Reference Business Trajectory / Reference Mission Trajectory

RFP Repetitive Flight Plan

RNAV Area Navigation

RNP Required Navigation Performance

SACTA Sistema Automatizado de Control de Tránsito Aéreo

SBT/SMT Shared Business Trajectory / Shared Mission Trajectory




STAM Short Term ATFCM Measure

SWIM Sistem Wide Information Management

TBO Trajectory Based Operations

TM Trajectory Management (Gestión de la trayectoria)

TMR Trajectory Management Requirement

TOC Top Of Climb

TOD Top Of Descent

TSAT Target Start-up Approval Time

TTOT Target Take-Off Time

TWR Tower Control

UDPP User Driven Prioritizacion Process

4D 4 Dimensions




1 INTRODUCCIÓN

Las crecientes limitaciones de capacidad, eficiencia y costes, derivadas de la evolución en las

operaciones aéreas, han cambiado la perspectiva desde la que se pretende abordar la gestión

del tránsito aéreo (concepto de ATM futuro) y el concepto de operaciones.

Los nuevos programas y avances tecnológicos están encaminados a lograr un uso flexible del

espacio aéreo que sustituya las rutas convencionales por las rutas preferidas por los usuarios del

espacio aéreo en función de sus objetivos de negocio. Estas nuevas rutas conllevarán múltiples

beneficios para los usuarios del espacio aéreo en el ámbito de la eficiencia de las operaciones

aéreas y eficiencia de costes, a la vez que contribuirán a la reducción del impacto

medioambiental. El cambio necesario para introducir la libertad de planificación de vuelos en el

espacio aéreo viene de la mano de la implantación de las trayectorias 4D, que posibilitarán el

concepto de Operaciones Basadas en Trayectorias (denominadas TBO).

Las trayectorias 4D se enmarcan dentro del programa europeo SESAR (Single European Sky

ATM Research). Los objetivos que persigue el nuevo concepto de espacio aéreo son:

reestructurar el espacio aéreo europeo según los flujos de tráfico, aumentar la capacidad e

incrementar la eficiencia en la gestión.

Este tipo de trayectorias se basan en la integración del tiempo en las actuales trayectorias 3D, de

forma que la aeronave siga una trayectoria óptima, exigiendo que pase por un Waypoint (definido

con latitud, longitud y nivel de vuelo) en una ventana tiempo determinada. Así pues, se podría

definir la trayectoria 4D como un conjunto de segmentos que unen varios puntos de paso, los

cuales tienen fijados un tiempo determinado para sobrevolarlos. Este nuevo concepto hará el

sistema más predecible y permitirá a los usuarios seguir unas rutas de vuelo prácticamente sin

restricciones. La mejora de la predictibilidad es uno de los requisitos marcados por SESAR para

optimizar la sincronización de trayectorias 4D y la reducción de conflictos.

La nueva metodología de navegación se asienta en la planificación exhaustiva, el intercambio de




información precisa y la toma de decisiones colaborativa.

Así pues, este documento se centra en realizar una evaluación de los condicionantes y

limitaciones de implementación de trayectorias 4D desde el punto de vista de los servicios ATM y

sistemas CNS. A partir de los resultados obtenidos en entregables anteriores de los análisis de

predictibilidad y fiabilidad, así como de las ventanas de paso asociadas, se propondrán una serie

de tolerancias o umbrales a la implementación del concepto operacional de las trayectorias 4D,

para los diferentes escenarios analizados.

Dicho de otro modo, se analizan las condiciones o limitaciones necesarias para la

implementación del concepto operacional de trayectorias 4D y su eficiente desarrollo desde un

punto de vista práctico. Además, se analizará la forma de gestión que necesitarán este tipo de

trayectorias y las fases por las que pasará.




2 OBJETIVOS Y ALCANCE

El presente documento, “Evaluación práctica de los condicionantes y limitaciones de

implementación de trayectorias 4D desde el punto de vista de ATM/CNS”, persigue los siguientes

objetivos:

· Análisis del estado del arte sobre el concepto operacional de las trayectorias 4D dentro

del ámbito de SESAR y sobre la forma de gestionar este tipo de trayectorias. Se

analizan los requisitos y beneficios de estas trayectorias. También se estudian los

proyectos e investigaciones que se han llevado a cabo en temas relacionados con la

gestión de las trayectorias 4D.

· Evaluación práctica de la degradación de la trayectoria mediante la propuesta de

ventanas de tolerancia para conseguir un desempeño eficiente de las trayectorias 4D.

· Detallar las implicaciones de los pilotos y controladores desde un punto de vista de

herramientas ATM/CNS para el buen funcionamiento de las mismas.

En primer lugar, se ha realizado un estado del arte que permite comprender la situación actual

del espacio aéreo, en el que se expone el funcionamiento del sistema ATM para gestionar las

operaciones y se introducen los nuevos conceptos de trayectorias relacionadas con las

trayectorias 4D. Además, se analiza la forma de gestión de este tipo de trayectorias y todo el

proceso y etapas por las que pasa desde la planificación hasta su ejecución, pasando por las

fases estratégica, pretáctica y táctica.

Puesto que la clave de este trabajo es definir los condicionantes y limitaciones al concepto

operacional de las trayectorias 4D, se han analizado los análisis de predictibilidad, fiabilidad y

degradación de entregables anteriores. Con ello, se proponen unas ventanas de tolerancia,

basadas en las ventanas de degradación y teniendo en cuenta toda la normativa en cuanto a

separaciones entre aeronaves definidas por la OACI. Dichas ventanas de tolerancia marcarán

una condición sobre cuándo debe ser actualizada la trayectoria 4D. Adicionalmente, se estudia la




implicación del piloto y del controlador en la gestión de este concepto operacional.

Por último, se tratará de justificar todos los valores numéricos obtenidos y propuestos mediante

el análisis de datos de vuelos reales.

!




3 ESTADO DEL ARTE

Para introducir las trayectorias 4D se debe mostrar, en primer lugar, una visión del escenario en

el que se llevan a cabo las operaciones de las aeronaves. Para ello, se analizará la situación

actual y las restricciones que han surgido a raíz del crecimiento del tráfico aéreo. Así como las

soluciones propuestas por el proyecto europeo SESAR para alcanzar los objetivos fijados que

definen el concepto del ATM futuro.

Así pues, se empezará definiendo el concepto en el que se desarrollan las operaciones aéreas

actualmente. Luego, se expondrán las limitaciones y necesidades previstas en el espacio aéreo

y, tras ello, se compararán las Operaciones Basadas en Trayectorias (TBO) con el concepto de

ATM futuro teniendo en cuenta la visión de los planes de SESAR 2020 y las Operaciones PBN,

como se muestra en la Figura 1.

Una vez explicado esto, se adentrará más en el concepto de las Operaciones Basadas en

Trayectorias, definiendo los nuevos conceptos de tipos de trayectorias (BDT, SBT y RBT) y el

modo de gestión de las mismas. Se detallará el proceso de planificación y transferencia entre un

tipo de trayectorias y otras, así como las etapas de análisis y modificación de éstas (verificación,

actualización, revisión y sincronización).

Por último, se indagará sobre la degradación de las trayectorias 4D basándonos en experiencias

reales de vuelos.




3.1 Concepto operacional de las trayectorias 4D

Las trayectorias 4D forman parte del programa de Cielo Único Europeo de SESAR. Este

programa se ideó para reformar la arquitectura del sistema ATM europeo, permitiendo el

cumplimiento de las necesidades futuras de capacidad, seguridad y eficiencia, así como de los

requisitos medioambientales. [1]

Actualmente, la navegación en la aviación contempla 3 dimensiones: la latitud, la longitud y la

altitud. Pero debido al gran congestionamiento del espacio aéreo se hace necesario incluir una

dimensión más, el tiempo, pasando así a la navegación 4D.

Así pues, las futuras trayectorias 4D se podrán definir como un conjunto de segmentos que unen

Figura 1. Metodología de análisis del Estado del Arte




diferentes puntos de paso, los cuales tienen fijados un tiempo determinado para ser

sobrevolados. Es decir, para su generación, primero se proyecta la ruta en el espacio y

posteriormente se le imponen unas limitaciones temporales (ventanas de paso) para alcanzar

determinados puntos de la ruta, denominados Waypoints (WP).

Esto permitirá un sistema más predecible y la posibilidad a los usuarios de seguir rutas de vuelo

casi sin restricciones, pudiendo seguir la trayectoria óptima para ellos siempre y cuando se

cumpla con los tiempos establecidos.

El éxito de estas operaciones radica en la planificación exhaustiva de cada trayectoria 4D, con la

intervención de todos los agentes involucrados en las operaciones aéreas, acordando una

trayectoria de referencia (RBT-Reference Business Trajectory, acordada por todos los agentes

involucrados en las operaciones aéreas) que la aeronave tratará de volar, siempre que sea

posible.

3.2 Necesidad del uso de las trayectorias 4D

La tendencia creciente del tráfico aéreo en un espacio aéreo limitado implica un cambio en el uso

del espacio aéreo a futuros que permita un aumento de su capacidad y un uso más flexible del

mismo.

A raíz de esta situación, surge la idea de dejar de lado las rutas prefijadas para que cada

aerolínea pueda volar sus trayectorias deseadas, llegando a un consenso previamente con el

resto de las partes involucradas en las operaciones. Esta idea se materializa a través de la

implantación de las trayectorias 4D, que permiten volar las trayectorias más convenientes para

los usuarios del espacio aéreo según su propósito u objetivo, rutas más directas o más eficientes

en cuanto a consumo de combustible.

Las trayectorias 4D, al agregar la dimensión temporal, requieren unos elevados requisitos de

sincronización de las actualizaciones en la evolución de la trayectoria, propiciadas por la

colaboración en el intercambio de información. Por ello es habitual definir como principales




beneficios del uso de las trayectorias 4D el aumento de la predictibilidad y de la precisión en la

trayectoria. Sin embargo, es necesario ahondar en el resto de mejoras que introducen las

operaciones 4D para tener una visión global del impacto de las mismas respecto de las

operaciones convencionales.

El concepto de trayectoria 4D abarca todas las fases del vuelo, definiéndose incluso antes del

comienzo de la operación, en las fases estratégica y pretáctica, y aportando información para su

análisis tras la operación, en la fase de post-operación, de forma que se puedan utilizar los datos

del vuelo para introducir mejoras y resolver problemas en operaciones futuras. Por tanto, la

extensión del concepto de trayectoria 4D a todas las fases del vuelo refina el proceso de

planificación y la prevención de sucesos o conflictos y permite que cualquier cambio que se

produzca en la trayectoria de referencia sea comunicado automáticamente a todos los

stakeholders (agentes que participan de algún modo en las operaciones aéreas), mejorando la

precisión con la que se predice la trayectoria y promoviendo la toma de decisiones colaborativa.

Durante la fase de operación -fase táctica-, la predicción de la trayectoria se realiza tanto a bordo

como en tierra, utilizando para ello el plan de vuelo, datos de vuelo, información meteorológica,

etc.

Aunque se maneja mayor cantidad de información, que se extiende en un horizonte que abarca

todas las fases de operación, ésta es más precisa y a cada stakeholder se le transmiten datos

concisos, lo que facilita la gestión de la información, la predicción de la evolución de la

trayectoria y la previsión y evasión de conflictos con anterioridad, reduciendo la necesidad de

futuras revisiones y cambios en la trayectoria. Todos los actores involucrados en los vuelos

forman parte de esta red de intercambio de datos. La clave radica en que se envía únicamente la

información necesaria a cada una de las partes interesadas y la transmisión de datos se realiza

de forma automática. Por lo tanto, cada usuario maneja información concisa y útil en todo

momento.

Por otra parte, es importante recalcar la necesidad de manejar límites de tiempo precisos para el




desarrollo seguro de estos vuelos, ya que la separación en operaciones 4D se basa en el tiempo,

es decir, las restricciones temporales son las que definen la trayectoria. Por lo tanto, se utilizan

ventanas o rangos temporales para distintos puntos de la trayectoria, lo que definirá el perfil de

velocidades requerido en cada vuelo.

Finalmente, destaca la gran mejora que introducen las trayectorias 4D en los aeropuertos de

origen y destino, ya que el énfasis en la planificación contribuye de forma positiva al rendimiento

de las pistas, junto con la mejora en relación con la reducción en la emisión de contaminantes a

la atmósfera, objetivo de gran interés en la actualidad.

3.3 Gestión actual del tráfico aéreo – Planificación de vuelos

Actualmente, el tránsito de aeronaves implica la intervención de múltiples actores, tanto

humanos como tecnológicos, que permiten la operación segura de éstas.

La programación de los vuelos comienza meses antes de la ejecución de los mismos en lo que

se denomina la fase estratégica, que abarca el tiempo anterior a una semana antes de la

operación. Las aerolíneas establecen un Plan de Vuelo Repetitivo (RFP), que seguirán sus

aeronaves entre un origen y destino concretos periódicamente, en un horario y día de la semana

establecido. En principio, se intenta seguir el RFP y, de esta forma, evitar la presentación de un

Plan de Vuelo (FP) individual para cada vuelo con las mismas características y simplificar los

procesos de planificación.

En Europa, todos los planes de vuelo se mandan al IFPS (Sistema Integrado para el Tratamiento

de Planes de Vuelo Inicial), que es un sistema del Centro de Operaciones del Gestor de Red

(NMOC) encargado de recibir, realizar un procesado inicial y distribuir los planes de vuelo en el

área de cobertura de los estados integrantes. Es decir, es un sistema donde los planes de vuelo

se almacenan y procesan.

Por otra parte, España cuenta con la herramienta SACTA (Sistema Automatizado de Control de

Tránsito Aéreo), cuya tecnología procesa y gestiona los planes de vuelo, proporcionando a los




controladores aéreos la información actualizada de los vuelos, necesaria para la toma de

decisiones correcta en el control del tránsito aéreo. El SACTA integra todos los centros de

control en ruta (ACC), de aproximación (APP) y de torre (TWR) españoles y gestiona de forma

centralizada los planes de vuelo y la información radar, que incluye la información meteorológica

y permite intercambiar datos entre las aeronaves y los controladores, a la vez que realiza

funciones de supervisión de trayectorias seguidas por los vuelos y del cumplimiento de las

autorizaciones emitidas y alerta a los controladores de desviaciones detectadas sobre las

trayectorias planificadas [2].

Entre 6 días antes y el día previo a la operación discurre la fase pre-táctica. Aquí se evalúan la

previsión de la demanda y la capacidad disponible, ajustando los vuelos planificados mediante

un proceso de toma de decisiones colaborativo CDM. Esta fase concluye con la generación del

Plan Diario ATFM (ADP), donde se plasma la planificación de las operaciones para la

optimización del espacio aéreo disponible y las medidas de contingencia a tomar para la gestión

adecuada del tráfico aéreo. La publicación del ADP implica que las soluciones de planificación

adquieren un matiz “casi-permanente”, susceptible de cambio por modificaciones imprevistas

que afecten al ADP.

El mismo día de la operación se lleva a cabo la fase táctica, en la que se tratan de ajustar las

operaciones a la planificación establecida en el ADP, integrando las actualizaciones pertinentes

ocasionadas por cambios inesperados en el tráfico previsto o en el estado del espacio aéreo (por

ejemplo, por la restricción de un sector del espacio aéreo).

Finalmente, tras la operación se desarrolla la fase post-operacional, durante la cual se analizan

los resultados de la operación. Esta etapa es imprescindible para esclarecer posibles imprevistos

y mejorar los procesos en futuras operaciones. Por ello es importante que los resultados

obtenidos se transmitan a todas las partes interesadas.




3.4 Hacia la navegación basada en prestaciones (PBN)

La navegación aérea ha ido evolucionando con el fin de aumentar los niveles de seguridad

operacional.

Inicialmente, la navegación aérea se realizaba mediante la identificación de objetos y

emplazamientos de forma visual, apoyándose a veces con cálculos que se realizaban a bordo de

la aeronave. Este modo de navegación recibe el nombre de navegación a estima y todavía hoy

se utiliza en algunos casos en aviación general.

Con el desarrollo de nuevas tecnologías nacen otros tipos de navegación. La navegación

convencional se apoya en la utilización de radio-ayudas en tierra que guían a la aeronave dentro

de sus límites de cobertura. Este método no permite la realización de vuelos directos, ya que las

aeronaves deben ir sobrevolando radio-ayudas de forma consecutiva. La precisión de estos

vuelos contenía múltiples errores asociados tanto a las propias radioayudas como a la tecnología

de los sistemas embarcados en la aeronave.

Era evidente que la siguiente mejora en la navegación consistiría en poder realizar vuelos más

directos sin depender de las radioayudas. Así pues, surge la navegación de área (RNAV).

Técnica de navegación que se basa en la generación de puntos de ruta (o Waypoints) con la

tecnología de a bordo y que la aeronave debe sobrevolar. Aunque permite realizar vuelos más

directos, solo es posible establecer Waypoints alineados con el rumbo de la aeronave, lo que

limita la eficiencia del vuelo [3].

La evolución natural de la navegación de área se proyecta en el desarrollo del concepto RNP

(Required Navigation Performance). En líneas generales, la Performance de Navegación

Requerida se refiere a la capacidad operacional de una aeronave, en función del número de

sistemas o sensores utilizados para la navegación aérea y el grado de precisión de estos. Estos

sensores destinados a fines de navegación deben poseer ciertas cualidades, en concreto, en lo

referente a monitorizar y alertar al piloto de degradaciones en la trayectoria respecto de la ruta

predefinida.




Figura 2. Comparación entre las rutas convencionales, RNAV y RNP.

Cabe destacar que una diferencia fundamental entre las operaciones RNP y las RNAV es la

capacidad de monitorizar las maniobras y generar alerta, que solo tiene la primera. Además, los

procedimientos RNP aportan mayor precisión.

Así pues, la implantación del concepto RNP, basado igualmente en la navegación de área

(RNAV), permite aumentar los niveles de precisión, de forma que es viable introducir radios de

giro en la navegación de área (es decir, radios de giro en la generación de Waypoints) y

disminuir notablemente el espacio de seguridad definido alrededor de la ruta, necesario para la

realización segura del vuelo. En la Figura 2 se muestra la diferencia entre las rutas

convencionales, las RNAV y las RNP.

El problema asociado a la RNP surge de las diferentes interpretaciones respecto a los procesos

de certificación e implantación del concepto, adoptadas por múltiples estados. Esto genera

complicaciones en términos de tiempo y costes, ya que las aerolíneas deben obtener las




Figura 3. Concepto de PBN dentro del concepto de espacio aéreo

certificaciones necesarias de un mismo equipo, etc.

A raíz de esta situación, OACI publica el manual PBN (Performance Based Navigation), donde

se unifican los criterios de certificación e implantación de las técnicas RNP para todos los países.

Esta unificación de criterios es posible gracias a la adición de otras características al concepto

RNP y a la precisión de los sistemas de navegación, como son la funcionalidad, disponibilidad e

integridad de los sistemas. De esta forma se promueve un aumento considerable de la seguridad

operacional y la eficiencia del vuelo.

Como se observa en la Figura 3, el concepto de PBN se enmarca dentro del bloque de

Navegación.

El aumento de la demanda frente a la capacidad actual del espacio aéreo hace necesario

mejorar el uso del espacio aéreo con el fin de aumentar su capacidad en la medida de lo posible.

Por ello, surge la idea de aprovechar por completo el espacio aéreo, permitiendo a las aeronaves




definir una ruta óptima a seguir, que ha de ser previamente negociada con el ATC, cumpliendo

unos requisitos temporales en determinados puntos de la ruta. Este nuevo concepto se

materializa con las trayectorias 4D, que se pretenden implantar en un horizonte temporal

bastante reducido.

3.4.1 Características de la Navegación Basada en Prestaciones

Como se ha comentado anteriormente, la navegación basada en prestaciones (PBN) se basa en

fijar los requisitos técnicos que deben cumplir los sistemas de navegación dentro de su área de

cobertura, ya sean sistemas a bordo de las aeronaves (sistemas autónomos), sistemas basados

en tierra o sistemas basados en el espacio (como el sistema de posicionamiento global GNSS).

Estos requisitos. Que definen las especificaciones PBN, pueden resumirse en cinco: precisión,

integridad, continuidad, disponibilidad y funcionalidad.

En primer lugar, la precisión de los sistemas permite manejar un margen de error mucho más

reducido en el posicionamiento y guiado de aeronaves.

En segundo lugar, la funcionalidad de un sistema determina las características propias del

mismo que permiten automatizar ciertos procesos con el fin de disminuir la carga de trabajo

humana.

En tercer lugar, la disponibilidad es la capacidad de un sistema para encontrarse operativo en

el momento que se desea utilizar. Es el tiempo en el que el sistema está disponible para su uso.

En cuarto lugar, la integridad es la probabilidad de que un sistema no falle durante su ejecución,

es decir, el grado de confiabilidad de un sistema.

Y finalmente, la continuidad es la capacidad de un sistema para operar durante un intervalo de

tiempo determinado sin interrupciones no programadas.

Teniendo en cuenta los requisitos mencionados, se distinguen dos tipos de especificaciones

PBN: las especificaciones RNP y las RNAV. La diferencia primordial entre estas dos

especificaciones radica en la necesidad para las RNP de monitorización y generación de alertas




en el caso de incumplimiento de los requisitos establecidos. A raíz de la gran cantidad de

especificaciones PBN y las dificultades asociadas a su implantación y a la obtención de

aprobaciones operacionales, surge una especificación PBN que engloba varias especificaciones

RNP y RNAV, denominada A-RNP (Advanced-RNP).

La implantación de especificaciones PBN aporta beneficios no solo en lo referente a la seguridad

y optimización de las operaciones, sino que también contribuye al empleo de operaciones de

descenso continuo, lo que revierte en la reducción de emisiones de contaminantes a la

atmósfera, la disminución de la contaminación acústica y en menor consumo de combustible.

Además, simplifica la infraestructura necesaria para la navegación segura y reduce los trámites

asociados a la certificación de equipos sin, prácticamente, introducir costes. Eso sí, debe tenerse

en cuenta que estas mejoras van de la mano de un aumento de la complejidad de los sistemas a

bordo de las aeronaves.

3.5 SESAR 2020: Concepto de Operaciones

El concepto de operaciones desarrollado en el contexto del programa SESAR 2020, establece

las Operaciones Basadas en Trayectorias (TBOs) como núcleo central de la evolución que

permitirá incrementar la predictibilidad y precisión de las trayectorias y posibilitará las

operaciones ‘gate-to-gate’. Este concepto considera el vuelo como un evento continuo en el

tiempo desde que comienza su planificación hasta que concluyen los análisis post-

operacionales.

La planificación de la trayectoria comienza meses antes de su ejecución, cuando los usuarios del

espacio aéreo (AU) diseñan la trayectoria deseada en función de sus objetivos de negocio. Esta

trayectoria recibe el nombre de Trayectoria Desarrollada de Negocio (BDT) y no se comparte con

el resto de implicados en las operaciones.

La siguiente fase del proceso de planificación es el intercambio de la Trayectoria de

Negocio/Misión con los integrantes del ATM. La Trayectoria de Negocio hace referencia a la




aviación comercial mientras que la Trayectoria de Misión hace referencia a operaciones en el

ámbito militar. El intercambio de estas trayectorias es aproximadamente seis meses antes de la

fecha de operación y es aquí cuando pasa a denominarse ‘Trayectoria Compartida de

Negocio/Misión’ (SBT/SMT) y comienza el proceso de negociación con el resto de los agentes,

teniendo en cuenta las restricciones previsibles y los intereses de cada participante.

Una vez se alcanza un acuerdo, la trayectoria compartida pasa a ser la Trayectoria de Negocio

de Referencia (RBT/RMT), de forma que la aeronave debe ajustarse lo máximo posible a ésta.

La RBT puede ser modificada o revisada si la situación lo requiere [4]. La transmisión de

información entre los sensores de a bordo y los agentes que intervienen en la operación,

contribuye a la actualización de la predicción de la trayectoria.

Durante la ejecución del vuelo, existe la posibilidad de que la aeronave no pueda seguir la

RBT/RMT, distinguiéndose las desviaciones puntuales (por ejemplo, por causas meteorológicas

puntuales e imprevistas) de las que requieren revisar y modificar la trayectoria. La modificación o

edición de la trayectoria requiere un proceso iterativo de negociación y consenso entre el piloto y

el ATC, de forma que la nueva trayectoria acordada pasará a ser la nueva trayectoria de

referencia.

3.6 Comparativa de operaciones basadas en trayectorias 4D en SESAR y NextGen

Debido a la previsión de aumento de la demanda de tráfico aéreo a nivel mundial se ve

necesario llegar a soluciones que permitan un mejor aprovechamiento del espacio aéreo

disponible. Para ello, se llevan a cabo proyectos que se centran en la aplicación de las

operaciones basadas en trayectorias 4D (denominadas 4D TBOs).

Esta evolución de las operaciones será posible mediante un acuerdo entre el sistema de Gestión

de Tránsito Aéreo (ATM) y las aerolíneas sobre la trayectoria que se pretende volar, denominada

Reference Business Trajectory (RBT). Esta trayectoria acordada habilitará a las aeronaves para

volar por donde prefieran los AUs, propiciando, por ejemplo, la disminución del consumo de




combustible por parte de las aerolíneas. Una vez se ha negociado la trayectoria que se llevará a

cabo, el Servicio de Control Aéreo (ATC) proporcionará el control y guiado necesario, incluyendo

la separación oportuna. Esta trayectoria que se ha acordado se utilizará como referencia, por lo

que la aeronave tratará de ajustarse a ella, siempre y cuando las circunstancias lo permitan. Este

nuevo concepto de trayectoria será explicado de forma más detallada en apartados siguientes (a

partir del apartado 3.7).

Tanto en Europa como en Estados Unidos, se están desarrollando una serie de iniciativas para

solventar los problemas de capacidad existentes en el espacio aéreo. En Europa, estas medidas

se desarrollan dentro del programa SESAR, mientras que en Estados Unidos lo hacen dentro del

programa NextGen.

El plan europeo SESAR se centra en el intercambio de información actualizada y de forma

eficiente entre todos los actores que intervienen en las operaciones a través de la red SWIM

(System Wide Information Management), lo que facilita la toma de decisiones de forma

colaborativa (CDM, Collaborative Decision Making). Esta integración de información se refleja en

la planificación de operaciones continuas a través del NOP (Network Operations Plan), dejando

atrás los planes de vuelo individuales para obtener una visión global de las operaciones.

Del mismo modo, en SESAR el objetivo de ejecución de las operaciones aéreas debe ser

ajustarse a la trayectoria negociada (BT) lo máximo posible, para que la planificación realizada

se acerque lo máximo posible a la realidad. Como consecuencia, SESAR basa sus objetivos en

la planificación de operaciones. Estos objetivos se reflejan en las áreas claves de desarrollo o

KPAs (Key Performance Areas), que son las siguientes: capacidad, eficacia en el coste,

eficiencia, flexibilidad, predictibilidad, seguridad física, seguridad operacional, sostenibilidad

medioambiental, accesibilidad y equidad, participación e interoperabilidad [5].

En cambio, el programa estadounidense NextGen, centra la evolución del sistema de gestión del

tráfico aéreo (ATM) en el desarrollo tecnológico en sintonía con las necesidades de los usuarios

del espacio aéreo. Por tanto, se basa en la automatización de los sistemas, reduciendo las




limitaciones derivadas de la intervención humana.

Las metas de este programa son prácticamente idénticas a las establecidas en el programa

europeo, incluyendo además una serie de objetivos estratégicos para incrementar la defensa

nacional y el liderazgo internacional. Este plan, en lugar de promover la integración de múltiples

actores para el intercambio de datos, como ocurre en SESAR, refuerza la creación de

autoridades en determinadas áreas. Un ejemplo es la provisión de información y previsión

meteorológica por parte de una única fuente, que en el programa europeo se obtiene mediante

diversos participantes e, incluso, sensores de a bordo.

En cuanto al concepto de trayectoria negociada (BT) mencionado anteriormente, NextGen

Avionics proporciona una de las definiciones más completas de la negociación de la trayectoria y

describe cuatro fases para las TBOs: pre-negociación, negociación, acuerdo y ejecución [6]. En

la pre-negociación, las trayectorias preferidas por el usuario de todas las aeronaves relevantes

son conocidas por el sistema ATM. Cualquier conflicto entre estas trayectorias o con las

restricciones del espacio aéreo conduce a la fase de negociación. En esta fase, las

modificaciones a la trayectoria preferida por el usuario se negocian entre el operador de vuelo y

el ANSP para aprovechar al máximo el espacio aéreo y minimizar la desviación respecto a los

objetivos del operador para el vuelo en cuestión. La fase de acuerdo da como resultado una

trayectoria de 4 dimensiones autorizada por el ANSP. En la fase de ejecución, la aeronave vuela

la trayectoria acordada y autorizada dentro de los límites de rendimiento concertados, mientras

que el proveedor de servicios (ANSP) controla la adherencia a dicha trayectoria. Si no se

acuerda una trayectoria adecuada, si la aeronave no se adhiere a la trayectoria dentro de los

límites o si se produce un cambio en la situación (por ejemplo, una situación de emergencia o un

vuelo de estado, así como cambios repentinos bruscos en la meteorología), se puede reiniciar la

fase de negociación. [7] Todo este proceso de negociación se muestra en la Figura 4.




Cabe destacar que las fases de negociación y acuerdo pueden ser iterativas hasta determinar la

solución factible en la que tanto el ANSP como el usuario estén de acuerdo.

Finalmente, los horizontes temporales de los programas difieren ligeramente, mientras que

SESAR fija su límite en 2024, NetxGen lo hace en 2025.

3.7 Concepto operacional de las TBO (BDT, SBT, RBT)

Las Operaciones Basadas en Trayectorias (TBO) suponen un cambio fundamental en la gestión

de vuelos tal y como se conoce actualmente, alejándose de la intervención táctica y enfocándose

más en la planificación estratégica. Este tipo de operaciones permiten un mejor ajuste dinámico y

efectivo de las características que envuelven la gestión del flujo aéreo a fin de satisfacer la

demanda prevista.

Así pues, las TBO van a tener como objetivo minimizar, en el mayor grado posible, las

distorsiones que pudieran ocurrir en las trayectorias, así como proporcionar flexibilidad en los

distintos procesos de optimización de las trayectorias.

Este concepto, dentro de las trayectorias 4D, se enmarca en el entorno de la gestión de dichas

trayectorias. Es decir, el concepto de las TBO sería la forma de gestionar las trayectorias 4D.

Se trata del uso de una trayectoria de referencia única, mediante un conjunto de datos comunes

y compartidos por todos los implicados en la fase de planificación y posteriores, que será la base

Figura 4. Esquema de negociación de trayectorias según NextGen




sobre la que se realizarán las sucesivas gestiones. Además, durante la operación, tiene especial

relevancia el compartir la trayectoria de referencia entre aire y tierra, pues permitirá una mejor

sincronización con el resto de los usuarios y una mejor predicción de la trayectoria, junto con la

mejora considerable de los datos de pronóstico de viento y de temperatura. Estos datos

compartidos se darán mediante enlace de datos aire-tierra y permitirán mejorar

significativamente también la precisión y confiabilidad de la trayectoria. En este punto cabe

mencionar el SWIM, sistema que ofrecerá los datos adicionales, según la necesidad de los

actores involucrados, y se compartirán con todos los implicados durante todo el vuelo

(stakeholders).

De esta forma, la introducción de la variable tiempo y el intercambio de datos relevantes

mejorará los tiempos de reacción, la interoperabilidad y el funcionamiento y rendimiento de la red

en su totalidad, lo cual va a conllevar una mejora en el entorno del espacio aéreo y una

adaptación a las necesidades específicas a futuro de los AU [8].

El uso de los datos sobre la intención de la trayectoria en el aire, por parte de los equipos en

tierra, junto con una precisión mejorada proporciona una mayor confiabilidad en la predicción de

las trayectorias, como se ha dicho anteriormente, lo que puede llevar a unos requisitos de

separación más exactos y precisos entre trayectorias.

El plan SESAR, a través del desarrollo de las TBOs, persigue cuatro claves principales, que

representan los cambios operacionales esenciales para llevar a cabo este nuevo concepto:

· Optimización de la red de servicios ATM. Referido a actividades de gestión avanzada

de capacidad y priorización de vuelos (UDPP). Se trata de proyectar una mejora de la

resistencia a las perturbaciones posibles como la meteorología, entendiendo resistencia

como la correcta coordinación de la red ante los posibles cambios. La gestión optimizada

del ATM se basa fundamentalmente en un NOP dinámico, online, colaborativo y

totalmente integrado con el plan de operaciones del aeropuerto mediante el sistema

SWIM. Esto va a proporcionar a los gestores de red un plan consistente, actualizado y




preciso. De esta forma, el NOP se convierte en la información de referencia para todos

los implicados en la planificación y ejecución de los vuelos.

· Servicios avanzados de tráfico aéreo. Se trata de los servicios que se ocupan de las

llegadas y salidas mejoradas, la gestión de la separación, las redes de seguridad aérea

y terrestres mejoradas y las operaciones de rutas libres (free routes) basadas en la

trayectoria y rendimientos. Con todo ello, se busca obtener beneficio de una mayor

automatización, con el objetivo de reducir sustancialmente la carga de tareas del

controlador por vuelo, al mismo tiempo que se mantienen los niveles de seguridad y

medioambiente marcados por SESAR. Esto contribuye a la reducción del coste ATC por

cada vuelo y a un aumento del rendimiento.

Las actividades dependerán del diseño, desarrollo y validación de las herramientas de

soporte automatizado, usando los mejores datos disponibles, como pueden ser el EPP

de la aeronave, los datos ADS-B, el EFPL, datos meteorológicos, etc. Con estas

herramientas se ayudará al ATC en el monitoreo de la trayectoria y la optimización de

los flujos de tráfico, así como en la prevención, detección y resolución de conflictos en

ruta y en el área de maniobras de los aeropuertos.

· Operaciones de alto rendimiento en aeropuertos. Puesto que los aeropuertos siguen

siendo uno de los cuellos de botella más importantes dentro de la gestión del ATM es

importante la realización de mejoras en este entorno. Estas operaciones buscan la

mejora del rendimiento de las pistas, integrando la gestión de superficies, las redes de

seguridad en aeropuertos y la gestión total del mismo.

Garantizar las operaciones de alto rendimiento en los aeropuertos europeos dependerá

de la integración completa de éstos dentro de la red ATM como nodos, asegurando, en

condiciones de funcionamiento normal, un proceso continuo a través de la Toma de

Decisiones Colaborativas (CDM).

· Habilitación de la infraestructura aeronáutica. El desarrollo de las 3 características

anteriores estará respaldado por una correcta implementación de la estructura aviónica,




integrada y racionalizada, que va a proporcionar las capacidades técnicas requeridas de

una manera eficiente. Esta característica se basará en una mejor integración e

interconexión entre aeronaves y sistemas terrestres, incluido el ATC y otros sistemas de

los stakeholders, como las operaciones de vuelo y los sistemas de gestión de misiones

militares. Los programas de comunicaciones, navegación y vigilancia, el SWIM, los

servicios de apoyo comunes y las funciones del ser humano se considerarán de manera

coordinada para su aplicación en todo el sistema ATM, de manera interoperable y

armonizada a nivel mundial.

Como se ha comentado anteriormente, el concepto TBO integrado en el futuro sistema ATM

tiene como objetivo reducir el número de restricciones para las trayectorias 4D, de forma que

éstas puedan ser voladas con la máxima precisión. Así pues, este concepto engloba 3 tipos de

trayectorias:

- Business Development Trajectory (BDT)

- Shared Business Trajectory (SBT)

- Reference Business Trajectory (RBT)

Cabe destacar que las siglas escritas serían las correspondientes a vuelos civiles. En caso de

vuelos militares se designarían SMT y RMT.

El ciclo de estas trayectorias está constituido por diferentes fases a lo largo de la planificación y

la ejecución que se explicará a lo largo de los siguientes apartados.

En la Figura 5 se puede observar un esquema de la fase de planificación de las TBO a lo largo

del tiempo, pasando por los tres conceptos de trayectorias distintos que engloba.




Como se observa en la Figura 5, años antes del vuelo, es decir, a largo plazo, se daría la BDT. A

corto/medio plazo, unos 6 meses antes, se daría la SBT, la cual se iría modificando hasta unas

horas antes o durante la fase de ejecución, donde se acordaría la SBT y se tendría la RBT.

A continuación, se explican más detalladamente estas tres trayectorias de las que se está

hablando:

· Business Development Trajectory (BDT)

Consiste en la parte más lejana de la planificación, la que podría darse incluso años antes de la

operación en sí, cuya finalidad es la definición de la programación y de los recursos e

instituciones que se van a ver implicados. La BDT se va a ver obligada a ser continuamente

redefinida puesto que a lo largo del tiempo van a ir surgiendo diferentes restricciones

relacionadas con el medio ambiente o con ciertas infraestructuras nuevas. En función de la

naturaleza de los vuelos previstos y de las necesidades del usuario del espacio aéreo, la

duración de esta fase puede variar ampliamente, incluso en ciertos casos como el de los vuelos

chárter, que puede ser prácticamente inexistente. Otro punto fundamental de la BDT es que

carece de la necesidad de ser compartida con otros actores interesados de la planificación. Es

decir, sería una trayectoria interna de cada compañía o AU que la quiera volar.

· Shared Business Trajectory (SBT)

Se trata de la trayectoria que se va a publicar con el fin de realizar una planificación colaborativa

con todos los stakeholders. Una vez que el usuario ha establecido la BDT se publica la SBT para

Figura 5. Fases de planificación de la trayectoria




el sistema ATM. En este punto, será necesario que la información disponible sea cada vez más

fiable y estable. Se deberá realizar una planificación consistente según la complejidad y

densidad de los flujos, de esta forma la aerolínea realizará una propuesta intentando cubrir de la

mejor forma posible las necesidades existentes entre los aeropuertos en cuestión. La

disponibilidad y confiabilidad de la información sobre la intención de vuelo variará

significativamente en el horizonte temporal entre los distintos AU en función de los diferentes

modelos de negocios que posean y la calidad de sus herramientas para datar y crear el perfil de

vuelo deseado. [9]

Llegados a este punto los proveedores de servicio analizarán la trayectoria y en función de las

discrepancias surgidas la aceptarán o rechazarán, dándose un proceso iterativo que deberá

concluir con la aceptación por parte de todos los participantes de la trayectoria compartida,

debiendo ser ésta la que garantice un rendimiento mayor de la red global [10].

De acuerdo con el SESAR ConOps, la SBT debería estar disponible en el Network Management

Plan tan pronto como sea posible.

· Reference Business Trajectory (RBT)

El proceso de negociación anterior conduce a la generación de esta trayectoria, la RBT, que

básicamente se trata de la SBT una vez que ha sido aceptada por todos las partes, y que, unos

minutos antes de que se produzca el vuelo pasaría a considerarse RBT. La RBT es pues,

aquella trayectoria que las aerolíneas están de acuerdo en volar, y que los proveedores de

servicios de navegación están de acuerdo en facilitar. La RBT es el objetivo a alcanzar, aunque

no constituye una autorización en sí. Sin embargo, algunas de las estimaciones temporales que

se encuentran en la RBT serán utilizadas como referencias para los tiempos objetivo, de esta

forma se simplificará la planificación, e incluso algunas de ellas pueden ser restricciones y

resultar de ayuda en la gestión de colas si se diera el caso.

La RBT seguirá sufriendo modificaciones durante el vuelo con la finalidad de recoger las

autorizaciones y restricciones aplicables de acuerdo a los cambios de la propia trayectoria [11].




3.8 Gestión de la trayectoria 4D

Dentro del programa del ATM futuro de SESAR, el concepto operacional de trayectorias 4D

busca avanzar desde las operaciones basadas en tiempo (Time-Based Operations) hacia las

operaciones basadas en trayectorias (TBO), para posteriormente lograr operaciones basadas en

rendimientos (Performance-Based Operations). En este contexto, 4D Trajectory Management

(TM) es una característica clave dentro del programa de SESAR que se encarga de gestionar las

distintas mejoras tanto en la aviónica de aeronaves como en los sistemas de automatización del

ATM, así como en los procedimientos, factores humanos, estandarización y regulación. [12]

La gestión de la trayectoria empieza con la elaboración y perfeccionamiento de la SBT/SMT

durante la fase de planificación, teniendo en cuenta las limitaciones conocidas o congestiones de

ciertos puntos que se prevean, las preferencias de los usuarios del espacio aéreo (AU) y las

operaciones o limitaciones específicas de los aeropuertos. Así pues, este proceso se hace de

forma colaborativa entre los AU, los ANSPs y los aeropuertos, a los que se denominará a partir

de ahora como stakeholders.

Una vez que la trayectoria es negociada y acordada por todos los stakeholders mencionados, la

trayectoria se publica por los AU y pasa a denominarse RBT/RMT, siendo la trayectoria de

referencia para el vuelo. Esto marca el inicio de la fase de ejecución y la transferencia de SBT a

RBT.

Cabe mencionar aquí que el concepto de negociación de trayectoria no es nuevo. En la década

de 1990, Eurocontrol ya describió el deseo del operador de la aeronave de negociar la

trayectoria más óptima o preferida, mientras que definía que la responsabilidad del ATC es

garantizar la separación segura de la aeronave que vuela dicha trayectoria y ordenar la

secuencia óptima, desde el punto de vista del sistema, de aquellas aeronaves que son salidas y

llegadas en aeropuertos [13]. Casi al mismo tiempo, la NASA describió un concepto de

negociación de trayectoria en el que los usuarios del espacio aéreo podían enviar preferencias

de trayectoria para resolver conflictos, en forma de una trayectoria 4D o preferencias de ruta,




altitud y velocidad [14].

Volviendo a la gestión de la trayectoria 4D, durante la ejecución del vuelo, la gestión es

constante y está soportada por diversos procesos como el monitoreo, el proceso de revisión, el

de actualización, etc. Estos procesos se explicarán más detalladamente en apartados

posteriores (Véase apartados 3.11 y 3.13).

Con el objetivo de gestionar adecuadamente todo el proceso de los vuelos, es necesario crear

una serie de datos para cada vuelo que sean compartidos con todos los stakeholders. El

contenido de estos datos, conocidos como FRDS (Flight Relevant Data Set), se especificarán en

coordinación con el ICAO FF-ICE (Flight and Flow Information for Collaborative Environment) y

FIXM (Flight Information Exchance Model). Este conjunto de datos se puede dividir en distintos

grupos, como se muestra en la Figura 6, y proporcionan información común sobre el vuelo y la

trayectoria, de forma que todos los sistemas tengan una visión consistente acerca de dicho vuelo

y los datos estén disponibles de forma sencilla. Cabe destacar que cada conjunto de datos será

individual para cada vuelo.

Dicho de forma más detallada, el FRDS proporciona información común sobre vuelos y

trayectorias entre los múltiples stakeholders con relación a un solo vuelo, asegurando que todos

los sistemas tengan una visión coherente y consistente del vuelo y que los datos estén

disponibles de una forma amplia y de sencillo acceso, sujeta a los controles de acceso

apropiados. La idea fundamental es que una sola entidad lógica, en este caso el FRDS, se

mantenga actualizada por todas las partes que deseen compartir información sobre un vuelo.

Todas estas partes utilizarían el FRDS como referencia y lo mantendrían actualizado con la

información más reciente, de este modo, se garantiza que todos los sistemas tengan la mayor

información posible sobre el vuelo, actualizada, y con una visión consistente.

Según el contexto de SESAR 2020, los datos deben ser compartidos y gestionados de forma

segura, siguiendo reglas específicas a fin de planificar y facilitar todos los vuelos para vigilar la

red y su nivel de saturación y para permitir nuevas funciones y servicios. Así pues, este tipo de




gestión lo permitiría.

Dentro del FRDS, la información individual puede ser agrupada por “clusters of data”, o conjuntos

de información, de la misma naturaleza o dirigiéndose hacia funciones específicas. Como se

observa en la Figura 6, el FRDS estará compuesto por una matriz de Gestión de la Trayectoria

(TM – Trajectory Management), parámetros de las características del vuelo, códigos del vuelo

(como los códigos ADEP -Aerodrome of Departure-, ADES -Aerodrome of Destination-, GUFI -

Globally Unique Flight Identifier- o el callsign) y otros datos compartidos (como información de

vuelo, el EFPL -Extended Flight Plan-, etc.). A grandes rasgos, el FRDS contiene elementos de

datos específicos de la trayectoria de cada vuelo.

A su vez, la matriz TM contiene todos los datos referidos a los puntos de la trayectoria que se

volará, además de puntos intermedios como el punto de coordinación (COP), el ToC o el ToD.

Esta matriz estará formada por los datos de la RBT como referencia para el vuelo, que se

explicarán en el apartado 3.8.1, y otros elementos o conjuntos de datos de vuelo adicionales, la

mayoría de ellos generados y/o utilizados por los sistemas en tierra, como:

· Trayectorias alternativas preferidas por el usuario. Trayectorias utilizadas durante la fase

de planificación cuando la trayectoria inicialmente propuesta no puede ser aprobada, o

para servir como soporte para redireccionar la trayectoria, en caso de ser necesario,

durante la fase de ejecución. Este grupo también puede incluir datos UDPP.

· Datos de la trayectoria de la aeronave. Se trata de la predicción de la trayectoria y datos

relacionados, que son enviados por la aeronave al segmento tierra. Por ejemplo, datos

del EPP, ADS-B, etc.

· Parámetros TMR. Son datos comunicados que forman parte del contrato de enlace de

datos ascendente ADS, según lo especificado por la Unidad de Servicios de Tránsito

Aéreo (ATSU).

· Datos específicos del vuelo en formación (split y join up).




Figura 6. Clusters principales del FRDS

· Trayectorias de helicópteros, que van desde o hacía las FATO, ubicadas en espacio

aéreo no controlado. Se darán datos sobre los puntos de entrada y salida al espacio

aéreo controlado. Lo mismo se aplicará para otros vehículos aéreos como drones.

· Datos de trayectorias negociadas, del “what if”, del “flight script” y de trayectorias 4D IOP

(Interoperability between ground systems).

· Referencias y enlaces a la lista actual de restricciones que afectan al vuelo.

Así pues, el FRDS será compartido entre todos los stakeholders, aunque las entidades locales

podrán poseer datos adicionales y/o complementarios para gestionar el vuelo dentro de su

propio entorno, es decir, las compañías podrán tener datos propios que les permita gestionar sus

trayectorias internamente.

Serán los Stakeholders los responsables de evolucionar de forma colaborativa los contenidos del

FRDS a través del intercambio de información relevante mediante el entorno SWIM.




3.8.1 Datos de la RBT

Uno de los elementos más importantes de la matriz TM, incluida dentro del FRDS, es el de la

RBT, formado por distintos “clusters” o conjuntos de datos. En concreto, se distinguen 4

subgrupos que se describen a continuación.

· Cleared Trajectory data. Compuesto por datos de la ruta, puntos predefinidos y las

restricciones de altitud, velocidad o 4D en general. Estos datos corresponden a los

inputs del sistema de navegación de a bordo y representan la trayectoria que se espera

que sea volada. Cualquier modificación de estos datos se debe realizar mediante el

proceso de revisión de la RBT (preferiblemente a través del CDM –Collaborative

Decision Making-), a menos que sea modificada por el ATCO por razones de seguridad.

· Permanent supporting data. Se trata de todos los demás datos acerca de la

trayectoria, incluyendo estimaciones de tiempo y niveles de vuelo consolidados en cada

WP o punto de paso y los objetivos 4D a cumplir en la trayectoria, como sus ventanas

de tolerancia, identificadas durante la fase de planificación y revisadas/actualizadas

durante la fase de ejecución.

· Temporary supporting data. Se trata de datos de carácter temporal, creados utilizados

por los sistemas en tierra cuando la trayectoria ha sido modificada y acordada por todos

los Stakeholders en tierra, pero aún no ha sido comunicada ni aprobada por la

tripulación de vuelo. Estos datos pueden ser usados aguas abajo de los ANSPs. Se

espera que estos modifiquen el “Cleared trajectory data” y, cuando sea relevante, el

“Permanent supporting data”, una vez que finalice el proceso de revisión de la nueva

trayectoria.

· Airport milestones. Se trata de los datos acerca de ADEP y ADES. Se espera que la

ruta en tierra permanezca local, es decir, sin compartir. Sin embargo, los hitos

(milestones) se compartirán y se actualizarán en función de la situación en el

aeropuerto. Por ejemplo, por causas de retrasos.




La gestión de las trayectorias 4D pasa por diversas fases. En primer lugar, se tiene la

planificación, cuando la trayectoria es tratada como SBT/SMT. Luego, cuando es aprobada por

todas las partes, se produce la transferencia a RBT/RMT. Por último, se tiene la fase de

ejecución, que va unido al proceso de monitoreo constante de la trayectoria. Dentro del

monitoreo, se incluyen las actividades de análisis y, en caso de ser necesario, de modificación

de la RBT/RMT. Dichas actividades están compuestas por los procesos de verificación,

actualización, revisión y sincronización de la trayectoria. En la Figura 7 se muestra un esquema

que refleja estos pasos o procesos, que componen la gestión de las trayectorias 4D.

En los siguientes apartados, se detallará el significado y alcance de los principales procesos de

gestión de los que se ha hablado.

A partir de ahora, se tratarán las trayectorias SBT/SMT y RBT/RMT como SBT y RBT,

respectivamente, pues este trabajo se centra en vuelos civiles, además de por pura

simplificación a la hora de referirse a ellas.

3.9 Proceso de planificación (SBT)

Las TBOs se van a basar en trayectorias precisas y predecibles compartidas con todos los

stakeholders para obtener una mejor optimización de las configuraciones de los flujos del

espacio aéreo, una más adecuada explotación de la capacidad disponible y una reducción del

impacto de las medidas DCB, en definitiva, un mejor uso de los recursos ATM. La gestión de la

trayectoria optimará la coordinación entre los diferentes procesos previos, ya sea gestión del

Figura 7. Procesos de gestión de la trayectoria




espacio aéreo, la red DCB, la secuenciación de aeropuertos o la priorización de usuarios.

El principio fundamental de la gestión de la trayectoria en la fase de planificación es que el AU

crea, modifica y finalmente aprueba la trayectoria que se debe volar. Las trayectorias

planificadas se van a intercambiar en forma de SBT, entre todos los stakeholders relevantes, lo

que va a permitir optimizar los procesos a través de la información común de la trayectoria 4D y

las preferencias definidas por el usuario. En definitiva, la SBT es una trayectoria publicada para

llegar a los fines de planificación colaborativa del conjunto ATM.

El proceso general de planificación puede ser dividido en dos fases distintas: la fase de

programación y la fase de planificación de la trayectoria 4D.

Durante la Fase de programación hay pocos datos de trayectoria disponibles. Las evaluaciones

relacionadas se basan en operaciones programadas o datos históricos extraídos del NOP.

Comienza a partir de la intención de vuelo conocida varios meses antes de las operaciones y se

va a ir actualizando progresivamente con información más detallada (en relación con la

trayectoria, las capacidades de la aeronave, las solicitudes del espacio aéreo…) a medida que el

tiempo avanza hacia la siguiente fase y la información que afecta al vuelo va siendo renovada y

estando disponible.

La Fase de planificación de la trayectoria 4D da comienzo una vez que el AU ha

proporcionado o compartido su trayectoria 4D deseada, es decir, la trayectoria óptima según su

modelo de negocio, incluidas las restricciones publicadas del ATM. Estos datos serán la columna

vertebral para el refinamiento iterativo de la trayectoria, teniendo debidamente en cuenta las

limitaciones generadas por los actores principales en tierra, mientras que buscan la optimización

con respecto a sus necesidades comerciales.

A partir de ese momento la SBT como parte de los datos de la matriz TM, se utiliza como un

conjunto de datos de referencia para la negociación, si fuera necesario, a lo largo de los

procesos de planificación del ATM, para así garantizar la disponibilidad de los recursos

necesarios y poder identificar las configuraciones más convenientes del espacio aéreo,




minimizando de esta forma la necesidad de impacto de las trayectorias. Cuando se prevean

desequilibrios y puntos críticos, con un índice de confianza asociada y hasta que se alcance el

acuerdo final, el proceso de planificación colaborativo entre los AU y los actores del NMF podría

llevar a la generación de las trayectorias de negociación calculadas que tienen en cuenta las

restricciones. El proceso UDPP permitirá a los AU civiles expresar preferencias y recomendar un

orden de prioridad para vuelos afectados por restricciones causadas, por ejemplo, por una

reducción inesperada de la capacidad.

La SBT evolucionará de una trayectoria 4D deseada o solicitada a una trayectoria acordada por

todos los stakeholders. El conjunto de datos comprendidos en la SBT/SMT puede ser

enriquecido con el procedimiento de ventanas de tolerancia 4D (mediante las restricciones de

nivel, el espaciado longitudinal, las limitaciones geográficas, el tiempo en general o cualquier

combinación de las anteriores) que definen los límites dentro de los cuales se puede ejecutar la

trayectoria real sin necesidad de mayor consideración por parte del NM.

3.10 Transferencia entre SBT y RBT

La aparición de la RBT se da cuando se completa el proceso de CDM previo al despegue, es

decir, en el momento en que, debido a la proximidad de la fase de ejecución, ya no se pueden

realizar más modificaciones en la SBT, pues ya ha completado su proceso de planificación. Al

final de dicha fase, la SBT es consistente con las restricciones y las ventanas de tolerancia

relacionadas. Cuando los AU aceptan explícitamente esta SBT final, ésta pasa a denominarse

RBT, y es enviada a todos los stakeholders.

El hecho de que la trayectoria se vuelva estable de forma más o menos rápida, ayuda a

conseguir una planificación de la red bastante estable. El sistema de planificación alienta a los

stakeholders a que contribuyan a mejorar la predictibilidad mediante la priorización o el acceso

especial a recursos ATM. Esto permite conseguir una planificación precisa y evitar cambios de

última hora. Para la RMT (la RBT militar) la estabilidad está sujeta a cambios técnicos o

meteorológicos, o cambios como la reorganización de las misiones en el momento anterior a la




fase de ejecución.

Como se ha nombrado anteriormente, la trayectoria se comparte en la fase de planificación como

SBT/SMT, en función de la trayectoria preferida desarrollada internamente por los usuarios del

espacio aéreo. Dicha trayectoria se refina progresivamente mediante un proceso iterativo de

colaboración con el resto de los usuarios del espacio aéreo a medida que avanza la fase de

planificación. En este proceso se tienen en cuenta, de forma actualizada, las preferencias de los

usuarios y se van reflejando los datos, las restricciones ATM que aparezcan y los objetivos.

Cuando se cumplen las condiciones específicas, la SBT pasa a ser RBT. Esta transición entre

las dos trayectorias representa la finalización de la fase de planificación y el inicio de la fase de

ejecución.

Dicha transferencia ocurre cuando se cumplen las siguientes condiciones:

- Los AUs han refinado su trayectoria preferida en función de las restricciones de la

planificación.

- La trayectoria respeta las restricciones de capacidad de todos los volúmenes de espacio

aéreo controlado por los que va a pasar (verificado por NM).

- El aeródromo de salida ha proporcionado el TSAT/TTOT y las ventanas de tolerancia

relacionadas.

Los términos TSAT y TTOT se integran como conceptos relacionados a la gestión previa de las

salidas. La secuenciación del flujo de operaciones de salida en una pista a través de un correcto

ajuste del momento en que los aviones se ponen en movimiento se va a realizar mediante el

cálculo del horario-objetivo de despegue (Target Take Off Time, TTOT) y el horario-objetivo para

la autorización de salida (Target Start Approval Time, TSAT) en cada vuelo, analizando a su vez

un gran número de preferencias y vicisitudes, así como la capacidad de rodaje de las pistas.

Esto, en combinación con el A-CDM y la organización previa reduce los tiempos de rodaje,

mejora el cumplimiento de las franjas horarias y aumenta la previsibilidad de los horarios de

salida. [15]




Cuando las condiciones anteriores se cumplen, los AU toman la decisión final de aceptar la

trayectoria, momento a partir del cual pasa a denominarse RBT. Cabe destacar que, el último

momento para esta transferencia es validar la TSAT. En algunos casos, la fase de ejecución

empezará antes de que esto ocurra, mientras la aeronave esté todavía en la puerta de

embarque. Así pues, el tiempo de transferencia entre ambos tipos de trayectorias será variable

de un vuelo a otro, siendo el proceso de aceptación no progresivo.

En una primera instancia, el perfil de vuelo de la RBT contendrá la trayectoria 3D que respeta las

restricciones de planificación y la TSAT/TTOT junto con sus ventanas de tolerancia relacionadas

con el ADEP.

Así pues, la RBT describirá la trayectoria que los AU han acordado volar con los ANSPs y los

aeropuertos, los cuales se comprometen a facilitar la ejecución de dicha trayectoria. Estas

trayectorias de referencia están sujetas a correcciones mediante revisiones específicas y

actualizaciones, para garantizar que la predicción de la trayectoria actual en todos los sistemas

en tierra refleje correctamente lo que volará la aeronave. Las RBT son el elemento fundamental

para obtener el conjunto de datos relevantes sobre el vuelo ya que, estas trayectorias de

referencia contienen todos los datos necesarios para satisfacer las necesidades de todos los

“actores” involucrados en la preparación y ejecución del vuelo.

La tripulación de vuelo será informada de las condiciones específicas que han conducido a la

selección de la trayectoria acordada. En el momento del vuelo, la tripulación deberá respetar

dicha trayectoria, es decir, su perfil 3D y la velocidad para cumplir con las ventanas temporales.

A medida que avanza el vuelo, en función de las circunstancias, la tripulación puede optar por

volar la trayectoria tal y como se le presentó o bien ajustar los parámetros de vuelo, en caso de

ser necesario, para permanecer dentro de la ventana objetivo. Es por eso por lo que, mientras se

está llevando a cabo el vuelo, la tripulación debe ir revisando la trayectoria para ajustarla, a

menos que se mantenga aún dentro de las limitaciones que define la OACI (Por ejemplo, un

cambio de velocidad en menos del 5% no supondría motivo para ajuste).




Durante la fase de ejecución, el monitoreo de la trayectoria respecto a las ventanas objetivo de

las trayectorias 4D se realiza en tierra, a través de medios automatizados. El monitoreo y la

gestión de los cambios en la trayectoria a través de una serie de procesos durante la fase de

ejecución del vuelo permiten a la red ATM operar más cerca de su óptimo, al tiempo que

minimiza las restricciones para los AU. Este proceso de ejecución y monitoreo será explicado

más detalladamente a continuación.

3.11 Proceso de ejecución (RBT)

La fase de ejecución se extiende desde la publicación de la RBT hasta la finalización del vuelo.

El principal objetivo de SESAR es gestionar las trayectorias como si se tratasen de contratos 4D

que incluyen elementos laterales y verticales, usando el menor espacio posible, con el fin de

utilizar el menor número de permisos ATC desde el despegue hasta el aterrizaje. Este contrato

4D debe ser facilitado por todos los stakeholders, con la menor intervención posible por parte del

ATM. En el espacio aéreo y los aeropuertos controlados, de acuerdo con ICAO PANS ATM, las

autorizaciones se emiten únicamente para acelerar y separar el tráfico aéreo y se basan en las

condiciones de tráfico conocidas que afectan a la seguridad en la operación de las aeronaves.

SESAR 2020 permitirá un progreso significativo hacia el logro completo de ese objetivo, gracias

a los sistemas, herramientas y procedimientos avanzados para la coordinación y el intercambio

de datos entre las partes interesadas y el desarrollo colaborativo en la gestión de trayectorias

optimizadas. En el estado actual del programa de desarrollo SESAR, solo se puede ejecutar la

parte lateral/longitudinal de la trayectoria RBT sin ninguna autorización adicional del ATC.

La RBT es el resultado del proceso colaborativo de planificación que perfeccionó la SBT y se

publica como la trayectoria que el AU acepta cumplir y los ANSP acuerdan facilitar.

A lo largo de la fase de ejecución, el monitoreo y la gestión de los cambios en la RBT, así como

su distribución a todos los interesados, se realizan a través de unos procesos que se describen a

continuación:




- Proceso de verificación o comprobación de consistencia de la trayectoria.

- Proceso de actualización de la trayectoria.

- Proceso de revisión de la trayectoria.

- Proceso de sincronización de la trayectoria.

Dichos procesos están relacionados con el análisis y modificación de datos RBT y serán

explicados en el apartado 3.13.

3.12 Proceso de monitoreo (RBT)

En el momento empieza el proceso de ejecución de la RBT, empieza también el monitoreo de la

misma, pues ésta tiene que ser supervisada en todo momento.

Así pues, durante el vuelo, además de los modos actuales de vigilancia, se realiza el monitoreo

de las trayectorias mediante dos nuevos medios: los requisitos de gestión de la trayectoria

estipulados y los parámetros 4D de gestión establecidos.

Por una parte, los Requisitos de Gestión de la Trayectoria (TMRs), son generados por el sistema

de tierra y comunicados al sistema de a bordo como parte de mensajes ADS-C. Cada vez que la

trayectoria predicha a bordo difiere de la compartida previamente en cualquiera de las

tolerancias 4D especificadas a través de los TMRs, los sistemas aéreos transfieren

automáticamente una actualización de su predicción de trayectoria. Este seguimiento está

totalmente automatizado. El objetivo de una TMR es reducir la incertidumbre de las predicciones

de trayectoria en aplicaciones terrestres y aéreas. El enlace descendente del EPP será luego

utilizado por los sistemas de tierra para realizar una verificación de consistencia y para mantener

su propia trayectoria de referencia en sincronización con la trayectoria predicha de la aeronave.

Por otra parte, los Parámetros 4D de gestión de la trayectoria son, por ejemplo, tiempos o

altitudes objetivo en determinados puntos, o combinación de ambas. Las tolerancias asociadas

son “ventanas” dentro de las cuales se puede ejecutar la trayectoria real sin afectar a la

capacidad o a la seguridad del entorno asociado.




La trayectoria es monitorizada a lo largo de toda su longitud, y en particular con respecto a las

ventanas objetivo 4D en puntos restringidos de paso. Dicho monitoreo apunta principalmente a

garantizar que se cumplan los niveles adecuados de seguridad y capacidad en los puntos

conflictivos y en la identificación de nuevos puntos. Las acciones relacionadas pueden dar como

resultado el intercambio de información, la actualización de la RBT o incluso la revisión de la

misma. Además, la tripulación de vuelo puede monitorear la trayectoria frente a la ventana de

tiempo objetivo que se les puede haber dado y puede informar cuando anticipan que no podrán

adherirse a ella. Cabe mencionar que el FOC también puede monitorear las ventanas de tiempo

objetivo.

3.13 Procesos asociados al análisis y modificación de datos de la RBT

Durante la ejecución del vuelo, se produce el monitoreo de la trayectoria, como se ha comentado

anteriormente. Dicho proceso consiste en el análisis constante y modificación de la RBT, en caso

de que fuese necesario.

Figura 8. Procesos de análisis y modificación de la RBT




En la Figura 8 se resume la interacción entre los cuatro principales procesos asociados a la

gestión de la trayectoria en la fase de monitoreo, que serán descritos individualmente en los

siguientes apartados.

3.13.1 Proceso de verificación

La verificación, o comprobación, de la consistencia es un proceso que garantiza que la

trayectoria del sistema de navegación de a bordo y la Cleared Trajectory Data de la RBT, del

sistema de tierra, son consistentes, con el fin de garantizar la seguridad y permitir el uso de

datos de enlace descendente en los sistemas terrestres.

La primera verificación de la consistencia se realiza justo después del establecimiento de la

conexión vía enlace de datos entre los sistemas de las aeronaves y los del ATC (conexión entre

segmento aire y segmento tierra vía datalink). Durante la ejecución del vuelo, la verificación se

realiza cada vez que los sistemas de a bordo de la aeronave envían, mediante enlace de bajada,

los datos de la trayectoria a los sistemas terrestres, después del establecimiento del contrato

entre dichos sistemas.

El proceso de verificación consta de hasta cuatro posibles pasos:

1. Los datos de la trayectoria de la aeronave se envían mediante enlace descendente y son

recibidos por el sistema en tierra (informe ADS-C que incluye datos de EPP). Dicho

enlace de bajada se activa automáticamente de acuerdo con las especificaciones del

contrato. Los TMRs pueden ser unas de las especificaciones del contrato, por lo que en

el momento que ocurran, se debería enviar un nuevo informe EPP.

2. En el sistema terrestre, se comparan los Cleared Trajectory Data de la RBT retenidos en

el sistema y los datos de la trayectoria bajados (datos de los sistemas aéreos).

3. Cuando ambos datos son consistentes, los Supporting Data de la RBT se pueden

actualizar con los datos bajados. Esta verificación asegura que los datos de bajada son

aptos para actualizar los datos de la RBT.

4. En caso de inconsistencia, se advierte a la ATSU de la discrepancia y se inicia un




proceso de revisión de la RBT.

3.13.2 Proceso de actualización

La actualización de la RBT se inicia automáticamente cuando las predicciones de la trayectoria

locales, calculadas continuamente por el sistema en tierra y/o el sistema a bordo, difieren, según

las condiciones especificadas, de las predicciones de la trayectoria anteriormente compartidas.

El intercambio de la actualización con el resto de stakeholders se activará de acuerdo con los

principios de SWIM.

Los datos predichos de la trayectoria se computan de manera continua localmente por los

sistemas de tierra y/o de la aeronave y pueden incluir posiciones de vuelo y datos de trayectoria

emitidos desde varias fuentes (posiciones correlacionadas por radar, datos Modo S, datos EPP,

información meteorológica…).

Los Supporting Data de estas predicciones de trayectoria locales se comparan con los de la RBT

previamente compartida para evaluar posibles desviaciones más allá de los umbrales o

tolerancias definidas. En caso de que se exceda una ventana de tolerancia, se inicia el proceso

de revisión de la RBT.

Si los datos recién analizados permanecen dentro de los límites predefinidos, entonces los datos

relacionados con la RBT se pueden actualizar y publicar, en consecuencia.

En la Figura 9 se muestra esquemáticamente el proceso de actualización de la RBT/RMT.

Figura 9. Proceso de actualización de la RBT




3.13.3 Proceso de revisión

La revisión de la RBT es un proceso para abordar una necesidad o solicitud de cambio en

elementos específicos de la RBT que se encuentran, en ese momento, compartidos en el

entorno SWIM. Este proceso está asociado a la necesidad de que una decisión sea tomada por

dos o más stakeholders y puede afectar a cualquiera de los datos de la RBT.

Cuando el tiempo lo permite y las condiciones específicas se conocen, se inicia un proceso

CDM, basado en una propuesta hecha por el promotor de la solicitud de revisión de la RBT. El

proceso de revisión finaliza cuando se toma una decisión final y, en caso de modificación de los

Cleared Trajectory Data, cuando la tripulación de cabina conoce los cambios en la trayectoria.

Si la decisión final implica una modificación de los datos de la RBT, se llevará a cabo un proceso

de sincronización, que se explicará en el siguiente apartado.

Es importante tener en cuenta que hay que distinguir entre el proceso de revisión y el de

modificación de la trayectoria de vuelo, pues no siguen los mismos pasos.

Como se muestra en la Figura 10, el proceso de revisión consiste en pasos sucesivos desde el

evento desencadenante hasta la decisión final, que pueden conducir a una autorización o a otras

medidas sin impacto directo en la trayectoria volada, como medidas de gestión del espacio

aéreo. En caso de tomar la decisión de un cambio, su distribución formará parte del proceso

posterior de sincronización.

La decisión de una revisión de la RBT se toma, preferiblemente, a través de CDM, como se ha

dicho anteriormente, abordando sucesivamente una nueva propuesta, su correspondiente

evaluación de impacto y su negociación, en caso de ser necesario, lo que llevará a un acuerdo y,

finalmente, su implementación. Dependiendo de la situación operacional (tiempo disponible,

naturaleza o impacto del cambio, equipo de tierra o de abordo…) en las fases descritas

participarán unos socios o stakeholders u otros.




Figura 10. Proceso de revisión de la RBT

Puesta en marcha

Durante la ejecución del vuelo, el proceso de revisión de la RBT puede activarse debido a, por

ejemplo:

- Una desviación significativa o predicha de la trayectoria volada respecto a la RBT, esto

es, estar fuera de las tolerancias.

- Una restricción que afecte a la RBT o que desencadene en la necesidad de una nueva

ventana objetivo o la modificación de una ya existente.

- Una solicitud para cambiar la RBT por motivos de optimización.

- La necesidad de modificar la trayectoria volada por motivos de climatología u otras




razones operativas urgentes, como un desvío crítico, por razones de necesidad de

proporcionar separación o debido a una nueva restricción operativa, como podría ser la

segregación del espacio aéreo o un cambio de pista.

- Una necesidad de intervención del NMF, por ejemplo, medidas a corto plazo ATFCM.

Se exponen a continuación distintos ejemplos de eventos que desencadenan el inicio de un

proceso de revisión:

· Cuando la tripulación de vuelo no pueda mantener la trayectoria acordada, (por ejemplo,

debido a condiciones meteorológicas).

· Cuando el ATC detecta una desviación de la posición predicha de la aeronave respecto

a los Cleared Trajectory Data de la RBT.

· Después del proceso de verificación, para la resolución, por parte del ATSU, de una

discrepancia entre los datos de los sistemas en tierra y abordo.

· Cuando se modifica una restricción o se crea una nueva.

· Cuando se eliminan restricciones y esto tiene un impacto significativo en la trayectoria

que se traduce en un cambio en las necesidades de negocio del AU o éste puede

beneficiarse de nuevas oportunidades.

· Después de determinar que una tolerancia objetivo no se ha cumplido o no se cumplirá,

el NMF realiza una evaluación de la carga de trabajo sobre el impacto de la red; se

determina la mitigación adecuada que puede incluir la revisión de la RBT si es

necesario (y puede afectar a varios vuelos). Pueden ser posibles medidas alternativas,

por ejemplo, la división sectorial, que pueden llevar a la revisión de la trayectoria.

Evaluación a través de CDM

Una vez que se conoce la propuesta de revisión, se realiza una evaluación de impacto a través

del CDM, incluyendo los posibles ajustes a través de la negociación entre los stakeholders, que

conduce a un acuerdo sobre el cambio. Cuando no hay tiempo para revisión CDM, cuando el tipo

de cambio en la trayectoria solicitado no afecta a la red global o cuando se plantean las




prioridades militares, la evaluación de impacto puede omitirse.

Un proceso CDM (en el marco del proceso de revisión de una RBT) tendrá lugar una vez que se

inicia el proceso de revisión de la RBT y cuando se cumplan las siguientes condiciones:

· Cuando el tiempo lo permita, sin amenazar la seguridad. Es decir, si el tiempo restante

antes de la primera acción es mayor que el tiempo requerido para realizar el CDM

(teniendo en cuenta la carga de trabajo de los participantes). Este tiempo requerido se

determinará de acuerdo con la complejidad del CDM, por ejemplo, del número de

actores involucrados.

· Cuando hay una propuesta cuyo impacto se puede evaluar por todos los stakeholders.

· Cuando sucedan los siguientes eventos: haya un impacto en la capacidad, por ejemplo,

por sobrecarga del sector o del ADES en el rendimiento de las pistas o la disponibilidad

de puestos de estacionamiento; haya un impacto en varios actores, que requiere una

negociación; en caso de medidas STAM cuando se aplican a la aeronave antes del

despegue o esté ya en el aire, pero aún no esté en el espacio aéreo ECAC; o para

revisar todo un conjunto de trayectorias, por ejemplo, en caso de peligro meteorológico.

En estos casos, el CDM involucrará solamente a los participantes que estén

directamente afectados.

Decisión final e implementación

La decisión final se toma cuando todas las partes involucradas están de acuerdo con la nueva

RBT. De lo contrario, la decisión es tomada por el ATCO.

Si el resultado conduce a que no se necesita ningún cambio, entonces se terminaría con el

proceso.

De lo contrario, si el resultado conduce a la necesidad de un cambio en los elementos o datos de

la RBT, el proceso de revisión termina con la implementación de la decisión. En particular, en

caso de autorización o instrucción se necesita la aceptación por parte de la tripulación.




3.13.4 Proceso de sincronización

La sincronización es un proceso automático que garantiza la unicidad y la coherencia de un

cambio que modifica los datos de la RBT y su intercambio entre todos los stakeholders de tierra.

Una vez que finaliza el proceso de revisión y cuando un cambio modifica los Cleared Trajectory

Data, se puede enviar, mediante enlace descendente, un nuevo EPP por motivos de

consistencia y para la actualización de los Supporting Data.

3.14 Trayectorias 4D y ventanas de tolerancia basadas en experiencias anteriores

En el contexto de SESAR, se espera que la gestión de la trayectoria 4D mejore las operaciones

de tráfico aéreo, en particular para aumentar la previsibilidad y predictibilidad del tráfico, en

beneficio de las aerolíneas y la gestión de los flujos y el espacio aéreo. El concepto se basa en el

uso de una RBT que el usuario del espacio aéreo está de acuerdo en volar y el proveedor de

servicios acepta facilitar, como ya se ha comentado anteriormente.

En documentación e información disponible de EUROCONTROL se pueden encontrar

referencias a diferentes experiencias pasadas en el ámbito de las trayectorias 4D y las ventanas

de tolerancia. En concreto, se hicieron proyectos de vuelos en simuladores y de un vuelo real

que buscaban extraer conclusiones de este nuevo concepto de trayectorias y el uso de ventanas

objetivo en la navegación aérea. Los proyectos se enfocaron tanto en el sentido de evaluar los

conceptos y capacidades de las trayectorias 4D desde el punto de vista aéreo y terrestre, como

para comprobar el uso del sistema de gestión de vuelo 4D.

El primer proyecto se realizó en dos fases, en marzo y en diciembre de 2007, en el espacio

aéreo de Maastricht, llevado a cabo en un simulador del A320. El objetivo de dicho ensayo fue la

evaluación de la viabilidad de los procesos de gestión y ejecución de la RBT y del CTA

(Controlled Time of Arrival) desde la perspectiva de un piloto [16].

Se trataba de medir la adherencia a la trayectoria de referencia en la que se habían impuesto




restricciones de tiempo en ciertos puntos de la ruta especificados, aplicando ventanas de

tolerancia de -2 y +3 minutos para la RBT y ±30s para el CTA. Los diferentes pilotos que se

seleccionaron para las simulaciones fueron expuestos a diferentes situaciones en las se

producía un desvío de la trayectoria respecto a la planificada. Para el análisis se consideraron

cuatro parámetros: viabilidad, carga de trabajo, eficacia y beneficios y limitaciones previstos.

De los resultados de este proyecto se puede concluir que ganar o perder tiempo para respetar

una restricción de tiempo de la RBT (-2min; +3min) no causa grandes dificultades, esto es, se

puede cumplir con facilidad dichas restricciones temporales. Por el contrario, la ventana de

tolerancia del CTA (±30s) resulta más complicada de lograr, necesitando de gran coordinación

entre pilotos y controladores. También se extrae que la renegociación de la RBT supone un

aumento de la carga de trabajo, por lo que en caso de reiteradas negociaciones se podría llegar

al incumplimiento de las tolerancias.

En términos de efectividad, las diferentes tripulaciones lograron siempre cumplir las restricciones

de vuelo, tanto en las tolerancias de la RBT como de CTA.

Por otra parte, los pilotos partícipes del ensayo asumen que la trayectoria 4D puede proporcionar

una mejora en la previsibilidad de los flujos de tráfico y los tiempos de llegada, aunque

expresaron dudas en relación a los eventos inesperados que pudieran surgir debido al exceso de

renegociaciones que la RBT conllevaría.

El segundo proyecto fue realizado el 10 de febrero de 2012, tratándose de un vuelo real entre

Toulouse y Estocolmo, pasando por Copenhague. Dicha ruta fue volada por un A320, pasando

por el espacio aéreo francés y el sueco-danés [12]. Con este vuelo, se pasa a testear, por

primera vez de forma práctica, el concepto inicial de las trayectorias 4D, que se había ido

evaluando en progresivas simulaciones con éxito.

El vuelo fue controlado por voz por ATCs que se encargaban de asegurar la separación,

mientras se usaban enlaces de datos para mantener la comunicación entre la aeronave y el

controlador de posición, encargado de los aspectos de la operación inicial 4D.




Los indicadores seleccionados para la evaluación estaban basados en observaciones hechas

por los pilotos y controlados durante y después del vuelo, junto al análisis de las acciones-

reacciones de los pilotos, además de controlar su comportamiento con los diferentes sistemas.

La validación del escenario para este test de vuelo contenía 6 tramos cada una constituyendo

por sí mismo un test autónomo. Esto es, para cada tramo se tenía una restricción de tiempo, el

CTA (2 CTA para tramos en ruta y otros 4 para tramos de descenso en el TMA). El primer tramo

era el vuelo desde Toulouse hasta MUAC (Maastricht Upper Area Control Center); el segundo,

desde MUAC hasta Copenhague; el tercero, desde Copenhague hasta Estocolmo; el cuarto

tramo se trataba de un vuelo en circuito hacía y desde Estocolmo; el cinco tramo era la vuelta

desde Estocolmo a Copenhague y, por último, el sexto tramo consistía en el retorno de

Copenhague a Toulouse. Como se ha nombrado, cada uno de estos tramos tenía un CTA

asignado.

Como parte de la demostración técnica de fiabilidad, la interoperabilidad de la operación fue

asegurada usando dos sistemas FMS independientes. Se usó el FMS Honeywell para los 3

primeros tramos y el Thales/GE para los tres últimos tramos.

Tras el ensayo, los resultados se centraron en algunos objetivos de validación, obteniendo

argumentos de éxito o fracaso para cada uno de ellos.

El primer objetivo fue la viabilidad de las operaciones nominales a bordo. En este sentido, los

pilotos se mostraron satisfechos con la buena ejecución y equilibrio de la compartición de tareas

I4D y no reportaron ningún fallo de secuencia o paso fuera de lugar en los procedimientos de a

bordo, aunque en algún caso olvidaron insertar el perfil de la temperatura de descenso. Esta

omisión podría deberse a la carga de trabajo adicional relacionada con la resolución del

problema de inestabilidad en los enlaces de datos, pero no afectó a la consecución del tiempo

objetivo en ese tramo. Así pues, el nivel de automatización fue declarado satisfactorio por los

pilotos con la excepción de introducir manualmente los datos de temperatura en el FMS para el

perfil de descenso, catalogado como “inútil” y “no deseable”.




El segundo objetivo fue el desempeño de las funciones i4D a bordo. En general, todas las

funciones fueron ejecutadas y consideradas satisfactoriamente. Los pilotos se mostraron

satisfechos con la interfaz Hombre-Máquina y su integración en la cabina. Respecto al

rendimiento esperado de las funciones i4D, se desarrollaron de forma satisfactoria en los 6 CTA,

cumpliendo con las tolerancias a pesar de las discrepancias considerables entre el pronóstico y

los datos de viento/temperatura medidos y el QNH inusual. En la siguiente tabla se muestran los

datos del incremento del tiempo de paso para cada CTA asignado según quién lo registrase y los

motivos de dicha desviación, en caso de conocerse.

CTA Error / aumento de tiempo Desviación respecto la nominal

Reg. FMS Reg. tripulación Reg. ATC

CTA 1 +4s +6s +9s Errores en los datos de viento / temperatura insertados que explican el error de tiempo

CTA 2 -1s +2s +2s

CTA 3 0s +1s -2s Temperatura de descenso no insertada. QNH

inusual (1043 hPA) CTA 4 +2s +3s +1s QNH inusual (1043 hPa) CTA 5 +1s +1s +1s

CTA 6 +1s +2s +3s

Tabla 1. Resultados CTAs

Como se observa, los tiempos de sobrevuelo registrados por la tripulación son siempre iguales o

superiores a los del FMS, esto es debido a que la tripulación monitorea la secuencia de puntos

de ruta a través de la pantalla de navegación, lo que incluye retrasos por refresco de pantalla y

de reacción humana. Los tiempos de sobrevuelo del registro del ATC se basan en las posiciones

de radar sin procesar o en el último informe EPP recibido antes del sobrevuelo; se cree que las

diferencias con los tiempos de registro del FMS provienen de la incertidumbre en ambas fuentes

de datos.

Por otra parte, el tercer objetivo de validación es la adecuación del mensaje i4D CPDLC elegido.

En este caso, el mensaje fue completamente comprensible por los pilotos. El principal




comentario de los pilotos en este aspecto estuvo relacionado con la autorización de los CTA.

Mientras los mensajes de autorización de los CTA eran cargados en el plan de vuelo secundario,

los pilotos recomendaron cargar directamente dichas autorizaciones en el plan de vuelo activo

con fines de aumentar la eficiencia y así mantener el plan secundario completamente preparado.

Como conclusión a este proyecto, tratándose del primer vuelo de prueba del concepto inicial de

trayectoria 4D, se demostró exitosamente la viabilidad técnica y operacional desde ambas

perspectivas (segmento aire y segmento tierra). La interoperabilidad de vuelo fue demostrada a

través de los dos prototipos de FMS. Las comunicaciones soportaron el objetivo de sincronizar la

trayectoria entre los segmentos tierra y aire. La integración de la trayectoria en la automatización

de los sistemas del ATM demostró que mejora la predictibilidad de la trayectoria y soportan el

cálculo alcanzable de los CTAs. Así pues, los stakeholders se mostraron favorables al nuevo

concepto en términos de procedimientos, resultados esperados, diseño de la interfaz hombre-

máquina y carga de trabajo. A pesar del límite de la evaluación inicial, se consideró que el

feedback había sido suficientemente positivo como para trabajar en posteriores evaluaciones

más completas.

Estas conclusiones y experiencias, datadas de 2007 y 2012, servirán como base a la hora de

considerar tiempos y tolerancias en el presente documento. A pesar de ser trabajos de hace

años, están ínfimamente relacionados con el objetivo del presente trabajo y es por ello por lo que

se han utilizado de referencia.

3.15 EFPL y las RBT

Se cree conveniente ahora mencionar el concepto de Extended Flight Plan (EFPL), pues es el

Plan de Vuelo a futuro mediante el que se gestionarán las trayectorias 4D. Esto es, en el

momento que este nuevo concepto de trayectorias se implante, a su vez éstas serán tratadas

mediante el Plan de Vuelo Extendido, el cual incluye características necesarias a tener en cuenta

y que guardan similitud en el modo de gestión de este tipo de trayectorias.




Un mensaje de plan de vuelo extendido es un mensaje que, además de la información del plan

de vuelo definida por la OACI, incluye también información sobre la trayectoria 4D del vuelo,

según lo calcule el operador del vuelo, así como los datos de rendimiento específicos del vuelo.

La abreviatura EFPLM hace referencia al Mensaje de Plan de Vuelo Extendido.

El plan de vuelo extendido y los mensajes asociados correspondientes sustituirán al plan de

vuelo “simple” en el nuevo entorno operativo y, por lo tanto, se envían en lugar del plan de vuelo

actual. Aunque ambos planes de vuelo seguirán siendo utilizados en paralelo para aquellos

usuarios que aún no hayan implementado los EFPLM. [9]

Un EFPLM contiene las siguientes secciones: datos ICAO FPL, datos de trayectoria 4D y datos

de actuación de vuelo.

En caso de que la trayectoria 4D o los datos de prestaciones del vuelo se modifiquen, se

produce un mensaje de actualización del plan de vuelo extendido. Dicho mensaje puede ser de

dos tipos: mensaje de cambio o mensaje de demora. El mensaje de cambio extendido (ECHG –

Extended Change Message) debe contener, como mínimo, los datos asociados al plan de vuelo

(para permitir la asociación del mensaje al plan de vuelo original) y los elementos de datos que

se modifican. El mensaje de demora extendido (EDLA – Extended Delay Message) debe

contener, al igual que antes, los datos asociados al plan de vuelo que permita la asociación al

original, el nuevo EOBT (Estimated Off-Block Time), la nueva EOBD (Estimated Off-Block Date)

en caso de que se modifique, y la trayectoria 4D actualizada, en caso también de que se

modifique debido a la demora.

Presentación del plan de vuelo extendido

Los procedimientos operativos relacionados con la presentación de un plan de vuelo extendido

no difieren de los del plan de vuelo simple, por lo que su presentación se hará aplicando los

procedimientos actuales. Sin embargo, debido a los datos adicionales que se incluyen en un

EFPL la longitud del mensaje puede ser significativamente mayor en comparación con los

mensajes del plan de vuelo actual en formato ICAO o ADEXP. Como resultado, es posible que




las redes utilizadas actualmente para la transmisión de mensajes del plan de vuelo (AFTN y

SITA) no puedan manejar mensajes tan largos, por lo que se propone la solución de utilizar el

formato XML a través de conexiones B2B. Así, los mensajes del plan de vuelo extendido pueden

transmitirse con el NM utilizando los servicios SWIM.

Validación Inicial del Plan de Vuelo Extendido

El plan de vuelo pasa por una validación inicial que consta de los siguientes pasos:

· Comprobación de la sintaxis y semántica por parte del IFPS de los nuevos elementos de

los datos incluidos en el EFPLM, la trayectoria 4D y los datos de rendimientos o

prestaciones del vuelo.

· Extracción de los datos de prestaciones del vuelo. Dichos datos que se extraen pueden

ser los perfiles de actuación de ascenso y descenso o el peso de despegue de la

aeronave (TOW).

· Controles de integridad. El propósito es garantizar que la trayectoria 4D incluida en el

EFPLM sea coherente con otra información proporcionada en el FPL de la OACI. El

IFPS comparará la coherencia de las derrotas en 2D y los niveles de vuelo de ambas

trayectorias.

· Validación de ruta, siguiendo los mismos pasos que las operaciones actuales. El IFPS

usará la trayectoria 4D presentada en el EFPLM, trayectoria aceptada, para la

validación.

Distribución del plan de vuelo extendido

Para la distribución del mensaje del plan de vuelo, el IFPS utilizará la trayectoria aceptada para

determinar la lista de destinatarios.

Puesto que algunos destinatarios podrían no ser capaces de procesar un mensaje EFPL, es

posible que se deban continuar recibiendo, dentro del EFPLM, solo los datos FPL de OACI. En

este caso, el proceso de distribución deberá ser modificado para que el contenido del mensaje




del plan de vuelo de salida se adapte a las capacidades o requisitos de cada destinatario. Así

pues, las unidades ATC podrán elegir entre contenido "simple", que contiene solo los datos del

plan de vuelo de la OACI, y contenido "extendido", que contiene datos del EFPL. Por defecto, los

mensajes del plan de vuelo de salida IFPS tendrán un contenido "simple" aunque esta

preferencia será almacenada por el IFPS y se usará para determinar el contenido del mensaje de

salida.

Revalidación del plan de vuelo extendido

De acuerdo con las operaciones actuales, el proceso de revalidación de IFPS verificará

regularmente la validez de los planes de vuelo previamente aceptados con todos los criterios de

validación de IFPS. Para los vuelos en los que se recibió un EFPL, los datos del EFPL se

volverán a validar utilizando la misma lógica de validación que para el EFPL original.

Actualización del plan de vuelo extendido

Cualquier modificación de los nuevos elementos de datos del EFPL puede ser suficiente para la

transmisión de una actualización del plan de vuelo. Esto incrementaría potencialmente la

frecuencia de las actualizaciones debido a la presencia de nuevos elementos de datos dentro de

un plan de vuelo extendido.

Así pues, en un primer paso de implementación, el proceso de actualización del plan de vuelo

actual no se modificará, solamente cambiará el contenido de los mensajes de actualización, que

incluirán la trayectoria 4D y los rendimientos del vuelo. En un futuro, se espera avanzar en el

proceso de actualización con el objetivo de mantener en todo momento una visión común y

precisa de la evolución prevista de los vuelos dentro de la red ATM.

Uso de plan de vuelo extendido en las operaciones ATFCM

Como se ha dicho anteriormente, el FPL actual se ampliará con los datos de prestaciones de

vuelo e información de la trayectoria 4D. Con ello se espera un impacto en los procedimientos y

sistemas de planificación de vuelo, así como también en las operaciones ATFCM.




Los datos de prestaciones de vuelo se utilizarán para integrar, en caso de nuevo cálculo de la

trayectoria por parte de los sistemas del NM, tanto el desempeño específico de la aeronave

como la estrategia de operación del AU. Dicha necesidad de cálculo puede venir, por ejemplo,

por una desviación de un vuelo en ejecución o por un cambio de una SID asignada. Esta

integración dará como resultado una trayectoria recalculada más cercana a la trayectoria del AU.

La información de la trayectoria 4D presentada por los AU será utilizada inicialmente por los

sistemas del NM para calcular el tráfico en los diferentes sectores.

Como consecuencia de estos datos adicionales, el uso de EFPL tendrá un impacto positivo en la

capacidad y la eficiencia, consiguiendo:

· Predicciones más precisas de la demanda de tráfico. Se basarán en trayectorias más

precisas que mejoren la confiabilidad de los cálculos y la ocupación de los sectores. En

consecuencia, se tendrán predicciones de tráfico más fiables que permitirán aplicar

medidas DCB más precisas, con menor impacto en los vuelos y periodos de tiempo más

específicos.

· Se mejoran los procesos de colaboración DCB, facilitándose la coordinación entre las

partes interesadas gracias a un mejor alineado o ajuste entre la trayectoria del AU y la

trayectoria de planificación por el NM. Además, debido a una mayor fiabilidad en el

conteo de ocupación y tráfico, se podría aumentar la capacidad de la red.

· Mejora en la evaluación de complejidad a nivel local y de red debido a un mejor

conocimiento de los perfiles 3D y las velocidades, indicadores más rigurosos y fiables.




4 METODOLOGÍA

La metodología que se va a seguir para la evaluación práctica de los condicionantes y

limitaciones de implementación de trayectorias 4D desde el punto de vista de ATM/CNS tratará

de buscar cada cuánto sería necesario recalcular y actualizar la RBT y en qué condiciones,

cuándo debería el controlador pedir medidas correctoras y cuándo podría éste actualizar la RBT

y no la aeronave, entre otras. Así pues, se tratará de establecer unos umbrales o ventanas de

tolerancia, las cuales servirán como margen de degradación para la aeronave y marcarán la

necesaria actualización. Esto es, en caso de superar dichos márgenes, la RBT deberá ser

recalculada y actualizada, o bien automáticamente por la aeronave o bien por el piloto o

controlador.

En la siguiente figura se muestra un esquema de los pasos a seguir.

Como se observa, en primer lugar, se obtendrán las ventanas de degradación, tanto temporales

como de posición, mediante simulaciones de Monte Carlo. Dichas ventanas fueron obtenidas en

entregables anteriores, por lo que se usaran esos valores. Luego, se hará un análisis de las

ventanas obtenidas y se propondrán unas ventanas de tolerancia o margen. Cabe mencionar

que se tratará de justificar esos valores junto con las separaciones mínimas entre aeronaves

estipuladas por la OACI, además de contrastarse mediante datos de vuelos reales con la

herramienta Nest de EUROCONTROL [18]. Tras ello, se tratará de definir las implicaciones del

Figura 11. Esquema de la metodología




piloto y controlador en todo el proceso de actualización de la RBT.

Cabe mencionar que se tratarán los datos del ascenso, crucero y descenso simulados en

entregables anteriores. Y puesto que sus modelizaciones fueron independientes, se tratarán las

tres fases de vuelo de manera independiente. Esto es, las ventanas de degradación y las de

tolerancia no serán acumulativas entre una fase y otra.

Antes de obtener los datos sobre la degradación de cada fase de vuelo, es importante mencionar

varios aspectos. El primero de ellos se trata de definir los Waypoints o puntos de control que se

han tenido en cuenta para obtener las ventanas de degradación y en los que se evaluará la

trayectoria y se propondrán tolerancias que marcarán la necesidad de modificación de la RBT.

En segundo lugar, se definirá cómo se han obtenido las ventanas de paso y cómo han sido

calculados los tiempos de degradación y las desviaciones de posición en las tres dimensiones

(alcance, altitud y desviación lateral).

4.1 Definición de Waypoints

Como se ha dicho anteriormente, para empezar a definir las condiciones de actualización de las

RBT, es necesario mencionar los puntos de control o Waypoints de la trayectoria por los que

pasa la aeronave, pues serán los puntos en los que la trayectoria será comprobada y se decidirá

si se actualiza o no, además de ser los puntos de referencia de las trayectorias simuladas.

Dichos puntos serán, en gran medida, los que se utilizaron en entregables anteriores.

Inicialmente, los puntos de control fueron considerados de dos formas distintas. Utilizándose

cada uno de los enfoques para un análisis distinto. Por una parte, se tienen como WP (o puntos

de control) los puntos finales de cada uno de los tramos de la trayectoria y, por otra parte, se

consideraron los puntos intermedios de cada uno de los tramos. A continuación, se muestran

más detalladamente estas definiciones, mostrándose en figuras (Figura 12 y Figura 13) .

En el primer caso, se optó por la colocación de los diferentes Waypoints en función del cambio

de configuración de la aeronave al cambiar de fase y tramos. Es decir, en el ascenso se




considera como punto de control, el punto final de la fase; y, en el crucero, se consideran los

puntos finales de cada uno de los vuelos horizontales y de cada uno de los tramos de cambio de

nivel, obteniéndose 6 WP, tal y como se muestra en la Figura 12.

Esta distribución de puntos fue usada para obtener la degradación a lo largo de la trayectoria,

con la que se obtuvieron las ventanas de tiempo y de posición.

En el segundo caso, se ha considerado una distribución de Waypoints en la que se cogen los

puntos medios de cada una de las fases y tramos, es decir, el punto medio del ascenso y del

descenso y el punto medio de los tramos de vuelo estabilizado en el crucero, obteniéndose un

total de 5 WP, tal y como se muestran en la Figura 13.

Estos puntos fueron utilizados para el análisis de causalidad y predictibilidad de la trayectoria, en

el que se midió cuánto pueden llegar a afectar, pequeñas variaciones de los parámetros, al

conjunto del modelo de la trayectoria. Para ello, se utilizó el método de las redes Bayesianas. Se

trata de un modelo gráfico probabilístico que representa un conjunto de variables aleatorias y sus

dependencias condicionales a través de un grafo acíclico dirigido en la que cada nodo

representa una variable, representándose un total de 10 variables (masa, temperatura, presión,

sustentación, resistencia, empuje, consumo de combustible, velocidad, altitud y tiempo). Con

este método se puede hacer inferencia bayesiana, que consiste en estimar la probabilidad

Figura 12. Distribución de Waypoints (primer caso)




Figura 14. Distribución de Waypoints (tercer caso)

posterior de las variables no conocidas en base a las variables conocidas [19].

Tras mencionar los dos casos de distribución de puntos de control o WP, para establecer las

ventanas de tolerancia, se va a considerar un tercer caso, el cuál será una combinación de los

dos anteriores. Esto es, se considerarán WP al final de cada fase (final del ascenso, crucero y

descenso) y WP en los puntos intermedios de cada tramo, tal y como se muestra en la Figura 14.

Posteriormente, en el apartado 5, se explicará detalladamente que distribución se ha utilizado en

cada uno de los dos tipos de ventanas de tolerancia que se van a dar. Dichos 2 tipos de

Figura 13. Distribución de Waypoints (segundo caso)




ventanas de tolerancia son los que se detallan a continuación.

4.2 Definición de ventanas de paso

Tras realizar las Simulaciones de Monte Carlo en entregables anteriores, uno de los primeros

pasos a realizar para analizar la degradación es definir ventanas de paso (tiempo y posición)

sobre cada Waypoint, necesario para garantizar el nivel de cumplimiento de la trayectoria 4D.

Esto es, se ha de establecer una ventana de paso por cada WP que se considere apropiada para

que la trayectoria pueda clasificarse como aceptable o degradada, siempre y cuando sus

tiempos de paso por esos puntos estén dentro de un rango admisible.

Este procedimiento consiste en, primeramente, calcular la media de la distancia recorrida en

cada Waypoint y el tiempo de paso y, luego, aproximar las simulaciones de Monte Carlo

realizadas a una distribución normal para así obtener valores numéricos de media y desviación

típica para cada punto de control.

El proceso de definir una ventana de paso en las trayectorias 4D permite completar la

modelización y simulación de la trayectoria 4D y permite sacar conclusiones para el estudio de la

degradación.

Se pueden dar varios enfoques sobre las ventanas de paso, dependiendo de la variable que se

fije. En este trabajo se va a realizar desde dos casos (A y B), donde en el primero se fijará la

posición y en el segundo, el tiempo. Esto se muestra en la Figura 15.

De lo que se tratará es de ajustar la variable no fijada de acuerdo con una distribución normal

estándar, para establecer las diferentes ventanas de paso según la probabilidad deseada en

Figura 15 . Enfoques para la definición de ventana de paso según el parámetro que se fije




cada punto de control (Waypoint). La Tabla 2 muestra las probabilidades de las estimaciones

dentro de un intervalo de acuerdo con cada nivel sigma.

Nivel sigma (σ) Probabilidad

σ 68.26%

2σ 95.46%

3σ 99.73%

4σ 99.9937%

5σ 99.999943%

6σ 99.9999998%

Tabla 2. Probabilidades según nivel sigma

En este trabajo se ha optado por estimar la ventana de paso con 2σ, es decir, con un nivel de

confianza del 95.46%. Esto significará que la aeronave se encontrará en cada WP a un

determinado tiempo con una probabilidad del 95.46%. Del mismo modo, la aeronave se

encontrará a una distancia x en cada WP con un nivel de significancia del 95.46%.

!

Figura 16. Probabilidades de una distribución normal




Tras realizar las Simulaciones de Monte Carlo, se obtendrán diversas trayectorias, distintas entre

sí debido a la aleatoriedad introducida, que cumplan el nivel de confianza antes mencionado en

los tiempos de paso por cada WP.

Cabe mencionar que, tras hacer el análisis de fiabilidad en entregables anteriores, parece que el

mejor enfoque es aquel en el que se fija la distancia recorrida (Caso A), donde cada punto de

control se encuentra en las posiciones que se definieron en la Figura 14. Esto es debido a que el

concepto de trayectorias 4D busca ajustar el tiempo al resto de dimensiones, y no el resto al

tiempo.




5 CONDICIONES DE ACTUALIZACIÓN DE LAS RBT

En este apartado se va a tratar de establecer unos criterios bajo los que sería necesario la

actualización de las RBT durante la fase de ejecución del vuelo. Es decir, se trata de medidas

que se tendrán que tomar a tiempo real. Dichos criterios, vendrán definidos por las ventanas de

tiempo y de posición obtenidas en entregables anteriores, como ya se había mencionado

anteriormente. Con esos resultados, se propondrán unos valores de tolerancia o umbrales, a

partir de los cuales, si la aeronave se encuentra fuera de ellos, deberá modificar su plan de

vuelo, actualizando la RBT que esté volando.

Para definir las condiciones de actualización de las RBT se van a tener en cuenta dos enfoques

o tomas de datos diferentes, como se ha dicho anteriormente. Por una parte, se tienen unas

ventanas de tiempo, que se obtuvieron fijando la distancia de los puntos de paso de la trayectoria

simulada. Por otra parte, se tienen las ventanas de posición (desviación lateral, altitud y alcance),

que se obtuvieron fijando el tiempo en el que la aeronave debería estar en cada punto de control

o WP. Mediante el software Matlab [20] se realizaron 1500 simulaciones de Monte Carlo para las

tres fases de vuelo modelizadas (ascenso, crucero con cambio de nivel y descenso). Estas 1500

simulaciones reflejan 1500 vuelos posibles de una misma trayectoria mediante la aleatoriedad

que se le introduce a ciertos parámetros como la masa inicial, la temperatura, la velocidad, etc.

Se vuelve a mencionar aquí que las fases de vuelo fueron modelizadas por independiente, de

forma que la trayectoria fuese adaptable a cualquier tipo de aeronave y a cualquier modificación

o circunstancia especial. Con todas estas simulaciones, se obtuvieron las ventanas temporales y

de posición, es decir, se calculó la media y desviación típica de todas las simulaciones en cada

punto de control, viendo cómo se desviaban las trayectorias en promedio respecto a los valores

teóricos calculados, y comprobados simulando un vuelo ideal. Todo ello teniendo en cuenta el

intervalo de confianza de 2!.

Así pues, para cada uno de los análisis mencionados se propondrán unos valores de tolerancias




para cada punto de control, en función de los resultados obtenidos previamente mediante las

simulaciones, obteniéndose, por un lado, las ventanas de tolerancia dimensionales y, por otro,

las ventanas de tolerancia temporales. Dichas ventanas de tolerancia, vendrán también basadas

en los manuales y normas de OACI, en este caso, el doc. 4444 (PANS-OPS) [21]. De estos

documentos, se comprobarán las separaciones mínimas entre las aeronaves, para que las

tolerancias propuestas no permitan que se vulneren dichas separaciones mínimas.

A continuación, se exponen detalladamente los dos análisis utilizados para fijar ventanas de

tolerancia. En uno de ellos se ha fijado el tiempo, obteniéndose los valores correspondientes al

alcance, desviación lateral y altitud de la aeronave y en el otro caso se ha fijado el alcance

obteniéndose de esta forma los datos de tiempo de paso por cada Waypoint definido.

5.1 Tolerancias de posición ante la degradación de la trayectoria

En este apartado se definirán las tolerancias para la actualización de la RBT desde el punto de

vista de las 3 dimensiones espaciales en cada punto de paso (alcance, desviación lateral y

altitud). Para obtener estas tolerancias se han utilizado como base las ventanas dimensionales

obtenidas anteriormente fijando el tiempo.

En primer lugar, cabe destacar que se ha utilizado la distribución de Waypoints definida al

principio del apartado, es decir, el correspondiente a la situación de los Waypoints en los

diferentes cambios de fase, como se muestran en la Figura 12.

Más concretamente, la definición de los puntos sería la siguiente:

· WP1: inicio de la fase de crucero. La aeronave se encuentra a 36.000 ft.

· WP2: punto en el que empieza el ascenso de nivel de vuelo.

· WP3: punto en el que termina el ascenso y alcanza el nuevo nivel de vuelo (FL380).

· WP4: punto de final de vuelo estabilizado a FL380 y en el que empieza el descenso al

nivel de vuelo anterior.




· WP5: punto de finalización del descenso por el cambio de nivel, cuando la aeronave llega

a FL360.

· WP6: final de la fase de crucero.

Cada uno de estos puntos se representa en la figura siguiente.

En este caso, se ha realizado por un lado el cálculo del Waypoint 1 al pertenecer a la fase de

ascenso y por otro lado el cálculo del resto de Waypoints puesto que pertenecen a la fase de

crucero. Aunque el último punto pertenece al inicio del descenso, se calculará su degradación

teniendo en cuenta que es el final del crucero.

Para el Waypoint 1 se han realizado 800 simulaciones de esta fase y se ha fijado el tiempo de

paso por el WP 1 en 1186 segundos. Así pues, la ventana de tolerancia del Waypoint 1 arrojaría

los datos recogidos en la Tabla 3.

Ventana WP 1

Alcance ± 15,6908

Desviación lateral ± 0,0026352

Figura 17. Waypoints definidos para las ventanas de posición

Figura 18. Waypoints definidos para las ventanas de tiempoFigura 19. Waypoints

definidos para las ventanas de posición




Los tiempos de paso fijados para los Waypoints del 2 al 6 serían 807 segundos para WP 2, 840

segundos para WP 3, 1645 segundos para WP 4, 1678 segundos para WP 5 y 2419 segundos

para WP 6. Los resultados obtenidos se observan en la Tabla 4.

Altitud ± 0,8402

Tabla 3. Ventanas dimensionales WP 1 en km

Ventana WP 2

Alcance ± 0,6808


Altitud ± 0,066

Ventana WP 3

Alcance ± 0,6838


Altitud ± 0,0638

Ventana WP 4

Alcance ± 0,8836


Altitud ± 0,0996

Ventana WP 5

Alcance ± 0,89


Altitud ± 0,0982

Ventana WP 6

Alcance ± 1,1186


Altitud ± 0,1058

Tabla 4. Ventanas de tiempo en cada WP en km




Llegados a este punto es importante aclarar que los datos que se pueden ver en las dos tablas

anteriores son datos extraídos de las simulaciones de la trayectoria modelizada. A partir de estos

datos y de otra serie de consideraciones, se establecerán los valores de tolerancias o márgenes.

El objetivo es acordar y llegar a unos datos que marquen de forma clara cuando una RBT debe

ser actualizada, ya sea de forma automática por la propia aeronave o de forma manual por el

controlador.

Se puede observar por ejemplo como en la Tabla 3, los datos del alcance muestran 15 km de

desviación. Esto es, la trayectoria se degrada 15km respecto a la ideal, lo cual a priori se puede

considerar inadecuado para una tolerancia dimensional para una trayectoria 4D.

Con estos datos obtenidos y teniendo en cuenta el momento de cada fase en que se sitúa el

Waypoint, es decir, atendiendo al incremento de incertidumbre que supone el ascenso frente al

resto de fases, así como dentro del crucero, el aumento de incertidumbre por un cambio de nivel,

se van a establecer las siguientes ventanas dimensionales, mostradas en la Tabla 5 y la Tabla 6.

Ventanas de Tolerancia WP crucero

WP 2

Alcance ±1,33

Desviación lateral ±0,05

Altitud ±0,087

WP 3

Alcance ±1,67


Altitud ±0,101

WP 5

Alcance ±1,67


Altitud ±0,101

WP 6

Alcance ±1,33


Altitud ±0,087

Ventanas de Tolerancia WP 1

Alcance ±8,33 Desviación lateral ±0,05

Altitud ±0,2

Tabla 5. Tolerancias establecidas para los Waypoints asociados al ascenso en km

Tabla 6. Tolerancias establecidas para los Waypoints asociados al crucero y descenso en km




WP 4

Alcance ±1,33


Altitud ±0,087

Se puede observar, que las ventanas dimensionales en el crucero (Tabla 4), es decir, del

Waypoint 2 al 6, van aumentando la degradación, este factor se ha tenido en cuenta a la hora, de

proponer las ventanas de tolerancia, junto a la posición del Waypoint a lo largo de la trayectoria.

De la misma forma, al Waypoint 1, al ser punto final del ascenso, se le ha supuesto una

estimación individualizada.

Cabe destacar que las ventanas de tolerancia se han dado a los puntos de forma individualizada

dependiendo de dónde se sitúen en las fases de vuelo, es decir, no van acumulando

degradación puesto que se tiene en cuenta que si llega a estado degradado será actualizada y

no tiene sentido que el margen en el siguiente punto sea mayor. Se trata de que la trayectoria

nunca se degrade más de lo que estipulan dichos márgenes, y en caso de hacerlo que se

recalcule.

Para la fijación de los valores de tolerancias de las tablas anteriores aparte de las simulaciones

de vuelo se ha tenido en cuenta la fase de vuelo en la que se encuentra situado cada Waypoint y

se han consultado los métodos y distancias mínimas de separación entre aeronaves recogidas

en el capítulo 5 del documento PANS-OPS 4444 de OACI [21]. A continuación, se justifican los

valores propuestos de manera detallada.

Alcance

Para las tolerancias dimensionales referidas al alcance, se puede encontrar en el documento de

OACI mencionado lo referente a separaciones longitudinales mínimas. Estas separaciones son

tratadas como tiempos, es decir, separaciones que hacen referencia a 15 minutos, 10 minutos o

incluso 5 minutos, según las separaciones que se estén cumpliendo en otras dimensiones

(vertical u horizontal).




Así pues, se han calculado valores en km según el instante en el que se sitúa el punto a lo largo

de la trayectoria. Tomando el caso más restrictivo, es decir el de una separación de 5 minutos, y

bajo la hipótesis de una velocidad media de 800 km/h para la fase de crucero y de 500 km/h para

el ascenso, supone recorrer una distancia de 66,67km y 41,7km respectivamente para las fases

mencionadas.

En el caso del crucero, el valor más alto se encuentra en el WP 6, con una desviación máxima

en el alcance de 1,186 km lo que equivale a un 1,67% de los 66,67 km.

En el caso del ascenso, se tiene una ventana de posición de 15,69km, lo que supone un 37,68%

de la distancia calculada que se recorrería en 5 minutos, lo que supone un valor muy elevado.

Así pues, se va a realizar la hipótesis en este caso de establecer una tolerancia admisible para

los puntos del crucero, 2 al 6, que varía del 2% al 2,5% de la siguiente forma. Un 2% para los

puntos tras un tramo de vuelo horizontal esto es, WP 2, 4 y 6; y un 2,5% para el WP 3 y 5 por ser

posteriores a un cambio nivel dentro de esta misma fase. Ya que se está teniendo en cuenta una

mayor exposición a incertidumbre en los cambios de nivel. Estos valores de 2% y 2,5% quedan

reflejado en las tablas como ±1,33km de ventana en alcance para final de tramo rectilíneo y

±1,67km de ventana para final de tramo tras cambio de nivel de vuelo.

Para el caso del WP 1, se supone un porcentaje de un 20 % por la mayor incertidumbre que lleva

asociado el ascenso. De cualquier forma, como queda reflejado en las tablas supone un valor de

±8,33km, valor que dista mucho de los 15,69 km obtenidos tras las simulaciones. Es por ello por

lo que sería necesaria la actualización de la RBT en este caso.

Por lo tanto, se tiene que, tomando el caso más restrictivo, los datos obtenidos de las

simulaciones supondrían un margen admisible en relación a los valores de tolerancia mínimos

propuestos, esto es, no se vulnerarían las distancias mínimas longitudinales, con la excepción

del Waypoint 1, al igual que sucede con la altitud, por lo que en este caso también se ha dado un

valor de tolerancia mayor que al resto de Waypoints, pero sin dejar de cumplir con las

separaciones mínimas. El incumplimiento de la tolerancia propuesta en este punto por las




trayectorias simuladas llevaría a la necesidad de la actualización de la RBT al final del ascenso.

Desviación lateral

Para la desviación lateral, se ha tomado como referencia el mismo documento. Considerándose

que se da control radar, se permite que la separación horizontal mínima entre aeronaves sea de

5km.

Observándose los valores obtenidos de las simulaciones en esta dimensión, se llega a que la

desviación lateral es muy pequeña, de apenas un par de metros, por lo que, no va a suponer un

riesgo la tolerancia que se dé. Así pues, se decide fijar unas ventanas de tolerancia de ±50m de

desviación lateral para todos los puntos, lo que supone un 1% de la separación horizontal

mínima establecida por la OACI. Comparando este valor con las trayectorias simuladas, se llega

a que dichas tolerancias no se van a ver amenazadas en ningún Waypoint, por lo que, respecto

a esta dimensión, la trayectoria modelizada no debería ser recalculada.

Altitud

El doc. 4444 estipula que la separación vertical mínima es de 1000 ft por debajo de FL290 y

2000 ft por arriba de dicho nivel de vuelo. Dicho en metros, serían unas separaciones mínimas

de aproximadamente 300 y 600m, respectivamente.

Puesto que el primer Waypoint corresponde al final del ascenso y se sitúa a FL360, se va a

aplicar en todos los puntos las medidas correspondientes a niveles de vuelo por encima del

FL290, pues todos están por encima.

En función de dónde está situado el Waypoint a lo largo de la trayectoria, se ha optado por tomar

márgenes proporcionales que sean en todo caso, inferiores al 20% de las separaciones mínimas

establecidas, de forma que como mucho se vulnere la separación en 121 metros (20% de

2000ft). Así pues, para el cálculo de las tolerancias propuestas se ha considerado un margen




máximo de "

# (14.28%) respecto a la separación mínima vertical de 2000ft para tramos de vuelo

estabilizados horizontales, lo que da un valor de 87 metros y, de "

$ (16.67%), para el caso de

cambios de nivel, lo que suponen 101 metros. Estas tolerancias cumplen el objetivo propio

marcado de no superar nunca un 20% de los 2000ft. Así pues, se han considerado unas

desviaciones de ±87m para vuelos horizontales estabilizados y ±101m para tramos con cambios

de nivel.

Como puede observarse en las tolerancias de la altitud de la Tabla 5 y Tabla 6, respecto a las

ventanas obtenidas en la Tabla 3 y Tabla 4, no todos los valores estarían dentro de las

tolerancias propuestas, por lo que en algunos casos sería necesaria la actualización de la RBT,

como por ejemplo en el caso del Waypoint 6. Esto indicaría que, tras sobrepasar las tolerancias

en el WP 6, la trayectoria debería ser recalculada.

En el caso del Waypoint 1, que como ya se ha comentado se ha calculado independientemente

al resto, se obtiene un valor de 840 m de degradación en altitud. Este valor es excesivamente

alto debido a la gran incertidumbre que se le ha dado a la modelización del ascenso, por lo que

en las ventanas de tolerancia se le ha dado un margen de ±200m. Este último valor, pese a ser

muy mayor que para el resto de Waypoints, queda justificado puesto que, en los documentos

oficiales consultados, los niveles de separación vertical mínima se encuentran entre 300 y 600m

en función del nivel de vuelo que, en este caso, por estar por encima de FL290 sería el segundo.

Así pues, con ±200m de desviación máxima en altitud se seguiría sin infringir las separaciones

verticales con otras aeronaves y se conseguiría aportar un mayor margen respecto al resto de

puntos puesto que éste se sitúa en el ascenso, fase con más incertidumbre. De lo contrario, si se

estipulase la ventana de tolerancia basándose en el valor de 840m sí que se conseguiría

vulnerar las mínimas de separación. Como es de esperar, en este Waypoint sería necesaria la

actualización de la RBT.




5.2 Tolerancias de tiempo ante la degradación de la trayectoria

En este apartado se definirán las tolerancias para la actualización de la RBT desde el punto de

vista del tiempo. Para obtener dichas tolerancias se han utilizado como base las ventanas

temporales obtenidas anteriormente fijando el alcance.

Al igual que al inicio del apartado anterior primeramente se define cual es la distribución de

Waypoints que se ha utilizado para realizar la correspondiente estimación de tolerancias. En este

caso, se ha optado por la combinación de Waypoints situados al inicio y final de cada fase con

puntos intermedios de las distintas fases, teniendo en cuenta que punto intermedio no se refiere

exclusivamente el punto situado en la mitad del tramo. El esquema de distribución es el que se

mostró en la Figura 14 y en la siguiente figura:

Específicamente los puntos definidos serían los siguientes, mostrando ya su valor de alcance

fijado:

· X1= 140.2 km (punto intermedio del ascenso)

· X2= 280.4 (punto final del ascenso)

· X3= 373 km (punto intermedio del primer tramo horizontal crucero, a FL360)

· X4= 469.41 km (punto intermedio del ascenso cambio de nivel crucero)

· X5= 565.82 km (punto intermedio del segundo tramo horizontal crucero, a FL380)

Figura 20. Waypoints definidos para las ventanas de tiempo




· X6= 662.23 km (punto intermedio del descenso cambio de nivel crucero)

· X7= 758.64 km (punto intermedio del tercer tramo horizontal crucero, a LF360)

· X8= 851.24 km (punto final del crucero)

· X9= 943.74 km (punto intermedio del descenso)

· X10= 1036.24 km (punto final del descenso, a 50ft)

A continuación, se muestran las ventanas temporales obtenidas mediante las simulaciones de

Monte Carlo para cada uno de los puntos definidos, separados por fases de vuelo. Para ello se

obtendrán también las medias y desviaciones de las distribuciones normales en cada WP y se

tendrá en cuenta un nivel de confianza de 2! para el calculo de la ventana temporal, tal y como

se ha comentado en el apartado 4.2. Esto es, en una probabilidad del 95.46% la aeronave se

encontrará en cada punto de paso en un instante de tiempo dentro de la ventana temporal

obtenida que se muestra en las tablas siguientes.

ASCENSO

Punto de paso Media Sigma Ventana temporal

WP 1 777,96 9,95 ±20

WP 2 1353,94 47,89 ±96

Tabla 7. Ventanas temporales para la fase de ascenso

Como se observa, en esta fase de vuelo se obtienen unas ventanas temporales bastante

grandes. Esto es debido a la gran incertidumbre que tiene esta primera fase de vuelo. Dicha

incertidumbre viene determinada por la masa inicial de la aeronave, el viento y determinadas

maniobras sobre la palanca de gases, entre otras.




CRUCERO


WP 3 393,78 0,95 ±2

WP 4 864,53 2,99 ±6

WP 5 1194,08 4,92 ±10

WP 6 1664,85 8,23 ±17

WP 7 2120,04 11,87 ±24

WP 8 2376,65 14,10 ±29

Tabla 8. Ventanas temporales para la fase de crucero

Analizando estos resultados, el WP4, situado en el escalón de ascenso, supone un aumento de

4 segundos de ventana temporal, en cambio el WP 6, correspondiente al escalón de descenso,

aumenta la ventana temporal en 7s. Pese a que el ascenso acumula mayor incertidumbre y, por

lo tanto, mayor degradación que el descenso, en el cambio de nivel ocurre al revés. Esto es

debido a que un cambio de nivel en la fase de crucero no es comparable a las fases de ascenso

y descenso, en las que la forma de operar la aeronave es distinta, pues se juega con la palanca

de gases y elementos hipersustentadores, entre otros. Además de que las millas recorridas, en

un cambio de nivel en el crucero son mucho menores.

Si se compara lo que sucede antes y después del WP 5, que es el waypoint situado a la mitad

del crucero, se observa que antes la ventana temporal va aumentando 4 segundos cada vez, y

después, 7 segundos. Del WP 7 al 8 se trata de un vuelo horizontal estabilizado y aumenta 5s la

ventana temporal solamente.




DESCENSO


WP 9 478,63 2,67 ±6

WP 10 932,63 6,43 ±13

Tabla 9. Ventanas temporales para la fase de descenso

Como se observa, el descenso también aporta una gran incertidumbre, aunque ésta es mucho

menor que en el ascenso. A pesar de ello, en la realidad, estos valores podrían ser incluso

mayores, debido a que en esta fase pueden suceder determinadas circunstancias que dependan

del aeropuerto de destino o de la compañía, como la necesidad de realizar una espera, de que el

controlador de un guiado por vectores o de la política de ahorro de combustible o tiempo, entre

otras.

En este punto y tras el compendio de datos expuestos en las tablas anteriores, se afronta la

adecuación de estimar y establecer tolerancias temporales para la trayectoria 4D, en base a los

datos que se han obtenido en las simulaciones. Al igual que en el primer caso en el que se

dieron tolerancias fijando los tiempos es importante reseñar que los datos que se han obtenido

provienen de la realización de 1500 simulaciones de vuelo, y tomando esos valores como guía

junto a otras apreciaciones, como por ejemplo la fase de vuelo en la que se encuentra cada

Waypoint se van a establecer unas nuevas ventanas temporales con el objetivo de que cualquier

aeronave pueda tomarlos como referencia para la actualización de la RBT en el caso de

incumplimiento de estas tolerancias.

Con todas las apreciaciones anteriores se van a establecer las diferentes ventanas temporales,

mostradas en sus respectivas tablas de ascenso (Tabla 10), crucero (Tabla 11) y descenso

(Tabla 12).




ASCENSO

Tabla 10. Tolerancias temporales para el ascenso

Puesto que en las simulaciones se habían obtenido unos valores de 20 y 96 segundos, se ha

decidido aumentar un poco estas ventanas ya que la fase de ascenso conlleva una gran

incertidumbre asociada. Dichos valores se justificarán en el siguiente apartado.

CRUCERO

Tabla 11. Tolerancias temporales para el crucero

Para establecer estas ventanas se ha seguido el principio de aumentar 5 segundos en tramos de

vuelo estabilizado y 15 segundos para cambios de nivel, tanto ascendentes como descendentes.

A pesar de que el ascenso tiene una mayor degradación que el descenso, en el caso de los

cambios de nivel se les dará el mismo margen, puesto que se trata de unos cambios de FL

mucho menores y se recorren menos millas náuticas mientras se realizan que las otras dos fases

de vuelo mencionadas.

Cabe mencionar que las ventanas son acumulativas respecto al inicio de la fase, pero esto no

Ventanas de Tolerancia temporales

WP 1 ±30

WP 2 ±100


WP 3 ±5

WP 4 ±20

WP 5 ±25

WP 6 ±40

WP 7 ±45

WP 8 ±50




quiere decir que cada punto tenga una tolerancia mayor. Es decir, al primer WP del crucero se le

ha dado una tolerancia de ±5 segundos por tratarse de un punto en vuelo estabilizado horizontal

y al segundo WP, se le ha dado ±15 respecto a la anterior, que suman un total de ±20, y así

sucesivamente en el resto de puntos. En caso de que en dicho punto se necesitase realizar una

actualización de la trayectoria, el siguiente punto en el que se encuentra no tendría una

tolerancia de ±25, sino de ±5 respecto al tiempo de paso por ese punto, pues la trayectoria ha

sido actualizada y no acumula la degradación anterior. En definitiva, los puntos situados tras un

vuelo estabilizado horizontal tendrán una ventana de tolerancia de ±5 segundos respecto al

tiempo objetivo de paso por ese punto y, en tramos de cambios de nivel de vuelo, se dará una

tolerancia de ±15 segundos.

DESCENSO

Tabla 12. Tolerancias temporales para el descenso

Se recuerda que el WP 10 se sitúa en el final de descenso, a unos 50ft aproximadamente.

Se ha decidido dar la mitad de tolerancia que en el ascenso puesto que la degradación

ocasionada en esta fase es menor según los resultados obtenidos. Es decir, el descenso no

acumula tanta incertidumbre.

Cabe destacar aquí que pese a que el final del descenso, según los resultados de la trayectoria

modelada, la degradación es mucho menor (±13s), se da un mayor margen (±50s) debido a la

incertidumbre que añade el no saber las políticas de las compañías en cuanto a operación y

maniobras.

Conviene clarificar que las ventanas que se han establecido se mantendrán independientemente


WP 9 ±15

WP 10 ±50




de que se hayan cumplido en el Waypoint anterior o no, es decir, si la RBT se ve obligada a

actualizarse porque la aeronave no cumple el tiempo establecido de llegada al Waypoint,

cambiarán las horas de paso por el Waypoint, pero no el margen temporal que tiene para

hacerlo.

Otro factor a tener en cuenta es que la RBT, va a ser necesariamente actualizada en el caso de

que no se cumpla cualquiera de las dos ventanas de tolerancia, es decir, si se llegara a cumplir

el objetivo en la ventana temporal establecida pero no en la ventana de alcance, sería

igualmente necesaria la actualización y viceversa.

En relación a los valores de ventanas temporales fijados, se puede observar, como en las tres

fases de vuelo, los valores simulados de vuelo entran dentro del margen por lo que no sería

necesario actualizar la RBT, sin embargo, algunos Waypoints se encuentran muy cerca de los

valores máximos de tolerancia propuestos.

Es de importante análisis también el caso del ascenso. Los Waypoints 1 y 2, no cumplen las

tolerancias de posición que se han marcado, por lo que sería necesaria, en el supuesto

simulado, la actualización de la RBT. Este resultado tampoco escandaliza, si no que entra dentro

de lo esperado, al ser la fase del vuelo con mayor incertidumbre. A la vez cabe observar que,

aunque no cumple el valor establecido la diferencia no es demasiado grande lo que puede

interpretarse como una muestra de la complejidad de cumplir dichos tiempos en una trayectoria

de este tipo.

Es importante destacar, que como se puede apreciar la degradación aumenta al ir pasando por

los diferentes Waypoints, si bien es cierto, que en cada fase se reinicia. Esto se debe como se

ha comentado anteriormente, a que se ha realizado un cálculo particular para ascenso, crucero y

descenso, utilizando códigos independientes en la simulación de Matlab.

Como ya se ha comentado, en los dos casos de cálculo de tolerancias, dimensionales y

temporales, que se han realizado de manera análoga, cabe destacar la mayor practicidad e

importancia de las temporales. Esto se debe a que la mayor parte de los estudios ya realizados e




informaciones recabadas acerca de las trayectorias 4D tratan únicamente este concepto desde

el punto de vista de las ventanas temporales. Se ha querido dar los dos enfoques porque se ha

considerado que una mayor optimización del concepto vendrá de la mano de los dos enfoques,

sin embargo, para poder contrastar datos con vuelos reales se van a utilizar las ventanas

temporales puesto que es más sencillo realizar la comparación entre tiempos en la ruta que entre

posiciones en la ruta, y a la postre un análisis de degradación se va a ver mejor reflejado en una

línea temporal como es el caso tratado.




6 JUSTIFICACIÓN DE LAS TOLERANCIAS PROPUESTAS

Tras proponer las ventanas de tolerancia tanto de posición como de tiempo en apartados anteriores, se

tratará de justificar ahora las tolerancias propuestas mediante datos de vuelos reales. Esto servirá para

comprobar que los datos no son dispares con la realidad y entran dentro de la tendencia actual de

degradación. Para ello, se utilizará el software NEST de EUROCONTROL, mediante el cual se

escogerán distintos vuelos reales y se compararán los tiempos en determinados puntos de paso

(Waypoints) entre el vuelo inicial y actual para observar la evolución de la degradación según el avance

del vuelo.

El vuelo “inicial” hace referencia al vuelo inicialmente planificado mediante el plan de vuelo presentado,

mientras que el “actual”, se refiere al vuelo real volado.

Para empezar, se escogerá un día aleatorio en el que se mirarán los vuelos realizados, siendo éste el 2

de agosto de 2018, por tratarse de un día medio del verano aproximadamente, temporada en el que

hay gran cantidad de vuelos. En segundo lugar, se escogerán los vuelos que hayan sido realizados por

la aeronave B737, pues es para la que se simularon las trayectorias y se obtuvieron las ventanas

temporales y de posición. Tras esto, se escogen vuelos aleatorios, intentando que en ellos se haga

algún cambio de nivel y cuyo plan de vuelo inicial no difiera demasiado con el volado, pues se

necesitan para ello que ambas trayectorias tengan puntos en común para poder comparar los tiempos.

Es decir, se escogen aquellos vuelos en los que se observe que las trayectorias initial y actual, no

tengan mucha diferencia entre ellas. Luego, observando sus perfiles de vuelo, se escogen los WP o

ciertos puntos que tengan en común con los que se pueda comparar los tiempos de llegada. Además,

también se intentará que éstos estén en una ubicación similar a los Waypoints en los que se obtuvieron

las ventanas de paso en el Apartado 5 (mitad y final de las fases de ascenso, crucero y descenso y en

cambios de nivel en el crucero) (Véase Figura 14).

Cabe destacar que solamente se podrán justificar los valores de tolerancias de tiempo, pues como se

escogen waypoints de paso, éstos ya tienen sus coordenadas definidas, por lo que no se puede




comprobar la degradación exacta en alcance ni desviaciones en los ejes de altitud y desviación lateral.

Además, como se asignan niveles de vuelo y Nest da dichos niveles, no se puede ver si se ha desviado

mucho, a no ser que sea en diferencia de un nivel de vuelo superior o inferior (+ de 1000ft).

Con todo esto, la lista de vuelos escogidos para comparar es la siguiente:

Vuelo nº Flight ID Call Sign Aeropuerto Origen_Destino

1 AA04314395 ROT401E LROP_LFMN

2 AA04324196 TGZ699 UGTB_LLBG

3 AA04288488 TVS2TU LEVC_LKPR

4 AA04293085 VSV5056 LHBP_UATG

Además, se tendrá que tener en cuenta las ventanas de tolerancia propuestas. Esta vez, puesto que se

comparará con vuelos reales, se tendrán que juntar las 3 fases, de forma que las ventanas sean

acumulativas, tal y como se muestra a continuación:

A continuación, se mostrarán los perfiles de vuelo de los cuatro vuelos seleccionados junto con los

datos obtenidos de ellos.

Ventanas de tolerancia propuestas

WP 1 ±30

WP 2 ±100

WP 3 ±105

WP 4 ±120

WP 5 ±125

WP 6 ±140

WP 7 ±145

WP 8 ±150

WP 9 ±165

WP 10 ±200




VUELO 1

En la Figura 19. Vuelo 1 – Justificación de tolerancias

Figura 20. Vuelo 2 – Justificación de toleranciasFigura 19 se muestra un vuelo realizado entre Bucarest

y Niza en función del nivel de vuelo y de la duración del mismo, siendo la trayectoria azul la del plan de

vuelo (initial) y la morada la volada (actual).

Se recuerda que, para obtener las ventanas temporales, se fijaba la distancia. Así pues, se escogerán

algunos Waypoints definidos en la trayectoria y se observará cuánto tiempo tarda la aeronave en llegar

a él, tanto para la trayectoria inicial como la volada.

Para este vuelo, se han escogido los siguientes waypoints o puntos de paso:

· LELTI, coincidiendo con un punto a lo largo/final del ascenso.

· ROTAR, siendo un punto del crucero coincidente con el inicio de un cambio de nivel de vuelo.

· OSBUL, punto aproximadamente al final del crucero.

Figura 23. Vuelo 1 – Justificación de tolerancias

Figura 24. Vuelo 2 – Justificación de toleranciasFigura 25. Vuelo 1 – Justificación de tolerancias




· AMGEL, punto intermedio del descenso.

· Final del descenso.




WP Tiempo de paso INITIAL

Tiempo de paso ACTUAL

Diferencia de tiempos de paso

LELTI 0:18:53 0:19:52 0:00:59 59 seg. ROTAR 1:20:00 1:20:00 0:00:00 0 seg. OSBUL 1:36:06 1:36:31 0:00:25 25 seg. AMGEL 1:56:31 1:55:56 0:00:35 35 seg. Fin descenso 2:08:00 2:18:00 0:10:00 600 seg.

Tabla 13. Tiempos Vuelo 1

De estos valores se puede sacar que el ascenso acumula mucha degradación, tras él, la aeronave

corrige su posición, consiguiendo que, en el crucero, el tiempo de paso por ROTAR estimado y el real

no difieran. Luego, en el final del crucero, tras realizar cambios en el nivel de vuelo, vuelve a

diferenciarse el tiempo de paso, es decir, hay una degradación de la trayectoria inicialmente planteada

y, a medida que avanza y pasa a la fase de descenso, dicha degradación aumenta mucho más.

A partir de la mitad del descenso, los tiempos empiezan a diferenciarse bastante más, viendo que se

aterriza 10 minutos antes de lo esperado.

Con esto concluimos que el final del ascenso tiene una gran incertidumbre, pues influyen muchos

parámetros como las políticas de las compañías, el estado del aeropuerto de destino y del espacio

aéreo circundante, pues se pueden dar esperas o cambios de ruta. Es por ello por lo que, al definir las

ventanas de tolerancia, se le dio al último punto del descenso 50 segundos, pese que en las

trayectorias simuladas se obtenía una ventana temporal de 13 segundos. Esto es, se aumentó

suficiente este valor. También mencionar que la diferencia de 10 minutos es en el momento del

aterrizaje, en el que se han podido realizar esperas previamente, mientras que el punto final de la

trayectoria simulada se contempla a 50ft de altura (antes de empezar la aproximación) y sin realizar

ninguna espera ni cambio de ruta.

Si se compara el valor del ascenso, en el punto medio se había dado una tolerancia de 30 segundos

mientras que, en el punto final, se había propuesto 100 s. Teniendo en cuenta que el punto comparado

en la trayectoria de la Figura 19. Vuelo 1 – Justificación de tolerancias




Figura 20. Vuelo 2 – Justificación de toleranciasFigura 19 se sitúa más allá de la mitad del ascenso,

con 59s. de desviación, se puede decir que las tolerancias propuestas entrarían acorde con éste vuelo.

Es decir, serían unas tolerancias aceptables y ajustadas, ni grandes ni muy restrictivas.

VUELO 2

En la Figura 20. Vuelo 2 – Justificación de tolerancias

Figura 21. Vuelo 3 – Justificación de ToleranciasFigura 20 se muestra un vuelo realizado entre Tiflis

(Georgia) y Tel-Aviv en función del nivel de vuelo y de la duración del mismo, siendo la trayectoria

verde claro la del plan de vuelo (initial) y la verde oscura la volada (actual).

Puesto que para obtener las ventanas temporales se fijaba la distancia, se escogerán algunos

Waypoints definidos en la trayectoria y se observará cuánto tiempo tarda la aeronave en llegar a él,

tanto para la trayectoria inicial como la volada.

Figura 26. Vuelo 2 – Justificación de tolerancias

Figura 27. Vuelo 3 – Justificación de ToleranciasFigura 28. Vuelo 2 – Justificación de tolerancias




Para este vuelo, se han escogido los siguientes waypoints o puntos de paso:

· LAGAS, punto situado aproximadamente a mitad del ascenso.

· TBN, punto inicial del crucero tras un tramo de vuelo horizontal.

· SIV, punto intermedio del crucero, tras un cambio de nivel de vuelo ascendente.

· VELOX, punto aproximadamente al final del crucero, tras un cambio de nivel de vuelo

descendente.

· SOLIN, punto intermedio del descenso.





LAGAS 0:07:02 0:06:36 0:00:26 26 seg. TBN 0:37:29 0:36:19 0:01:10 70 seg. SIV 0:59:06 0:57:36 0:01:30 90 seg. VELOX 1:55:06 1:51:36 0:03:30 210 seg. SOLIN 2:06:00 2:03:38 0:02:22 142 seg. Fin descenso 2:18:50 2:21:20 0:10:00 150 seg.


Observando estos valores se aprecia cierta similitud con los obtenidos mediante las simulaciones. En el

caso del punto medio del ascenso se propuso una tolerancia de degradación de ±30 segundos, lo que

queda justificado como válido con los datos de este vuelo, en el que se ocasionó una degradación de

26 segundos cuando se llevaba volado aproximadamente la mitad del ascenso.

Además, se observa que la degradación en este vuelo va aumentando, siendo mayor en el punto

VELOX tras un cambio en el nivel de vuelo, lo que justificaría que para los tramos de cambios de nivel

se den unas ventanas de tolerancia mayores que para tramos de vuelo horizontales. Una vez llegado a

este punto, el vuelo real corrige su posición consiguiendo reducir su degradación, operación que sería

necesaria también según las tolerancias propuestas, pues se sobrepasaría el margen de la ventana de

paso dada.




VUELO 3

La Figura 21. Vuelo 3 – Justificación de Tolerancias

Figura 22. Vuelo 4 – Justificación de ToleranciasFigura 21 se trata de un vuelo realizado entre Valencia

y Praga en función del nivel de vuelo y de la duración del mismo, siendo la trayectoria verde claro la del

plan de vuelo (initial) y la verde oscura la volada (actual).

Los waypoints escogidos de este vuelo para el análisis son los siguientes:

· SOPET, punto situado aproximadamente a la mitad del ascenso.

· PEXOT, punto aproximadamente al final del ascenso/ inicio del crucero.

· LUMAS, punto inicial del crucero.

· BIBAG, punto tras un cambio de nivel descendente.

· LALIN, punto aproximadamente al final del crucero.

Figura 29. Vuelo 3 – Justificación de Tolerancias

Figura 30. Vuelo 4 – Justificación de ToleranciasFigura 31. Vuelo 3 – Justificación de Tolerancias




· DOLUP, punto intermedio del descenso.





SOPET 0:08:42 0:08:20 0:00:22 22 seg. PEXOT 0:21:46 0:21:14 0:00:32 32 seg. LUMAS 0:44:00 0:41:30 0:02:30 150 seg. BIBAG 1:56:52 1:49:47 0:07:05 425 seg. LALIN 2:01:33 1:54:21 0:07:12 432 seg. DOLUP 2:04:00 1:56:39 0:07:21 441 seg. Fin descenso 2:22:30 2:14:00 0:08:30 510 seg.


Este vuelo, como se puede apreciar, aumenta mucho la degradación temporal respecto al plan de vuelo

inicial a medida que avanza, siendo cada vez mayor y sin aplicar medidas correctoras.

Si se observa el ascenso, se obtiene una degradación en un punto intermedio de unos 22 segundos, y

en el punto final de unos 32 seg. Puesto que las tolerancias propuestas en estos puntos son de ±30

seg. y ±100 seg, se observa que el vuelo real estaría dentro de los márgenes, pues no se degrada

tanto, aunque confirma que la tolerancia de mitad de esta fase sería aceptable. A pesar de que este

vuelo no se degrada mucho en el ascenso, sí que lo hace en un punto inicial del crucero, LUMAS,

llegando a los 150 segundos de ventana temporal, así pues, se considera aceptable la tolerancia

propuesta en el final del ascenso de ±100 seg.

Si se observa la degradación en el punto BIBAG, vemos que ésta aumenta hasta los 425 segundos,

tras realizar un cambio de nivel de vuelo, lo que confirma también que el modificar el FL potencia la

degradación de forma notoria.

Entre BIBAG y LALIN, la degradación de la trayectoria aumenta en 7 segundos. Dichos puntos se

sitúan en el inicio y fin de un tramo de vuelo horizontal. Comparado con las tolerancias propuestas,

para los tramos de vuelo horizontales se había estipulado un aumento de la ventana en ±5 seg., por lo




que es un valor que se asemeja bastante a la degradación que supone el vuelo horizontal estabilizado según los

datos del vuelo real de la Figura 21. Vuelo 3 – Justificación de Tolerancias

Figura 22. Vuelo 4 – Justificación de ToleranciasFigura 21.

VUELO 4

La Figura 22. Vuelo 4 – Justificación de Tolerancias

Figura 23. Vuelo 4 – Cambios de nivel de vueloFigura 22 se trata de un vuelo realizado entre Budapest

y Atyrau (Kazajistán) en función del nivel de vuelo y de la duración del mismo, siendo la trayectoria

marrón la del plan de vuelo (initial) y la verde la volada (actual).

El resto de vuelos habían sido útiles para justificar sobre todo la parte del ascenso y crucero grosso

modo. En este caso, esta trayectoria servirá para analizar más detalladamente el efecto de un cambio

de nivel de vuelo durante el crucero y la parte del descenso.

Los waypoints o puntos que van a ser considerados para el análisis son los siguientes:

· DINRO, punto al principio del crucero, tras realizar un cambio de nivel de vuelo ascendente.

· OSDIP, punto del crucero situado justo antes de empezar un cambio de nivel de vuelo

descendente.

· ODIRA, punto del crucero situado después de un cambio de nivel de vuelo descendente.

· LAMET, punto del crucero situado después de un cambio de nivel de vuelo ascendente.

· Inicio del descenso

· TUGLA, punto intermedio del descenso.


Figura 32. Vuelo 4 – Justificación de Tolerancias

Figura 33. Vuelo 4 – Cambios de nivel de vueloFigura 34. Vuelo 4 – Justificación de Tolerancias







DINRO 1:05:30 1:03:00 0:02:30 150 seg. OSDIP 1:40:35 1:37:54 0:02:41 161 seg. ODIRA 1:54:48 1:52:11 0:02:37 157 seg. LAMET 2:07:34 2:05:04 0:02:30 150 seg. Inicio descenso 3:03:09 3:01:11 0:01:58 118 seg. TUGLA 3:12:47 3:10:56 0:01:51 111 seg. Fin descenso 3:22 3:21 0:01:00 60 seg.


Como se observa, este vuelo va aumentando su degradación conforme avanza la trayectoria, aunque

en algunos momentos corrige su posición y consigue reducirla.

Si se analiza DINRO, se tiene una diferencia de 150 segundos entre la trayectoria volada y la

planificada. Teniendo en cuenta que es un punto situado al inicio del crucero, no es descabellada la

idea de ofrecer una ventana de tolerancia de ±100 seg. al final del ascenso.

Se pasa ahora a analizar más detalladamente los cambios de nivel de vuelo del crucero. En la siguiente

figura se muestra de forma ampliada dicho tramo del crucero.

Figura 35. Vuelo 4 – Cambios de nivel de vuelo

Figura 36. Vuelo 4 – DescensoFigura 37. Vuelo 4 – Cambios de nivel de vuelo




Como se observa, OSDIP es un punto situado antes de empezar el descenso a un FL inferior (FL270) y

ODIRA, un punto situado tras dicho descenso. Así pues, estos dos puntos servirán para analizar el

aumento de degradación que supone un cambio a FL inferior.

Si se analizan los tiempos de paso por OSDIP para ambas trayectorias se tiene que en la trayectoria

planificada la aeronave debería pasar por ese punto a 1:40:35 h y, en la volada pasa a 1:37:54 h. Del

mismo modo, por ODIRA la aeronave debería pasar a 1:54:48 y realmente pasa a 1:52:11. Sin tener en

cuenta la degradación que ya llevaba la trayectoria antes de llegar a OSDIP se tiene que, la diferencia

de tiempo de vuelo entre un punto y otro para la planificada sería de 0:14:13 y para el vuelo real es de

0:14:17. Esto es, la aeronave debería recorrer la distancia entre OSDIP y ODIRA en 14 minutos y 13

segundos según el plan de vuelo inicial, pero en el vuelo real le ha costado 14 minutos y 17 segundos,

lo que se traduce en una degradación de la trayectoria en 4 segundos. Por lo tanto, realizar un cambio

de FL a uno inferior supone aumentar la ventana de degradación en 4 segundos.

Análogamente se analizan los tiempos entre ODIRA y LAMET, puntos que reflejan el inicio y final de un

tramo de cambio de nivel de vuelo a uno inferior, volviéndose al FL que llevaba la aeronave

inicialmente (FL390). Este tramo, la aeronave debería haberlo realizado en 12 minutos y 46 segundos

y, en la realidad, le ha llevado 12 minutos y 53 segundos, lo que se traduce en que realizar un cambio

de FL a un superior supone un aumento de la degradación temporal en 7 segundos.

Si se comparan estos resultados con las ventanas temporales obtenidas de las simulaciones de Monte

Carlo ambos resultados coinciden, por lo que se puede decir que las trayectorias simuladas se

asemejan bastante a lo que sucede en vuelos reales.

Según las tolerancias propuestas, a los cambios de nivel se le aumentaba el margen ±15 segundos,

valor que se puede tomar como válido, pues el vuelo analizado es de los que menos degradados está.

Así pues, se le da un margen mayor a los 4 y 7 segundos obtenidos, pues ±15 sigue siendo una

tolerancia ajustada y no demasiado descabellada ni restrictiva.

Se pasa ahora a analizar con mayor detalle el descenso, el cual se muestra ampliado en la Figura 24. Vuelo 4 –




Descenso

Figura 24.

Obteniendo el instante de tiempo en el que empieza el descenso y el punto intermedio TUGLA se tiene

que dicha distancia debería haber sido recorrida en 9 minutos y 38 segundos según el plan de vuelo

inicial, pero realmente a la aeronave le lleva 9 minutos y 45 segundos. Esto es, le ha costado 7

segundos más de lo esperado.

Si se compara con la ventana temporal de las trayectorias simuladas se llega a que ambos resultados

se asemejan, pues se había calculado una degradación de ±6 segundos. Dato que también confirma el

resultado de las ventanas temporales de la trayectoria modelizada.

En este punto, la tolerancia se ha supuesto de ±15 segundos, valor que está por encima de la

degradación de este vuelo, pero sigue sin ser demasiado grande ni muy restrictivo, pues en otros

vuelos se había visto como este valor se superaba, por lo que se considera que es un margen

aceptable.

Figura 38. Vuelo 4 – Descenso

Figura 39. Vuelo 4 – Descenso




Además, la tolerancia en el punto final del descenso (situado a 50ft) se había propuesto de ±50

segundos, valor que queda también aceptado, pues en el vuelo 4 se tiene una degradación final de la

trayectoria de 60 segundos.

Así pues, tras los ejemplos de estos 4 vuelos, se llega a que la trayectoria modelizada se asemeja a lo

que sucede en vuelos reales en términos de distancias y degradaciones tras determinados tramos y

maniobras. Además, se ha visto que las tolerancias propuestas no son demasiado grandes ni

demasiado restrictivas, pues una parte de los vuelos quedan por debajo de dichos valores y otros, por

encima, por lo que pueden ser consideradas como buenas y aceptables para la correcta ejecución de

las trayectorias 4D y un uso eficiente de las mismas.

Cabe recordar que la justificación se ha hecho en el sentido de comprobar las distancias de los puntos,

así como de las fases en general, viendo que el vuelo modelado se asemeja a la realidad.

Es importante mencionar también que las ventanas de tiempo obtenidas de Nest no son del todo

acumulativas, pues se trata de un vuelo real que en caso de aumentar mucho la degradación aplica

medidas correctoras y va rectificando consiguiendo reducir dicha degradación mediante el aumento de

la velocidad o cambio de ruta a una más corta. En cambio, en la trayectoria modelada no se

contemplan medidas correctoras, es decir, se va acumulando la degradación. Así pues, los valores

mostrados servirán para ver, grosso modo, como va evolucionando la trayectoria.




7 IMPLICACIÓN DEL PILOTO

A pesar de que una gran parte de los procesos han sido automatizados, existen diversas tareas que el

piloto debe ser capaz de llevar a cabo a lo largo del vuelo, entre ellas destacan las siguientes:

- Iniciar y mantener una o más RBT.

- Encargarse de que la aeronave vuele la RBT y revisarla si fuese necesario.

Además, a esto hay que añadir las tareas asociadas al intercambio de autorizaciones y negociación de

la RBT con el ATC, asegurando siempre la separación con otras aeronaves y la seguridad operacional.

Se puede resumir la implicación del piloto, en lo que corresponde a la RBT, en tres actividades

fundamentales que debe realizar: monitorear, gestionar y optimizar, en la medida de lo posible, la RBT.

De igual forma, la responsabilidad de realizar esta tarea será compartida con los controladores, aunque

obviamente desde puntos de vista diferentes.

En lo que atañe al primer punto, monitorear la RBT implica vigilar la evolución de la trayectoria con el

fin de evitar que ocurran situaciones peligrosas (principalmente por causas meteorológicas) o

conflictos, ya sean reales o potenciales. Además de asegurarse que la aeronave vuele de forma segura

y eficiente la RBT, siguiendo las autorizaciones pertinentes.

La iniciación de la trayectoria por parte del piloto puede llevarse a cabo cargando la RBT de la

compañía aérea en el FMS (siendo ésta la situación más común) o bien generando de forma manual

una trayectoria con la ayuda del FMS. En cualquiera de las dos situaciones, el piloto es el responsable

de manejar el intercambio de autorizaciones que emite el ATC en segmentos consecutivos a lo largo de

la trayectoria.

Como se ha comentado anteriormente, el piloto tiene que evaluar y revisar en ciertas ocasiones la RBT,

existiendo, en el segundo caso, un proceso de negociación con el ATC. En este proceso de

negociación, ambos participantes emiten una trayectoria alternativa mediante un proceso iterativo hasta




que uno de los dos actores acepta la trayectoria que presenta el contrario, momento en el que queda

validada dicha trayectoria, pasando a ser ésta la nueva RBT.

Por otra parte, deben tenerse en cuenta los objetivos de operación fijados por la compañía. Ejemplo de

ellos pueden ser reducir el consumo de combustible, reducir el tiempo de vuelo o reducir, en la medida

de lo posible, los costes asociados al mantenimiento. En cualquier caso, el piloto es el encargado de

tratar de cumplir los objetivos de negocio y, si es posible, optimizar la RBT, teniendo en cuenta que la

optimización raras veces concluirá con una revisión de la misma. En todo caso, en la búsqueda de la

optimización de la trayectoria, el piloto siempre priorizará el cumplimiento de los tiempos objetivo de la

RBT, es decir, llegar a los Waypoints fijados en las ventanas de paso establecidas. En caso de que se

superen las degradaciones marcadas por las tolerancias, esto es, que la trayectoria se degrade más

tiempo de lo estipulado por las ventanas de tolerancia, que recalcule y actualice la RBT.

Además, es importante tener en cuenta que el piloto será el encargado de compensar los tiempos para

cumplir las RBT, lo que como se ha comentado anteriormente en el apartado 3.13, no supone un gran

problema para el piloto en términos de carga de trabajo. Pero si es cierto, que, al ser los pilotos junto a

los controladores los encargados de renegociar la trayectoria, las repetidas renegociaciones de la RBT

pueden ocasionar un exceso de carga de trabajo al piloto, que a la vez puede suponer mayores

retrasos e incumplimientos de las tolerancias.

Es importante reiterar que uno de los aspectos fundamentales de la optimización en la comunicación

entre piloto y controlador es en relación a la carga de trabajo asociada a la actualización y

renegociación de la RBT. Este trabajo va a ser realizado de forma continua y complementaria, aunque

van a existir situaciones en las que será una de las dos partes las que lleva la iniciativa. Una de las

situaciones a las que el piloto detectaría el fallo de forma previa sería por ejemplo cuando la tripulación

de vuelo no pueda mantener la Cleared Trajectory Data en función de las condiciones meteorológicas y

sea el propio piloto el que pida la modificación de la RBT.




8 IMPLICACIÓN DEL CONTROLADOR

Como se ha comentado previamente, uno de los puntos clave de las trayectorias 4D son sus distintas

fases de gestión y el cumplimiento de unos objetivos dimensionales y temporales para alcanzar los

diferentes Waypoints marcados, residiendo en gran parte su éxito en la optimización de la fluidez en la

comunicación piloto-controlador para la renegociación, actualización y revisión de estas trayectorias

(BDT, SBT, RBT). Permitiendo, de esta forma, gestionarlas y modificarlas cuando sea necesario,

siempre dentro de unos márgenes fijados previamente que no dejen cabida a la improvisación, sino

que, totalmente de forma contraria, se actue casi de manera automatizada.

Es por esto que las tareas de monitorización y optimización serán compartidas entre piloto y

controlador y en cualquier caso serán complementarias.

El controlador vigilará toda la trayectoria, para que fundamentalmente, se cumpla con los criterios y

tareas estandarizadas por las trayectorias 4D, es decir, los procesos de actualización, revisión y

renegociación con el piloto. Además de cumplir con los principios del control aéreo, esto es, evitar

incidentes y accidentes de las aeronaves, ya sea con otras aeronaves o con otros obstáculos.

Por otra parte, existen tareas que el piloto no podría realizar y que van a recaer exclusivamente en el

controlador. Por ejemplo, situaciones de emergencia, restricciones en el espacio aéreo de mayor

calado, como la activación de zonas temporales restringidas, o por la pérdida de comunicación con

alguna aeronave cercana. Es decir, casos en el que por naturaleza de las comunicaciones será el

controlador el que tenga un acceso previo a informaciones que afectarán a las RBT. Por lo tanto, en

estos casos será el controlador el que lleve la iniciativa de gestionar las trayectorias y autorizaciones

pertinentes, teniendo que reducir o aumentar los tiempos de paso por los Waypoints o incluso

modificando los propios puntos de control si fuera necesario.

En estas situaciones que se han comentado, que podrían llegar a considerarse de declarada

emergencia en algunos casos, será el controlador el que deba y pueda modificar y actualizar la RBT sin




la autorización explícita del piloto, puesto que de no hacerlo implicaría un riesgo potencial para la

seguridad del vuelo y del espacio aéreo.

Explicado de otro modo, el controlador será capaz de modificar y actualizar la RBT en casos en los que

él mismo pueda avanzarse a determinado conflicto o situación especial. Por ejemplo, en caso de que él

anticipe un conflicto unos minutos antes de que suceda, cuando la aeronave aún no ha apreciado este

evento, será el controlador el que podrá modificar la trayectoria de la aeronave, de forma que se pueda

evitar el conflicto.

Otro caso sería el no poder utilizar cierta zona del espacio aéreo por vuelos de emergencia que no se

sabían en el momento en que la aeronave actualizó por última vez su RBT. Bajo esta situación, sería el

controlador el que anticipe esta circunstancia y el que deba modificar la RBT de la aeronave y

comunicarlo al piloto.

Por otra parte, el controlador también podría ser el que pidiese a la aeronave que aplicase medidas

correctoras. Esto es, en caso de que la aeronave superase márgenes de ventanas de paso dados, el

controlador informaría al piloto que ha sobrepasado los límites de tolerancia y que debería aplicar

medidas correctoras, ya sea aumentar la velocidad o recortar distancia de forma que recupere la

degradación generada y consiga adaptarse a los tiempos de la RBT. En caso de no conseguir

recuperar la trayectoria con medidas de ese estilo, o bien piloto o bien controlador deberán actualizar la

RBT y adaptarla a la nueva situación, de forma que siga siendo una trayectoria que cumpla con los

criterios de seguridad del espacio aéreo y eficiencia.

Debe tenerse claro en todo momento, que uno de los puntos fundamentales en la implantación del

concepto de trayectorias 4D es la reducción de la carga de trabajo de los controladores para la

optimización de la trayectoria. Esto va a ser posible mediante distintos sistemas de mejoras y

programas que se han estudiado y analizado tanto en entregables anteriores como en este mismo, los

cuales permiten la mejora de fluidez en la comunicación con el piloto y la optimización en la toma de

decisiones, por ejemplo, en el sentido de la disminución del número de controladores implicados en una




operación.

Siendo la carga de trabajo uno de los puntos clave en esta optimización que se busca, asociada a la

actualización o renegociación de la RBT. Como se ha reiterado, esta situación se va enfocar de forma

conjunta entre piloto y controlador, no obstante, habrá situaciones durante el vuelo en las que el

controlador lleva la iniciativa y viceversa. Algunas de las situaciones en las que el controlador va a

determinar primero el fallo o la situación potencial de incumplimiento de tolerancia pueden ser, por

ejemplo, la detección de una desviación o salida en la trayectoria predicha por la aeronave en

referencia a la RBT establecida, o, en la verificación de la trayectoria por diferencia entre los datos de

tierra y aire. O por ejemplo también debido a la aparición de una nueva restricción de vuelo o

modificación de alguna ya existente de la que fuese notificada el controlador.

Tanto piloto como controlador deben estar familiarizados y preparados para trabajar con las nuevas

tecnologías implantadas que servirán de apoyo a las trayectorias 4D, y que son parte fundamental de

su correcto funcionamiento. Es imprescindible ser conocedores de las distintas fases de la trayectoria y

de sus etapas de modificación y revisión tanto en la fase BDT, como en la SBT y la RBT. Igualmente es

necesario el haber trabajado con la red de intercambio de datos a través de programas desarrollados

en escenarios previos a la implantación de las trayectorias 4D. A continuación, se realiza un repaso de

algunos de estos aspectos imprescindibles para el desarrollo de esta tecnología con la que tanto pilotos

como controladores deben dominar y estar experimentados que a su vez conforman en gran medida

las tecnologías necesarias para la completa implantación del uso de las trayectorias 4D:

· El uso del sistema AMAN, que permite a los usuarios del espacio aéreo volar las trayectorias

deseadas en función delas restricciones temporales aumentando la predicción mediante la

asignación de un CTA (Controlled Time of Arrival).

· La definición de un paso previo al desarrollo completo de las trayectorias 4D, denominado i4D,

cuyo fin es establecer los requisitos relativos al sistema ATM para proyectar el concepto de

trayectoria 4D a las aproximaciones y llegadas de aeronaves. El procedimiento que




plantea este concepto se basa en el uso de un único punto de la ruta (cerca del segmento de

llegada) en el que se impone una restricción temporal, es decir, introduce el concepto de punto

de convergencia o MP.

· Otro de los progresos fundamentales que preceden a las operaciones basadas en trayectorias

4D es la transformación del concepto de espacio aéreo tal y como se conoce actualmente,

eliminando las barreras estatales y permitiendo un uso flexible de él mediante la implantación

del concepto FRA. Este concepto habilita a las aeronaves para volar las rutas preferidas entre

dos puntos del sector FRA estableciendo, si fuese necesario, waypoints o puntos de paso.

· También juegan un papel importante en la planificación y predicción de la trayectoria 4D los

sistemas 4DPP o PATS Trajectory Predictor, que van a ser parte importante en la planificación

y predicción de la trayectoria 4D

· Los sistemas de secuenciación y gestión que afectan a la planificación de operaciones 4D

como los sistemas de gestión de segmentos del vuelo (AMAN, DMAN, SMAN) o el A-SMGCS,

que permite monitorizar el estado de aeronaves en movimiento en superficie y proporcionarles

guiado y control.

· Herramientas como el EFTMS o el iFMP, que evalúan la demanda de tráfico aéreo y la

capacidad disponible para futuras operaciones, contribuyendo igualmente a la planificación de

vuelos, a la prevención en la generación de puntos calientes y a la reducción de la carga de

trabajo de controladores y pilotos.

· Sistemas de vigilancia como el ADS, el MTCD o el STCA, y la monitorización de los vuelos en

tierra y a bordo de la aeronave, mediante herramientas como MONA o el FMP, es primordial

para alertar y evadir potenciales conflictos, además de asegurar que se alcanzan los

objetivos espacio-temporales fijados en las trayectorias 4D de referencia.

· Uso de comunicaciones CDPLC en situaciones no críticas como complemento a las

comunicaciones por voz o a través del enlace de datos que proporciona el ADS-C. Que se

encargue de asegurar la integridad de las comunicaciones disminuyendo la congestión en los




canales de comunicación con el ATC, reduciendo la carga de trabajo de controladores.

· La tecnología FDPS requerida, relativa al Sistema de Procesamiento de Datos de Vuelo, que

se utiliza para paliar la necesidad de manejar un indicador de discrepancia entre la trayectoria

indicada a bordo de la aeronave y la trayectoria en tierra, la capacidad de obtener en tierra un

tiempo requerido de llegada o RTA y enviarlo a la aeronave y la capacidad de evaluar, alertar y

controlar los cambios de velocidad necesarios para lograr los objetivos espacio-temporales.

· El FMS que va a disponer de funciones avanzadas que posibiliten la predicción de trayectorias

4D y, por tanto, el cálculo de rangos estimados de llegada a un waypoint y las funciones de

visualización requeridas para monitorizar a bordo el seguimiento del vuelo. La interfaz

máquina-persona o HMI también debe poseer la tecnología que garantice la monitorización y

control de vuelos 4D por parte de los controladores aéreos.

· El sistema SWIM que permite mejorar la red de Intercambio de datos

En resumen, la utilización de estándares según el tipo de información que se comparte agilizará la

transmisión de datos y facilita la comprensión de los mismos. Igualmente es fundamental que las dos

partes (controlador y piloto), dispongan de todos los datos necesarios para la realización segura y

eficiente del vuelo, así como ser informados de las modificaciones que conlleven modificaciones en el

vuelo, en especial en lo referente al Plan de Vuelo o la Trayectoria Negociada de Referencia (RBT).




9 CONCLUSIONES

A lo largo del presente documento se han establecidos los condicionantes y limitaciones a la

implementación de las trayectorias 4D, así como analizado la implicación del piloto y controlador en

todo ello. Además, basándose en las ventanas temporales que se obtuvieron en entregables anteriores,

se han propuesto unas tolerancias o valores margen que no deben ser superados para el buen

funcionamiento de las trayectorias 4D.

Hoy en día, la gestión y circulación de aeronaves implica obligatoriamente la intervención de múltiples

actores, tanto humanos como tecnológicos, para asegurar la seguridad de estas.

El objetivo de este documento ha sido en todo momento analizar la implantación de un nuevo concepto

que permita dar un paso adelante en cuanto a la predictibilidad y precisión de las trayectorias en el

tráfico aéreo. Mediante el programa SESAR 2020 en Europa y el NextGen en América se busca

ampliar y mejorar los programas de trabajo de las Trayectorias Basadas en Operaciones (TBOs). El

punto clave de estos proyectos es la evolución en las trayectorias para dar paso a operaciones “gate to

gate”. Esto se traduce como una mayor libertad para los AU para establecer sus rutas óptimas a la vez

que se considera el vuelo como un evento continuo que minimice el número de implicados en su

correcto desarrollo desde su planificación hasta los análisis post-operacionales.

Tras el análisis de los pasos iniciales necesarios para la implantación de este nuevo concepto en

entregables anteriores, plasmados en forma de requisitos y condicionantes de mejora de la eficiencia

de las principales herramientas del ATM y CNS, se ha desgranado en este trabajo todos los procesos,

fases e implicaciones relativos a las trayectorias basadas en las operaciones.

De dicho análisis se extrae que, junto a la necesaria optimización en las comunicaciones controlador-

piloto, se hace necesaria un nivel de automatización muy elevado en la forma de actuar para los

procesos de verificación, actualización, revisión y sincronización de las BDT, SBT y RBT. Siendo ésta

la única forma de llegar a un funcionamiento pragmático de las TBO.

La segunda parte de este estudio se ha centrado en el análisis y establecimiento de los puntos y




condiciones de actualización de las RBT. El establecimiento de las ventanas de tolerancia se ha

realizado desde dos enfoques distintos, uno dimensional, arrojando valores de alcance, desviación

lateral y altitud, y otro temporal, con valores de tiempos en escala de segundos. Tanto las tolerancias

de posición como las de tiempo han sido analizadas y justificadas con igual criterio, sin embargo, se

considera un mayor interés hacia las ventanas temporales, por considerarse más útiles para la

optimización de las trayectorias en un escenario de corto plazo, así como para realizar comparativas

con otros estudios, y en resumen, porque resulta más cómodo y atractivo analíticamente la visión

temporal de la degradación de la trayectoria así como el establecimiento de sus ventanas

correspondientes, que tratarlo todo con 3 dimensiones.

Se ha conseguido de esta forma dar valores a las ventanas temporales y dimensionales de

actualización de la RBT, las cuales son complementarias. Esto quiere decir si se adoptasen estos

valores para un vuelo, controlador y piloto tendrían la obligación de renegociar la trayectoria si dado el

caso no se cumpliera cualquiera de las dos tolerancias. Esto es, con el incumplimiento de las

tolerancias de posición ya sería suficiente para aplicar el proceso de modificación de la trayectoria

independientemente de que se haya cumplido la ventana temporal. Lo mismo sucedería en el caso

contrario, si se cumpliesen con los valores de alcance, desviación lateral y altitud establecidos como

tolerancia para cierto Waypoint, pero no se alcanzase ese punto con un tiempo dentro del intervalo

establecido para ello. En este caso sería necesaria también la aplicación de medidas correctoras o la

actualización de la RBT. Obviamente, si se incumpliesen las dos, posición y temporal sucedería lo

mismo. En definitiva, el incumplimiento de una de las 4 dimensiones (tiempo, alcance, altitud o

desviación lateral) sería motivo suficiente para la aplicación de medidas correctoras.

Por otra parte, los actores que intervienen en el vuelo y en la gestión del tránsito de aeronaves deben

disponer de todos los datos necesarios para la realización segura y eficiente del vuelo y ser informados

de las actualizaciones que conlleven modificaciones en el vuelo, en especial en lo referente al Plan de

Vuelo o la Trayectoria Negociada de Referencia (RBT). Esto será posible gracias a la red de

Intercambio de datos propuesta a través de la iniciativa SWIM. La utilización de estándares según el




tipo de información que se comparte agilizará la transmisión de datos y facilita la comprensión de los

mismos.




10 TRABAJOS FUTUROS

A lo largo del presente documento se han definido los condicionantes y limitaciones a la

implementación del concepto operacional de trayectorias 4D desde el punto de vista de sistemas

ATM/CNS. Además, se han evaluado de forma práctica los condicionantes desde el punto de vista de

las ventanas de paso por los puntos de control.

Tras este documento, queda como tarea pendiente para su realización en 2019 un documento final que

recoja todo el proyecto. En él se expondrán unas conclusiones y recomendaciones del proyecto. Se

revisarán los resultados globales del estudio “Análisis de parámetros de influencia en la definición de

puntos de trayectorias 4D”, estableciendo las conclusiones, las limitaciones, la aplicabilidad de los

modelos y las recomendaciones de desarrollo futuro

Como trabajos futuros se plantean distintas ideas o tareas que se serían interesantes como ampliación

al proyecto:

- Ampliación a la trayectoria 4D completa, incluyendo las fases de despegue, aterrizaje y taxi, así

como también añadir virajes, cambios de nivel asimétricos o circuitos de espera para simular

escenarios más fieles a la realidad. Añadiendo las tolerancias de ventanas de paso

correspondientes a estas nuevas maniobras tras sus modelizaciones.

- Análisis del impacto del concepto operacional asociado a las trayectorias 4D en términos de

complejidad y balance capacidad/demanda (gestión de la incertidumbre). Se trataría de

seleccionar y definir una serie de indicadores de rendimiento para estimar el impacto de las

trayectorias 4D (y las ventanas de paso establecidas) en las principales áreas de análisis: (i)

seguridad, (ii) medio ambiente, (iii) capacidad, y (iv) eficiencia de costes. Particularmente, el

análisis se centraría en los parámetros de influencia sobre complejidad y balance

capacidad/demanda en un entorno operacional de trayectorias 4D (gestión de la

incertidumbre).




11 REFERENCIAS

Referencia

bibliográfica Descripción

[1] A. Gardi, R. Sabatini, S. Ramasamy, and K. de Ridder, “4-Dimensional Trajectory Negotiation

and Validation System for the Next Generation Air Traffic Management,” 2013.

[2] Enaire, “SACTA - Enaire.” [Online]. Available:

https://www.enaire.es/ss/Satellite?c=Page&cid=148854312807.

[3] HISPAVIACIÓN, “No Title.” [Online]. Available: http://www.hispaviacion.es/las-aplicaciones-de-

la-pbn/.

[4] SESAR Joint Undertaking, SESAR 2020 Concept Of Operations. 2017.

[5] N. A. IPT, “Comparison of the SESAR and NextGen Concepts of Operations.”

[6] JPDO Aircraft Working Group, “NextGen Avionics Roadmap Version 1.0,” 2008.

[7] Joel Klooster; Sergio Torres; Daniel Earman, “Trajectory Synchronization and Negotiation in

Trajectory Based Operations,” 2010.

[8] SESAR 2020, “Concept Of Operations Edition,” 2017.

[9] EUROCONTROL, “Step 1 Business trajectory final. OSED 2016,” 2016.

[10] R. Ibañez and Á. Rodríguez, “Prospección en el ámbito ATM sobre la gestión, predicción y

sincronización de trayectorias de aeronaves,” 2016.

[11] E. Calvo Fernandez, “Planificación de trayectorias 4D de aeronaves en entornos multiobjetivo,”

2017.

[12] L. H. Mutuel, E. Paricaud, and P. Neri, “Initial 4D Trajectory Management Concept Evaluation,”




2013.

[13] Wilson I A B ; H Schröter, “Trajectory Negotiation in a Multi-sector Environment,” 1998.

[14] John W. Andrews and Jerry D. Welch, “Safety Analysis for Advanced Separation Concepts,”

2006.

[15] Boletín Oficial del Estado, REGLAMENTO DE EJECUCIÓN (UE) No 716/2014 en relación a la

ejecución del Plan Maestro de Gestión del Tránsito Aéreo. España, 2014.

[16] EUROCONTROL, 4D Trajectory management: an initial pilot perspective. Brussels, 2008.

[17] W. Liu and I. Hwang, “Probabilistic Trajectory Prediction and Conflict Detection for Air Traffic

Control,” J. Guid. Control. Dyn., vol. 34, no. 6, pp. 1779–1789, 2011.

[18] EUROCONTROL, “NEST modelling tool.” 2017.

[19] L. E. Sucar, “Redes bayesianas,” Sta. Maria Toantzintla, Puebla, México.

[20] MathWorks, “MATLAB,” www.mathworks.com/products/matlab. 2017.

[21] OACI, Documento 4444 - Gestión del tránsito aéreo (ATM). .

análisis de parámetros de influencia en la definición de ...€¦ · título: e2 2019....

Documents