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Increasing
the airport arrival rates is an important factor towards meeting the growing
demand in air traffic. The concept of Very Closely Spaced Parallel Runway
(VCSPR) operations is considered to be a crucial step for realizing
significant increase in arrival throughput during poor weather conditions
when instrument meteorological conditions apply. It aims to maximize the
utilization in parallel runway systems that may be spaced as close as 750 ft
apart, and thus increase the landing capacity at hub airports without
significant increase to the airport footprint.
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Aumentar as taxas de
chegada de aeroporto é um fator importante para satisfazer a crescente
demanda do tráfego aéreo. O conceito de operações em Pistas Paralelas de Pouso Espaçadas Muito Estreitamente
(VCSPR) é considerado ser um passo crucial para compreender o aumento
significativo na produtividade de chegada durante condições meteorológicas
pobres quando se usa as condições meteorológicas por instrumentos. Ele destina-se
a aumentar a utilização em sistemas de pistas paralelas que possam ser
espaçadas tão perto quanto 750 metros de distância uma da outra e assim
aumentar a capacidade de pouso em aeroportos sem aumento significativo para a
área útil do aeroporto.
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The
Federal Aviation Administration (FAA) recognizes that significant capacity is
lost when simultaneous operations performed under visual conditions are not
operational under poor weather conditions. As a part of its NextGen plan [7],
the FAA aims to reduce the minimum allowable spacing between runways used for
simultaneous operations in poor visibility, currently 4300 ft., by
implementing revised standards and improved technologies.
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A Administração
Federal de Aviação (FAA) reconhece que a capacidade significativa é perdida
quando operações simultâneas, realizadas sob condições visuais não estão
operacionais em condições climáticas adversas. Como parte do seu plano de
NextGen [7], a FAA pretende reduzir o espaçamento mínimo permitido entre
pistas usado para operações simultâneas em baixa visibilidade, atualmente 1310
m, implementando tecnologias melhoradas
e normas revisadas.
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System
Description
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Descrição do sistema
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In
a typical independent parallel approach, aircraft intersect their localizer
track (longitudinal runway centerline) approximately 10 nautical miles from
the runway threshold. During localizer intersection, aircraft have a 1000 feet
vertical separation. After the aircraft are established in their localizer
track, vertical separation is eliminated and aircraft start a normal glide
path for landing.
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Em uma típica aproximação paralela independente, as aeronaves interceptam
suas trajetórias de localizador (linha central longitudinal do eixo da pista)
aproximadamente a 18 Km da cabeceira da pista. Durante a interceptação do
[curso] do localizador, as aeronaves têm uma separação vertical de 300 m.
Depois que as aeronaves estão estabilizadas nas suas trajetórias do localizador, a separação
vertical é eliminada e as aeronaves começam uma trajetória de planeio normal para o pouso.
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The
AILS system starts operating when the aircraft are on their localizers. At this
time the aircraft are approximately at the same altitude.
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O sistema AILS inicia a operação quando as aeronaves estão em seus [cursos]
de localizadores. Neste momento, as aeronaves estão aproximadamente nas mesmas
altitudes.
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Parallel Runway Operation
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Operação
em Pistas Paralelas
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It needs to be carefully managed in such a
manner as to minimize the risk of runway incursion or wrong runway use due.
Closely-spaced parallel runways may affect the pilots' situational awareness
or lead to their distraction or confusion.
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É preciso ser
cuidadosamente gerenciado de forma a minimizar o risco de invasão de pista ou
devido ao uso de pista errada. Pistas paralelas espaçadas podem afetar a
consciência situacional dos pilotos ou conduzir à distração ou à confusão deles.
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A potential problem with close parallel runway spacing is the possibility
that an aircraft may make an approach to the wrong runway. Two scenarios can
be considered:
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Um problema potencial
com espaçamento estreito de pistas paralelas é a possibilidade de que uma
aeronave possa fazer uma aproximação para a pista errada. Dois cenários podem
ser considerados:
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Pilot SOPs for approach clearance acceptance and
subsequent setting of the required navigation equipment should be robust and
attract 100% compliance. The role of the PM (and if present the augmenting crew occupying supernumerary seats) in a
multi crew flight deck in cross checking that correct actions are taken is
crucial.
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Os SOPs de piloto
[Procedimentos de Operação Padrão] para aceitação de autorização de aproximação
e posterior ajuste do equipamento de navegação exigido devem ser robustos e
atrair 100% de conformidade. O papel do PM [Pilot-Monitoring] (e se apresente,
a tripulação de revezamento ocupando assentos extranumerários) na cockpit de
vôo de tripulação composta com verificação cruzada em que ações corretas sejam tomadas, é crucial.
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If a pilot
cleared for an instrument approach acquires visual reference with the
aerodrome when some distance from landing, it is possible in the absence of
the right level of crew discipline and interaction for alignment with the
wrong runway to follow.
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Se um piloto
autorizado para uma aproximação por instrumentos encontra referência visual
com o aeródromo, quando alguma distância de pouso, é possível na ausência de
nível correto de disciplina e interação da tripulação para alinhamento com a
pista errada a seguir.
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pilot training - operators should ensure that flight
crews conducting simultaneous independent approaches to parallel runways are
familiar with the issues that arise. It should be noted that if an immediate
missed approach is instrucyted by ATC, the required manoeuvres may differ
from the promulgated standard missed approach;
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treinamento
de piloto
- operadores devem assegurar-se que as tripulações de voo realizando aproximações
independentes simultâneas para pistas paralelas estão familiarizados com os
problemas que possam surgir. Deve ser observado que se uma imediata aproximação
perdida é instruída pelo ATC, as manobras exigidas podem diferir da
aproximação perdida padrão homologada;
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risk analysis - a
risk analysis using available data should indicate that the probability of
having a miss distance of less than 150 m (500 ft) between aircraft is
expected to be less than 1 per 56,000,000 approaches. Wherever independent
approaches to closely-spaced parallel runways are envisaged, a risk analysis
must be completed for each location to ensure satisfactory levels of safety;
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análise
de risco
- uma análise de risco utilizando dados disponíveis deve indicar que a
probabilidade de ter um erro de distância inferior a 150 m (500 pés) entre
aeronaves deverá ser menor que 1 em
56.000.000 de aproximações.. Onde quer que aproximações independentes para
pistas paralelas espaçadas estejam previstas, uma análise de risco deve ser
concluída para cada local para garantir satisfatoriamente os níveis de
segurança;
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transponder
failure - If an aircraft without an operating transponder arrives at an
aerodrome, ATC will have to create a gap in the arrival flow so that the
aircraft will not require monitoring. If an aircraft transponder fails during
an instrument approach, the monitoring radar controller will instruct any
adjacent aircraft to cancel their approach;
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falha
do transponder
- se uma aeronave sem um transponder em operação chega em um aeródromo, o ATC terá que criar uma brecha no fluxo de
chegada tal que a aeronave não exigirá monitoramento. Se um transponder de
aeronave falha durante uma aproximação por instrumentos, o controlador de monitoramento
radar instruirá quaisquer aeronaves adjacentes para cancelarem suas aproximações;
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approach chart
notation - the charts showing instrument approach
procedures to runways used for simultaneous parallel instrument operations
should indicate such operations, particularly using the term “closely-spaced
parallel runways”. The terminology should be reflected in the title of the
approach chart including the runway identification;
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notação
de gráfico de aproximação
- os gráficos mostrando procedimentos de
aproximação por instrumentos para pistas usadas para operações por
instrumentos simultâneas paralelas devem indicar tais operações,
especialmente usando o termo "pistas paralelas espaçadas estreitamente”.
A terminologia deve reflectir-se no
título da carta de aproximação, incluindo a identificação de pista;
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Airports
with Parallel Runways Below 4300 ft Spacing
Aeroportos com pistas paralelas abaixo
de 4300 metros espaçamento
Airport Runway Spacing
Los Angeles
(LAX) 750 ft
San Francisco
(SFO) 750 ft
Seattle (SEA)
800 ft
Newark (EWR) 900
ft
Houston (IAH)
1000 ft
Las Vegas (LAS)
1000 ft
Atlanta (ATL)
1000 ft
Dallas-Ft Worth
(DFW) 1200 ft
Pittsburgh (PIT)
1200 ft
St. Louis (STL)
1300 ft
Boston (BOS)
1500 ft
Orlando (MCO)
1600 ft
New York (JFK)
3000 ft
Minneapolis
(MSP) 3380 ft
Memphis (MEM)
3400 ft
Raleigh (RDU)
3400 ft
Phoenix(PHX)
3565 ft
Salt Lake City
(SLC) 3700 ft
Detroit (DTW) 3800 ft
The
process involves pairing aircraft around 30 minutes before the aircraft
arrives at the terminal boundary. As shown in Figure 1, the actual coupling
for the approach is intended to occur 12 nm from the runway threshold. After
this coupling point, the coupled aircraft converge over a 10nm distance at a
6° angle. For the last 2nm prior to the runway threshold, the
paired aircraft would fly on parallel flight path segments.
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O processo envolve o
emparelhamento de aeronaves cerca de 30 minutos antes da aeronave chegar no
limite da terminal. Como mostrado na Figura 1, o emparelhamento real para a aproximação
é intencionado para ocorrer 12 NM [22 Km] da cabeceira da pista. Após este
ponto de emparelhamento, as aeronaves emparelhadas convergem numa distância
de 10 NM [18 Km] em um ângulo de 6°. Para as últimas 2 NM [3,7 Km] antes da cabeceira da pista, as aeronaves
emparelhadas voariam em segmentos de trajetórias de vôo paralelos.
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The
following aircraft in a pair must be flying within a safe
zone, which is defined by a Lower Pairing Boundary (LPB) and
an Upper Pairing Boundary (UPB) behind the lead aircraft. The LPB is defined
to minimize the risk of collision in case of a blunder by the lead aircraft,
while the UPB is defined in order for the follower aircraft to avoid its
encounter with the wake vortex of the lead aircraft.
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A aeronave seguidora em um par deve estar
voando dentro de uma zona de segurança, a qual é definida
por um Limite Inferior de Emparelhamento (LPB) e atrás da aeronave à frente,
um Limite Superior de Emparelhamento (UPB). O LPB é definido para minimizar o
risco de colisão no caso de um erro crasso pela aeronave à frente, enquanto o
UPB é definido a fim de que a aeronave
seguidora para evite o seu encontro com o vórtice de esteira de turbulência
da aeronave à frente.
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The
LPB and UPB are set to 5s and 25s behind the lead aircraft, respectively.
Figure 2 demonstrates the notions of LPB and UPB and the safe zone. The
pairing algorithm is instructed to schedule the pairs in order for the
follower aircraft to be situated in the middle of the safe zone. Then concept
assumes Differential Global Positioning System (DGPS), augmented ADS-B,
4-dimensional flight management system (4D-FMS), wind detection sensors
onboard the aircraft, and cockpit automation that are not extant in today’s
NAS.
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Os LPB e UPB são
definidos para 5s e 25s atrás da aeronave
à frente, respectivamente. A Figura 2 demonstra as noções de LPB e UPB e zona
de segurança. O algoritmo de emparelhamento é instruído para agendar os pares
a fim de que a aeronave seguidora esteja situada no meio da zona de
segurança. Então o conceito assume o Diferencial do Sistema de Posicionamento
Global (DGPS), ADS-B melhorado, Sistema de Gerenciamento de Vôo em
4-dimensões (4D-FMS), sensores de deteção de vento a bordo da aeronave e
automação da cockpit que não são ainda existentes na NAS [Padrão Nacional de
Aviação] da atualidade.
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Parallel
Landing Scenarios
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Cenários de Pousos Paralelos
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According
to the characteristics and assumptions of the AILS algorithm, it is proposed a time-discrete model of
trajectories with time increments of 0.5 seconds where the bank angle and ground
speed of the intruder aircraft determine intrusion paths. Given a ground
speed v greater than zero, a bank angle, and the gravitational
acceleration constant g, the heading turn rate is given by the formula
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De acordo com as características e pressupostos do algoritmo AILS, é
proposto um modelo de tempo discreto de trajetórias com incrementos de tempo
de 0,5 segundos, onde o ângulo de inclinação lateral e a velocidade em
relação ao solo da aeronave intrusa determinam as trajetórias de intrusão.
Dado uma velocidade em relação ao solo v,
um ângulo de inclinação lateral e constante aceleração gravitacional g, a razão da proa da curva é dada pela fórmula
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Although
under normal operation the bank angle of a commercial aircraft is limited to
-30 to 30 degrees, it was permitted the bank angle to range from -45 to 45
degrees. For a minimum ground speed of 180 feet per second, it means a
maximum heading turn rate of about 6 degrees per second. These values produce
very aggressive blundering situations quite consistent with worst cases
scenarios tested by the AILS developing group.
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Embora sob a operação normal, o
ângulo de inclinação lateral de um avião comercial é limitado a -30 a 30
graus, foi permitido o ângulo de inclinação lateral na faixa de -45 a 45
graus. Para uma velocidade em relação ao solo mínima de 54 metros por segundo
[194 Km/h], significa uma razão máxima de curva de cerca de 6 graus por segundo.
Esses valores produzem muitas situações de erros grosseiros bastante
consistentes com os piores cenários de casos testados pelo AILS grupo de desenvolvimento.
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Some airports
operating parallel runways - Alguns aeroportos que operam pistas paralelas
References
[1] Bone, R., A. Mundra, B.O.
Olmos, 2001, “Paired Approach Operational Concepts,” Digital Avionics Systems Conference, Daytona
Beach, FL.
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