Основными факторами, которые определяют эффективность системы ОрВД, являются:

1. Качество автоматизированных систем ОрВД.
2. Технология работы диспетчерского персонала.
3. Рациональная организация воздушного движения, которая во многом определяется структурой воздушного пространства (ВП).

Вопросы повышения эффективности системы ОрВД наиболее остро ставятся в Московской воздушной зоне. Именно здесь чаще всего возникают задержки воздушных судов (ВС), вызывающие нарекания авиакомпаний, которые при таких задержках несут прямые финансовые убытки. Задержки рейсов являются основной причиной испорченного настроения и недовольства пассажиров.

Справедливости ради следует отметить, что задержки ВС возникают не только «по вине» органов системы ОрВД, но целью настоящей статьи является анализ именно этой составляющей. Без объективного выявления причин задержек невозможно предложить пути совершенствования системы ОрВД.

Московский центр ОВД – один из крупнейших в мире. Московская зона ЕС ОрВД – самая сложная и насыщенная по количеству аэродромов, видов полетов, их интенсивности и сложности организации воздушного пространства. Зона ответственности имеет площадь 720 000 км². МЦ осуществляет координацию более 60% всех полетов, выполняемых в Российской Федерации. В Московской воздушной зоне находится 104 аэродрома различных ведомств, в том числе 9 международных. Выполняется более 850 000 полетов в год (более 2 500 рейсов в день). Одновременно в воздухе может находиться более 270 ВС различных типов.

В последние годы сдерживающим фактором повышения эффективности ОрВД в Московской зоне являлось оборудование автоматизированной системы (АС). С апреля 1981 г. в МЦ функционировала шведская система «ТЕРКАС», которая для своего времени была одной из самых передовых. АС УВД «ТЕРКАС» побила все рекорды «долгожительства» для подобных систем, однако последние 10–15 лет уже не отвечала потребностям центра и не позволяла совершенствовать процедуры УВД. Кроме того, в силу физического старения элементной базы наблюдалось снижение надежности работы системы. Уровень автоматизации АС УВД «ТЕРКАС» не позволял реализовать перспективную технологию работы диспетчерского состава, невозможно было проводить серьезные работы по улучшению структуры воздушного пространства.

В 2008 году по решению Госкорпорации по ОрВД Концерн ВКО «Алмаз-Антей» оснастил МЦ резервным комплексом «Москва-Резерв», основной задачей которого являлась компенсация участившихся отказов АС УВД «ТЕРКАС». Комплекс «Москва-Резерв» обладает достаточно полной функциональностью и в процессе работы показал высокую надежность. Благодаря этому решению удалось продлить функционирование старого центра до октября 2017 г., практически не вводя ограничений на использование воздушного пространства при отказах АС УВД «ТЕРКАС».

В настоящее время (с 10 октября 2017 г.) Московский центр работает в новом центре управления полетами (ЦУП), в котором Концерн ВКО «Алмаз-Антей» установил и передал в эксплуатацию новейшую АС ОрВД «Синтез-АР4». Эта система является не только одной из самых крупных в мире, но и одной из самых функционально развитых. Ее характеристики соответствуют высшему уровню автоматизации по международной классификации.

Для оценки масштаба АС ОрВД «Синтез-АР4» можно привести следующие показатели:

С вводом нового ЦУП появилась возможность существенного повышения эффективности ОрВД в Московской воздушной зоне. Однако следует иметь ввиду, что сама по себе аппаратура центра, какой бы совершенной она ни была, не может изменить процедуры УВД. Сегодня новый центр функционирует при старой структуре воздушного пространства и по старой технологии. В целом эта стратегия является оправданной. Нельзя одновременно менять и технические средства и структуру воздушного пространства и технологию. Кроме того, новый центр должен «приработаться», требуется убедиться в том, что все системы (в том числе и инженерные) функционируют в заданных режимах, и нет опасности аварийных ситуаций. На этот период (а он по опыту длится до года) старый центр находится в резерве и не демонтируется.

Таким образом, приблизительно через год можно проводить мероприятия по переходу на новую технологию управления, которая обеспечит существенное повышение эффективности ОрВД. Для достижения этой цели требуется выполнить еще ряд условий.

Во-первых, необходимо провести модернизацию оборудования КДП основных аэродромов (Шереметьево, Домодедово, Внуково) и обеспечить их тесное взаимодействие с АС ОрВД Московского центра. В противном случае невозможно организовать эффективную процедуру управления потоками и повысить пропускную способность воздушного пространства Московского аэроузла. Полеты на указанных аэродромах существенно влияют друг на друга из-за близкого расположения, поэтому требуется четкая взаимная координация полетов и единый алгоритм упорядочения потоков прилета/вылета.

Во-вторых, требуется ввести новую структуру ВП, которая позволит реализовать современные процедуры УВД и прогрессивную технологию работы диспетчерского персонала.

Московская зона ЕС ОрВД имеет ряд особенностей, которые существенно осложняют организацию полетов:

•  чрезвычайно сложная структура потоков ВС с большим количеством пересекающихся маршрутов и полетов с переменным профилем;
• наличие большого количества близко расположенных аэродромов с интенсивными полетами;
• беспрецедентное количество ограничений воздушного пространства (более 130 запретных зон и зон ограничения полетов), которые препятствую созданию рациональных схем движения ВС.

Основными целями новой структуры являются повышение пропускной способности Московской воздушной зоны. Эта задача по существу решается как компромисс между эффективностью УВД и экономичными, оптимальными траекториями при гарантированном обеспечении безопасности полетов.

Существующая структура ВП Московской зоны, несмотря на кажущуюся простоту установленных маршрутов, не позволяет избежать большого количества потенциально-конфликтных ситуаций на встречных и пересекающихся курсах, в том числе с переменным профилем полетов. При этом диспетчеры обслуживания воздушного движения вынуждены многократно вмешиваться в режимы движения ВС, решая задачу обеспечения безопасных интервалов и предотвращения столкновений. Диспетчерский персонал Московского центра работает в условиях предельных нагрузок, порой на грани человеческих возможностей. Дальнейшее наращивание объемов авиационных перевозок на аэродромах Московского аэроузла без риска для безопасности полетов возможно только при условии глубокой модернизации структуры воздушного пространства.

Большое количество пересекающихся в пространстве и времени потребностей многочисленных пользователей воздушного пространства в Московской зоне ЕС ОрВД в сочетании с большим количеством необходимых к соблюдению условий безопасности полетов не оставляют шансов на достижение ощутимого положительного результата без одновременного и комплексного изменения конфигурации всех маршрутов и секторов ОВД с учетом эксплуатационных возможностей современных ВС и эффективных технологий управления.

Проект новой структуры ВП разработан в научно-исследовательском институте Аэронавигации с участием специалистов Московского центра, аэропортов Внуково, Домодедово и Шереметьево, а также основных авиакомпаний Российской Федерации (Аэрофлот, ЮТэйр и Сибирь). Разработка велась с применением специально разработанного моделирующего комплекса с учетом передового международного опыта, действующих нормативов и рекомендаций ИКАО, Евроконтроля.

Рис.1. Пример варианта реализации новой структуры воздушного пространства Московской зоны ЕС ОрВД.

Ниже приведены основные отличительные признаки разработанной новой структуры воздушного пространства.

1. Полная бесконфликтность устанавливаемых схем движения прилетающих и вылетающих воздушных судов.

Все стандартные траектории прибытия (STAR) отделены от стандартных траекторий вылета (SID) достаточными расстояниями так, чтобы между двумя любыми ВС, одно из которых выполняет снижение перед заходом на посадку, а другое – набор высоты после взлета, исключалась возможность нарушения безопасных интервалов в соответствии с установленными нормами вертикального и горизонтального эшелонирования. Такое свойство структуры воздушного пространства называют встроенным эшелонированием. В сочетании со стандартизацией процедур снижения прилетающих ВС на траекториях прибытия (когда на участках схем снижения указаны фиксированные значения выдерживаемой высоты и скорости полета, а экипажи выполняют полеты в автоматическом режиме без промежуточных команд со стороны диспетчерского персонала), бесконфликтность приводит к предсказуемости воздушной обстановки и, как следствие, позволяет применять современные интеллектуальные технологии управления потоками прилетающих и вылетающих воздушных судов.

Обеспечены также требуемые безопасные расстояния устанавливаемых маршрутов от других объектов структуры воздушного пространства (запретные зоны, зоны ограничения полетов).

2. Специализация диспетчерских пунктов ОВД.

Бесконфликтность обеспечивает независимость между траекториями прибытия и траекториями вылета, что позволяет перейти к делению воздушного пространства в соответствии со специализацией диспетчерских пунктов по управлению прилетающими и вылетающими воздушными судами (создать отдельные диспетчерские пункты прилета и диспетчерские пункты вылета). Это дает возможность сократить количество задач, решаемых одним диспетчерским пунктом, повысить эффективность управления воздушным движением и пропускную способность системы ОрВД.

3. Принцип вложенных секторов управления в Московском узловом диспетчерском районе (МУДР).

Для управления потоками прилетающих воздушных судов в периоды высокой интенсивности полетов (в часы пик) предусмотрено разделение ВП зоны подхода на три последовательных сектора по принципу вложенных секторов ОрВД (диспетчерских пунктов) – «подход», «прибытие» и «финальное регулирование» (Final Director). Такое разделение обеспечивает функциональную специализацию диспетчерских пунктов: предварительное регулирование очередности и интервалов движения прилетающих воздушных судов с применением зон ожидания (диспетчер подхода), точное формирование интервалов выхода на посадочную траекторию (диспетчер прибытия) и контроль выдерживания сформированных интервалов захода на посадку (диспетчер финального регулирования). В часы невысокой интенсивности полетов (когда не требуется повышенная пропускная способность) эти диспетчерские пункты могут объединяться

4. Применение зональной навигации (навигации, основанной на характеристиках).

Зональная навигация дает необходимую гибкость в организации маршрутов движения воздушных судов, когда навигационное наведение возможно на любую желаемую точку воздушного пространства, даже не оснащенную какими либо средствами навигации. При этом требуется соответствующее оснащение ВС и наличие соответствующего навигационного поля. Проект новой структуры ВП ориентирован на использование навигационной спецификации RNAV5 на маршрутах ОВД (воздушных трассах) и спецификации RNAV1 на стандартных траекториях прибытия и вылета. Применение навигации, основанной на характеристиках (Performance Based Navigation - PBN) позволяет локализовать требования по безопасным интервалам разделения маршрутов между собой и с другими объектами структуры ВП. Большая часть современных ВС, выполняющих полеты на аэродромы Внуково, Домодедово и Шереметьево имеют требуемое оснащение (уже по состоянию на декабрь 2010 года 93% ВС были оборудованы для полетов в соответствии с навигационной спецификацией RNAV5 и 73% - RNAV1).

5. Одностороннее движение на наиболее загруженных участках маршрутов (воздушных трасс).

Разделение маршрутов по направлению движения уменьшает сложность процессов управления воздушным движением, в частности, на участках с переменным профилем полета, где наличие занятых встречных эшелонов (высот) существенно ограничивает  возможность обеспечения своевременного снижения ВС или набора высоты. Сложность обеспечения безопасных интервалов в точках схождения односторонних маршрутов также уменьшается, что способствует уменьшению загруженности диспетчера и повышению пропускной способности секторов ОрВД.

6. Исключение транзитных потоков ВС в Московском узловом диспетчерском районе (МУДР).

В зоне ответственности Московского аэродромного диспетчерского центра (АДЦ) диспетчеры обслуживают исключительно потоки прилетающих и вылетающих воздушных судов вплоть до эшелона полета FL260. Все потоки транзитных воздушных судов (на эшелонах FL270 и выше) обслуживаются диспетчерскими пунктами районного диспетчерского центра (РДЦ). Такое разделение способствует снижению количества задач, решаемых одним диспетчерским пунктом в АДЦ и соответствующему повышению пропускной способности.

7. Единая высота перехода в МУДР с выдерживанием абсолютной высоты полета (QNH) в футах на высотах ниже эшелона перехода.

Предусмотрена единая для всех аэродромов московского аэроузла высота перехода 10000 футов по давлению QNH. Эшелон перехода (единый для всего Московского узлового диспетчерского района) устанавливается на уровне FL110, FL120 или FL130 в зависимости от фактического атмосферного давления на аэродроме Внуково.

8. Бесконфликтные схемы прибытия для обеспечения одновременных независимых заходов на параллельные ВПП аэродромов Домодедово и Шереметьево.

В условиях непосредственной близости аэродрома Домодедово к аэродрому Внуково, а также к запретной зоне над территорией города Москвы, разработан вариант, обеспечивающий не только независимость полетов на аэродромы Внуково и Домодедово без существенной коррекции границ запретной зоны, но и полную бесконфликтность между собой схем прибытия и захода на посадку на левую и правую ВПП32 аэродрома Домодедово. В этих условиях две параллельные ВПП32 аэродрома Домодедово могут использоваться независимо друг от друга для приема прилетающих ВС с персональных направлений прибытия, что способствует существенному повышению пропускной способности аэродрома Домодедово и сокращению дополнительных задержек прилетающих воздушных судов при маневрировании перед заходом на посадку. Бесконфликтные схемы прибытия для одновременных независимых заходов на посадку предусмотрены также для параллельных ВПП24 аэродрома Шереметьево при вводе в эксплуатацию новой (третьей) ВПП.

9. Защищенное воздушное пространство для безопасности полетов в зонах ожидания.

Воздушное пространство в окрестности схемы полета в зоне ожидания защищено в границах, установленных документами ИКАО в зависимости от установленных эшелонов полета в зоне ожидания. Только в этом случае обеспечивается независимость (бесконфликтность) маневрирующих воздушных судов для применения эффективной технологии ожидания, когда диспетчер может назначать эшелон входа в зону ожидания и время выхода из зоны ожидания при формировании очередности и интервалов движения прилетающих воздушных судов. При этом гарантируется необходимое безопасное разделение маневрирующих воздушных судов и воздушных судов, выполняющих полеты по другим маршрутам вблизи зоны ожидания. В противном случае зона ожидания, как инструмент для безопасного регулирования очередности и интервалов движения ВС, становится неработоспособной (как это имеет место в существующей структуре воздушного пространства).

10. Трехкаскадное размещение элементов задержки прилетающих воздушных.

Для комплексного регулирования потоков прилетающих ВС на аэродромы Внуково, Домодедово, Раменское и Шереметьево предусмотрены два этапа регулирования очередности и интервалов захода на посадку в МУДР. Первый - зона ожидания для предварительного (грубого) регулирования. Второй – технология Point Merge System («веер») – зона ожидания для окончательного (тонкого) регулирования (в отдельных случаях предусмотрена схема типа "тромбон"). Такая последовательность в часы пик при внедрении современных информационных технологий управления прибытием (AMAN) позволит наилучшим образом использовать преимущества каждого из двух элементов регулирования. В частности, зона ожидания имеет высокую емкость и позволяет задерживать ВС на большие интервалы времени (если это необходимо), но не позволяет задерживать на небольшие интервалы и не обладает высокой точностью формирования заданного интервала между ВС. Веер, напротив, не обладая высокой емкостью и имея ограниченные возможности увеличения времени задержки (как правило, до 3-5 минут), позволяет очень точно формировать требуемые минимальные интервалы выхода на посадку (максимально «уплотнять» поток прилетающих воздушных судов). Таким образом, комплекс из двух указанных элементов при внедрении интеллектуальных технологий регулирования потоком прилетающих воздушных судов (AMAN) сочетает в себе свойства емкости и точности, что способствует повышению пропускной способности и сокращению общих задержек.

Рис.2. Пример реализации веерных схем для «тонкого» регулирования интервалов между ВС. В настоящее время схемы типа «веер» реализованы в ряде стран, в том числе Германии, Франции, Англии.

11. Унификация процедур формирования интервалов выхода прилетающих воздушных судов на траекторию захода на посадку (технология Point Merge System).

Применение технологии Point Merge System при формировании интервалов выхода прилетающих ВС на траекторию захода на посадку позволяет перейти от непредсказуемого векторения (когда диспетчер «ведёт» каждое ВС многочисленными командами о курсе и высоте)  к  унифицированной процедуре отворота с дуги ожидания при непосредственном наблюдении за формируемой дистанцией по отношению к впереди идущему ВС. В штатной ситуации для формирования интервала очередному ВС достаточно одной команды («proceed direct to...»), которая выдается экипажу в момент достижения достаточной дистанции. Такая процедура в сочетании со стандартизацией и бесконфликтностью маршрутов прибытия и вылета позволяет свести к минимуму необходимое количество управляющих воздействий (сеансов радиообмена), существенно сократить загруженность диспетчеров и повысить пропускную способность системы ОрВД. Преимущество для экипажей воздушных судов состоит в автоматизации выполнения полетов по заранее определенным траекториям в режиме радиомолчания при минимальных задержках.

Дальнейшим развитием технологии Point Merge System может быть автоматизация процессов формирования интервалов с помощью специальной бортовой системы ASAS (Airborne Separation Assistance System), которая позволяет перейти к более точному формированию и выдерживанию интервала времени между ВС вместо продольной дистанции по расстоянию.

Таким образом, внедрение новой АС ОрВД Московского центра, установка новых автоматизированных систем на КДП основных аэродромов  позволяют перейти на новую структуру воздушного пространства,  ориентированную на эффективные технологии организации полетов, что существенно повысит пропускную способность системы ОрВД таким образом, чтобы воздушное пространство перестало быть сдерживающим фактором в наращивании объемов авиационных перевозок.