Figura 1: planimetria dell aeroporto di Malpensa.

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1 La movimentazione controllata ed integrata di automezzi sui piazzali dell aeroporto di Malpensa Ing. R. Picardi, Politecnico di Milano Ing. P. Sordi, SEA Handling C. Terranova, Politecnico di Milano Questo lavoro ha analizzato, in previsione dello sviluppo di un A-SMGCS 1, il modulo di localizzazione ed identificazione dei mezzi 2 circolanti in Area di Movimento 3 e la tecnologia da impiegare per ottenere lo scambio dei dati tra le unità imbarcate ed il server centrale. L attività è stata svolta in collaborazione con il Coordinamento di Scalo dell Aeroporto della Malpensa. L obiettivo è quello d integrare, in tempo reale, la conoscenza della posizione e della traiettoria di tutti i mezzi con quelle dei velivoli per creare un sistema automatizzato per il monitoraggio e la risoluzione dei conflitti. Si dovrebbe così essere in grado di prevedere sia le invasioni delle piste e dei raccordi principali sia le collisioni tra velivoli e mezzi, garantendo la minima separazione richiesta dalle normative, fornendo agli operatori sia l indicazione dell anomalia rilevata che le misure più opportune per risolverla nel pieno rispetto delle procedure. Le statistiche, infatti, hanno dimostrato che gli incidenti più gravi, tra quelli avvenuti nel sedime aeroportuale, si sono verificati durante il rullaggio oppure nelle fasi di decollo od atterraggio, proprio in seguito all invasione della pista o dei raccordi da parte di mezzi di servizio o di altri aeromobili. Con particolare riguardo alle invasioni di pista si può notare come nei 431 aeroporti commerciali degli Stati Uniti si sono registrati 450 casi nell anno 2000 e 381 nel 2001 [1]. Proprio per cercare di ridurre ulteriormente questi numeri, usando strumenti già disponibili, la FAA 4 ha istituito un apposita commissione con il compito di rivedere gli standard di comunicazione tra la torre e gli utenti e di analizzare l influenza di particolari layout sulla frequenza degli incidenti stessi; in questo modo però l eventuale diminuzione sarà dovuta ad una azione preventiva, volta a facilitare il lavoro di autisti e piloti, ma qualsiasi provvedimento venga preso non potrà avere, a differenza di un sistema di sorveglianza automatico, alcuna influenza sulla capacità degli operatori di individuare sul nascere una situazione anomala e sulla loro possibilità di intervenire con la massima tempestività ed efficacia. Figura 1: planimetria dell aeroporto di Malpensa. In un secondo tempo il sistema dovrebbe essere in grado di gestire anche la programmazione dei flussi di traffico veicolare, apportandovi poi eventuali correzioni in tempo reale, in modo da massimizzare l efficienza dello scalo in tutte le condizioni operative. La gestione programmata dei movimenti, adottando opportuni vincoli di separazione tra categorie particolarmente sensibili di mezzi, innalzerebbe ulteriormente il livello di sicurezza evitando sovrapposizioni 1 A-SMGCS: Advanced-Surface Movement Guidance & Control System. 2 Con il termine mezzo, nel seguito, si intenderanno non solo gli autoveicoli, i furgoni, gli autobus o le motrici stradali, come è abitudine, ma anche i carrelli appendice, i rimorchi, le macchine operatrici e tutto ciò che è comunque in grado di muoversi. 3 Con Area di Movimento si definisce l intera superficie occupata dalle piste, dal piazzale dedicato alla sosta degli aeromobili, dalle aree tecniche e dai raccordi; Al suo interno si individuano l Area di Manovra costituita dalle piste e dai raccordi principali, e l Apron che coincide a grandi linee con il piazzale aeromobili ed i raccordi secondari. Il confine tra le due aree è individuato dai Link. 4 FAA: Federal Aviation Administration. 1

2 pericolose. Si potrebbe, inoltre, usare la funzione di programmazione anche per simulare le variazioni dei flussi di traffico conseguenti a modifiche della viabilità o alla costruzione di nuovi edifici, al fine di verificarne gli effetti sull operatività dello scalo e l eventuale influenza sulla sicurezza. Le funzioni che dovrebbe garantire, una volta arrivato allo sviluppo completo sono, quindi, quelle di conflict alert, di guidance e di route planning. Come ovvio il monitoraggio dei conflitti è lo scopo fondamentale e per questo è l obiettivo che deve essere perseguito per primo, ma non si deve dimenticare che se si vuole incidere realmente sulla sicurezza globale del sistema viabilistico interno ad un aeroporto si deve tenere nella giusta considerazione anche le altre due attività. In particolar modo, la capacità di programmare e separare in modo opportuno i flussi sembra essere di importanza fondamentale qualora si voglia ridurre al minimo le situazioni anomale e non solo intervenire prontamente per la loro soluzione. Le funzioni di guidance e route planning generano però un notevole incremento delle prestazioni richieste al server e ai sistemi imbarcati, oltre alla necessità di dotare i mezzi di apparati più complessi, con notevoli possibilità grafiche, e di un collegamento biunivoco continuo. Se, infatti, delle spie possono essere sufficienti per comunicare ad un autista di rallentare e prestare attenzione oppure di fermarsi, per comunicargli preventivamente quale percorso seguire ed eventuali sue variazioni, senza dimenticare la necessità di avere una conferma esplicita dell avvenuta ricezione di ogni messaggio, si deve invece disporre di schermi per visualizzare testi e cartografia con elevate prestazioni e di una appropriata soluzione per la gestione dello scambio dei dati. Nella pratica, partire dalla funzione di sorveglianza dei conflitti servirà anche a creare una cultura della gestione del traffico veicolare che, attualmente, è insufficiente e che potrebbe essere accolta con una certa ostilità da parte di quegli operatori più legati alle vecchie procedure e ad abitudini consolidate. Iniziando dalla funzione che meno modifica l attuale modo di operare ed avviando un puntuale processo di istruzione ed aggiornamento del personale, dovrebbe essere meno difficile rendere gli autisti partecipi del progetto e così semplificare la fase di transizione. Alcune funzionalità del sistema, come l accertamento dell identità della persona alla guida tramite un codice personale e altre simili, pur potendo rientrare nell ambito dei provvedimenti volti ad una maggiore sicurezza (intesa anche come security) del trasporto aereo, richiedono un attenta verifica perché potrebbero entrare in contrasto con l attuale legislazione sul lavoro; per questo motivo è opportuno sviluppare comunque questo tipo di applicazioni, sospendendone però l applicazione in attesa di successive decisioni in merito. Oltretutto altre legislazioni potrebbero permettere ciò che da noi fosse, eventualmente, proibito e queste possibilità potrebbero avere notevole importanza in caso di vendita a terzi. Inizialmente si era pensato di costruire un sistema in cui la localizzazione dei mezzi fosse ottenuta grazie a ricevitori GPS, interfacciati con un computer di bordo. Nell ipotesi di partenza, proposta come test in ambiente reale da un consorzio guidato da SICTA, si era pensato di mettere in collegamento i computer imbarcati ed il server centrale tramite un telefono gsm, così come avviene nel caso delle attività di car sharing. Poiché attualmente non sono stati realizzati sistemi di questo tipo, si è partiti dall analisi di due documenti, prodotti dall ICAO 5 e dalla Comunità Europea [2], che esprimono le più attuali linee guida nello sviluppo di un sistema A- SMGCS. Si è così visto che, indipendentemente dal numero delle unità soggette al controllo, il server deve essere in grado di garantire un tempo di aggiornamento del dato di posizione dell intero parco veicoli non superiore a 1 s; questo rende impossibile l uso di soluzioni basate sulla telefonia mobile o sulle più usuali trasmissioni radio. La soluzione per lo scambio dei dati tra le unità imbarcate e il server provata durante la fase di test è basata sulla rete W-lan attualmente in corso di sviluppo e, con una attenta scelta del numero e della posizione degli access point, sembra l unica in grado di garantire le prestazioni richieste. Oltre allo scambio dei dati è necessario garantire anche la comunicazione tra gli autisti e i controllori. In questo caso, però, bisogna essere in grado di garantire che questo possa avvenire su tre differenti livelli senza che tra gli stessi si creino interferenze o sovrapposizioni: tra il controllore e un autista in modo riservato, tra il controllore e tutti gli autisti in modalità broadcast, ed eventualmente tra due o più autisti. Anche in questo caso non sembra possibile usare delle normali trasmissioni radio, come accede adesso, ma si dovrà probabilmente passare ad una soluzione digitale o magari ad una seconda W-lan. Inoltre deve essere prevista una soluzione per comunicare, in modo automatico ed inequivocabile, agli autisti l insorgere di una situazione a rischio o di una emergenza. A parte soluzioni più complesse, questo risultato può già essere ottenuto con alcune spie luminose (tipicamente una verde, una gialla ed una rosa) che possono essere facilmente viste dall autista anche quando si trovi ad operare in situazioni particolarmente rumorose. Si deve notare che in molti casi gli autisti e gli altri operatori indossano cuffie antirumore anche quando si trovano su automezzi chiusi; questo vuole dire che sarà necessario prevedere l uso di nuovi modelli che racchiudano sia gli auricolari che il microfono e abbiano filtri, magari attivi, tali da garantire prestazioni ottimali. Ovvie considerazioni di praticità, specialmente considerando l esistenza di mezzi aperti e di utenti che devono salirvi o scendervi spesso, 5 ICAO: International Civil Aviation Organization. 2

3 portano a pensare che in questo caso sarà opportuno utilizzare una tecnologia wireless tipo quella Bluetooth usata per i cellulari. È stata quindi presa in esame l attività dell aeroporto, classificandola sia in base alle diverse attività operative che alle condizioni meteorologiche, con una particolare attenzione all impatto che queste hanno sul traffico veicolare all interno dello scalo e alle difficoltà che comportano per gli autisti e gli addetti al controllo. Si sono così individuate otto diverse condizioni, definite in seguito situazioni operative, che coprono quasi completamente l attività di uno scalo civile: Situazioni Operative: 1. normale: Si intende quella condizione operativa che per visibilità, condizioni meteo, volume e tipo del traffico permette l uso delle procedure standard in vigore ed il raggiungimento del massimo numero di movimenti possibile. 2. bassa visibilità: In questo caso si intende l effettiva mancanza di visibilità, legata a nebbia, pioggia o altre cause, come intensa nella percezione comune ad ogni automobilista. I movimenti vengono progressivamente ridotti e le procedure modificate, in base a precise norme internazionali vigenti. 3. neve: La condizione di neve è legata al fenomeno atmosferico propriamente detto, a prescindere dalla sua intensità. L entrata nella condizione di neve può però essere precedente al suo inizio reale, come allarme neve. 4. ghiaccio: Indica non solo quelle combinazioni di umidità, temperatura e vento che sono in grado di portare alla formazione di ghiaccio sulla viabilità e sui piazzali, ma anche quelle in cui, tenendo conto della temperatura del combustibile contenuto nelle ali, di quella della loro superficie e del tempo di esposizione, se ne ha la formazione sugli aeromobili. Ovviamente le due situazioni sono spesso sovrapposte. 5. pioggia intensa: Questa condizione, nonostante sia chiaramente intuibile da tutti, è quella più difficile da definire in modo oggettivo viste le innumerevoli combinazioni possibili dei parametri in gioco tra i quali il tipo e l entità della precipitazione, la presenza di vento, il tipo di asfalto e di sottofondo e molti altri ancora. Per individuare il momento in cui diventa necessaria una nuova misurazione del coefficiente di attrito, oltre ad affidarsi alla sensibilità dei piloti, a Malpensa esiste una procedura, che recepisce la circolare ENAC 6 APT-10, per cui ciò avviene d ufficio quando la postazione meteo rileva che la pioggia caduta nel tempo di due minuti è stata uguale o superiore a 1 mm. 6. ispezioni: Non sono una reale condizione operativa, ma una normale attività aeroportuale che si sovrappone a quella del momento, quale essa sia; alcune situazioni generano però l esigenza di una particolare ispezione. Possono così essere quotidiane, come quelle delle piste e delle luci, programmate oppure legate ad attività momentanee, ma quelle in Area di Manovra sono obbligatoriamente coordinate con la torre. 7. notte: Molti aeroporti, tra questi vi è anche Malpensa, mantengono un livello di operatività relativamente elevato anche durante le ore notturne, sia come movimenti originati o in arrivo che come possibile scalo alternativo o di emergenza per voli diretti ad altre destinazioni; a rigore non sarebbe una situazione operativa particolare, salvo il buio che complica lo svolgimento di molte attività. Ciò che la rende una situazione da tenere in considerazione è proprio il fatto che, vista comunque la sensibile diminuzione del traffico, tutta una serie di verifiche e di interventi di manutenzione vengono operati proprio sfruttando le ore notturne (indicativamente tra le 23 e le 6). 8. emergenza: Racchiude, oltre ai casi in cui si è verificato un vero incidente con danni alle sole cose o anche alle persone, tutte quelle situazioni in cui si è venuta creare una anomalia nelle procedure di scalo o è mancato il rispetto di una condizione imposta dalle normative vigenti, con particolare riguardo per quelle che definiscono la separazione minima di sicurezza tra aeromobili e veicoli durante le operazioni al suolo. Logicamente sarebbe stato possibile trovare anche altre condizioni, ma queste sono quelle che si verificano quotidianamente o, comunque, con sufficiente frequenza; una situazione come ad esempio l arrivo di una personalità in visita di stato, incide pesantemente sull attività aeroportuale e impone l uso di mezzi particolari sia per le necessità del servizio di sicurezza che per il protocollo, ma è troppo sporadica e legata a esigenze particolari per poter pensare di formalizzarla e così includerla nelle possibilità gestibili da un sistema automatizzato. Le condizioni operative individuate sono, invece, quelle in cui il sistema allo studio dovrebbe essere in grado di portare i maggiori benefici sia in termini di sicurezza che di efficienza dell operatività di scalo. 6 ENAC: Ente Nazionale Aviazione Civile. 3

4 Tra queste 8 condizioni, quelle in cui si avverte l esigenza della creazione, nel minor tempo possibile, di un sistema di sorveglianza dei mezzi in movimento sono la bassa visibilità, che resta il momento con il maggiore rischio di incidenti, l emergenza neve e l emergenza per incidente, anche se in questo ultimo caso deve essere inteso come uno strumento per il coordinamento dei veicoli di soccorso. Nelle altre situazioni, fermo restandone l utilità, è possibile ammettere una minore urgenza proprio perché le procedure attualmente in vigore garantiscono comunque un livello di sicurezza accettabile, senza ridurre drasticamente l efficienza. Queste considerazioni rendono ipotizzabile lo sviluppo del sistema per blocchi e momenti distinti, sviluppando prima le funzioni più importanti per la sicurezza e poi quelle maggiormente legate all ottimizzazione delle risorse aeroportuali Sin da questa fase si è visto che un simile sistema, per poter funzionare, ha la necessità di interfacciarsi con il radar di superficie, SMR 7, gestito da ENAV 8 che localizza ed identifica gli aeromobili, in movimento sul piazzale o fermi nelle piazzole, con una o più tipologie di sistemi di geoposizionamento e di comunicazione, controllati dalla Società di Gestione, ma installati a bordo dei mezzi di proprietà dei diversi soggetti operanti in ambito aeroportuale. Si è al contempo avvertita la necessità di attuare una differente organizzazione delle responsabilità rispetto a quella vigente; è previsto, infatti, che ENAV e Società di Gestione collaborino tra loro non solo fornendo al sistema le necessarie informazioni secondo uno standard comune, ma anche modificando ed armonizzando le proprie procedure operative in modo da sfruttarne al massimo le potenzialità. Questa collaborazione diverrà poi visibile nella sala controllo che, oltre ad essere fisicamente vicina a quella dei controllori di volo, utilizzerà postazioni simili per architettura ed interfaccia utente e prevede la presenza di personale misto con addestramento, compiti e responsabilità simili. Attualmente i controllori di volo sono responsabili del movimento degli aeromobili su tutta l Area di Movimento, anche se in Apron si affidano notevolmente al giudizio dei piloti e dei responsabili di rampa, e della parte del traffico veicolare che coinvolge l Area di Manovra. Tutti i veicoli che circolano in Apron sono, invece, sotto la responsabilità della Società di Gestione e degli operatori aeroportuali, ma attualmente non sono sottoposti ad alcuna forma specifica di controllo diretto e gli autisti sono, così, i primi responsabili della corretta applicazione delle procedure e delle norme che ne regolano la circolazione. Si ricorda che già adesso esiste una sala controllo del Coordinamento di Scalo, ma si occupa principalmente dell allocazione delle piazzole, della programmazione delle operazioni di rampa e della loro sorveglianza; non sorveglia i movimenti dei veicoli e delle attrezzature, ma si limita a verificare che stiano operando tutti quelli previsti in base al tipo di aeromobile. Nel momento in cui entrasse in funzione un sistema per il controllo e la gestione integrata dei mezzi in tempo reale, i controllori operanti in questa seconda sala controllo, se si indica come prima sala quella della torre di controllo, dovranno esercitare la sorveglianza sul traffico veicolare in tutta l Area di Movimento. Si noti che, in base alla normativa vigente, un mezzo che debba operare in Area di Manovra può farlo solo abbandonando l Apron, in cui si ha libera circolazione, ed entrando in un area in cui ogni movimento deve essere esplicitamente comunicato ai controllori di volo e dagli stessi autorizzato, seguendo un preciso standard di comunicazione che ricalca quello tra torre e piloti. Questo vuole dire che gli operatori già impegnati nel coordinare il movimento al suolo dei velivoli, dall accensione motori all arrivo in zona di attesa per il decollo, devono anche autorizzare prima e sorvegliare poi anche quei veicoli che, pur muovendosi in Area di Manovra, non entrano comunque in conflitto diretto con gli aeromobili. Il passaggio di responsabilità, almeno per la sola sorveglianza, ad un secondo gruppo di controllori, oltre a sollevare i primi da un carico di lavoro non trascurabile, sembra essere l unico modo per poter ottenere una sorveglianza continua degli automezzi. Resta invece da stabilire chi debba avere la responsabilità nel caso in cui ad entrare in conflitto siano due aeromobili, per la mancanza della distanza di sicurezza in rullaggio o per l invasone della pista da parte di uno dei due; sicuramente la responsabilità degli aeromobili è, istituzionalmente, di ENAV però potrebbe essere utile che l operatore a ciò preposto operi a fianco di quelli che sorvegliano il traffico veicolare, di modo che possa avere una visione d insieme. Il lavoro di analisi è poi proseguito individuando i soggetti che hanno mezzi operanti in Area di Movimento, mettendo in atto una prima distinzione tra chi utilizza solo mezzi semoventi e chi dispone anche di mezzi trainati. Le due categorie separano tutto ciò che è in grado di spostarsi in modo autonomo da ciò che deve invece essere trainato, andando oltre il concetto usuale di veicolo e di rimorchio tipicamente viabilistico; in questa suddivisione rientrano, infatti, anche le macchine operatrici, dalle scavatrici tipiche dei cantieri edili sino ad un gatto delle nevi, le attrezzature di servizio agli aeromobili, come le scale mobili o i generatori diesel e i compressori, e molte altre che possono avere i più svariati utilizzi, in relazione alle esigenza del momento. In alcuni casi, però, lo stesso risultato lo si può ottenere usando indifferentemente una attrezzatura in grado di spostarsi in modo autonomo oppure una che deve essere trainata e questo crea una sovrapposizione, solo formale, che può generare una certa confusione. Un tipico esempio di questa situazione sono le scale per lo sbarco dei passeggeri: poiché 7 SMR: Surface Movement Radar. 8 ENAV: Ente Nazionale Assistenza al Volo. 4

5 ne esistono sia modelli installati su rimorchi che sul pianale di un camion, sono contemporaneamente incluse in entrambi i gruppi. I soggetti individuati, così suddivisi, sono riassunti nei due organigrammi seguenti: Mezzi Semoventi Gestore Aeroportuale Handling Agent Enti di Stato Compagnie di Navigazione Aerea Mezzi trainati Gestore Aeroportuale Handling Agent Riferendosi alla realtà di Malpensa e ricordando che in tale aeroporto il Gestore è la Società S.E.A. Gestione, i soggetti appartenenti alle varie categorie, in accordo con le categorie indicate nelle direttive IATA, sono: S.E.A. Gestione: Handling Agent: Coordinamento di Scalo Gestione Infrastrutture Manutenzione impianti Elettricisti S.E.A. Handling ATA Catering Agent Petrolieri Imprese di pulizie Enti di Stato: Polizia Guardia di Finanza Vigili del Fuoco Carabinieri ENAV Aviazione Generale Compagnie di navigazione Aerea: Servizio Manutenzione Tecnici Questa suddivisione è dovuta, in primo luogo, alla necessità di ridurre al minimo il numero di mezzi inizialmente sottoposti al controllo, in modo da poter iniziare la fase di test del sistema, concentrando lo sforzo su quelli più importanti e sulle situazioni di maggiore pericolo. Con le fasi successive dello sviluppo si potrà arrivare sino ad avere la visione di tutti i movimenti, ma non è possibile pensare di partire dal sistema completo perché la sua complessità lo renderebbe irrealizzabile. La costruzione modulare sia delle dotazioni dei mezzi che delle funzioni del server è l unica strada che sembra percorribile. Dal punto di vista della strumentazione imbarcata, questa stessa suddivisione, rispecchia anche la necessità di prevedere una configurazione completamente autoalimentata in tutti quei casi non è possibile prendere l energia dall impianto elettrico del mezzo ed una dotata solamente di batteria tampone interna, quando ciò è possibile. Per poter avere una visione completa della situazione in cui il sistema andrà ad operare, sono stati poi riconsiderati i singoli soggetti, analizzando uno ad uno tutti i mezzi a loro disposizione. Per ogni mezzo, individuato a questo punto dalla sua reale tipologia (autovettura, furgone, muletto, dolly, generatore, push back, etc.), dal proprietario e dall ufficio responsabile, si è evidenziata la situazione operativa in cui trova, tipicamente, impiego e quali soggetti abbiano interesse all attività da esso svolta. Anche se si è partiti da quanto accade realmente sui piazzali di Malpensa e sulle reali procedure ivi vigenti, si è cercato di garantire un livello di generalità tale da permettere di adattare quanto trovato ad un qualunque altro aeroporto. Prendiamo ad esempio il servizio di Follow Me. Questo sarà attuato da un mezzo e da due operatori del Coordinamento di Scalo, che n è quindi il responsabile, e sarà svolto utilizzando un autovettura o un piccolo furgone (infatti, a Malpensa vengono usate delle FIAT mod. Panda o dei PIAGGIO mod. Porter). Le condizioni operative tipiche di un Follow Me sono quella normale, quella di bassa visibilità, di neve e le emergenze. I soggetti coinvolti direttamente nella sua attività, escludendo ovviamente i piloti, sono: il Coordinamento di Scalo, che riceve la richiesta dei piloti o lo impone in casi particolari ed i controllori di volo in torre e quindi l ENAV, che dettano i tempi e i modi dell intervento oltre ad autorizzare ogni movimento in Area di Manovra. Il Servizio Manutenzione è, 5

6 invece, coinvolto in modo indiretto poiché in caso di necessità deve essere messo in grado di intervenire prontamente per qualsiasi anomalia, provvedendo all eventuale recupero e sostituzione di quei veicoli in panne totale. Si è deciso di evidenziare anche quali siano i soggetti interessati all attività di ogni singolo mezzo proprio perché il sistema, fermo restando che la sua funzione prioritaria è quella di garantire la sicurezza, può essere utilizzato come strumento per mettere a disposizione di ognuno di essi, oltre alla reale dislocazione dei propri veicoli e delle attrezzature, anche un certo numero di dati sull attività in corso, sul loro stato operativo e sulla reale condizione meccanica. Questi servizi accessori, che sfruttano il sistema di trasmissione creato per lo scopo principale e da dati comunque acquisiti, a cui possono esserne aggiunti altri di vario tipo inviati in momenti programmati o a chiamata, possono essere forniti a pagamento, come già lo sono tanti altri, oppure possono essere forniti gratuitamente, con lo scopo di permettere a tutti coloro che dovranno affrontare notevoli investimenti, per dotarsi delle unità imbarcate e per la loro manutenzione, di rientrare almeno parzialmente dalle spese sostenute. Ovviamente gli Enti di Stato, in modo particolare i Vigili del Fuoco, tutti coloro che posso essere coinvolti in una emergenza e il gestore aeroportuale ne usufruiranno gratuitamente. Alcuni dei soggetti che possono essere interessati a sfruttare le capacità accessorie del sistema sono riassunti in un elenco; si noti che in questo caso non ci è ricondotti alle categorie definite dalle normative, ma si è arrivati a citare delle singole unità operative, anche se sono sottoinsiemi di altre comunque citate. Per capire meglio sono menzionati sia il Coordinamento di Scalo che la sala di controllo da questo gestita perché, pur essendo formalmente un unico soggetto, hanno necessità differenti. Coordinamento di Scalo Servizio manutenzione Servizio infrastrutture Servizio elettricisti Sala controllo Gestione bus Sala amica Gestore Emergenze Staff medico Società di handling (in senso stretto) Società di catering Petrolieri Imprese di pulizie ENAV ENAC Aviazione generale Compagnie di Navigazione Aerea Vigili del Fuoco Corpi di Pubblica Sicurezza (PS., CC., GdF.) Contemporaneamente a questa operazione di catalogazione sono state attentamente valutate sia le particolari necessità operative della funzione di localizzazione e controllo del sistema rispetto al singolo mezzo, che quelle dell operatore sullo stesso, indicate come necessità operative del mezzo. Iniziando dalle informazioni necessarie al sistema per poter svolgere il proprio compito, si è subito notato che queste sono essenzialmente tre: 1. posizione 2. velocità 3. trasmissione dati / comunicazione Si sottolinea che, per poter essere utilizzabile, ogni informazione che perviene al server deve essere collegata in modo certo, garantito ed affidabile all unità a cui si riferisce e quindi alla base di un A-SMGCS vi è la caratteristica fondamentale del riconoscimento di ogni singolo mezzo. Proprio perché questa necessità è un prerequisito si è deciso di non includerla nell elenco dandola come sottintesa. A queste informazioni basilari se ne aggiungono poi alcune accessorie, non tutte necessarie contemporaneamente o richieste per tutti i mezzi, che sono più connesse alle funzioni di guidance e di route planning che non a quella di conflict alert. Le più significative tra queste sono: 4. stato operativo 5. stato del mezzo 6. comunicazioni inerenti i passeggeri 7. agganciato o sganciato (vale per ciò che viene trainato, ma anche per la motrice) 8. inizio e fine di una prova in Area di Manovra Per essere precisi alcune di queste informazioni sono già disponibili grazie a particolari strumentazioni imbarcate; proprio per questo motivo, nell ottica della massima razionalizzazione e semplificazione delle dotazioni e del lavoro degli operatori, si ritiene opportuno che entrino a fare parte del sistema allo studio. Non sembra, infatti, possibile 6

7 obbligare un autista a dover prestare attenzione a più di apparato di interfaccia utente contemporaneamente perché questo, oltre a distrarlo pericolosamente dalla sua attività principale, lo obbligherebbe ad usare troppi apparati e troppe procedure differenti e questo potrebbe essere fonte di confusione o, persino, generare situazioni di pericolo. Le funzioni necessarie agli utenti per svolgere i propri compiti e le informazioni che possono ottenere dal sistema sono invece molto più articolate. Per evidenti ragioni di sintesi e di generalità tutte quelle che possono diventare un servizio utile ai diversi soggetti, nell ottica prima esposta, sono state tralasciate per non complicare inutilmente la trattazione. Quelle che sono state ritenute più importanti sono: 1. posizione propria 2. direzione / prua 3. avviso di collisione 4. avviso di intrusione 5. prossimità di altri mezzi / velivoli 6. instradamento 7. posizioni di consegna / rilascio Una volta individuati tutti i dati necessari allo sviluppo del modulo di conflict alert, tra i veicoli e gli aeromobili o zonale, e le funzioni accessorie che si vogliono delegare al sistema, sia nuove che in sostituzione di tecnologie esistenti, si è potuto cercare di identificare quali tecnologie, tra quelle già disponibili o in via di sviluppo, potrebbero essere in grado di rispondere alle esigenze. 8. posizione emergenza 9. percorso ottimo 10. posizione aeromobile 11. posizione veicoli da rifornire 12. punti di imbarco e sbarco 13. partenza e/o destinazione Figura 2: la configurazione usata per il primo test del sistema [3]. Una delle prime considerazioni fatte è stata l impossibilità pratica di costruire il sistema basandosi su un unica tipologia di sistema imbarcato. È necessario creare due sottosistemi, in grado di operare in parallelo, dei quali uno basato sul GPS che garantisca le massime prestazioni, ma opera su un numero ridotto (misurabile in alcune centinaia) di unità e l altro che garantisca prestazioni minori, gestendone un numero elevato (può superare decisamente il migliaio). Molti mezzi, come già detto, sono costituiti da rimorchi di vario tipo e con differenti impieghi; quando sono operativi, sono agganciati ad una motrice o ad un trattorino e formano un vero e proprio convoglio. È pertanto inutile cercare di conoscere con precisione il posizionamento di ogni uno di essi, quando è sufficiente determinare quella della motrice e la composizione del convoglio (come tipologie di rimorchi presenti e come numero di unità per tipo). Quando invece questi sono fermi sull Apron 9, posteggiati in una qualsiasi posizione, sono del tutto assimilabili a degli ostacoli e perciò sarebbe sufficiente sia aggiornare la loro posizione anche una sola volta ogni paio di minuti che attenerla con una precisione minore di quella richiesta per i veicoli. Alcuni rimorchi poi sono in movimento solo quando devono essere portati ove necessari, ma stanno fermi in una posizione sia quando sono operativi che quando non lo sono; un esempio tipico è costituito dai generatori che, al massimo, vengono spostati tra le piazzole in base alle necessità. In questi casi le considerazioni fatte prima hanno ancora più valore. Una soluzione basata sulla tecnologia GPS, nel caso dei mezzi non semoventi, fornirebbe prestazioni persino superiori a quelle richieste, avendo oltretutto un costo elevato, e sottrarrebbe al sistema di controllo parte delle sue due risorse più limitate: la portata del canale dati e il periodo di aggiornamento (più precisamente, visto che questo è fissato a 1 s, maggiore è il numero di unità da interrogare e minore è il tempo disponibile per ogni singola interrogazione e, quindi, la limitazione è sulla durata del messaggio). Esistono invece delle soluzioni che ottengono il posizionamento grazie a trasmissioni radio più convenzionali e che hanno già mostrato la loro efficacia anche nel caso della gestione delle attrezzature aeroportuali [4], fornendo prestazioni più che soddisfacenti a costi, per unità imbarcata, estremamente più contenuti (si passa da alcune centinaia di della configurazione base con GPS ad alcune decine). All interno di questa soluzione si hanno due famiglie distinte di sistemi. In un caso le unità imbarcate calcolano la propria posizione grazie a segnali trasmessi da postazioni fisse, dovendo poi trasmettere a loro volta sia il dato ottenuto 9 Si noti che non è possibile avere un veicolo, dei carrelli o quanto altro parcheggiato in un punto qualsiasi dell Area di Manovra e tutto, una volta terminato l uso, deve essere riportato in Apron. Verificare che nulla sia stato abbandonato in Area di Manovra rientra negli scopi del conflict alert zonale. 7

8 che altre informazioni a delle stazioni riceventi; nell altro sono le unità imbarcate che trasmettono un segnale, che può includere le informazioni volute, mentre le postazioni fisse riceventi permettono di determinarne la posizione. Un ulteriore punto a loro favore è che nascono come sistemi autosufficienti per lunghi periodi anche come alimentazione, assicurata da apposite batterie, e su praticamente tutti questi rimorchi non c è una possibile fonte di energia elettrica. Oltretutto è proprio in questi stessi casi che alle unità imbarcate è richiesta la maggiore resistenza alle sollecitazioni meccaniche e la massima impermeabilità perché, come sempre accade, saranno sottoposte a notevoli maltrattamenti e alle più varie condizioni meteo. Questo tipo di apparati può essere più facilmente racchiuso in strutture metalliche protettive e, non richiedendo di vedere i satelliti o gli access point, può essere installato in posizioni protette all interno del telaio. La localizzazione tramite il GPS verrebbe così riservata ai soli veicoli, siano essi autovetture, furgoni o altro, per i quali le esigenze di precisione e di frequenza di aggiornamento del dato sono maggiori. Proprio perché, come visto, le esigenze dei diversi operatori sono molteplici, l apparato deve essere costituito da moduli in grado di operare in parallelo e in grado di supportare diverse configurazioni. Questo, oltre a permettere di costruire l unità imbarcata secondo le particolari esigenze, partendo da una struttura minima comune, permetterà di avviare la funzione di conflict alert nel minore tempo possibile, lasciando invece quelle di guidance e di rooting alle fasi successive. Cercando di riassumere le considerazioni fatte sugli apparati imbarcati, si così individuata la necessità di due diverse tecnologie: a. localizzazione a mezzo radiofrequenza b. localizzazione grazie al sistema GPS Per la soluzione basata su ricevitori GPS si è anche iniziato ad analizzare quali possano essere alcuni dei moduli che costituiranno il sistema. Non sono invece stati presi in considerazione quei sensori che andranno installati per rilevare dati utili ai soli servizi accessori perché troppo specifici. L ipotesi fatta parte dalle seguenti funzionalità, ma nella pratica è possibile che alcune di esse siano riunite in un unico hardware. 1. ricevitore DGPS 2. centralina 3. unità W-lan per scambio dati 4. unità per la comunicazione vocale 5. terminale di interfaccia utente 6. cartografia 7. cartografia interattiva 8. apparato per l identificazione Le prime quattro di queste sono quelle basilari e comuni a tutti, mentre già la quinta potrebbe essere integrata, in alcuni casi, nello stesso apparato che soddisfa la settima. Sempre considerando l interfaccia utente, si sottolinea che è sì necessario che ogni configurazione abbia un terminale che permetta l interazione tra autista, sistema e controllori, ma che dovranno necessariamente coesistere più soluzioni, di diversa complessità, in funzione delle reali necessità e della situazione in cui si trova ad operare ogni autista. Poiché questa stessa considerazione vale anche per gli alti moduli, si intuisce facilmente che le possibili configurazioni sono molte più di quelle due o tre che si potrebbero intuire dall elenco precedente. Figura 3: terminale utente usato nel test [3]. Non deve essere dimenticato che, anche se la fonte primaria di alimentazione per i sistemi installati sugli autoveicoli è l alternatore, deve comunque essere prevista una adeguata batteria tampone. Questo serve sia ad evitare che, durante soste prolungate, il sistema possa esaurire l accumulatore del veicolo su cui è installato, sia a garantire che in caso di panne del veicolo l autista possa comunque informare dell avaria il servizio manutenzione, fornendogli anche la propria posizione esatta. Il diagramma seguente mostra, come semplice schema logico, la generica dotazione di un veicolo e i collegamenti tra le varie parti. I collegamenti a tratteggio indicano la connessione al bus della scheda madre. 8

9 Antenne W-lan Piattaforma inerziale Antenna GPS Antenna Trasmissione dati W-lan Ricevitore DGPS Comunicazione alimentazione Interfaccia piattaforma inerziale Motherboard / CPU Batterie tampone Porte per sensori Interfaccia utente CENTRALINA Identificazione Sensori Plotter cartografico Terminale utente Lettore Figura 4: schema a blocchi della dotazione di bordo. Rimane ora da considerare il sistema di acquisizione dei dati dei mezzi e quello che gestisce le funzioni di conflict alert, di guidance e route planning. A questo punto dello studio non è ancora possibile formulare ipotesi sul server che gestisce realmente il sistema di sorveglianza, sia come hardware che come software, e perciò queste sono rimandate ad una fase successiva dello sviluppo, nella quale siano state meglio definite sia l architettura che le tecnologie usate. Per la nuova sala controllo movimento mezzi è solo possibile ricordare la stretta analogia che questa ha con la sala della torre e, in particolar modo, con le postazioni degli addetti al SMR. Per il resto si dovrà aspettare che sia meglio definita la suddivisione dei compiti e delle responsabilità tra i soggetti coinvolti. Si può però prevedere che vi saranno un certo numero di postazioni riservate a quei controllori che si occuperanno di porzioni dell Area di Movimento o di gruppi di mezzi, affiancate da una o due peri supervisori che dovranno garantire una visione d insieme. Se sia meglio che un controllore si concentri su una area ristretta o segua alcuni mezzi dal punto di partenza a quello di destinazione è uno di quegli aspetti che andranno attentamente valutati nella fase di test, essendo strettamente legato al tipo di struttura gerarchica adottata tra i diversi addetti al controllo, ma anche a quella tra le due torri. Durante la sperimentazione di un sistema di localizzazione per mezzo di ricevitori GPS e dell acquisizione del dato tramite W-lan che si è svolta a Malpensa, è stato possibile vedere la risposta di una tale soluzione in una situazione reale. Nonostante le pesanti limitazioni poste da una rete W-lan che era alle prime fasi dell installazione e dal fatto che anche i componenti imbarcati, sia software che hardware, erano ancora in fase di definizione, si sono potute fare alcune importanti considerazioni. Anche con la semplice sovrapposizione della posizione acquisita su una planimetria approssimativa dello scalo è possibile intuire con una chiarezza non prevedibile inizialmente la situazione istantanea in cui il veicolo usato per il test veniva a trovarsi. Si vuole ricordare, come esempio, che è stato possibile intuire sia il caso in qui si è assistito ad un arresto per dare precedenza ad un velivolo in fase di push back, che il sorpasso di un convoglio bagagli, anche se sul monitor appariva solamente il veicolo di prova. Il sistema GPS, considerando alcune sue caratteristiche intrinseche, risulta poter essere efficiente solo se è integrato da una piattaforma inerziale che possa coprire tutte le zone ove viene, inevitabilmente, a mancare la copertura. Queste 9

10 zone, costitute sovente dai tunnel che attraversano i vari corpi dell aerostazione e dai pontili di imbarco, sono una caratteristica pressoché costante nel layout dagli aeroporti e quindi devono essere coperte altrimenti. Si potrebbero anche usare dei cancelli elettronici ma la situazione diventerebbe ben presto ingestibile. Esiste anche un intervallo di tempo, all accensione, in cui il ricevitore non fornisce un dato di posizione (spesso accade che ne fornisce uno completamente errato e questo è anche peggio), perché prima devono essere aggiornati i dati orbitali dei satelliti in vista. In questo periodo, che può durare sino ad alcuni minuti, non è possibile avere alcun controllo su quel particolare veicolo e questo è sufficiente a rendere inutile l intero sistema. Figura 5: dettaglio copertura satellitare con in rosso le zone di assenza o criticità del segnale GPS [3]. Per ovviare a questo inconveniente, l unica soluzione sembra quella di forzare questi dati dal server alle centraline, così come avviene per la correzione differenziale, e permettere la partenza di un mezzo solo dopo che un apposito segnale abbia confermato l avvenuto aggiornamento del ricevitore. A Malpensa è stata installata anche una stazione DGPS, proprio per fornire ai mezzi la correzione locale da applicare al segnale. Non è stato possibile testare a fondo la sua reale efficacia, ma già la prima prova condotta aveva mostrato un miglioramento sensibile della precisione. Figura 6: la stazione differenziale installata sul satellite B. A titolo indicativo, si riportano alcune delle rilevazioni effettuate con e senza correzione, in radianti, e i corrispettivi valori in metri: Posizione di riferimento Senza correzione Scarto senza correzione Con Correzione Scarto con correzione LAT 0, , , , , LON 0, , , , , Scarto senza Scarto con Differenza correzione correzione LAT 3,43 m 1,66 m 51,60% LON 3,5 m 1,16 m 66,86% Dovrà però essere condotta una campagna di test comparativi, con una attenzione particolare all eventuale influenza delle condizioni meteo, più significativa prima di poter esprimere una valutazione motivata. Bibliografia: [1] Flight International 4-10 June 2002: Holding the line. [2] International Civil Aviation Organization: European Manual on Advanced Surface Movement Guidance and Control System draft version 07 9 January Eurocae The European Organization for Civil Aviation Equipment: Minimum aviation system performance specification for advanced surface movement guidance and control system (A-SMGCS) ed 87-A Jan 01. [3] Immagini tratte dalle note tecniche e dalle relazioni sulla sperimentazione di SICTA e TRS. [4] Jane s Airport review April 2001: Keeping track of ramp equipment. 10

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