CAP.8 L ATFM E IL CONTROLLO DEI FLUSSI 8.1 Generalità e cenni storici Come ogni altra risorsa primaria utilizzata dall uomo per rendere più confortevole la propria esistenza su questa terra anche lo spazio aereo via via che il trasporto aereo ha assunto per l economia mondiale dimensioni così rilevanti come negli ultimi 25 anni in Europa, ma ancor prima negli Stati Uniti d America, ha finito precostituire una risorsa sempre più scarsa e quindi più preziosa soprattutto nei periodi nei quali la domanda di trasporto aereo raggiunge i valori di picco. Sebbene lo spazio aereo sembri essere una risorsa illimitata, come peraltro fino a pochi anni fa ad esempio, lo sembrava l acqua, in effetti non è così; non tutto lo spazio aereo disponibile è utilizzato dal momento che il traffico si concentra soprattutto lungo le rotte di collegamento fra i principali centri produttori ed attrattori del traffico aereo ( gli Hubs e i principali aeroporti nazionali ) determinando cosi una rilevante disomogeneità nella distribuzione della densità; identico fenomeno si può riscontrare sotto il profilo temporale con una concentrazione della domanda in alcuni periodi della giornata e a larga scala in certi periodi dell anno come abbiamo avuto modo di illustrare quando abbiamo parlato delle caratteristiche della domanda, con una certa somiglianza a quanto accade ad esempio per il traffico urbano e metropolitano legato alla ciclicità degli spostamenti per lavoro determinati da una certa organizzazione della produzione. In uno scenario siffatto, considerata la invariabilità del volume dello spazi, diventa vitale per le attività connesse con l uso dello spazio aereo a fini di trasporto, una sua accorta gestione, in termini di organizzazione e di modalità di utilizzazione,allo scopo di offrire agli operatori aerei, e quindi in definitiva, all utenza che paga la tariffa, sia essa passeggero o merce, un servizio equo ed efficiente. Ne deriva che l andamento ciclico della economia a larga scala e gli improvvisi picchi della domanda in certi periodi richiedono che la capacità di Controllo del Traffico Aereo disponga di uno strumento flessibile che permetta 129
nello stesso tempo di evitare il superamento della capacità in termini di sovraccarico e di ottimizzare l utilizzo dello spazio aereo massimizzando il soddisfacimento della domanda. Il problema si era già posto in precedenza negli Stati Uniti prima, cioè, che negli anni 70 si facesse stringente anche in Europa con la congestione del traffico aereo in alcune zone terminali; a fronte di un incremento del costo generalizzato che però non veniva compensato da un miglioramento del livello di servizio che, anzi, subiva un ridimensionamento faceva riscontro una perdita di competitività nei confronti dell alta velocità ferroviaria proprio nel momento in cui la de-regulation negli USA dava nuovo slancio al trasporto aereo di massa con l avvento sul mercato della c.d. Aviazione del terzo livello. L aumento del traffico che si verificò fu tale che ben presto tutta l intera rete nella regione EUR ne fu interessata per la caratteristica reazione a cascata della saturazione della capacità, determinando così l impossibilità di contemperare le esigenze di regolarità con quella. prioritaria, della sicurezza della circolazione; ciò convinse, all inizio del decennio 80, l Ufficio Europeo dell ICAO ad intervenire mettendo a disposizione anche in Europa un servizio rivolto alla utenza allo scopo di eliminare la congestione dei flussi e mitigando quindi gli effetti dei ritardi sull economia di gestione del sistema aereo; era il primo servizio di Gestione dei Flussi del Trofico Aereo che avrebbe supportato con successivi aggiornamenti, per tenere conto e per sfruttare i progressi della tecnologia, e ancora supporta l ordinato fluire della circolazione nei cieli d Europa dei nostri giorni. Il servizio è noto come ATFM e i due obiettivi _ evitare i sovraccarichi di traffico _ assicurare la piena utilizzazione della intera capacità della rete rappresentano il core della sua attività ed una delle più importanti di EUROCONTROL, l organizzazione sopranazionale nata nel 1960 per assumere la responsabilità del servizio di controllo del traffico aereo nello spazio aereo superiore di 6 paesi europei Olanda, Belgio, Lussemburgo, Germania (nordovest), Francia (nord) e Inghilterra (ovest sul Canale della Manica). Gli Stati membri dell Organizzazione sono oggi 30 (compresa l Italia la cui adesione risale all aprile del 1996) ed il loro numero è destinato a crescere ed a comprendere il resto dei 38 paesi dell area ECAC (European Civil Aviation 130
Conference) che rappresenta l area di applicabilità dei piani e programmi dell Organizzazione. Nel corso degli anni le modifiche apportate alla Convenzione EUROCONTROL e le decisioni prese dai Ministri dei Trasporti dei paesi ECAC in materia dei servizi di traffico aereo hanno sostanzialmentersore modificato il ruolo della stessa Organizzazione che, divenendo la promotrice delle strategie e sede della pianificazione e delle fondamentali decisioni in materia ATM/CNS (Air Traffic Management / Communications Navigation Surveillance), assumeva anche le funzioni di regolamentazione. Gli obiettivi che sono alla base dell attività di EUROCONTROL sono attualmente i seguenti: _ Migliorare la gestione del Traffico aereo nel proprio spazio di competenza allo scopo di limitare i ritardi _ Monitorare il complesso delle prestazioni del sistema allo scopo della loro ottmizzazione in funzione anche degli obiettivi preposti _ Stimolare i vari Service Providers ad una collaborazione più stretta volta ad una definizione e programmazione sempre più completa delle varie attività di volo dal momento della partenza a quello dell arrivo del velivolo _ Nell ottica del precedente obiettivo favorire lo sviluppo e la standardizzazione degli strumenti di programmazione e gestione _ Definire e adottare norme comuni per la determinazione dei requisiti di sicurezza nella gestione del traffico aereo _ Favorire la cooperazione fra organismi civili e militari per l utilizzo integrato degli spazi aerei di competenza _ Gestire il Servizio ATFM nella zona EUR 8.2 Limiti dell'attuale sistema ATC Per quanto si è visto in precedenza le funzioni che deve svolgere un un controllore di volo, si possono così riassumere: - rilevamento degli a/m (radar); - trasmissione dati fra piloti e controllore; - trasferimento dati fra controllori; - ricerca dei punti di conflitto 131
- analisi e correlazione dei dati - gestione dei voli e soluzione dei conflitti Risulta ovvio che ad un aumento dell'intensità del traffico corrisponda un aumento della quantità di situazioni da gestire e di dati da memorizzare ed elaborare, fino a raggiungere il limite dalla capacità di operare per il singolo controllore. Il raggiungimento dei limiti di capacità del sistema può evidenziarsi a qualsiasi scala; in ambito aeroportuale può essere motivo di saturazione della capacità dell infrastruttura la mancanza temporanea di piazzole di sosta per i velivoli dovute ad un periodo di mancati decolli per le più svariate ragioni; in ambito CTR invece il problema può essere originato da una improvvisa avaria del RADAR di Avvicinamento; è però su scala più ampia a livello di ACC (e anche di Regioni) che può evidenziarsi in tutta la sua gravità e complessità La soluzione del problema va di pari passo con l entità e la qualità dello stesso; a livello di singolo ACC può adottarsi la separazione delle aree di competenza per settori, allo scopo di distribuire su più unità il carico di lavoro ma ciò fa aumentare le necessità di coordinamento, con relativa trasmissione di dati, per l'aumento del numero di operatori e potrebbe portare al limite di capacità per le comunicazioni. Si è visto ben presto che l entità dei flussi programmati diventava giorno per giorno, anno dopo anno, sempre più elevata e si è quindi intervenuti alla base del problema con la programmazione dell offerta in termini di spazio aereo disponibile nell unità di tempo tenuto conto della domanda e delle condizioni del sistema (aeroporti, radioassistenze, tipo di controllo disponibile, condizioni meteo, etc) con l intento non già di eliminare i ritardi ma di programmarli facendo effettuare le eventuali attese non già in volo bensi al suolo con ovvi benefici in termini innanzitutto di sicurezza, ma anche e soprattutto in termini economici e di tutela ambientale. Si tratta in definitiva di stabilire un numero massimo di aerei, definito, rateo di accettazione, lungo specifiche rotte, o in arrivo su determinati aeroporti; tale procedura risulta però accettabile solo se utilizzata per brevi periodi, ed è particolarmente penalizzante in caso contrario. Infatti la necessaria ridistribuzione del rateo di accettazione agli Enti ATS confinanti comporta due effetti indotti particolarmente negativi: - perdita di capacità ATC per non omogeneità della capacità fra Enti confinanti; 132
- effetto rimbalzo: l attesa di aerei non accettati causa a cascata ritardi ulteriori negli spazi limitrofi. Tutti i fattori, come quelli elencati, che in qualche misura interferiscono con il corretto evolversi del traffico, aggravando il compito dell'atc, producono inefficienze nel sistema e di conseguenza elevati ritardi; la tabella 9.1 evidenzi i ritardi ATC fra il 92 e il 95; nei soli anni 94-95 sono state perse ben 160.000 ore di volo con un danno economico di oltre 5 miliardi di dollari 1992-93 1993-94 1994-95 Numero totale dei voli 3.698.061 4.443.245 4.663.969 +5.0% Numero totale dei voli ritardati 408.994 357.652 415.108 +16.1% Percentuale di voli ritardati 11.1% 8.1% 8.9% Ritardi in minuti 6.464.541 8.046.979 9.558.647 18.8% Ritardo medio (minuti primi) 23.1 22.5 23.0 Tabella 8.1 Ritardi annuali ATC In definitiva si sono evidenziati, e si evidenziano, dei limiti alla capacità operativa dell'atc, che vanno ad incidere non solo sulla capacità complessiva del sistema, ma anche sulla qualità del servizio (livello di servizio) con un inutile spreco di di risorse, in termini di tempo, di spazi impegnati per l'esigenza di garantire comunque le condizioni di sicurezza, consumi eccessivi, e così via. E' per questo insieme di motivi che è stato avviato e sviluppato un processo di informatizzazione coordinata del sistema ATS e ATC in particolare, introducendo il servizio ATFM, di seguito descritto, che in breve tempo ha peraltro subito e sta tuttora subendo notevoli trasformazioni per renderlo il più possibile efficace. 8.3 Il servizio Air Traffic Flow Management (ATFM) 8.3.1 Generalità. 133
La gestione dei flussi di traffico aereo (ATFM) all interno della regione ICAO EUR è un servizio complementare a quello del Controllo del Traffico Aereo (ATC). L obbiettivo del servizio ATFM è quello di assicurare un flusso ottimale del traffico aereo che è destinato o transita attraverso aree all interno delle quali la domanda di traffico talvolta eccede la capacità del sistema ATC. Un flusso ottimale di traffico può essere ottenuto mantenendo un coordinamento continuo tra le unità ATC e gli operatori aerei, mantenendo un bilanciamento tra la domanda di traffico (traffic demand) e la capacità di un determinato settore ATC, sia esso in aerovia, in rotte terminali o su di un aeroporto al fine di gestire tale domanda in piena sicurezza. L attività del servizio ATFM è dunque quella di assicurare: - La protezione del sistema ATC da eventuali sovraccarichi; _ Il mantenimento di un ordinato flusso di traffici di volo; _ Il pieno sfruttamento delle capacità ATC possibili e/o disponibili; _ La massima flessibilità nella gestione dei flussi di traffico; _ La minimizzazione dei costi collegati alla congestione (ritardi, allungamenti di rotta, profili di volo non ottimali). Come si può notare i primi due obbiettivi coinvolgono la sicurezza del trasporto aereo, mentre i tre restanti sono collegati alla sua efficienza dal punto di vista economico. L ATFM in Europa non è dunque da considerarsi come una cosa a sé stante, ma come uno strumento da applicarsi quando il sistema ATC non sia in grado per carenza di capacità di rispondere ai picchi di domanda: si può dunque parlare di un ulteriore metodo di separazione tra aeromobili. 8.3.2 Caratteristiche operative Un aumento della capacità del sistema ATC, nonchè un miglioramento della qualità del servizio, si può evidentemente ottenere solo introducendo sistemi informatici coordinati a livello di grandi aree, come la Regione EUR, che operando con programmi opportunamente ed univocamente predisposti, consentano di ottenere: - una conoscenza completa e coordinata dello stato di traffico nello spazio e nel tempo (stato circolatorio reale rispetto a quello programmato SCP); 134
- con congruo anticipo i programmi di volo relativi ad una certa area (es. EUR); - una trattazione automatica di una o più delle funzioni di controllo La chiave di volta del problema, che costituisce evidentemente uno degli aspetti fondamentali della OGTA, è la creazione di un sistema capace di informatizzare le informazioni derivanti dai FL, ed in particolare i RLP, elaborarle in tempi rapidi tenuto conto delle variazioni che possono intervenire, pianificando in tal modo le partenze dei singoli aerei; in sostanza in mancanza di soluzioni alternative è preferibile far ritardare le partenze degli aerei, piuttosto che imporre poi dei rallentamenti e delle attese, ottenendosi in tal modo due vantaggi: a) - minor flusso di traffico in rotta; b)- risparmio energetico e tutela ambientale Tale procedura comporta evidentemente anche degli svantaggi, essenzialmente il tempo di attesa prima della partenza che si deve cercare di ridurre il più possibile allo scopo di non penalizzare eccessivamente il livello di servizio offerto. La problematica è stata recepita dall'european Office of ICAO, che agli inizi degli anni 80 ha istituito il servizio ATFM per la Regione EUR, la cui struttura ha subito e sta ancora subendo (come vedremo) un profonda trasformazione mediante automazione delle sue funzioni, per raggiungere gli obiettivi prefissati. A prescindere da tali successivi aggiornamenti e perfezionamenti il servizio ATFM non è diretto ai voli in corso ma a quelli programmati e tende ad ottimizzare l'uso dello spazio aereo regolando il traffico nelle aree più congestionate. Ciò si ottiene con una opportuna pianificazione delle partenze in base ai cosiddetti slot, intervalli di tempo abbastanza ristretti entro cui l'aereo che ha presentato un PLN, deve partire; la concessione dello slot vale anche per un aereo che deve presentarsi ad un punto di riporto (fix) in avvicinamento. Per raggiungere tale scopo l'aftm deve avere conoscenza dello stato di domanda e tenerlo aggiornato: a ciò provvede la Central Data Bank (CDB),che raccoglie tutti i dati RPL ed FPL, input irrinunciabili per la gestione del sistema. L ATFM ha una organizzazione distinta in centrale e periferica; l organismo centrale è la CFMU Centrale Flow Management Unit La CFMU è l autorità che decide le misure ATFM all interno della propria area di competenza, la zona EUR dell ICAO, l Europa in buona sostanza, ed è 135
responsabile della loro applicazione ed esecuzione; la sede della CFMU è nel quartier generale di EUROCONTROL ad Haren - Brussels.; tale Ente ha una giurisdizione su un territorio coincidente con l ECAC (circa 36 paesi con 60 ACC).Nel suo lavoro è capillarmente coadiuvata dalle FMP (Flow Management Position) che si trovano in ognuno degli ACC europei La CFMU può applicare le misure ATFM ai seguenti voli: _ Voli che si svolgono all interno dell area CFMU; _ Voli in partenza da aeroporti posti all interno dell area CFMU con destinazioni poste al di fuori dell aerea stessa; _ Voli destinati ad aeroporti posti all interno dell aerea CFMU e che siano decollati da FIR adiacenti all area CFMU. Le misure ATFM sono applicate solo per quei periodi e per quelle aree dove ci si aspetta che la domanda di traffico ecceda la capacità; le due misure fondamentali sono l allocazione di slot ed il re-routing. La CFMU è a sua volta organizzata in 4 organismi: - CEU - Central Executive Unit: e l Ente che di fatto gestisce i flussi aerei nello spazio europeo - IFPS Integrated Initial Flight Plan Processing System: e l ente che ha la gestione dei Piani di volo; consta di due unità operative integrate fra loro e dislocate una a Bretigny, l altra ad Haren, che raccolgono, controllano, accettano e distribuiscono i piani di volo, che ricevono dai vari ARO, agli enti ATC interessati oltre che al CEU per la gestione ATFM - ENVIROMENT : aggiorna e gestisce i dati della componente strutturale del sistema: settori, configurazioni operative e capacità dei vari Enti ATC - ARCHIVES : raccoglie tutti i dati del Servizio a scopi statistici e di aggiornamento. L organizzazione periferica del CFMU è costituita dalle FMP- Flow Management Positions costituite presso ognuno dei 60 ACC. e che hanno il contatto diretto e continuo della situazione e delle esigenze dell area in cui sono ubicate. Le FMP costituiscono dunque l importantissima interfaccia fra CFMU ed ACC, fornendo la propria esperienza della zona di loro competenza e le informazioni aggiornate in tempo reale della situazione ATFM ed ATC della zona stessa. I compiti di ogni FMP è estremamente delicato in quanto costituisce la fonte delle informazioni che permettono la gestione centralizzata 136
dei flussi aerei; infatti tiene informato il CEU delle configurazioni operative del relativo ACC aggiornando i dati relativi alla capacità, oltre a consigliare e fornire le informazioni necessarie ad utenti ed enti ATC. 8.3.3 Fasi dell attività ATFM L azione dell ATFM è un azione continua che consta di tre fasi operative che si succedono con continuità nel tempo, ognuna delle quali caratterizzata da particolari procedure che sinteticamente vengono ora descritte: - fase strategica: copre un periodo che va da parecchi mesi a 2 giorni prima del giorno di operazioni. Durante questa fase, viene effettuato un confronto fra la domanda attesa e la capacità ATC comunicata, per ogni unità ATC, dai servizi nazionali, in accordo a degli obiettivi precedentemente definiti e concordati. Questi obiettivi vengono rivisti ogni mese, in modo da minimizzare l impatto della mancanza di capacità sugli utilizzatori dello spazio aereo. In parallelo, un analisi del numero e delle rotte dei voli, pianificati dagli operatori aeronautici, permette alla CFMU di preparare uno schema di rotte (SRS Standard Routine Scheme), che costituisce una struttura obbligatoria, che equilibra i flussi di traffico, in modo da massimizzare l uso dello spazio aereo e minimizzare i ritardi.; le attività strategiche hanno l obiettivo di risolvere a priori lo squilibrio fra domanda e offerta, prevedibile dalla conoscenza dello Stato circolatorio programmato e comprendono: - individuazione dei colli di bottiglia in determinati punti, all'ingresso in date aree o in avvicinamento a dati aeroporti; - proposte di azioni correttive quali ad es. rotte alternative, o ripartizione dei flussi per settori allo scopo di aumentare la capacità complessiva; - aggiornamento continuo della domanda pianificata di traffico; - confronto fra tale domanda e la capacità operativa del sistema ATC - fase pretattica: si svolge da 2 giorni alle ore 00.00 del giorno di operazioni. Basata sulla previsione di traffico, sulle informazioni ricevute da ciascun centro di controllo (relative alle situazioni più diverse che possono influire sulla capacità) e su dati statistici in possesso della CFMU segue la fase strategica fino alle ore 00.00 del giorno di operazioni con trasmissione dei dati 137
agli enti interessati e provvedimenti quali l'aumento di capacità con più livelli di volo, disponibilità di rotte alternative, ecc. - fase tattica: si svolge dalle ore 00.00 del giorno di operazioni fino al momento del decollo dell aeromobile. I voli della giornata ricevono i servizi ATFM, che includono l allocazione individuale degli orari di partenza (slot), eventuali re-routings per evitare i cosiddetti colli di bottiglia e profili di volo alternativi (sul piano verticale) allo scopo di massimizzare l'efficienza dello sfruttamento della capacità disponibile mantenendo il requisito imprescindibile della massima sicurezza. 138