Vermeidung von Kollisionen

[Ingenieur]

Ich beschäftige mich seit einiger Zeit mit der Thematik der Kollisionsvermeidung, insbesondere vor dem Hintergrund unbemannter Luftfahrzeuge(UAV's). Da nach meiner persönlichen Einschätzung in der UAV-Community nicht immer ganz sachlich diskutiert wird, würde ich gerne mal hier einige Fragen stellen. Ich selbst kenne die Thematik nur aus dem Bereich der Privatfliegerei (ca. 1800 h Erfahrung auf Segelflug/Motorsegler).

- Was wird vom Piloten (der Besatzung) alles getan, um Kollisionen zu vermeiden (ggf. über das Folgen von TCAS Anweisungen hinaus)?

- Wozu ist der Pilot aufgrund von Regeln verpflichtet?

- Inwieweit spielt die visuelle Erfassung von anderen Lfz noch eine Rolle bei der Kollisionsvermeidung?

- Gibt es Situationen in denen der Pilot verantwortlich für Separation ist, und was ist dann unter Separtion zu verstehen?

- Wenn man mal TCAS außen vor lässt, könnte ihr sagen ab wann eine Annäherung zu einem andern Lfz für euch kritisch ist?

Andre

 

[Max Reverse]

Für heite in aller Kürze:

Grundsätzlich sieht das Luftrecht es so vor, dass auch Segler/UL/C152 einem Jumbo gegenüber 'Vorfahrtsberechtigt' sein kann - ob der Flieger in dem jeweiligen Luftraum hätte fliegen dürfen spielt dann erst hinterher eine Rolle. Insofern besteht in VMC explizit eine Pflicht zur Luftraumbeobachtung, was in der Praxis nur unter FL100 ansatzweise stattfindet.

Das ganze wird aber schon bei Geschwindigkeiten von 'nur' 250 kts seitens des Verkehrsfliegers schwierig (unabhängig davon wie schnell der Gegner fliegt), wenn auch unter FL100 Vmax geflogen wird sieht es noch schlechter aus.

Separation will die jeweiligen laut Flugsicherungsvorschriften gelten Mindestabstände z.B. 1.000 ft vertikal oder z.B. 5 NM lateral meinen. Für deren Einhaltung ist normalerweise alleine der Fluglotse verantwortlich.

Laut Flugbetriebshandbuch kann es möglich sein, für beschränkte Zeit und unter Bedingungen die Seperation zu EINEM traffic an die Crew zu delegieren, was z.B. häufig auf dem ILS in Frankfurt geschieht, um die Kapazität zu steigern - anstatt mit 2,5NM Staffelung zu arbeiten heißt es dann nur 'stay visually behind, do not overtake'.

Die Beurteilung von horizontalen und vertikalen Abständen ist nur nach Optik quasi unmöglich.

Gruß MAX

 

[Saigor]

zur normalen Separation noch als Anmerkung:
Ganz oben (FL410+) gilt 2000 ft vertikal (oder bei RVSM unfähigen Flieger ab FL290) und wenn man nahe genug (30/40 NM) an einer schnell drehenden Antenne (sprich einer ASR) ist, reduziert sich der laterale Abstand auf 3 NM. Auch kann bei schlechter Überdeckung die nötige Separation auf 10 NM ansteigen.

Saigor

 

[Ingenieur]

Schon mal vielen Dank für die Antworten,

Wenn ich es richtig verstehe ist also zumindest in der kommerziellen IFR-Fliegerei der Beitrag des Menschen, durch Hinausschauen Kollisionen zu vermeiden, in der Praxis nicht existent. Abgesehen von der Self-Separation im Anflug.

D.h. die Vermeidung von Kollisionen und Sicherstellung von Separation erfolgt primär durch die Flugsicherung und die Aufgabe des Piloten besteht darin, die Anweisung möglichst verzugsfrei umzusetzen.

Und falls das mal nicht funktioniert - egal ob's am Lotsen oder Piloten liegt - greift TCAS ein.

Kommt es eigentlich schon mal vor, das die geforderte Separation unterschritten wird, und wie wird das dann abgehandelt? Denn ich vermute mal, das solche Fälle meisten gelöst werden bevor das TCAS eine TA oder RA ausgibt. Ist es der Lotse der korrigierend eingreift oder auch schon mal der Pilot, der einen Traffic auf dem TCAS Display hat und beim Lotsen nachfragt?

Gibt's eigentlich für den Piloten sowas wie einen Mindestabstand, den ihr auf jeden Fall einhalten wollt? Die Ausweichregeln, egal ob ICAO Annex 2 oder LuftVo sind in dieser Hinsicht ja sehr schwammig gehalten. Wann ist man so nah an einem andern Luftfahrzeug, das man dieses gefährdet oder behindert? Im Luftsport sind zumindest wir Segelflieger untereinander in dieser Hinsicht relativ schmerzfrei.

Andre

 

[Saigor]

Conflictions kann man in mehrere Fälle unterteilen.
Fall 1: Simples verschätzen. Zwei Flieger gehen aneinander vorbei, man schätzt das man genug Abstand hat und irgendwie werden's dann doch zu wenig. Da macht TCAS keinen Muks und oft werden die Flieger nur sanft gedereht und Traffic Info gegeben.

Fall 2: Ein echter Fehler, Flieger übersehen, nicht daran gedacht, falsche Rate, falsche Speed angenommen gegeben. Wird normalerweise vor der Unterschreitung der Minima bemerkt, entsprechende avoiding Headings/Climb-Descents werden gegeben (mit entsprechender Stimme) Traffic Info ohnehin. Da dürfte TCAS wohl eine Info geben, gaaaaanz selten dürfte auch eine RA kommen

Fall 3: Der Gau, echter Fehler der auch nicht erkannt wird, sondern erst wenn die Warnsysteme anschlagen (wir haben so was auch). Da gibts dann auch noch Headings und Höhen zum Ausweichen und TCAS darf sich zu Wort melden.

Natürlich erzeugt sowohl TCAS als auch unser STCA eine Menge an Fehlalarmen, ist aber unumgänglich. Ich würde beide Systeme nicht mehr missen wollen. Piloten melden sich eher selten zu Wort was TRaffic angeht, bei unserer Verkehrsdichte würden sie sicher an einem Herzinfarkt hops gehen, wenn sie sich wegen jeder von TCAS angezeigten Warnung erschrecken. Und die Frequenzbelastung ist für solche Nachfragen zu groß.


Was alle drei Fälle gemeinsam haben ist hoher Blutdruck, hoher Puls und eine Menge Papierkram :think:

Saigor

 

[Ingenieur]

Bedeutung von See&Avoid im IFR Flug

Wenn ich Eure Antworten lese, komme ich immer mehr zu dem Schluss, dass die Fähigkeit des Piloten durch See&Avoid Konflikte zu vermeiden, zumindest für den IFR Flug im den Luftraum Klassen A-C keine Bedeutung mehr hat. Im Luftraum D,E,F unter VMC Bedingungen ist das noch etwas anderes. Die heute erzielte Sicherheit basiert vor allem auf der Kombination von ATC-Staffelung und TCAS als Sicherheitsnetz.
Wie sieht das denn aus, bei IFR-Flügen von Lfz, die nicht mit TCAS ausgerüstet sind, bei kleineren Flugzeugen ist es ja wohl möglich IFR zu fliegen ohne mit TCAS ausgerüstet zu zein?


In der Community der unbemannten Luftfahrzeuge diskutieren wir derzeit intensiv über die Möglichkeiten, unbemannte Luftfahrzeuge in den allgemeinen Luftraum zu integrieren. In der aktuellen Diskussion steht fast immer das Argument ganz oben, dass man die See&Avoid Fähigkeit eines Piloten bei einem UAV (unbemannten Luftfahrzeug) durch eine Sense&Avoid Fähigkeit abbilden muss.

Es würde mich interessieren, welche Meinung Ihr dazu als Piloten habt. Was sollte so ein unbemanntes Lfz in Bezug auf Kollisionsvermeidung aus eurer Sicht können, um IFR im Luftraum A-C zu operieren?

Beste Grüße,

Andre

 

[Max Reverse]

See and avoid hat in der Normal Ops tatsächlich etwas an Bedeutung verloren, einfach auch deswegen weil alle Airliner inzwischen mit TCAS ausgerüstet sind und im Kontrollierten LR überwiegend Transponderpflicht herrscht, so dass ich theoretisch jeden Traffic auf dem Display haben müsste. Hier wäre natürlich die Rechtslage in Sache 'Right of way' anzupassen...

IFR-Flüge mit Einmots haben idR kein TCAS, allerdings reicht es ja auch in diesem Fall dass ein XPDR mit >= Mode C aktiv ist, um im Ernstfall wenigstens eine einseitige (in diesem Fall unkoordinierte) RA zu erzeugen.

Richtig eklig wird es immer erst dann, wenn vermehrt Flieger ohne XPDR unterwegs sind, wie zB Segelflieger die es leider manchmal mit den Lufträumen und Wolkenabständen nicht allzu genau nehmen.

Von der VC gibt es eine Policy zum Thema UAV, diese ist hier nachzulesen. Interessanterweise beschäftigt sich diese mehr mit Bau- und Zulassungsvorschriften und Anforderungen an die 'Piloten' der UAVs als mit direkt operationellen Aspekten.

Aus meiner Einschätzung wird man für militärische UAVs entsprechende Aufweichungen bestehender Regelungen schaffen, für zivile Zwecke ist das sicher noch ein langer Weg. Was wollt Ihr denn da fliegen lassen?

Viele Grüße,

MAX

 

[Ingenieur]

Mit den "Right of Way Rules" ist das so ein Problem. Ich sehe das so, dass es formal noch Regeln gibt (ICAO Annex 2), die jeweils in nationales Recht angepasst wurden, diese aber praktisch nicht mehr umgesetzt werden (können). Für den IFR Verkehr haben wir das ja schon diskutiert, aber auch im VFR Bereich wird meineserachtens das See&Avoid Prinzip stark überschätzt. Aber das ist nochmal ein anderes Thema.

Was das Thema Segelflieger, Wolkenabstände und Lufträume angeht bin ich mir als Segelflieger der Sachlage durchaus bewusst, glaube jedoch, das hier ein zunehmendes Bewusstsein bzgl. der Bedeutung der Berücksichtigung von Lufträumen ensteht. Zumindest versuche ich das meinen Flugschülern immer zu vermitteln.

Was die Diskussionen um Anforderungen angeht sind sicherlich die Zulassungsfragen nicht zu vernachlässigen. Die operationellen Aspekte gehen wohl etwas unter, weil bisher in der bemannten Luftfahrt immer davon ausgegangen werden konnte, das es einen Menschen an Bord gibt, der sich um das operationelle kümmert, was halt bei UAV's nicht unbedingt der Fall ist. Zumindest was meine Arbeit angeht, versuche ich mich stark an den operationellen Aspekten zu orientieren, was auch ein Grund war hier in die Community zu kommen um solche Diskussionen mit den Profis führen zu können.

Der Wunsch UAV zu betreiben kommt natürlich primär von den Militärs, hier sprechen wir schon von Luftfahrzeugen von Abflugmassen bis zu 20t, die im Luftraum C jenseits FL 300 operieren sollen. Es ist dabei durchaus denkbar, das einzelne UAV auch in Deutschland starten würden um dann zu Aufklärungszwecken ins Einsatzgebiet zu fliegen. Es wird also Berührungspunkte zum zivilen Luftverkehr geben.
Der zivile Einsatz von UAV's ist auch nicht so weit weg. Erste Systeme werden (keine Ahnung nach welchen rechtlichen Grundlagen) bereits bei der Polizei eingesetzt. Aber es gibt hier Nachfrage zum Beispiel für Überwachung von Infrastruktur, wie Pipelines, Hochspannungsleitungen, Bahnstrecken,....
Hier reden wir aber eher über kleine Luftfahrzeuge, die nach VFR Regeln im unteren Luftraum E,G betrieben werden sollen. Was ich persönlich für sehr viel anspruchsvoller halte.
Sicherlich wird zunächst viel über Sonderregelungen erfolgen (müssen) aber das langfristige Ziel ist eigentlich, sich in das bestehende Regelwerk einzupassen, so das keine Anpassungen am bestehen Luftverkehrs-System vorgenommen werden müssen.

 

[Max Reverse]

Also ich stimme Dir grundsätzlich zu, dass einige Vorschriften nicht mehr so ganz in 21. JH zu passen scheinen. Aufgrund der Rechtslage ist jedes Land befugt, Ausnahmen/Abweichungen zu den ICAO-Vorschriften zu erlassen, grundsätz könnte man sich also die Welt so machen wie sie einem gefällt, egal was die ICAO sagt.

Allerdings führt dies natürlich zur Erschaffung eines undurchdringlichen Fleckenteppichs, wenn in jedem Land erheblich Abweichungen existieren.

Ausserdem wären von einer (für mich nicht absehbaren) Abschaffung von 'See&Avoid' auf weitere Bereiche betroffen, denn bei einem Radio Communication Failure als IFR-Flug in VMC soll ich nach den Vorstellungen der ICAO und der meisten Länder in VFR in VMC zum nächsten geeigneten Flugplatz fliegen, mich dort in die Platzrunde einreihen und Landen.

Das kommt mit einem Airliner sicher richtig gut, aber hier geht es ohne 'See&Avoid' definitiv nicht und das ist bestimmt nicht die einzige Schnittstelle die es gibt.

Ausserdem sind die Anforderungen an die Datenverbindung Boden-Luft bei einem UAV sicher nicht zu vernachlässigen. Und warte erst mal bis Schäuble & Komplizen draufkommen, dass Osama sich so ein Teil kaufen könnte anstatt einen Airliner zu hijacken, dann werdet 'Ihr' schon vor der Start abgeschossen

Es bleibt also spannend...

Gruß MAX

 

[Ingenieur]

Ich denke mal die Rechtslage ist schon verwirrend genug und es gibt schön genügend nationale Sonderregelungen. Zum Beispiel Halbkreisflughöhen gegenüber der Quadrantenregel oder man muss sich nur mal anschauen, wie die Luftraumklassen in den verschiedenen Ländern umgesetzt wurden. Es geht daher keineswegs darum das See&Avoid Prinzip abzuschaffen. Dein Beispiel vom Com-Failure zeigt ja schön, dass dieses Prinzip notwendig ist, wenn die anderen Mechanismen versagen.

Es geht mir auch nicht darum, das See&Avoid Prinzip abzuschaffen. Vielmehr glaube ich, dass vielfach (besonders in der UAV Community) die Bedeutung und die Fähigkeit des Piloten zu See & Avoid stark überschätzt wird - zumindest für den IFR-Flug in A-C. Für VFR oder die übrigen Lufträume ist das See&Avoid Prinzip unbestritten. Daher laufen zur Zeit auch viele Anstrengungen diese Fähigkeit des Piloten durch ein Sense&Avoid System abzubilden, so dass auch unbemannte Lfz auf einem mindestens gleichwertigen Sicherheitsniveau betrieben werden können. Dabei gibt's jedoch noch zwei zentrale Fragestellungen:
1) Was müsste ein solches Sense&Avoid System eigentlich können? Neben der reinen Kollisionsvermeidung (wie auch immer man diese definiert) wird derzeit die Fähigkeit zu einer "Self-Separation" diskutiert.
2) Wie sicher und zuverlässig müsste ein solches System sein? Reicht es wenn ein solches System besser wäre als ein Pilot?

Hier muss sicherlich noch viel diskutiert werden. Der positive Aspekt ist sicherlich, das unabhängig davon wie diese Diskussion um Anforderungen im Detail auch ausgehen, technische Lösungen für Sense&Avoid entwickelt werden, die nicht nur irgendwann einmal den Betrieb unbemannter Luftfahrzuge im allgemeinen Luftraum erlauben werden sondern die sich sicherlich auch wieder in der bemannten Luftfahrt integrieren lassen, um dort die Sicherheit weiter zu steigern.

Wird sich eigentlich aus eurer Sicht durch die aktuellen Überlegungen zum Single European Sky (SESAR) für die Piloten eine Änderung in bezug auf Separation und Kollisionsvermeidung ergeben?

Was die Missbrauchsmöglichkeiten von UAV-Technologie angeht gibt es sicher ein breites Feld. Bestimmt muss sich bald jeder, der ein UAV betreiben will der ZÜP unterziehen. Damit lässt sich dann ganz sicher jegliche Bedrohung abwenden.:think:

Grüße,

Andre

 

[Joe_Miller]

UAV

Ausserdem sind die Anforderungen an die Datenverbindung Boden-Luft bei einem UAV sicher nicht zu vernachlässigen.

Ich hoffe, dass sich in diesem Punkt alle Beteiligten genügend Gedanken gemacht haben: Was passiert, wenn die Datenverbindung abreißt und das UAV aus der TRA-mil heraus in den zivilen Bereich hineinfliegt und sich dort unkontrolliert bewegt? Wenn's dumm läuft fällt auch noch der Transponder aus, und dann?

Und warte erst mal bis Schäuble & Komplizen draufkommen, dass Osama sich so ein Teil kaufen könnte anstatt einen Airliner zu hijacken, dann werdet 'Ihr' schon vor der Start abgeschossen

pfff, wieso kaufen, einfach die bestehende Datenverbindung hacken und die UAV hijacken... das wär doch mal was

Gibt es eigentlich in Deutschland Gebiete, wo die UAVs herumfliegen?

 

[Ingenieur]

Ich hoffe, dass sich in diesem Punkt alle Beteiligten genügend Gedanken gemacht haben: Was passiert, wenn die Datenverbindung abreißt und das UAV aus der TRA-mil heraus in den zivilen Bereich hineinfliegt und sich dort unkontrolliert bewegt? Wenn's dumm läuft fällt auch noch der Transponder aus, und dann?

Das ist natürlich ein Thema, das den Beteiligten durchaus bewusst ist. So ist für die heutigen militärisch genutzten UAV's in der entsprechenden militärischen Zulassung ein wichtiger Punkt nachzuweisen, dass der zugewiesene Luftraum nicht verlassen werden kann. Eine Möglichkeit ist beispielsweise, bei einem Verlust der Datenverbindung eine Flight-termination durchzuführen, also z.B. Motor aus und einen Fallschirm ziehen. Andererseit ist ein Verlust der Datenverbindung ja nicht wie bei einem Modellflugzeug, das dann unkontrolliert weiterflliegt. So ein UAV würde auch ohne Verbindung stabil, entsprechend seiner Programmierung weiterfliegen, könnte aber auch eine Art "Notlandung" durchführen, wenn das Bordsystem den Link Ausfall bemerkt hat.
Aber Du hast Recht, die Zuverlässigkeit der Datenverbindung, und das Verhalten im Fehlerfall sind ein sehr wichtiger Punkt.
Ein Transponder ist natürlich auch für UAV sehr wichtig, vor allem wenn sie IFR fliegen sollen.
Erste experimentelle Studien (im Simulator) über die Auswirkungen solcher Systemfehler und wie diese im IFR Flug behandelt werden können, sind bereits in Zusammenarbeit mit der DFS durchgeführt worden. Viele Fehler können analog zur bemannten Luftfahrt behandelt werden. Wie immer wird es schwierig wenn mehrere Fehler gleichzeitig auftreten.

pfff, wieso kaufen, einfach die bestehende Datenverbindung hacken und die UAV hijacken... das wär doch mal was

Gibt es eigentlich in Deutschland Gebiete, wo die UAVs herumfliegen?

Auch das sind Fragestellungen, die nicht neu sind. Auf dem Gebiet der Absicherung der Datenverbindung kenn ich mich nicht so gut aus, glaube aber, dass man mit entsprechenden Verschlüsselungen arbeiten wird. Ich habe mal ein amerikanisches Paper gelesen, wo sogar gefordert wurde, das die Kabine, in der die UAV-Piloten am Boden sitzen, gegen "Fremdzutritt" gesichert sein muss - warum Daten hacken, wenn ich mich auch gleich an die Steuer setzen kann. :think:
Einen genauen Überblick über die in deutschland geflogenen UAV's habe ich auch nicht. Zum einen gibt's die Hersteller militärisch genutzter UAV's die Zugriff auf ED-R's haben, in denen sie ihre Systeme testen.
Dann gibt's natürlich die Bundeswehr die mit ihren System üben muss. der Flugbetrieb der Bundeswehr findet aber ausschließlich in Gebieten mit Flugbeschränkungen statt (ED-R's). Je nach Zulassung auch nur über Bodensperrgebieten oder unbewohntem Gebiet.
Darüber hinaus gibt's noch an vielen Universitäten Aktivitäten. Vielfach werden wohl UAV's mit Aufstiegsgenehmigungen der jeweiligen Luftämter in die Luft gebracht. Die sind dann im allgemeinen auf den Betrieb in Sichtweite der Piloten beschränkt, also quasi wie Modellflug. Wo diese allerdings alle fliegen weiß ich nicht.
Die Polizei ist in einzelnen Bundesländern auch schon auf diese Technologie aufgesprungen, aber auch hier weiß ich nicht genauer wie, wo und nach welchen gesetzlichen Regeln die Systeme wirklich eingesetzt werden.