ReMAP: Risikoanalyse und Konfliktlösung multikriteriell gekoppelter An- und Abflugverfahren innerhalb eines umfänglichen Parameterraums mit Unterstützung von High-Performance-Computing

Projektinformation

Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi)
Projektlaufzeit: 36 Monate

Ziele

Das prognostiziert ungebrochene Wachstum nach weiteren Luftverkehrsbewegungen stellt hohe Anforderungen an die Luftraumkapazität insbesondere im Flughafennahbereich. Dennoch stellt das zunehmende Interesse an einem kosten- als auch ökoeffizienten Flugverkehr, zusätzlich zur Beibehaltung des hohen Sicherheitsniveaus der Luftfahrt, weitere Bedingungen an moderne Flugverfahren. ReMAP stellt sich diesen Anforderungen, indem eine integrierte und multikriterielle Entwurfsplanung für An- und Abflugverfahren unter weitreichender Nutzung von Continuous Climb und Descent Profilen (CCO/CDO), Lärmmeidung sowie der Implementierung von Methoden zur Kollisionsrisikoanalyse als auch Dekonfligierung erfolgt.

Verfahrensentwurf

Die in ReMAP betrachteten Verfahren setzen zwischen dem Top of Descend (ToD) und dem Final Approach Fix (FAF) als auch für abfliegende Flüge bis zum Top of Climb (ToC) an. Hierfür wird ein Verfahrensraum als Korridor identifiziert, welcher sich zwar an allen lateralen und vertikalen Luftraumrestriktionen orientiert, innerhalb dessen die Luftfahrzeuge jedoch die Möglichkeit haben, ihren individuell optimalen Anflug oder Abflug durchzuführen. Hierfür werden die Standards modernster Performance Based Navigation in Betracht gezogen, um das Luftfahrzeug entlang der optimierten Trajektorie sicher zu navigieren.

Kollisionsrisikoanalyse und Konfliktlösung

Der Verfahrensentwurf erfolgt unter intensiver Weiterentwicklung der agentenbasierten Luftverkehrssimulation, welche bereits in vorhergehenden Projekten durch das Institut entwickelt wurde. Zudem erfolgt eine direkte Kopplung der Vertikal- und Lateralprofile für eine detaillierte 3-dimensionale Detektion von Staffelungsunterschreitungen zwischen Luftfahrzeugen zur Bewertung des Kollisionsrisikoniveaus. Mittels Monte Carlo Simulationen und stochastisch modellierten Eingangsparametern wie bspw. Wind wird sodann das Kollisionsrisiko zwischen Luftfahrzeugen in den neu entwickelten Verfahrensräumen quantifiziert. Hierfür erfolgt eine intensive Parallelisierung der Simulation, so dass diese mittels Anwendung auf dem High Performance Cluster der TU Dresden einen Nachweis zur Einhaltung weltweit akzeptierter Kollisionsrisiken nachweisen kann.

Publikationen

Lindner, M., Zeh, T., Braßel, H., Rosenow, J., Fricke, H. (2022): Traffic Flow Funnels Based on Aircraft Performance for Optimized Departure Procedures. Future Transp. 2, 711-733. DOI: 10.3390/futuretransp2030040
Thomas Zeh, Martin Lindner, Judith Rosenow, Hartmut Fricke, (2022): Optimization of Departure Routes Beyond Aircraft Noise Abatement, International Conference on Research in Air Transportation (ICRAT 2022), Tampa, FL
Best Paper Award in Trajectory Modeling/Optimization track
Martin Lindner, Thomas Zeh, Hannes Braßel, Hartmut Fricke, (2021): Aircraft performance-optimized departure flights using traffic flow funnels, 14^th USA/Europe Air Traffic Management Research and Development Seminar (ATM2021)