La simulación ayuda a planificar un control de tráfico aéreo más seguro y eficiente

La agencia de control de tráfico aéreo español-AENA- ha utilizado las herramientas de modelización y simulación WITNESS para investigar cómo los incrementos previstos en número de vuelos a través del espacio aéreo de la nación impactarán en la eficiencia de los servicios que suministra.

El software de simulación WITNESS ha sido utilizado para crear un modelo de ordenador-como herramienta MENTOR- con datos reales de diversas fuentes que permitiera probar una gama de escenarios y suministrara una comprensión mejor de las interrealaciones entre vuelos, programas, aeropuertos y sectores de control del tráfico aéreo. Los resultados se han utilizado para ayudar a planificar los desarrollos futuros que permitan incrementar la capacidad de tráfico aéreo y reducir el número de vuelos retrasados.

El éxito conduce a un espacio aéreo congestionado

La entidad estatal AENA (Aeropuertos Españoles y Navegación Aérea) es la responsable del mantenimiento y operación del sistema de control del tráfico aéreo de España y de los 43 aeropuertos del país. La seguridad es lo básico, pero la eficiencia, la economía y la calidad de servicio son también muy importantes.

El crecimiento de los negocios y el turismo han hecho de España uno de los destinos más populares en Europa. Los aeropuertos de la nación manejan más de 150 millones de pasajeros por año, 2 millones de movimientos de avión y 700.000 toneladas de carga. Estos volúmenes van a incrementarse significativamente en el futuro y por ello AENA necesita asegurar que puede aceptar más vuelos con el mismo estándar de alta seguridad y calidad que tiene impuesto en el presente.

El organismo pidió a una de las consultoras e ingeniería de transporte líderes mundiales que contribuyera en el desarrollo de un analizador de la estructura del espacio aéreo denominado como MENTOR.

Las dos organizaciones ya habían usado paquetes de simulación previamente para ayudar a la planificación de las operaciones de control del espacio aéreo y decidieron que WITNESS les ofrecía la mejor solución para sus necesidades.

Reglas estrictas para el control del tráfico aéreo

El control del tráfico aéreo es una operación compleja, diseñada para garantizar la seguridad y suministrar al avión la mejor ruta posible entre aeropuertos. En un momento dado hay muchos aviones en el cielo y es imposible para un controlador manejar a todos.

Por ello espacio aéreo se divide en pequeñas zonas o sectores que pueden ser gestionados por una única persona. Los controladores no deben estar ocupados más de un sesenta/setenta por ciento de su tiempo de modo que tengan tiempo para manejar acontecimientos inesperados. Si hay demasiados aviones presentes en un sector el controlador estaría más ocupado de lo que los márgenes de seguridad permiten.

Hay reglas estrictas sobre cuántos aviones pueden ocupar un sector, cuando pueden entrar o abandonarlo y dónde pueden volar. Los aviones deben estar separados 10 millas náuticas longitudinalmente y lateralmente y 1000 pies verticalmente cuando vuelan por debajo de 30.000 pies. La velocidad de los aviones implica que estas distancias grandes aparentemente equivalen a sólo unos pocos segundos de tiempo de vuelo.

Una de las actividades principales de la gestión del control del tráfico aéreo es asegurar que un avión puede proceder en su viaje sin volar sectores sobrecargados. Si se produce una sobrecarga el controlador tiene como única opción hacer esperar al vuelo en progreso en su situación presente o pasarlo a un sector menos congestionado hasta que esté claro el que puede proceder con seguridad. Los vuelos que entran en el espacio aéreo español deben también acomodarse dentro del sistema de control del tráfico aéreo.

Los aviones en vuelo tienen prioridad sobre aquellos que están en el suelo, lo que a menudo conduce a retrasos tan pronto como los vuelos se posan en la pista y esperan a que la cogestión desaparezca. Más de ¾ partes de todos los vuelos retrasados tienen esta causa. Hasta retrasos aparentemente menores pueden tener un efecto altamente perturbador en la programación posterior. Todos los retrasos son inaceptables para los operadores y los pasajeros y la situación aparentemente va a deteriorarse en el futuro a menos que AENA pueda incrementar nuevos modos de incrementar la capacidad del sistema.

MENTOR con WITNESS

MENTOR ha sido diseñado para identificar sectores con falta de capacidad en la estructura corriente e investigar modos de revisar las operaciones de control del tráfico aéreo. En términos de simulación las reglas y los parámetros de gestión del control de tráfico aéreo que definen sectores pueden ser combinados para producir un modelo interactivo útil pero complejo, donde cada sector puede ser tratado como una colección de cajas discretas que contienen cualquier avión. Así se ha creado utilizando información de un número de fuentes de la vida real incluyendo configuración y capacidad del sector y vuelos programados y previstos.

MENTOR ( creado con WITNESS como esencia de la aplicación) tiene una interface especial con el usuario para hacer el sistema más sencillo para personas no experimentadas y permitir la definición por el usuario de parámetros y entradas de fuentes de datos externas. Ello hace fácil al personal de AENA con o sin experiencia probar un número de escenarios. Los modelos resultantes se han diseñado para ser dinámicos de forma que los parámetros puedan ser cambiados durante la simulación para facilitar una respuesta inmediata. El sistema incluye salidas a hoja de cálculo y a aplicaciones gráficas que apoyen un número de opciones interpretativas.

Un modo seguro para ver "que pasaría si"

MENTOR hace volar efectivamente a los aviones entre los sectores y destinos dentro de la representación virtual del espacio aéreo español. Lo que significa que AENA puede probar una gama amplia de escenarios ?que pasaría si? en un entorno completamente seguro sin implicar a ningún avión real ni pasajeros. Para cualquier escenario MENTOR revela cómo la demanda variará para cada sector a lo largo del tiempo y alerta de cualquier congestión potencial que pueda ocurrir. También indica qué sectores estarán sobrecargados, cómo se crearán retrasos y qué vuelos y aeropuertos resultarán más afectados. AENA puede usar esta información para probar nuevas configuraciones y ensayar diferentes parámetros operativos para incrementar la capacidad total y de sectores individuales, que ayuden a reducir la frecuencia y duración de los retrasos de vuelo.

Un aspecto de la gestión de control del tráfico aéreo que MENTOR ha revelado fue un efecto de red que había estado enmascarando otros problemas en situaciones de la vida real. Esto ocurre cuando un incremento de capacidad se aplica a un sector específico y el problema se resuelve aparentemente. No obstante, a causa de las reglas estrictas y los parámetros que se aplican, esta mejora teórica puede significar un efecto de daño que genera una onda de sobrecapacidad y retrasos de vuelos en otras partes del sistema.

"La visión interna que WITNESS nos ha aportado ha sido muy valiosa," dice Francisco Montoto. "Nos ha mostrado numerosos modos de mejorar nuestra capacidad de manejo de vuelos"