HISTORIQUE ET DÉFINITIONS

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2 S Y S T È M E A C A S E T T C A S HISTORIQUE ET DÉFINITIONS TYPES D A.C.A.S. ET PRINCIPES DU T.C.A.S. LES ALERTES VISUELLES ET SONORES COMPOSANTS DU SYSTEME ET TYPES D ÉCRAN LOGIQUE ANTI ABORDAGE EN VOL RÉSOLUTION ADVISORY COORDONNÉES RENCONTRE À TROIS AÉRONEFS DÉTECTION DES INTRUS AU SOL RELATIONS T.C.A.S. - HOMMES RÉGLEMENTATION ET PERSONNELS

3 ACAS / TCAS : HISTORIQUE LES CAUSES D UNE ÉVOLUTION OBLIGATOIRE CROISSANCE DES ABORDAGES 1956 Deux avions de ligne à Grand Canyon 1978 Avion de ligne et avion léger à San Diégo 1986 DC 9 et avion privé à Cerritos 2002 B 757 et TU 154 à Überlingen (Allemagne) TRAFIC COMMERCIAL EN PLEINE EXPANSION SÉCURITÉ AFFECTÉE EN ZONES DENSES ABSENCE DE REDONDANCE DES SYSTEMES DE TRANSMISSION D INFORMATION DE CIRCULATION AÉRIENNE

4 ACAS / TCAS : HISTORIQUE DÉCISION : ÉTUDE D UN SYSTÈME ANTI COLLISION Etude du concept «Anti collision» à partir de 1955 (Dr John S Morrell) et développement du système dans les 1960 / 70 sous l appellation AIRBORNE COLLISION AVOIDANCE SYSTEM. Lancement des études sur Normes internationales O.A.C.I. en Reconnaissance officielle de l ACAS par l OACI le 11 novembre Décision de l obligation d emport d un équipement embarqué d anti-collision dénommé T.C.A.S. en Transport Public en 1989 aux USA TRAFFIC ALERT AND COLLISION AVOIDANCE SYSTEM.

5 ACAS / TCAS : HISTORIQUE Développement des systèmes «anti-abordage» dans le monde USA : TCAS II obligatoire depuis 1993 pour tous les avions civils à turbine de plus de 30 passagers EUROPE : en 1995, projet d obligation d emport d ACAS II par Eurocontrol et entériné par EATCHIP (Européan Air Traffic Control Harmonisation and Implémentation Project) EUROPE : premières obligations d emport de TCAS - 1er janvier 2000 tous les avions civils à turbine de plus de 19 sièges ou d une masse maxi > 15 tonnes - 1er janvier 2005, tous les avions civils à turbine de plus de 19 sièges ou d une masse maxi > 5,7 tonnes OBLIGATION D EMPORT DU TCAS EN VIGUEUR : Inde, Japon, Australie, Égypte, Argentine, AUTRES PAYS : proposition en 2003 d équiper tous les avions de plus de 30 passagers ou de masse > 15 tonnes Réflexion en cours sur nécessité de TCAS à bord des avions de transport militaire.

6 ACAS / TCAS : DÉFINITIONS DEUX ACRONYMES POUR UNE MÊME FONCTION ACAS (Airborne Collision Avoidance System) Concept de système d anti-collision embarqué. Sont inclus dans cette appellation les normes adoptées par l OACI en 1994 et modifiées d importance en L ACAS peut délivrer des informations sur les trafics proches (distance, gisement, altitude, évolution) ainsi que sur des actions à entreprendre en vue d éviter un abordage imminent. TCAS (Traffic alert and Collision Avoidance System) Équipement embarqué développé par les Etats-Unis et correspondant aux normes ACAS. Le TCAS II version 7.0 est la dernière version homologuée à ce jour. Obligatoire en Europe.

7 ACAS / TCAS : DÉFINITIONS Les alertes : le Trafic Advisory (TA) T A (Trafic Advisory) ou avis de trafic transmis au pilote par visualisation sur instrument du tableau de bord ou (et) information sonore automatisée. Objectif : Assister le pilote dans la recherche visuelle de l intrus et le préparer à une action éventuelle d évitement qui sera confirmée par un avis de résolution. Seuils de déclenchement pour les T A 20 à 48 secondes avant la possibilité d impact (CPA = Closest Point of Approch) 850 feet au dessus ou au dessous de l avion (1 200 feet au delà du FL 240 Si Avion intrus à moins de 6 NM et de 1200 feet sans T.A, affichage information «Trafic proche».

8 ACAS / TCAS : DÉFINITIONS R A Les alertes : le Résolution Advisory (RA) (Résolution Advisory) ou avis de résolution d un risque imminent d abordage transmis au pilote par visualisation sur instrument du tableau de bord ou (et) information sonore automatisée. Objectif : Alerter le pilote d un danger imminent et lui donner l indication et la valeur de l action à effectuer (monter ou descendre à tant de pieds par minute) pour résoudre le conflit. Seuils de déclenchement pour les T A 15 à 35 secondes avant la possibilité d impact (CPA = Closest Point of Approch), si transpondeur en mode C. Dans le cas général, les seuils verticaux de déclenchement pour les RA varient entre 600 et 800ft suivant l altitude de l avion de référence. Si Avion intrus équipé TCAS II, coordination des deux T.C.A.S. INDICATIONS SIMULTANÉES DES SENS DE RÉSOLUTION COMPATIBLES

9 ACAS / TCAS : PRINCIPES UNE SEULE FONCTION INDÉPENDANTE : L ANTI-ABORDAGE Critères d Anti-abordage basés sur un TEMPS DE VOL et non sur une distance. Équipement embarqué INDÉPENDANT totalement des autres instrumentations (P.A., Systèmes navigation, FMS, ) de toute technologie extérieure (balises, antennes, satellites,..) de toute assistance sol et calculateurs circulation aérienne. Équipement embarqué en interrogation PERMANENTE des transpondeurs SSR des avions environnants (émission sur 1030 MHz, réception sur 1090 MHz). L A.C.A.S. génère les alertes A.C.A.S. 1 est limité à la fourniture des T.A. (Avis de Trafic) ; A.C.A.S. 2 fournit les avis de trafic et les avis de résolution dans le plan vertical ; A.C.A.S. 3 donne les avis de trafic et les avis de résolution dans les plans vertical et horizontal.

10 ACAS / TCAS : PRINCIPES LE TEST HORIZONTAL PRINCIPES DES MESURES FOURNIES PAR LE T.C.A.S. Pas de connaissance des routes et des vitesses des avions «intrus» Vision du rapprochement linéaire des avions «intrus» Critères de raisonnement du système «LE CALCUL D UN TEMPS», temps restant entre l'instant présent et l'abordage supposé (TCPA) 35 secondes ALARME R.A. ACTIVE Distance de déclenchement de l'alarme très variable, dépend des diverses géométries de rencontres et de la vitesse des avions.

11 ACAS / TCAS : PRINCIPES LE TEST VERTICAL Le critère d'anti abordage est un temps (cas général) 35 secondes ZTHR ZTHR ALARME R.A. ACTIVE SEUIL DE DÉCLENCHEMENT ALARME (ZTHR) EN VERTICAL TA = 850 à 1200 FEET RA = 600 à 800 FEET RA peut être généré à une distance supérieure à 9 NM, (avions stables) pour une convergence faible, cette distance peut être de 2 à 3 NM.

12 ACAS / TCAS : PRINCIPES CONDITIONS D ALERTE Pas d alerte si transpondeur de l intrus inactif Avis trafic si transpondeur de l intrus actif (tous modes) Avis de résolution si transpondeur transmet l altitude (SSR mode A + C et mode S) Les alertes générées par l ACAS II dépendent du mode de transpondeur de l intrus (SI transpondeurs mode S, avis de résolution coordonnées et complémentaires RÉGLEMENTATION : Le pilote doit assurer une action corrective immédiate même s il déroge à une clairance pour suivre un AVIS DE RÉSOLUTION. Le contrôleur cesse d être responsable de la séparation de l avion pendant la déviation de sa trajectoire mais lui doit l info de trafic.

13 ACAS / TCAS : PRINCIPES FONCTIONNALITÉS DU SYSTÈME Portée de la surveillance des transpondeurs : RA = 14 NM (26km) en mode C ; 40 NM en mode S Nombre maxi d'avions traités simultanément : 30 Cycle de traitement de l information = 1 seconde Anti-abordage assuré jusqu à vitesse rapprochement 1200 Kt et ft / mn verticalement Génération d alarmes visuelles et sonores Les alarmes sonores du T.C.A.S. NE SONT PAS PRIORITAIRES par rapport aux alarmes décrochage, cisaillement de vent, proximité du sol,

14 ACAS / TCAS : LES ALERTES SYMBOLOGIE DE L INFORMATION VISUELLE LOSANGE BLEU OU BLANC = intrus non menaçant Trafics proches(moins de 6NM et moins de 1200 Feet de l avion) (si distance supérieure, losange bleu ou blanc non rempli). DISQUE JAUNE = intrus en Trafic Advisory 20 à 48 secondes avant CPA (Closest Point of Approch) CARRÉ ROUGE = intrus en Résolution Advisory 15 à 35 secondes avant CPA (Closest Point of Approch) Si SSR en mode A + C + Indication de manœuvre verticale à effectuer Coordination des 2 TCAS en version II. Précision d affichage = un NM et gisement + ou 10 sur échelle 10NM.

15 ACAS / TCAS : LES ALERTES LES ALARMES VISUELLES Descend Climb Adjust Vertical Speed (avis faiblissant) Increase Climb (Avis se renforçant) Maintain Climb Adjust Vertical Speed (réduire taux de descente) Adjust Vertical Speed (avis multi-intrus) Monitor Vertical Speed

16 ACAS / TCAS : LES ALERTES LES ALARMES SONORES Type d avis Sens vers le bas Sens vers le haut TA TRAFIC TRAFIC RA préventif Monitor vertical speed Monitor vert- speed RA correctif Descend, descend Climb, climb RA renforçant Increase descend Increase climb RA faiblissant Adjust vert- speed Adjust vert- speed RA s inversant Descend,descend NOW Climb,climb NOW MESSAGE DE FIN DE R.A. Clear of conflict Clear of conflict

17 ÉQUIPEMENT T.C.A.S. ÉCRAN T.C.A.S. - I.V.S.I. (Instantaneous Vertical Speed Indicator) Le pilote doit manœuvrer afin d'obtenir une vitesse verticale (ici : 1500 ft / mn) (TA) (RA) Trafic proche non menaçant < de 6 Nm et < 1200 ft Écran à cristaux liquides : conjugaison d un variomètre et d un TCAS

18 ÉQUIPEMENT T.C.A.S. EFIS avec avis TCAS sur l'échelle de vitesse verticale En cas de RA "Increase", vitesse verticale : l'échelle devient intégralement rouge (+/ ft/mn) avec une petite zone verte en haut ou en bas selon le cas. Échelle dilatable de 1 à 320 Nm Informations TCAS réparties entre le PFD (Primary Flight Display) pour les RA et le ND (Navigation Display) pour l'affichage du trafic.

19 ÉQUIPEMENT T.C.A.S. EFIS avec avis TCAS sur l'horizon artificiel Trapèze définissant un RA (pas de zone verte) sur ce type d écran) Le pilote doit agir sur l'assiette de l'avion afin de mettre la maquette en dehors du trapèze rouge Pilote affiche l'assiette convenable (fonction de la maquette du trapèze rouge), Avion en évolution au taux vertical prescrit par le TCAS.

20 ACAS / TCAS : DOCTRINE ALARME : "RÉSOLUTION ADVISORY" CLIMB, CLIMB Le pilote doit réagir dans les 5 secondes Le suivi du RA est toujours manuel : P.A. débranché, accélération verticale de 0.25 g, vitesse verticale de +/-1500 ou 2500 ft / mn ou autres selon le cas. Un RA peut être coordonné et n est jamais signalé au pilote : donc ne jamais manœuvrer à l encontre du TCAS Le TCAS ne demande pas de changer de niveau, ni de dévier d'un certain nombre de pieds, mais seulement de maintenir une vitesse verticale (selon les arcs rouges) pour assurer l évitement

21 ACAS / TCAS : DOCTRINE ALARME : "RÉSOLUTION ADVISORY" CLIMB, CLIMB Le pilote doit avertir le contrôle dès que possible (phraséologie définie). Priorité T.C.A.S. sur contrôleur. Le RA tient compte de toutes les menaces. Le message "clear of conflict" est émis quand les avions divergent horizontalement. Le pilote doit alors revenir rapidement à la clairance initiale.

22 ACAS / TCAS : DOCTRINE CHOIX DU SENS DU R.A. Le sens du RA est choisi en fonction de l écart vertical visé : ALIM. Il doit être atteint à l instant du CPA (CPA, point de rapprochement maximum, et représente un instant et non un point géographique). CPA ALIM INTRUS EN MENACE ALIM Seule l indication du sens «VERS LE BAS» permettra de réaliser ALIM, contrairement au sens «VERS LE HAUT». LE T.C.A.S. VA DONC INITIER LA PROCÉDURE : «VERS LE BAS».

23 ACAS / TCAS : DOCTRINE RA SANS CROISEMENT D ALTITUDE La logique d anti-abordage cherche à éviter les RA provoquant un croisement d altitude. CPA ALIM ALIM Les sens "vers le bas" et "vers le haut" permettraient de réaliser ALIM. Le sens "vers le haut" est choisi car il évitera de croiser l'altitude de l'intrus.

24 ACAS / TCAS : DOCTRINE R.A. COORDONNÉES Si les deux avions sont équipés TCAS II, une coordination est effectuée : le premier TCAS II émettant une alarme (différence d une fraction de seconde) impose le sens d alarme complémentaire à l autre TCAS. CPA T.C.A.S. R.A. Climb ALIM ALIM T.C.A.S. R.A. Descend Lorsque les deux avions ont un TCAS actif, les RA sont coordonnés. Il est interdit de manœuvrer à l'opposé du RA.

25 ACAS / TCAS : DOCTRINE R.A. Climb LES AVIS R.A. SONT ATTÉNUÉS R.A. Adjust Vertical speed T.C.A.S. 1 2 CPA ALIM T.C.A.S. ALIM 2 1 R.A. Descend R.A. Adjust Vertical speed Quand les TCAS ont détecté que la distance d évitement est suffisante, les avis de résolution sont atténués dans les deux avions. Adjust vertical speed et Adjust vertical speed

26 ACAS / TCAS : DOCTRINE RENCONTRE A TROIS FL 320 R.A. Don t climb Don t Descend R.A. Climb C FL 310 B FL 300 R.A. Climb R.A. Descend A

27 ACAS / TCAS : DOCTRINE RENCONTRE A TROIS (Détails de la visualisation Avion B) FL 310 B R.A. Climb R.A. Adjust Vertical Speed

28 ACAS / TCAS : DOCTRINE DÉTERMINATION DES INTRUS AU SOL Sous 1700 pieds AGL, la logique TCAS vérifie si les intrus sont au sol. Altimètre barométrique Radio altimètre Intrus en vol Niveau Pression Calage standard Intrus en vol Le TCAS utilise également la radiosonde pour inhiber progressivement les alarmes lorsque l'avion se rapproche du sol : < 1450 ft plus de RA "Increase descent" < 1100 ft plus de RA "Descend" < 1000 ft plus aucun RA, ni d'alarme vocale < 380 ft plus de RA ni TA. Intrus au sol

29 ACAS / TCAS : AVANTAGES SYNTHÈSE GLOBALE Système indépendant, agissant en dernier recours Grande précision en distance (1/128 NM) et recyclage à 1 seconde Prise en compte de toutes les menaces Coordination automatique et indépendante TCAS-TCAS Détection des avions avec transpondeur même si non affichés sur l'écran du contrôleur Le TCAS II a déjà permis de limiter les risques d'abordage dans certaines situations

30 ACAS / TCAS et L HOMME IMPACT OPÉRATIONNEL SUR LES PILOTES Malgré le préavis du T.A. l information R.A. engendre un stress et un besoin d agir précipitamment, compte tenu de la rapidité de la séquence qui se présente, d où : Déviations souvent excessives (moyenne constatée : 650 ft) Lenteur du retour à la clairance (perte de confiance momentanée) Doute sur interprétation de l écran T.C.A.S. (méconnaissance de certains paramètres de l intrus et invisibilité réelle). Dialogues souvent ambiguës sur la fréquence, phraséologie pas toujours respectée d ou incertitudes LA FORMATION DES ÉQUIPAGES EST PRIMORDIALE

31 ACAS / TCAS et L HOMME IMPACT OPÉRATIONNEL SUR LES CONTRÔLEURS Événement non attendu à caractère potentiellement dangereux, d où : Dérangement dans la séquence et risque de désorganisation dans la gestion des autres circulations. Surcharge de la fréquence, phraséologie «aménagée», incompréhension initiale. En cas de RA connu, ne pas donner d instruction contraire, mais continuer à fournir l information de trafic. Des instructions horizontales sont toujours complémentaires à un RA TCAS II qui ne détecte principalement que du vertical. Le contrôleur ne doit pas tenir compte de l équipement TCAS des avions POUR ÉTABLIR ET MAINTENIR LES ESPACEMENTS.

32 ACAS / TCAS : RÉGLEMENTATION CADRE RÉGLEMENTAIRE DES PILOTES Le pilote a toujours la responsabilité finale de son vol Le pilote doit entreprendre immédiatement une action corrective dès affichage RA afin d assurer une séparation sûre (même s il déroge à une clairance ATC pour suivre un RA OPS 1.398). Le pilote suit les consignes de sa compagnie. Le suivi d un RA peut être assimilé à une manœuvre d évitement quelconque : le partage des responsabilités n est pas remis en cause.

33 ACAS / TCAS : RÉGLEMENTATION CADRE RÉGLEMENTAIRE DES CONTRÔLEURS Le suivi d un RA peut être assimilé à une manœuvre d évitement quelconque : le partage des responsabilités n est pas remis en cause. Le contrôleur cesse d être responsable des séparations pendant le temps de la déviation. Le contrôleur ne doit pas tenter de modifier la trajectoire d'un avion dont le pilote a signalé qu'il suit un avis de résolution ACAS.

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