Real Time Simulation of NAT/RVSM Transition Areas · 2019-02-18 · Specification (MNPS) airspace...

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EUROPEAN ORGANISATION FOR THE SAFETY OF AIR NAVIGATION EUROCONTROL EXPERIMENTAL CENTRE Real Time Simulation of NAT/RVSM Transition Areas Executive Summary of Report N° 284 EEC TASK AR37 EATCHIP Task : ASM.ET1.ST01 Approved for publication by: Head of Division B1 Date : July 1995 The information contained in this report is the property of the EUROCONTROL Agency and no part should be reproduced in any form without the Agency's permission. It does not necessarily represent the official policy of the Agency.

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EUROPEAN ORGANISATIONFOR THE SAFETY OF AIR NAVIGATION

EUROCONTROLEXPERIMENTAL CENTRE

Real Time Simulationof NAT/RVSM Transition Areas

Executive Summary of Report N ° 284EEC TASK AR37

EATCHIP Task : ASM.ET1.ST01

Approved for publication by:Head of Division B1

Date : July 1995

The information contained in this report is the property of the EUROCONTROL Agency and no partshould be reproduced in any form without the Agency's permission. It does not necessarily represent

the official policy of the Agency.

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REPORT DOCUMENTATION PAGE

ReferenceEEC Report N° 284Executive Summary

Security ClassificationUnclassified

Originator

EEC Division B1

Originator (Corporate author) Name/Location

EUROCONTROL Experimental CentreBP1591222 Brétigny-sur-Orge CEDEXFRANCETelephone : (1) 69 88 75 00

Sponsors

Irish Aviation Authority

Service du Contrôle du Trafic Aerien

Sponsor (Contract Authority) Name/Location

Aviation House, Hawkins St, Dublin 2, IRELAND

9 Rue Champagne, 91200 Athis Mons, FRANCE

TITLE :Real Time Simulation of NAT/RVSM Transition Areas

Author

A. Barff

Date

July1995

Pages

35

Figs.

1

Ref.

-

Annexes

1

EATCHIP TaskSpecification

ASM.ET1.ST01

EEC Task N°

AR 37

Task N°Sponsor

-

Period

May - June 1994

Distribution Statement

(a) Controlled by : Head of Division B1(b) Special Limitations (if any) : No(c) Sent to NTIS : No

Descriptors (keywords)Air Traffic Control, Reduced Vertical Separation Minima (RVSM), North Atlantic Region,Organised Track Structure, RVSM Transition Area, Flight Level Allocation Systems (FLAS),Sectorisation, Civil-Military Coordination.

Abstract :

This document is the executive summary of the report describing a real-time simulationdesigned to assess different proposals for transition area dimensions, revised sectorisation andATC procedures aimed at managing the expected high workload within the Brest and Shannoninterface sectors resulting from the planned introduction of reduced vertical separation minimain the North Atlantic region and the anticipated concentration of aircraft on the most fuelefficient tracks.

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Publications Office,EUROCONTROL EXPERIMENTAL CENTREB.P. 1591222 BRETIGNY-SUR-ORGE CEDEX (France)

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GLOSSARY

ACC Air Traffic Control CentreATC Air Traffic ControlCAIRDE Irish ATC SystemCAUTRA French ATC SystemCOMB French Military Enroute TrafficCVSM Conventional Vertical Separation MinimaEDD Electronic Data DisplayEEC Eurocontrol Experimental CentreFIR Flight Information RegionFLAS Flight Level Allocation SystemGAT General Air TrafficLATCC London Area and Terminal Control CentreMASPS Minimum Aircraft Systems Performance StandardMNPS Minimum Navigation Performance StandardNAT North Atlantic RegionOAT Operational Air TrafficOCA Oceanic Control AreaOCL Oceanic Cleared levelOCM Oceanic Clearance MessageOTS Organised Oceanic Track StructureRNAV Area NavigationR/T Radio TelephonyRVSM Reduced Vertical Separation MinimaSOTA Shannon Oceanic Transition AreaSSR Secondary Surveillance RadarTMA Terminal Manoeuvring AreaUIR Upper Flight Information Region

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Executive Summary of EEC Report No 284EEC Task: AR37

EATCHIP TASK: ASM ET1 ST01July 1995

Real Time Simulation of NAT/RVSM Transition Areas

by

A. Barff

SUMMARY

The real-time simulation which is the subject of the report No. 284 was designed to test differenttransition area and sectorisation proposals for the Brest and Shannon ACC's prior to theintroduction of Reduced Vertical Separation Minima (RVSM) in the North Atlantic region in 1997.

The simulation included a French Military sector to evaluate the impact of the RVSM transitionareas and the concentrated flows of traffic on Military operations in the Brest UIR.

The results of the simulation have identified suitable dimensions for RVSM transition areas for bothShannon and Brest. The Shannon area includes almost all Irish airspace between FL290 and FL410west of Dublin; for Brest it is a smaller area west of 5°West extending westwards to 9°West intoairspace currently controlled by Shanwick. The results also indicate that Shannon should be able todefine suitable sectorisations for all simulated traffic orientations. However, the 3 Brest sectorssimulated were put under severe pressure by the simulated traffic levels pointing to a need forfurther studies to be made of the Brest UIR. These studies should consider the possible verticaldivision of existing sectors, new route structures and reducing the size of the Brest sector "AS".

It was found in the eastbound exercises that the concentration of traffic on the most fuel-efficienttracks was not dispersed in the transition areas, but that the dense flows of traffic continuedeastward and would certainly have a severe impact on the adjacent downstream LATCC and Frenchairspace.

The results of the simulation also indicate that a flexible use of airspace will reduce the impact ofNAT/RVSM on military operations in the Brest UIR.

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1. INTRODUCTION

This document is the executive summary of a report describing a real-time simulation studydesigned to test different transition area and sectorisation proposals for the Brest andShannon ACC's prior to the introduction of a Reduced Vertical Separation Minima (RVSM)of 1000ft between FL290 and FL410 within the Minimum Navigation PerformanceSpecification (MNPS) airspace of the North Atlantic Region, which is scheduled for 1January 1997. The simulation included a French military sector to evaluate the impact of theRVSM transition areas and the concentrated flows of traffic on military operations in theBrest UIR.

The simulation was requested by the French and Irish ATC authorities responsible for theprovision of air traffic services and registered under the EEC work programme as taskAR37.

The report, including the complete description of the objectives of the study, the subjectiveassessment and analysis of the different organisations and the findings of the simulation maybe obtained from the Eurocontrol Experimental Centre Real-Time Simulations Sub-DivisionB1.1.

2. OBJECTIVES

The principle objectives set for the simulation were as follows:

1. To assess the impact of the introduction of RVSM in the NAT region on operations inthe Shannon UIR/SOTA and Brest UIR and on the adjacent interfaces, particularlyLondon ACC (LATCC).

2. To assess and validate the dimensions of proposed transition areas and recommendmodifications as appropriate.

3. To assess and validate airspace organisations, sectorisation and ATC procedures(including Flight Level Allocation Systems (FLAS) and civil-military interaction/ andco-ordination) and to recommend modifications as appropriate.

3. AIRSPACE, EQUIPMENT AND MANNING

The area of study of the simulation included the entire Shannon FIR above FL245 and thewesterly sectors of the Brest FIR above FL195. A French military sector and sectorsrepresenting the adjacent LATCC, Shanwick and French airspace were also simulated.

The simulation facility created for the AR37 simulation emulated the essential elements of theexisting equipment and functionalities in use at Brest and Shannon. Within the framework ofthe overall study, two independent simulations for the Brest and Shannon ACC's wereeffectively conducted, based on two different ATC systems (CAUTRA at Brest; CAIRDE atShannon).

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Six enroute study sectors were provided for Shannon, 3 enroute study sectors were providedfor Brest. In total the simulation facility comprised 15 Sectors, 26 control positions and 22pilot positions.

4. TRAFFIC SAMPLES

Six traffic samples were created, one for each of the selected traffic orientations. The basetraffic sample was taken from the busy summer period in 1992 and was augmented by 50%to reflect the anticipated NAT traffic volume that will be reached around year 2000.

The spread of traffic across the Organised Track Structure was modified to reflect theanticipated concentration of aircraft on the 2 or 3 most fuel-efficient tracks. The currenttrack capacity, taking into account the need to accommodate aircraft at different speeds, isapproximately 20 aircraft per hour. It has been calculated that track capacity will increase by89% with RVSM. Therefore, a prime objective in the construction of the traffic samples wasto ensure that 2 "core tracks" handled 35-40 aircraft per hour, with the peripheral tracksremaining at around the current level of up to 18 per hour.

It was considered that the eastbound early morning traffic flow would pose the greatestdifficulty due to the concentration of traffic on the tracks closest to the jetstream. It wastherefore decided that two thirds of the exercises would concentrate on eastbound problemsand the other third would look at the problems posed by westbound traffic.

The traffic orientations were as:

Oceanic AreaEntry/Exit points

Orientation Code

Eastbound(E)

Westbound(W)

48°/49°/50°North 1 _ _

51°/52°North 2 _ x

52°/53°North 3 _ x

54°North/MASIT and47°/48°North

4 _ _

Combining the traffic flow direction with the orientation code produces a traffic orientationidentifier. For example; Eastbound flow at 51°/52°N = E2.

Traffic orientations 1 and 4 have a major impact on both Brest and Shannon and therefore thechoice was made to study both easterly and westerly traffic flows.

Traffic orientation 4 included two traffic flows situated respectively well to the north andsouth of the simulated area, these were combined in the same exercises to maximise use ofthe simulator.

5. CONDUCT OF THE SIMULATION

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The simulation exercises were of 2 hours duration, with the eastbound exercises representingthe period between 0400 to 0600 UTC and the westbound exercises representing the periodbetween 1130 to 1330 UTC. Within these periods, each of the simulated ACCs' experienced1 hour of peak traffic; for example, the early morning traffic samples provided Shannon withpeak traffic from 0415 to 0515 and then as the traffic moved eastward they provided Brestwith a peak period from 0445 to 0545.

A total of 39 successful exercises were achieved in the case of Brest, and 30 in the case ofShannon. Additionally, 7 Shannon exercises, and 1 Brest exercise, were successful enough toyield useful subjective assessment. The larger number of technical failures within theShannon section of the simulation reflects the larger size and complexity of the Shannon partof the simulated system (6 sectors compared with 3 Brest sectors).

6. DESCRIPTION OF ORGANISATIONS

Organisations comprising of sectorisation and procedure variants were coupled with the trafficsamples as described above with the aim of achieving the simulation objectives.

6.1 BREST ORGANISATIONS

Sectorisation

3 different sectorisations were tested involving the division of the Brest simulated airspaceinto 3 sectors above FL195.(see maps in ANNEX I)

Scenario 1 OQU - OS and QS airspace FL345 - unlimitedOQS - OS and QS airspace FL195 - FL345AS - FL195 - unlimited

Scenario 2 OS - FL195 - unlimitedAS - FL195 - unlimitedQSQU - FL195 - unlimited

Scenario 3 OS9W - As OS but with a western limit extended to 9°WAS9W - As AS but with a western limit extended to 9°WQSQU - FL195 - unlimited

Scenario 1 was tested with the E2 traffic flow, Scenario 2 was tested with both the E1, W1, E4and W4 traffic flow and Scenario 3 was tested with the E4 and W4 traffic flow. (The E3 trafficflow was of no interest to Brest)

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Route Structures

Existing route structures were used until experience had been gained and new proposals were putforward by the simulation participants.

RVSM Transition Areas

2 RVSM transition areas were tested.

Trans 8W - Including the geographical area of OS and extending south to include thenorthwestern portion of AS.

This transition area was tested with all traffic flows.

Trans 9W - As Trans 8W but extending westwards to 9°W into airspace currently controlled byShanwick OACC but within Brest radar cover.

This transition area was tested with the E4 and W4 traffic flows.

Military Areas, Enroute Operational Air Traffic (COMB) and Coordination

Existing Military Areas C5, C12, C13 and C14; Danger Areas D16A, D16C and D16E wereactivated in turn and occasionally in combination to study their effect on the civil control task.

COMB traffic was simulated and coordination procedures tested including the use of a "quicklook" facility permitting the visualisation of military traffic on the radar displays of the civilcontrollers.

FIGURE 1 - BREST MILITARY AREAS

AA

AA

47@N8@W

AAAA

AA

AA

46@N8@W

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C5

C12

C13

C14

D16A

D16C

D16E

Transition

Area

A

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6.2 SHANNON ORGANISATIONS

Sectorisation

Shannon airspace is divided into a matrix of "System Sectors" that can be combined togethergeographically, or divided at any vertical division level to create a suitable sectorisation for theprevailing traffic situation.

12 sectorisations had been devised prior to the simulation using 2 new sets of 11 system sectors.(see ANNEX I). 3 further sectorisations were devised and tested during the simulation.

All the resulting sectorisations provided 6 upper enroute sectors to manage Shannon airspaceabove FL245. This resulted in the evaluation of the following sectorisations:

E1 traffic flow - 3 different sectorisations testedE2 traffic flow - 2 different sectorisations testedE3 traffic flow - 1 sectorisation testedE4 traffic flow - 3 different sectorisations testedW1 traffic flow - 3 different sectorisations testedW4 traffic flow - 3 different sectorisations tested

RVSM Transition Areas

2 RVSM transition areas were tested:

Trans 1 - This area included mainly the over-sea portion of the Shannon UIR.

Trans 2 - This was a larger area adding the airspace over the land area to the west of Dublinto the over-sea portion that composed Trans 1.

Co-ordination Procedures

New co-ordination procedures were tested during the simulation affecting the control of eastboundtraffic. The principle of these procedures was that the sectors located in the west of the UIR wouldmanage the planning and allocation of levels at easterly exit points. This technique had theobjective of allowing the westerly sectors to complete the transition task and organise a conflictfree flow of traffic towards the eastern exit points, with the minimum of telephone negotiation.Eastern sectors would therefore mainly monitor an already well organised traffic flow.

Shannon - LATCC Interface

The active participation of LATCC controllers ensured that Letters of Agreement and handoverprotocols were respected allowing the capacity of the interface to be assessed in all trafficsituations.

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Shannon - Brest Interface

The Shannon and Brest UIR's have a common interface along a boundary to the south east of theTAKAS reporting point. This interface was within the simulated transition airspace permitting theuse of RVSM levels. In this vicinity a suitable Flight Level Allocation System had to be determinedfor both eastbound and westbound flows. The E1 and W1 exercises were mainly used for this partof the study.

7. CONCLUSIONS

7.1 THE BREST SIMULATION STUDY

Sectors OS and OS9W

The extension of the western boundary of OS to 9°W creating the sector OS9W did not have asignificant effect on controller workload and provided the controllers with valuable time and spacein both the east and westbound traffic situations. The sector was, however, very busy with up to 56aircraft per hour entering the sector in the E1 exercises.

An enlargement of OS/OS9W to the north is proposed to permit the operation of parallel tracks inthe vicinity of the difficult convergence point of ODELO. The preferred solution would be toprovide sufficient airspace to permit a routing RATKA - JSY direct.

The transfer of the south eastern corner of sector OS/OS9W to the sector AS would remove theroute 47°N 8°W - QPR and associated coordination from the OS/OS9W sector.

Consideration should be given to a vertical split of OS into OU and OS sectors. An enlargement ofthe horizontal dimensions of the sector, as proposed above, would make this vertical divisiondesirable at slightly lower levels of traffic than those simulated. Consideration should also be givento the use of different division flight levels for eastbound and westbound traffic flows to provide aneven distribution of workload. This should be the subject of future studies.

Sectors AS and AS9W

The expansion of AS into the AS9W sector enlarged a sector that was already too big. It was theunanimous opinion of the participating controllers that AS should be split into at least two sectors;a transition area sector in the west and a domestic sector in the east. (The decision on theboundaries of the transition area will have an impact on the dimensions of an "AS-West" sectorcomprising only transition airspace.)

An enlargement of AS airspace to include the direct route 47°N 8°W - QPR would reducecoordination. A further enlargement northwards to include the direct routing towards CHW fromthe vicinity of 47°N 8°W would offer similar advantages.

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In the event that prevailing winds dictate that core oceanic traffic flows affect the oceanic entrypoints of 46°North and 47°North, and an unrestricted RVSM flow is permitted, a vertical split ofAS may be necessary. The sector experienced very high traffic levels under these conditions andfuture studies should consider a flexible sectorisation permitting a vertical split of AS on theoccasions when the oceanic tracks are orientated towards the south. As with OS, considerationshould be given to different vertical division levels for eastbound and westbound traffic flows.

Sectors OQU and OQS

The sectors OQU and OQS proved to be too large for the controllers to carry out essential tasksefficiently. Traffic flows of the type simulated, with severe concentrations due to the use of RVSMon the North Atlantic, required that the domestic sectors rapidly carried out a segregation and de-concentration task with the aim of converting the heavy initial flow into more manageable streams.These essential tasks were not achievable within the OQU/OQS sectorisation and the controllerswere of the opinion that a 4-sector split such as OU/OS/QU/QS would be more appropriate forthis airspace.

Sector QSQU

Early in the simulation planning it was realised that the sector QSQU would be a very heavilyloaded sector. After the first few exercises the excessive load on this sector was seen to be havingan adverse effect on the other measured sectors; OS and AS. With the main aim of the simulationbeing directed at the study of the RVSM transition area, the decision was taken to downgrade thestatus of QSQU to that of an adjacent sector.

Route Structure Study

The controllers concluded that the best way of managing the simulated traffic levels was tosegregate Paris TMA inbounds from other traffic. Traffic re-orientation into segregated trafficstreams took place within the transition area taking advantage of the extra levels provide byRVSM.

Within the objectives of the AR37 simulation it was not possible to measure the impact these newroutings would have on the sectors and airspace east of the subject sectors. The Brest controllerswere concerned that solving problems in westerly French airspace would give rise to new problemsin the east, in particular the impact of convergence on CHW. The controllers also voiced concernover the impact of any new route structure on the sector NS, and considered that an acceptablesystem of FLAS would be required in the vicinity of NTS.

The workload involved in executing the essential traffic re-orientation, and applying the necessaryspeed control to the streams of Paris TMA traffic was considered excessive. Irrespective of anynew route structure that may be implemented, the controllers were convinced that with thesimulated traffic levels earlier segregation in the form of oceanic track allocation by destination willbe required.

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The task of managing an eastbound NAT traffic flow of the nature simulated (year 2000 trafficlevels concentrated due to the unrestricted use of RVSM, completely free of any track orientationor level allocation with regard to destination and without any kind of flow restrictions) wasconsidered by the Brest air traffic controllers to be unrealistic.Therefore, revisions of route structure were considered essential elements in a complete range ofrevisions to sectorisation, working practices and FLAS that will be necessary prior to the fullapplication of RVSM in the adjacent NAT region.

RVSM Transition Area Study

The result of the study is that there is a strong recommendation for the western boundary of theBrest transition area to be set at 9°West. Other desirable enlargements of transition airspace are anextension of the southern boundary to the UIR boundary with Spain, an extension of the easternboundary as far as UR1 within sector AS airspace and by an additional 40nm into the QSQUairspace east of sector OS.

For the eastbound traffic situation, this larger transition area would permit a slightly later descentfor Paris TMA traffic. This would offer a better service to the airlines, and provide valuable extratime within which to complete the essential re-orientation and segregation tasks. In the westboundcase, the boundary at 9°W gave a much more acceptable space within which to complete the climbto OCL (Oceanic Cleared Level) and time to ensure that OCM (Oceanic Clearance Message)restrictions were respected prior to hand-off to Shanwick.

Impact of RVSM Transition Areas on Domestic Traffic Requiring CVSM (ConventionalVertical Separation Minima)

The integration of domestic traffic into transition area airspace was a task that was difficult duringperiods of light traffic and virtually impossible during the periods of peak traffic. This additionalworkload added significantly to the transition area task.

With the traffic levels simulated, and if no measures are taken to ease the integration of non-MASPS (Minimum Aircraft Systems Performance Specification) traffic requiring CVSM, it islikely that these flights will be descended below the oceanic traffic and severely penalised. Ifdomestic traffic requiring CVSM is to be permitted within the transition area positive measures willhave to be taken to keep the controller's workload at a reasonable level. These decisions will needto be taken prior to the introduction of RVSM on the NAT system.

The equipping of domestic traffic to MASPS standards to enable them to accept RVSM levels isan essential requirement for integration into a transition area. However, the unrestricted use ofRVSM on the NAT system generates such dense flows of traffic at peak times that the fullintegration of domestic crossing traffic in a transition area, even if MASPS equipped, may only bepossible outside peak periods.

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Impact of the Activation of Military Areas

The activation of either of the zones C12 or C14 was incompatible with peak oceanic traffic flowsin either the eastbound or westbound scenarios.

Zone C5 is incompatible with the eastbound E1 traffic flow, but could be accepted during mostwestbound situations.

D16C is only a small area, yet added significantly to the civil controller's workload by preventingseveral useful routings.

The impact on civil operations would be reduced if the structure of military zones was revised.Agreements should be sought for a system of airspace sharing during the periods of peak civiltraffic.

Military Enroute "COMB" Traffic

During the simulation it was proposed that a specific level could be allocated to the military forenroute COMB traffic. It was also decided to experiment with a procedure whereby the militaryenroute traffic followed an agreed axis running approximately north-south close to the easternedge of the transition area. This axis was marked on both the civil and military radar displays withan electronic line. The civil controllers could use their "quick-look" facility to check the position ofCOMB traffic on the axis prior to descent or climb through the reserved level.

It was concluded that the visualisation and regulation of the COMB traffic in this way made theirpresence acceptable to most controllers and negated the need for coordination. (The "quick-look"facility was available at all times to the civil controllers but was seldom used except in the contextof the "agreed axis" for COMB traffic.)

Airspace Sharing

It was the opinion of the civil controllers that the only solution to the incompatibility of civil andmilitary operations in the context of RVSM will be the sharing of airspace dependant on demand.When civil traffic is concentrated in the north of the UIR then the military activity could be centredin the south and vice-versa.

Quality of service

During the simulation the controllers attempted to maintain the quality of service to each flightwithout the imposition of any particular constraints, traffic pre-orientation or flow regulation. Thiswas not possible due to the demands placed on the controllers by the very dense concentratedflows of traffic. Consequently major changes in sectorisation and new working practices will berequired before the Brest ACC can accept, comfortably, the traffic flows simulated whilst stillmaintaining the current quality of service.

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General Conclusions from the Military Viewpoint

The AR37 simulation highlighted the increased density and concentration of civil GAT during thepeak NAT traffic flow periods that will result from the general increase in traffic over the next 5years and the introduction of RVSM in the NAT region that is foreseen for January 1997.

The civil needs for airspace outside the transition area could be solved by a re-negotiation ofreserved areas.

The heavy civil traffic, particularly within and in the vicinity of the transition area, renders thecontrol of OAT practically impossible without a performant means of direct telephonecoordination.

The direct liaison used during the simulation to good effect presents clear evidence that civil andmilitary control can cohabit the same airspace while maintaining normal conditions of safety offlight.

7.2 THE SHANNON SIMULATION STUDY

The peak eastbound traffic flow was expected to prove the most difficult to manage, howeverShannon found that problems associated with the peak westbound traffic flow made it equallydifficult.

In the eastbound case, Shannon controllers were responsible for the planning of exit levels and thegeneral re-organisation of the traffic flow so that downstream centres were presented with anorderly flow of traffic complying with agreed transfer protocols. Having control over the choiceand strategy of exit levels was an important advantage over the westbound situation.

In the westbound case, the exit conditions were governed by the oceanic clearance issued fromShanwick. Despite the extra levels made available by the use of RVSM, the increased density oftraffic on the core oceanic tracks meant that many clearances still included specific intervals thathad to be applied between traffic at the same level on the same track. This made Shannon's taskdifficult and improvements to the Shannon ATC system are suggested in the report to ease thetasks of interpretation and implementation of oceanic clearances.

Sectorisation Study

Each organisation evaluated 6 upper sectors covering the entire Shannon UIR. It was concludedthat a 7th sector would be required to provide adequate sectorisation for the simulated trafficlevels.

Different vertical division levels were found necessary for the east and westbound traffic flows;FL375 providing an even distribution eastbound and FL355 offering the most even distributionwestbound.

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Sectorisations designed for the E1 traffic orientation

None of the 3 sectorisations tested was ideal but a suitable sectorisation for this traffic orientationcan be defined taking elements of all the sectorisations tested.

The management of traffic in the core of the E1 traffic flow between FL245 and FL375 can behandled by the 3 sectors of KENUK, GUNSO and a combined GAPLI/TAKAS providing thatstrips are delivered in a more timely manner (see "Paper Strips" on page 12). Twin parallel highlevel sectors above FL375 ensured a manageable and equitable traffic/workload distribution.

When the airspace to the north of the core area was managed by a single sector this becameoverloaded. In the event that peripheral track traffic levels reach those simulated this airspacewould have to be divided.

Sectorisations designed for the E2 traffic orientation

Neither of the two sectorisations designed for the E2 traffic orientation were satisfactory as certainsectors in both the sectorisations were close to their capacity.

The use of vertically unlimited sectors above FL245 to handle the core track traffic in E2A carriedthe risk of overload. The alternative solution tested in E2B used a high level sector above FL375that required a displayed radar diameter in excess of 400nm.

Although the E2A sectorisation was the controller's preferred option a better solution may bepossible (see E3 sectorisation below).

Sectorisations designed for the E3 traffic orientation

The E3A exercise was tested only once due to lack of time. Despite this, it gave indications thatthe E3A style of sectorisation may be the one best adapted to the E2/E3 traffic patterns assumingthat a 7th sector can be made available.

It is concluded that a sectorisation situated on the latitudes of the oceanic core tracks employing 4sectors between FL245 and FL375 with a high level sector above should be evaluated. Theairspace to the north and south could be managed by vertically unlimited sectors above FL245.

Sectorisations designed for the E4 traffic orientation

The transition area choice had a major impact on the workload of certain sectors in the E4 trafficorientation. In the context of the E4 traffic flow the transition area Trans 2 is highly desirable.

The E4Amod sectorisation utilised a high level sector to relieve the BABAN2 and BURAK2sectors and provided the most even distribution of traffic but the use of Trans 1 in this organisationadded to the workload of the western sectors. The Shannon strip production protocol, whichdelivered strips very early, contributed to difficulties experienced in the DUBLIN sector.

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Other sectorisations tested in the E4 series resulted in an unequal distribution of traffic andworkload. Additionally the E4B sectorisation included a very large high level sector across the 4northerly system sectors that was also required to monitor convergence points well within UKairspace, resulting in the expansion of the radar display area by an excessive amount.

The northeast corner of system sector DOLIP 2 through which traffic passed on the direct routefrom 54N15 - CRK generated much co-ordination that could be avoided. This airspace could betransferred to BURAK 2 to reduce coordination.

In conclusion, although not proved by simulation testing, E4Amod combined with Trans 2 and arevised strip delivery protocol could provide an adequate sectorisation for the E4 traffic flow.

Sectorisations designed for the W1 traffic orientation

The key to the management of the W1 traffic flow was found to be a combination of the findings ofall scenarios tested. The core W1 traffic flow in the south of the UIR could be managed by 4medium level sectors between FL245 and FL355, provided that westbound traffic via RATKA istransferred direct to the GAPLI sector. The airspace above these sectors could be managed by asingle high-level sector. The remaining Shannon airspace will require the allocation of 2 sectors tomanage the simulated traffic levels and routings.

Sectorisations designed for the W4 traffic orientation

It was found that 4 intermediate level sectors between FL245 and FL345 could manage the coreW4 traffic flow. 2 high level sectors would be required to manage the upper level traffic as thesingle simulated sector was overloaded. The base of these high level sectors should be adaptable toensure an equilibrium of traffic load; the simulation results do not provide a clear indicationwhether FL345 or FL355 would be the best vertical division level for W4. The W4 traffic flowrequires further study.

RVSM Transition Area Study

All controllers preferred the larger transition area, Trans 2, which allowed a longer time at RVSMlevels, simplifying the cross-over and re-orientation tasks. Aircraft received a better service and itwas easier to evenly distribute workload between the sectors.

Integration of non-MASPS traffic was not a serious problem to Shannon due to the low volume offlights requiring CVSM planned through transition airspace but, as can be seen from the Bresttransition area study, a larger volume of non-MASPS traffic than that simulated would have had asignificant impact on transition area workload.

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Coordination Procedures

The new co-ordination procedures can be considered successful but with certain necessaryrefinements.

A sector responsible for planning exit levels should be automatically provided with a strip on anyflight for which it is responsible, unless a means of electronic coordination can be provided.

The EDD display should alert other sectors when a PFL is entered or changed.

Consideration should be given to adjusting the sector boundary between SHANNON andDUBLIN sectors to ease the monitoring of STU.

Future negotiations with LATCC should attempt to relieve Shannon of the task of providingseparation at points well within LATCC airspace as this responsibility often requires Shannon touse extremely large radar display areas.

SSR Codes and Domestic Route Clearances

The transmission of new SSR codes and domestic route clearances to eastbound aircraft leavingthe Shanwick OCA added considerably to the R/T loading. Any alternative method of transmissionof SSR codes and routing instructions would dramatically reduce the R/T loading of manyShannon sectors. Ground-Air data link could possibly be employed to provide aircraft with theirdomestic squawk and route before leaving the OCA.

Task Re-distribution

The simulated traffic levels forced a revision of the split of responsibility between the RadarControllers and the Planning Controllers. The results of the simulation will have been affected bythe simulator response time problems but as Shannon traffic levels grow, a revision ofresponsibilities between the two controllers should be considered.

Paper Strips

The controllers considered that to keep the strip load on the sectors within manageable proportionsstrips should be produced 15 to 20 minutes before entry into the sector. This would also reduce thenumber of cancellation strips received when the flight profile was modified by a previous sectorand a sector was removed from the sector sequence.

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7.3 SHANNON-LATCC INTERFACE STUDY

In the eastbound exercises LATCC sectors were presented with very high traffic levels at theirentry points from the Shannon UIR, described by some controllers as "overwhelming". All thetraffic complied with existing Letters of Agreement and was only transferred on radar headingsfollowing prior agreement. Shannon attempted to reduce the load on exit points by some use of re-routings but felt unable to segregate traffic by destination to aid LATCC, due to the workloadgenerated by the simulated traffic levels.

The requirement to provide and monitor separation at points well within LATCC airspace(particularly MERLY) was a heavy workload for Shannon and required large radar display areas,making internal tasks more difficult due to the scale of the radar display. Transfer of RNAVequipped aircraft on direct routings, avoiding points of convergence such as MERLY, is adesirable aim for future negotiations. The designation of "abeam GAPLI" as GAPLI for aircraft ondirect routes towards LND was welcomed by Shannon as it removed the need to monitor theseparation at LND.

It was the opinion of Shannon controllers that additional levels at existing entry points intoLATCC airspace or an extra entry point positioned between GAPLI and BANLO will be requiredwhen traffic reaches the levels simulated. It was the opinion of the participating LATCCcontrollers that capacity enhancements will undoubtedly be required at LATCC to handle thesimulated levels of traffic. Relieving Shannon of the requirement to provide separation at pointswell within LATCC airspace will add additional workload for LATCC.

7.4 SHANNON - BREST INTERFACE STUDY

Eastbound

The Brest controllers felt that it was impossible to accept traffic from Shannon at all levels(including RVSM levels) due to the current route orientations in French airspace. No system ofFLAS could overcome the critical convergence problem for the OS sector in the vicinity ofODELO.

The key to increasing the capacity of the Shannon-Brest interface in the eastbound sense is a newroute structure.

Westbound

The best FLAS for Shannon was FLAS 6 (RVSM levels only) that eased the crossing problemswithin Shannon's airspace. This FLAS was also acceptable to Brest.

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8. RECOMMENDATIONS

It is recommended that:

• the Brest area of responsibility be extended westwards towards 9° West to include Shanwick airspace within Brest radar coverage.

• a new route be established direct from RATKA to JSY and that the areas of responsibility arere-negotiated to exclude this route from LATCC airspace.

• future negotiations with LATCC should attempt to relieve Shannon of the task of providingseparation at points well within LATCC airspace. This responsibility requires Shannon to useexcessively large radar display areas that should be avoided.

• methods of increasing the capacity of the Shannon - LATCC interface should be studied,especially for the benefit of eastbound traffic. It is proposed that

- another entry point be established for entry into UK airspace positioned betweenGAPLI and BANLO and/or additional levels be made available at the existing entrypoints.

- a direct route be established from BANLO direct to GIBSO with the aim ofreducing congestion at MERLY.

• the French Defence Ministry should be associated with future simulations that deal with thegeneral introduction of RVSM throughout French airspace, as the repercussions could becritical for military operations.

• the allocation of French military reserved areas should be re-negotiated and agreements soughtfor a system of airspace sharing during the periods of peak civil traffic.

It is also recommended that further studies be made regarding:

• the Shannon UIR to refine the sectorisations tested during the AR37 simulation.

• the Brest UIR, with particular attention being paid to the vertical division of existing sectors,new route structures and reducing the size of sector AS.

• the airspace east of Dinard and Nantes to evaluate the impact of the introduction of RVSM onthe North Atlantic and new route structures in the Brest UIR on downstream sectors.

• capacity enhancements in the west of the London UIR to manage the increase in density ofoceanic traffic that will follow the introduction of RVSM on the North Atlantic.

The results of the above studies should be tested by simulation where appropriate.

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Résumé du Rapport CEE No 284Tâche CEE: AR37

Tâche EATCHIP: ASM ET1 ST01Juillet 1995

Version en langue française

Simulation Temps Réel de NAT/RVSM Zones de Transition

par

A. Barff

Résumé

La simulation en temps réel AR37 qui est le sujet de ce rapport a été mise en oeuvre pour testerdifférents projets de zones de transition et de sectorisations pour les centres de contrôle de Brest etShannon; et ce, avant la mise en place prévue pour 1997 de la réduction du minimum de séparationverticale entre avions (RVSM) dans la région de l’Atlantique nord (NAT).

Afin d’évaluer l’impact des flux de trafic très denses et l’introduction des zones de transition RVSMsur le trafic militaire dans l’UIR de Brest, un secteur militaire français a été intégré à la simulation.

Les résultats de la simulation ont permis de déterminer les dimensions des zones de transition deShannon et de Brest. La zone de Shannon comprend pratiquement la totalité de l’espace aérienirlandais. Elle s’étend à l’Ouest de Dublin entre les niveaux FL290 et FL410. La zone de Brest, pluspetite, s’étend de 5°West à 9°West à l’intérieur de l’espace actuellement contrôlé par Shanwick. Lesrésultats indiquent aussi que Shannon devrait pouvoir définir de nouvelles sectorisations pour toutesles orientations de trafic simulées. Cependant, les 3 secteurs de Brest étaient particulièrementchargés en raison des niveaux de trafic simulés, et cela a mis en évidence la nécessité d’étudescomplémentaires sur le reste de l’UIR de Brest. Ces études devraient envisager une division verticaledes secteurs existants, de nouveaux réseaux de routes et une réduction de la taille du secteur AS.

Au cours des exercices qui étudiaient les problèmes liés aux flux de trafic Est, il s’est avéré que lesvols qui arrivaient concentrés sur les routes de temps minimum ne se dispersaient pas dans les zonesde transition. Ces flux très denses qui se prolongeaient à l’Est bien au-delà de ces zones detransition, auraient certainement un impact désastreux sur les centres de contrôle adjacents anglais etfrançais.

Les résultats de la simulation indiquent également qu’une utilisation plus souple de l’espacepermettra de limiter les problèmes que la RVSM pose à l’activité militaire dans l’UIR de Brest.

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1. INTRODUCTION

Ce document est le résumé d’un rapport décrivant une simulation en temps réel destinée à évaluerdifférents projets de zones de transition et de sectorisations pour les centres de contrôle de Brest etde Shannon avant la mise en place de la RVSM. Cette séparation qui sera réduite à 1000ft entre FL290 et FL410 dans l’espace MNPS de la région de l’Atlantique nord (NAT) devrait être mise enplace pour le 1er Janvier 1997. La simulation a pris en compte un secteur militaire français afind’évaluer l’impact des zones de transition RVSM et des flux de trafic très denses sur les secteursmilitaires de l’UIR de Brest.

La simulation a été conduite à la demande des administrations françaises et irlandaises chargéesd’assurer les services du contrôle aérien. Elle a été inscrite au programme de travail du CEE sousla référence AR37.

Le rapport, qui comprend une description complète des objectifs de l’étude, les évaluationssubjectives, l’analyse des différentes organisations et les résultats de la simulation, peut être obtenusur simple demande adressée à la sous-division B1.1 Simulations en Temps Réel, CentreExpérimental Eurocontrol.

2. OBJECTIFS

Les principaux objectifs définis pour cette simulation étaient les suivants:

1. Evaluer l’impact de la mise en service de la RVSM dans la région NAT sur les mouvements dansl’UIR/SOTA de Shannon, l’UIR de Brest et les interfaces adjacentes, particulièrement le centrede contrôle de Londres (LATCC).

2. Evaluer et définir les dimensions des zones de transition proposées et recommander leursmodifications si nécessaire.

3. Evaluer et définir les organisations de l’espace et les procédures ATC (y compris les règlesd’allocation des niveaux de vol (FLAS), les interactions et coordinations civils-militaires) etproposer éventuellement leur modification.

3. ESPACE AERIEN, EQUIPEMENT ET EFFECTIFS

La zone étudiée lors de la simulation comprenait toute la FIR de Shannon au-dessus du FL245 etles secteurs Ouest de la FIR de Brest au-dessus de FL195. Un secteur militaire français ainsi quedes secteurs représentant les centres de LATCC, Shanwick et les espaces aériens français etirlandais adjacents ont également été pris en compte.

Les moyens techniques mis en place pour la simulation AR37 recréaient les éléments essentiels del’environnement et de l’équipement de Brest et Shannon. Dans le cadre général de cette étude,deux simulations indépendantes ont été conduites pour les centres de contrôle de Brest et Shannon,chacune basée sur un système de contrôle différent (CAUTRA à Brest et CAIRDE à Shannon).

Six secteurs en route ont été étudiés pour Shannon, et trois autres pour Brest. Au total, lasimulation comprenait 15 secteurs, 26 positions contrôleur et 22 positions pilote.

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4. ECHANTILLONS DE TRAFIC

Six échantillons de trafic ont été fabriqués, un échantillon pour chaque orientation de trafic retenue.L’échantillon de trafic de référence était extrait d’une période chargée de l’été 1992 et augmentéde 50% pour refléter l’augmentation de trafic prévue en l’an 2000 dans la région NAT.

La répartition du trafic sur le réseau OTS (Organised Track Structure) a été modifiée pour refléterla concentration prévisible des avions sur les deux ou trois routes de temps minimum.Actuellement, si l’on tient compte des différentes performances des appareils, environ 20 avions àl’heure circulent sur ces routes. On a pu calculer que, grâce à RVSM, ce flux horaire pourraitaugmenter de 89%. En conséquence, l’essentiel du travail dans l’élaboration des échantillons detrafic a été d’assurer un flux de 35 à 40 avions à l’heure sur les deux routes principales, tout en enlaissant les routes périphériques à leur niveau actuel (soit un maximum de 18 avions à l’heure).

Prévoyant que le flux de trafic Est du début de la matinée poserait les plus grandes difficultés enraison de la concentration des avions sur les routes les plus proches du jet-stream, il a été décidéque les deux tiers des exercices se concentreraient sur les problèmes liés aux flux de trafic Est etque le dernier tiers étudierait les problèmes posés par les flux de trafic Ouest.

Les orientations de trafic étaient les suivantes:

Zone OcéaniquePoints d’entrée/

de sortie

CodeOrientation

Flux Est(E)

Flux Ouest(W)

48°/49°/50°Nord 1 _ _

51°/52°Nord 2 _ x

52°/53°Nord 3 _ x

54°Nord/MASIT et47°/48°Nord

4 _ _

La combinaison de la direction du flux de trafic et du code d’orientation donne une identificationd’orientation de trafic. Par exemple: Flux Est à 51°/52°N = E2.

Les orientations de trafic codées 1 et 4 ayant une influence majeure sur Brest et Shannon, il a étédécidé d’étudier à la fois les flux de trafic Est et Ouest pour celles-ci.

L’orientation de trafic codée 4 comprenait deux flux de trafic indépendants. Le premier était situétout au Nord de la zone simulée, le second, au Sud de cette zone. Ces deux flux ont été associésdans un même exercice afin d’optimiser l’utilisation du simulateur.

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5. DEROULEMENT DE LA SIMULATION

Chaque exercice de simulation durait 2 heures, les exercices Est couvrant la période de 0400 à0600 UTC et les exercices Ouest celle de 1130 à 1330 UTC. Pendant ces périodes, chacun descentres de contrôle devait faire face à 1 heure de trafic intense. Par exemple, les échantillons dudébut de la matinée étaient à leur maximum à Shannon de 0415 à 0515 et ensuite, tandis que letrafic se déplaçait vers l’Est, ils étaient à leur maximum sur Brest de 0445 à 0545.

39 exercices ont été menés à terme avec succès pour Brest et 30 pour Shannon. De plus, 7exercices de Shannon et 1 exercice de Brest ont pu être exploités partiellement pour recueillir lesopinions exprimées par les contrôleurs participant à la simulation. Le nombre plus importantd’échecs pour Shannon reflète l’étendue et la complexité du système simulé pour ce centre decontrôle (6 secteurs comparés aux 3 secteurs de Brest).

6. DESCRIPTION DES ORGANISATIONS

Les organisations constituées de variantes de sectorisation et de procédure ont été associées auxéchantillons de trafic décrits ci-dessus afin de répondre aux objectifs de la simulation.

6.1 ORGANISATIONS DE BREST

Sectorisation

Trois des sectorisations testées concernaient la division de l’espace aérien simulé de Brest en 3secteurs au-dessus de FL195.

Scénario 1 OQU - espaces OS et QS au-dessus de FL345OQS - espaces OS and QS entre FL195 et FL345AS - FL195 / ill.

Scénario 2 OS - FL195 / ill.AS - FL195 / ill.QSQU - FL195 / ill.

Scénario 3 OS9W - Identique à OS mais avec la limite ouest repoussée à 9°WAS9W - Identique à AS mais avec la limite ouest repoussée à 9°WQSQU - FL195 / ill.

Le scénario 1 a été testé avec le flux de trafic E2, le scénario 2 avec les flux E1, W1, E4 etW4 et le scénario 3 avec les flux E4 et W4. (Le flux E3 ne représentait aucun intérêt pourBrest)

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Réseaux de Routes

Les réseaux de routes existants ont tout d'abord été utilisés afin de permettre aux participantsd’acquérir une certaine expérience avant de faire de nouvelles propositions.

Zones de Transition RVSM

Deux zones de transition RVSM ont été testées:

Trans 8W - Comprenait le secteur OS et s’étendait au Sud pour inclure la partie Nord-Ouest du secteur AS.

Cette zone de transition a été testée avec tous les flux de trafic.

Trans 9W - Identique à la zone de transition 8W mais s’étendant à l’Ouest jusqu’au 9°W àl’intérieur de l’espace aérien actuellement contrôlé par Shanwick mais inclusdans la couverture radar de Brest.

Cette zone de transition a été testée avec les flux de trafic E4 et W4.

Zones Militaires, Circulation Opérationnelle Militaire (COM B) et Coordination

Les zones C5, C12, C13 et C14, les zones marines D16A, D16C et D16E étaient activéestour à tour et parfois conjointement pour étudier leur effet sur le travail des contrôleurscivil.Du trafic COM B a été simulé et plusieurs procédures de coordination testées. Cesprocédures mettaient en oeuvre un système permettant la visualisation instantanée ("quicklook") du trafic militaire sur les écrans radar des contrôleurs civils.

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FIGURE 1 - ZONES MILITAIRES DE BREST

6.2 ORGANISATIONS DE SHANNON

Sectorisation

L’espace aérien de Shannon est divisé en "Secteurs Types" qui peuvent être combinés dans leplan horizontal et/ou divisés dans le plan vertical à n’importe quel niveau de coupure pourformer une sectorisation adaptée au trafic rencontré.

Avant la simulation, 12 sectorisations avaient été définies en utilisant deux nouveaux jeux de11 secteurs types. Trois autres sectorisations ont été conçues et testées au cours de lasimulation.

Toutes les sectorisations ainsi définies ont donné 6 secteurs supérieurs en route pour gérerl’espace aérien de Shannon au-dessus de FL245. Cela a entraîné l’évaluation dessectorisations suivantes:

Flux de trafic E1 - 3 sectorisations différentes testéesFlux de trafic E2 - 2 sectorisations différentes testéesFlux de trafic E3 - 1 seule sectorisation testéeFlux de trafic E4 - 3 sectorisations différentes testéesFlux de trafic W1 - 3 sectorisations différentes testéesFlux de trafic W4 - 3 sectorisations différentes testées

AA

AAA

47@N8@W

AA

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46@N8@W

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C5

C12

C13

C14

D16A

D16C

D16E

Transition Area

AAAA

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Zones de Transition RVSM

Deux zones de transition RVSM ont été testées:

Trans 1 - Cette zone comprenait essentiellement la partie maritime de l’UIR de Shannon.

Trans 2 - Cette zone était plus large, elle rajoutait à la portion maritime de Trans 1, lapartie de l’île située à l’Ouest de Dublin.

Procédures de Coordination

De nouvelles procédures de coordination liées à la gestion des flux de trafic vers l’Est ont ététestées pendant la simulation. Le principe consistait à donner aux secteurs situés à l’Ouest del’UIR la responsabilité de la planification et de l’allocation des niveaux de vol sur les pointsde sortie à l’Est. Cette technique avait pour objectif de permettre aux secteurs Ouestd’effectuer la tâche de transition et d’organiser un flux de trafic sans conflit vers les points desortie Est en limitant le nombre d’appels téléphoniques. Ainsi, les secteurs Est n’avaient plusqu’à surveiller un flux de trafic déjà bien organisé.

Interface Shannon - LATCC

La participation active des contrôleurs du centre de LATCC a assuré le respect des Lettresd’accord et des protocoles de transfert. Cela a permis d’évaluer la capacité de l’interfacedans toutes les configurations de trafic.

Interface Shannon - Brest

Les UIR de Shannon et de Brest ont une frontière commune située au Sud-Est du point dereport TAKAS. Cette frontière était située dans la zone de transition qui autorisaitl’utilisation des niveaux RVSM. Dans cette zone, un système d’allocation de niveau de vol(FLAS) a du être défini pour les flux de trafic Est et Ouest et ce sont les exercices E1 et W1qui ont été utilisés principalement pour cette étude.

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7. CONCLUSIONS

7.1 SIMULATION DE BREST

Secteurs OS et OS9W

L’extension de la limite Ouest du secteur OS jusqu’au 9°W créant ainsi le secteur OS9W n’apas accru la charge de travail des contrôleurs dans des proportions importantes. Elle leur adonné plus de temps et d’espace pour gérer aussi bien les flux Est que Ouest. Néanmoins, cesecteur était très chargé avec un flux horaire pouvant atteindre 56 avions à l’heure au coursdes exercices E1.

Il a été proposé d’agrandir le secteur OS/OS9W vers le Nord pour permettre l’utilisation deroutes parallèles aux alentours du point ODELO qui pose de nombreux problèmes deconvergence. La meilleure solution consisterait à obtenir suffisamment d’espace pour créer laroute directe RATKA - JSY.

Le transfert de la partie Sud-Est du secteur OS/OS9W vers le secteur AS déchargerait cesecteur OS/OS9W de la route 847 - QPR et des coordinations qui y sont associées.

Il serait souhaitable d’envisager un découpage vertical du secteur OS en un secteur OU et unautre OS. Un élargissement du secteur (tel qu’il est proposé ci-dessus) rendrait cette divisionverticale souhaitable à des niveaux légèrement inférieurs à ceux qui ont été simulés. Afind’obtenir une bonne répartition des charges de travail, il faudrait envisager d’utiliser desniveaux de coupure différents pour les flux de trafic Est et Ouest. Ceci devrait être le sujetd’une étude ultérieure.

Secteurs AS et AS9W

L’extension du secteur AS en un secteur AS9W a agrandi un secteur qui l’était déjà trop.Tous les contrôleurs étaient d’accord pour suggérer un dédoublement de ce secteur en aumoins deux secteurs: un secteur de transition à l’Ouest et un secteur non-océanique à l’Est.(Rappelons que la décision finale concernant la limite de la zone de transition aura uneinfluence certaine sur les dimensions de l’espace de transition représenté par le secteur "AS-Ouest".)

Un espace AS agrandi et qui comprendrait la route directe 847 - QPR permettrait de réduireles coordinations. On pourrait obtenir les mêmes avantages en agrandissant ce secteur vers leNord pour inclure une route directe 847 - CHW.

Si les vents dominants décalaient le réseau OTS vers le Sud et qu’un flux RVSM était centrésur les points d’entrée 46°Nord et 47°Nord, il serait alors nécessaire de diviser verticalementle secteur AS. En effet, la simulation a montré que dans ces conditions la charge de trafic dusecteur AS était considérable. Comme pour le secteur OS, il faudrait envisager des niveauxde coupure différents pour les flux de trafic Est et Ouest.

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Secteurs OQU et OQS

Les secteurs OQU et OQS se sont avérés être trop étendus pour que les contrôleurs puissentaccomplir leurs tâches essentielles efficacement. L’une des tâches importantes descontrôleurs de ces secteurs consistait à éclater le flux de trafic RVSM en différents courantsqu’ils pouvaient gérer plus facilement. Cette tâche n’a pas pu être effectuée correctementavec la sectorisation OQU/OQS. Les contrôleurs ont alors indiqué qu’un découpage duvolume OQU/OQS en quatre secteurs OU/OS/QU/QS serait plus adapté à la nature du trafic.

Secteur QSQU

Il est apparu évident, très tôt au cours de la préparation de la simulation, que le secteurQSQU serait extrêmement chargé. Après les premiers exercices, il s’est avéré que lasurcharge de ce secteur faussait la charge de travail des autres secteurs mesurés, OS et AS.L’objectif principal de la simulation étant d’étudier les zones de transition RVSM, il a étédécidé de ne plus mesurer le secteur QSQU mais d’en faire un secteur adjacent.

Analyse du Réseau des Routes

Les contrôleurs ont estimé que la meilleure façon de gérer les niveaux de trafic simulés étaitde séparer les arrivées de la TMA de Paris du trafic de survol. Afin de profiter des niveauxsupplémentaires offerts par la mise en place de la RVSM, la distribution des appareils sur desflux séparés avait lieu dans la zone de transition.

Dans le cadre des objectifs de la simulation AR37, il n’a pas été possible de mesurer l’impactque cette réorientation aurait sur les secteurs situés à l’Est des secteurs étudiés. Lescontrôleurs brestois craignaient que la résolution des problèmes de l’Ouest de l’espace aérienfrançais n’entraîne de nouvelles difficultés à l’Est, particulièrement en ce qui concernait lesconvergences sur CHW. Les contrôleurs ont aussi exprimé leur inquiétude quant à l’impactqu’aurait un nouveau réseau de routes sur le secteur NS. Ils estimaient d’autre part qu’unsystème d’allocation de niveau de vol (FLAS) serait nécessaire dans la région de NTS.

La charge de travail liée à la réorientation de trafic et à la nécessité de réguler en vitesse letrafic de la TMA de Paris a été considérée comme étant excessive. En raison de la densité dutrafic et indépendamment du réseau de routes simulé, les contrôleurs étaient convaincus qu’ilserait nécessaire d’allouer au plus tôt les routes océaniques en fonction de la destination desavions.

Les contrôleurs de Brest ont jugé totalement irréaliste l’idée de gérer un flux de trafic NATEst comparable à celui qui était simulé (celui-ci reflétait l’augmentation de trafic prévue enl’an 2000 ainsi que la concentration qui découlait de la mise en place de la RVSM). Cela,d’autant plus si aucune restriction, réseau de routes ou allocation de niveau de vol n’étaitimposée en fonction de la destination. En conséquence, la modification du réseau de routes aété jugée comme étant fondamentale, au même titre que la refonte de la sectorisation, desméthodes de travail et des FLAS qui seront rendus nécessaires par la mise en service de laRVSM dans la région NAT adjacente.

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Analyse de la Zone de Transition RVSM

Les résultats de cette étude suggèrent fortement que la limite Ouest de la zone de transitionde Brest soit placée au 9°West. D’autres modifications envisageables de cette zone detransition consisteraient à repousser:

• sa limite Sud jusqu’à celle de l’UIR espagnol,• sa limite Est jusqu’à l’UR1 à l’intérieur du secteur AS et 40 NM dans l’espace

QSQU à l’Est du secteur OS.

Dans le cas des flux de trafic vers l’Est, cette zone de transition plus grande permettrait auxarrivées vers la TMA Paris de commencer leur descente légèrement plus tard. Celapermettrait de fournir un meilleur service aux compagnies aériennes et de gagner du tempsqui pourrait être consacré aux tâches de réorientation et de ségrégation du trafic. Pour lesflux Ouest, la limite au 9°W donnerait plus d’espace pour effectuer la montée sur OCL etplus de temps pour s’assurer que les OCM (clairances océaniques) sont respectées avant letransfert vers Shanwick.

Impact des Zones de Transition RVSM sur les vols intérieurs assujetti au minimum deséparation verticale conventionnel (CVSM )

L’intégration du trafic domestique dans les zones de transition était une tâche difficile àaccomplir pendant les périodes de faible trafic et quasiment impossible pendant celles detrafic intense. Cette surcharge de travail s’ajoutait de façon significative à la tâche descontrôleurs chargés de la zone de transition.

Si le trafic devait atteindre les niveaux simulés, et si aucune mesure n’était prise pour faciliterl’intégration du trafic non-MASPS (Minimum Aircraft Systems Performance Specification)demandant des niveaux CVSM, il est probable que ces vols seraient descendus sous le traficocéanique et donc sévèrement pénalisés. Si l’on autorisait la présence du trafic domestiqueCVSM dans la zone de transition, des mesures devraient être prises avant la mise en place dela RVSM dans la région NAT pour maintenir la charge de travail du contrôleur à un niveauraisonnable.

Il est essentiel d’équiper le trafic domestique aux standards MASPS pour leur permettred’accepter les niveaux RVSM et de pénétrer dans les zones de transition. Cependant,l’utilisation de la RVSM dans la région NAT provoque des flux de trafic tellement densesaux périodes de pointe que l’intégration complète dans la zone de transition d’un flux detrafic domestique traversier ne peut être envisageable qu’en dehors de ces périodes depointe, et ce, même si les appareils sont équipés MASPS.

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Impact de l’activation des Zones Militaires

L’activité des zones C12 ou C14 était complètement incompatible avec les pointes des fluxde trafic océaniques, tant dans le scénario Est que Ouest.

La zone C5 ne pouvait être activée avec le flux de trafic Est E1. Par contre, cette zonepouvait être activée avec la plupart des flux de trafic Ouest.

La zone D16C, bien que très petite, augmentait considérablement la charge de travail ducontrôleur civil car elle lui interdisait l’utilisation de plusieurs routes importantes.

L’impact de ces zones militaires sur l’exploitation civile du secteur pourrait être réduit si leurstructure était modifiée. Il suffirait de trouver un consensus pour établir un système departage de l’espace durant les périodes de pointe du trafic civil.

Trafic Militaire "COM B" En Route

Au cours de la simulation, il a été proposé d’allouer un niveau de vol déterminé au traficmilitaire COM B en route. Il a aussi été décidé de tester une procédure selon laquelle le traficmilitaire en route suivait un axe globalement Nord-Sud situé à la limite Est de la zone detransition. Cet axe était matérialisé par un trait sur les écrans radar militaires et civils. Avantd’entreprendre une descente ou une montée à travers le niveau réservé aux militaires, lescontrôleurs civils pouvaient utiliser leur fonction de visualisation instantanée ("quick look")pour vérifier la position du trafic COM B sur l’axe. Cette matérialisation du trafic COM Brendait sa présence acceptable pour la plupart des contrôleurs civils et supprimait la nécessitéde faire une coordination. (La fonction "quick look" était accessible en permanence auxcontrôleurs civils mais ceux-ci l’utilisaient rarement en dehors de la visualisation de l’axeréservé au trafic COM B).

Partage de l’Espace

Les contrôleurs civils pensaient que la seule solution pour résoudre les problèmesd’incompatibilité des opérations civiles et militaires dans le contexte de la RVSM serait unpartage de l’espace en fonction de la demande. Ainsi, lorsque le trafic civil serait concentréau Nord de l’UIR, l’activité militaire pourrait être limitée au Sud et inversement.

Qualité de Service

Pendant la simulation, les contrôleurs ont tenté d’offrir la même qualité de service pourchaque vol, sans leur imposer de contraintes particulières avant la frontière de Brest (respectdu plan d’utilisation des routes océaniques). Cependant, cela s’est avéré impossible en raisonde la charge de travail provoquée par la concentration et la densité des flux de trafic. Enconséquence, des changements importants au niveau de la sectorisation et de nouvellesméthodes de travail seront nécessaires avant que le centre de contrôle de Brest ne puisseaccepter dans les meilleures conditions possibles les flux de trafic tels qu’ils ont été simulés,tout en conservant la qualité de service actuelle.

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Conclusions Générales du Point de Vue des Militaires

La simulation AR37 a mis en évidence l’augmentation et la concentration du trafic civil de larégion NAT à certaines périodes. Ces périodes de pointe correspondaient d’une part àl’augmentation générale du trafic au cours des 5 prochaines années, et d’autre part àl’introduction (prévue pour Janvier 1997) de la RVSM dans cette région.

Il serait possible de répondre aux besoins civils d’espace en dehors de la zone de transitionpar une renégociation des zones réservées aux militaires.

Lorsque le trafic civil était dense, particulièrement à l’intérieur de la zone de transition oudans son voisinage immédiat, le contrôle du trafic CAM était pratiquement impossible sansun système performant de coordinations directes par téléphone.

La liaison directe utilisée avec succès au cours de la simulation a prouvé que contrôles civilset militaires peuvent cohabiter tout en conservant des conditions normales de sécurité.

7.2 SIMULATION DE SHANNON

Il semblait a priori qu’un flux de trafic Est dense serait plus difficile à gérer, mais lescontrôleurs de Shannon ont découvert qu’ils rencontraient les mêmes difficultés avec un fluxde trafic Ouest dense.

Dans le cas des flux Est, les contrôleurs de Shannon étaient chargés de prévoir les niveaux desortie et d’organiser la répartition équilibrée du trafic afin que les centres de contrôle en avalreçoivent un flux de trafic qui corresponde aux protocoles de transferts. Cette situationreprésentait l’avantage, par rapport aux flux Ouest, de laisser au contrôleur le choix et lagestion des niveaux de sortie.

Dans le scénario des flux Ouest, les conditions de sortie étaient directement fonction desclairances océaniques délivrées par Shanwick. Malgré les niveaux supplémentaires apportéspar la RVSM, l’augmentation du trafic sur les routes océaniques préférentielles impliquaitdes clairances océaniques à intervalles de temps spécifiques pour séparer les avions setrouvant sur une même route et à un même niveau de vol. Cela compliquait considérablementla tâche de Shannon et il faudrait donc envisager d’améliorer le système de contrôle deShannon pour faciliter les tâches d’interprétation et de mise en oeuvre des clairancesocéaniques.

Analyse de la Sectorisation

Chaque organisation a permis d’évaluer les 6 secteurs supérieurs qui constituaient tout l’UIRde Shannon. L’analyse des résultats a mis en évidence la nécessité de mettre en place un7ème secteur pour obtenir une sectorisation qui puisse répondre aux niveaux de traficsimulés.

Des niveaux de coupure différents se sont avérés nécessaires pour les flux de trafic Est etOuest; FL375 procurait une bonne répartition du flux Est tandis que FL355 entraînait lameilleure répartition du flux Ouest.

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Sectorisations conçues pour l’orientation de trafic E1

Sur les trois organisations testées, aucune ne s’est avérée idéale, mais toutes ont fourni deséléments permettant de définir une sectorisation adaptée à cette orientation de trafic.

Si les strips parvenaient au contrôleur moins en avance (voir plus bas), la gestion du trafic E1entre FL245 et FL375 pourrait être assurée par trois secteurs: KENUK, GUNSO, plus unsecteur combiné GAPLI/TAKAS. Deux secteurs supérieurs parallèles au-dessus de FL375permettraient une bonne répartition du trafic et une distribution satisfaisante de la charge detravail.

Lorsque l’espace situé au Nord de la zone la plus chargée était géré par un seul secteur, cedernier était surchargé. Il faudra donc envisager un dédoublement de ce secteur au cas où leniveau de trafic des routes périphériques devrait atteindre celui des simulations.

Sectorisations conçues pour l’orientation de trafic E2

Aucune des deux sectorisations conçues pour l’orientation de trafic E2 ne s’est avéréesatisfaisante car dans les deux cas, certains secteurs étaient proches de leur capacitémaximale.

L’utilisation de secteurs illimités au-dessus de FL245 pour gérer le trafic des routesprincipales de E2A pouvait entraîner une surcharge du secteur. L’autre solution testée pourE2B consistait à mettre en place un secteur supérieur au-dessus de FL375 qui nécessitait uneimage radar couvrant un diamètre de 400 NM.

Les contrôleurs ont marqué leur préférence pour la sectorisation E2A mais néanmoins, unemeilleure solution pourrait être envisagée (cf. sectorisation E3 ci-dessous).

Sectorisation conçue pour l’orientation de trafic E3

Par manque de temps, l’exercice E3A n’a pu être simulé qu’une seule fois. Malgré cela, ils’est avéré que ce style de sectorisation serait sans le doute le plus adapté aux trafics E2/E3dans le cas où un 7ème secteur serait disponible.

Il serait donc utile d’évaluer une sectorisation située à la latitude des routes océaniquesprincipales et qui comprendrait 4 secteurs entre FL245 et FL375 plus un secteur au-dessus.L’espace au Nord et au Sud de cette zone pourrait être géré par des secteurs illimités au-dessus de FL245.

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Sectorisations conçues pour l’orientation de trafic E4

Le choix de la zone de transition avait une influence certaine sur la charge de travail decertains secteurs dans l’orientation de trafic E4. C’est la zone de transition Trans 2 qui estapparue comme étant la plus souhaitable dans ce contexte.

La sectorisation E4Amod utilisait un secteur supérieur pour soulager les secteurs BABAN2et BURAK2 et garantissait une bonne répartition du trafic; néanmoins, l’utilisation de Trans1 dans cette organisation augmentait la charge de travail des secteurs Ouest. Le protocoled’impression des strips de Shannon contribuait aux difficultés rencontrées dans le secteurDUBLIN.

Les autres sectorisations testées pour la série E4 entraînaient une répartition inégale du traficet de la charge de travail. De plus, la sectorisation E4B comprenait un secteur supérieur trèsétendu qui couvrait les 4 secteurs types Nord. Ce garnd secteur était chargé de surveiller lespoints de convergence situés à l’intérieur de l’espace britannique et cela impliquait d’avoirune image radar couvrant une zone trop étendue.

La partie Nord-Est du secteur type DOLIP 2 où passait le trafic sur la route 54°N 15°W -CRK nécessitait une importante coordination qui pourrait être évitée si cet espace étaittransféré à BURAK 2.

On peut conclure, bien que cette solution n’ait pas été validée par une simulation, qu’unecombinaison de E4Amod et de Trans 2, associée à un nouveau protocole d’impression desstrips, pourrait fournir une sectorisation adaptée aux flux de trafic E4.

Sectorisations conçues pour l’orientation de trafic W1

La solution d’une bonne gestion du flux de trafic W1 semble être un mélange de tous lesscénarios testés. Si le trafic Ouest via RATKA était transféré directement au secteur GAPLI,le flux de trafic principal W1 au Sud de l’UIR pourrait être géré par 4 secteurs intermédiairessitués entre FL245 et FL355. L’espace immédiatement au-dessus de ces secteurs pourrait,quant à lui, être géré par un secteur supérieur unique. Deux autres secteurs suffiraient pourgérer le niveau de trafic simulé sur le reste de l’espace de Shannon.

Sectorisations conçues pour l’orientation de trafic W4

On a pu déterminer que 4 secteurs intermédiaires entre FL245 et FL345 pouvaient gérer leflux de trafic principal de W4. Il semblerait que 2 secteurs supérieurs soient nécessaires pourgérer le trafic aux niveaux supérieurs étant donné que le seul secteur qui était simulé seretrouvait en surcharge. La limite inférieure de ces secteurs supérieurs devrait être variablepour pouvoir assurer une bonne répartition du trafic. Les résultats de la simulation n’ayantpas permis d’établir quel serait le meilleur niveau de coupure pour W4 de FL345 ou deFL355, le flux de trafic W4 nécessitera donc une analyse complémentaire.

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Analyse de la Zone de Transition RVSM

Tous les contrôleurs ont manifesté leur préférence pour la zone de transition la plus grande,Trans 2. Par sa taille, cette zone permettait de laisser plus longtemps les avions aux niveauxRVSM, ce qui simplifiait les croisements et les réorientations. Les avions recevaient unmeilleur service et il était plus facile de répartir équitablement la charge de travail entre lessecteurs.

L’intégration du trafic non-MASPS ne présentait pas de problème majeur pour Shannon enraison du petit nombre de vols soumis à CVSM qui traversaient l’espace de transition. Mais,comme cela peut se voir dans l’analyse de la zone de transition de Brest, un nombre plusimportant de trafic non-MASPS que celui qui a été simulé aurait une influence significativesur la charge de travail de la zone de transition.

Procédures de Coordination

Les nouvelles procédures de coordination peuvent être jugées acceptables mais un certainnombre d’améliorations seront nécessaires.

A moins qu’un système de coordination électronique ne soit mis en place, le secteurresponsable de l’attribution des niveaux de sortie devrait recevoir automatiquement le stripde tous les vols dont il a la responsabilité.

Dès qu’un niveau planifié est rentré ou modifié, l’écran EDD (Electronic Data Display)devrait le signaler aux autres secteurs.

Il faut envisager une modification de la limite de secteur entre SHANNON et DUBLIN pourfaciliter la surveillance à STU.

A l’heure actuelle, Shannon assure la séparation pour des points situés bien à l’intérieur del’espace de LATCC et cele l’oblige à utiliser des images radar à grande échelle. Les futuresnégociations avec LATCC devraient chercher à dégager Shannon de cette responsabilité.

Codes Transpondeur et Clairances de Routes Domestiques

La transmission des nouveaux codes transpondeur et des clairances aux avions qui quittaientl’OCA de Shanwick par l’Est, augmentait considérablement le volume des communicationsradio. Le moyen de diminuer ces communications pour la plupart des secteurs de Shannonserait de transmettre les codes SSR et les clairances d’une autre façon. Un système data-linkpourrait être utilisé pour transmettre aux avions leur route et transpondeur avant qu’ils nequittent l’espace océanique.

Redistribution des Tâches

Les niveaux de trafic simulés ont entraîné une révision du partage des responsabilités entrecontrôleurs radar et contrôleurs organiques. Même si les résultats de la simulation étaientquelque peu faussés par le temps de réponse du simulateur, il faudrait néanmoins revoir le

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partage des tâches entre les contrôleurs pour répondre à l’augmentation de trafic deShannon.

Strips Papier

Les contrôleurs considéraient que pour que la charge de travail entraînée par les strips resteacceptable, ceux-ci ne devraient être imprimés que 15 à 20 minutes avant que l’avion nepénètre dans leur propre secteur. Cela permettrait par ailleurs de réduire le nombre de stripsd’annulation que les contrôleurs reçoivent lorsque le profil de vol d’un avion est modifié parun secteur précédent et qu’il ne concerne donc plus le secteur en question.

7.3 ANALYSE DE L’INTERFACE SHANNON-LATCC

Dans les exercices Est, les secteurs de LATCC devaient faire face à des niveaux de trafic trèsélevés aux points de transfert avec l’UIR de Shannon, certains contrôleurs considéraientmême le nombre d’appareils comme étant incontrôlable. Tous les avions étaient soumis auxlettres d’accord en vigueur et n’étaient mis en cap radar qu’après accord préalable. Pourfaciliter le travail de LATCC, Shannon a tenté de réduire la charge aux points de sortie aumoyen de changements de route. Néanmoins, à cause de la charge de travail produite par leniveau de trafic simulé, les contrôleurs de Shannon se sont trouvés incapables d’effectuer laségrégation du trafic en fonction de sa destination.

La nécessité d’assurer une séparation constante sur des points situés bien à l’intérieur del’espace de LATCC (en particulier MERLY) représentait une charge importante pourShannon et impliquait l’utilisation d’échelles radar importantes, ce qui rendait les autrestâches à l’intérieur du secteur plus difficiles à accomplir. L’un des objectifs de négociationssouhaitable serait le transfert des avions équipés RNAV sur des routes directes, ce quipermettrait d’éviter les points de convergence comme MERLY. Le report "Travers GAPLI"au lieu de "Vertical GAPLI" pour les avions en route directe sur LND a été bien accueilli parles contrôleurs de Shannon car ainsi, ils n’étaient plus obligés de surveiller la séparation àLND.

Les contrôleurs de Shannon étaient unanimes pour penser que lorsque le trafic atteindrait leniveau simulé, il serait nécessaire d’avoir des niveaux supplémentaires sur les points d’entréede l’espace de LATCC ou même, un nouveau point d’entrée entre GAPLI et BANLO.L’opinion générale des contrôleurs de LATCC était qu’une augmentation de la capacité deleur centre de contrôle serait vraisemblablement nécessaire pour pouvoir gérer les niveaux detrafic simulés. En effet, si l’on retirait à Shannon la responsabilité de séparation du trafic surles points situés dans l’espace de LATCC, cela entraînerait de fait une augmentation de lacharge de travail pour les contrôleurs de LATCC.

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7.4 ANALYSE DE L’INTERFACE SHANNON - BREST

Flux Est

Les contrôleurs brestois avaient le sentiment qu’en raison de l’orientation actuelle des routesdans l’espace français, il ne leur était pas possible d’accepter le trafic de Shannon sur tous lesniveaux (y compris les niveaux RVSM). Aucun système FLAS n’a pu résoudre le problèmede convergence du secteur OS au voisinage d’ODELO.

Seul un nouveau réseau de routes permettrait d’améliorer l’interface Shannon - Brest pourles flux Est.

Flux Ouest

Le système FLAS qui était le plus adapté pour Shannon était FLAS 6 (niveaux RVSMuniquement). Ce système permettait de résoudre les problèmes de croisements dans l’espacede Shannon et convenait aussi pour Brest.

8. RECOMMANDATIONS

Les propositions d’amélioration sont les suivantes:

• étendre le secteur de Brest vers l’ouest jusqu’au 9°West pour inclure l’espace deShanwick compris dans la couverture radar de Brest.

• établir une nouvelle route directe RATKA - JSY et renégocier les lettres d’accordafin d’exclure cette route de l’espace de LATCC.

• les négociations à venir avec LATCC devront viser à dégager la responsabilité deShannon pour la séparation du trafic sur les points bien à l’intérieur de l’espace deLATCC car cela impose à Shannon l’utilisation d’échelles radar trop importantesqu’il serait préférable d’éviter.

• étudier les méthodes destinées à accroître la capacité de l’interface Shannon -LATCC, tout spécialement au niveau des flux de trafic Est. A cette fin, il seraitsouhaitable d’établir:

- un nouveau point d’entrée dans l’espace britannique situé entre GAPLI etBANLO et/ou d’ajouter des niveaux de vol sur les points qui existent déjà.

- une route directe BANLO - GIBSO afin de réduire la densité du trafic surMERLY.

• étant donné les répercussions que la RVSM aura sur les activités militaires, ilconvient d’associer le Ministère de la Défense aux futures simulations qui traiterontde sa généralisation à l’ensemble de l’espace aérien français.

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• renégocier l’attribution des zones militaires réservées et rechercher des accords pourun système de partage de l’espace pendant les périodes denses de trafic civil.

Il est aussi recommandé de planifier des études concernant:

• l’UIR de Shannon pour affiner les sectorisations testées pendant la simulation AR37.

• l’UIR de Brest, en tenant compte plus particulièrement de la coupure verticale dessecteurs existants, des nouveaux réseaux de routes et de la réduction de la taille dusecteur AS.

• l’espace situé à l’Est de Dinard et Nantes, afin d’évaluer l’impact de la mise enservice de la RVSM sur l’Atlantique nord et des nouveaux réseaux de routes del’UIR de Brest sur les secteurs en aval.

• Des augmentations de la capacité dans la zone Ouest de l’UIR de Londres pour gérerl’augmentation du trafic océanique qui suivra la mise en place de la RVSM surl’Atlantique nord.

Les résultats des études décrites ci-dessus devront être validés par simulation dès lors quecela sera nécessaire.

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ANNEX I

MAPS

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