Finding a causal method for the prediction and assessment of safety performance in an Air Traffic Management Service = Establecimiento de un método causal para la predicción y medición de prestaciones de seguridad operacional de un Servicio de Gestión de Tráfico Aéreo

Barragán Montes, Ana del Rocío (2017). Finding a causal method for the prediction and assessment of safety performance in an Air Traffic Management Service = Establecimiento de un método causal para la predicción y medición de prestaciones de seguridad operacional de un Servicio de Gestión de Tráfico Aéreo. Tesis (Doctoral), E.T.S. de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.49146.

Descripción

Título: Finding a causal method for the prediction and assessment of safety performance in an Air Traffic Management Service = Establecimiento de un método causal para la predicción y medición de prestaciones de seguridad operacional de un Servicio de Gestión de Tráfico Aéreo
Autor/es:
  • Barragán Montes, Ana del Rocío
Director/es:
  • Gómez Comendador, Fernando
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2017
Materias:
Escuela: E.T.S. de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (UPM)
Departamento: Sistemas Aeroespaciales, Transporte Aéreo y Aeropuertos
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El rendimiento de un espacio aéreo en términos de seguridad operacional debería ser medido de manera preventiva tal y como es recomendado por la OACI. La búsqueda de métricas precursoras de prestaciones de seguridad es un campo en pleno auge. Los factores que pueden dar una medida de la seguridad pueden ser varios. Actualmente se tienen en cuenta los eventos de seguridad, entendiendo como tales: §los incidentes o pérdidas de la separación mínima establecida, reportados por los actores que intervienen en la operación: pilotos y controladores del espacio aéreo; §los accidentes. De esta manera, la seguridad se mide en base a eventos que ocurren ocasionalmente, así como a la probabilidad de que sucedan las causas – o riesgos- que los provocan. Es posible, no obstante, que no todos los incidentes se reporten, por lo que la frecuencia de estos eventos puede no ser calculada con exactitud. Es por ello que se hace necesario encontrar nuevos indicadores que puedan supervisar de manera proactiva y objetiva una posible degradación del espacio aéreo en términos de seguridad operacional. La aparente correlación entre los tiempos de reacción de los controladores aéreos ante la detección de una posible falta de separación y el tiempo hasta que ésta se evita, parece una medida que puede facilitar información sobre el comportamiento del sistema de Gestión del Tráfico Aéreo en relación a la seguridad operacional. Cuando el tiempo remanente hasta el incidente es largo o cuando se tarda poco en solventar una vez detectado, el sistema se estaría comportando adecuadamente en términos de seguridad. Adicionalmente, en un espacio aéreo normalizado, ante la detección de pérdidas de separación, los tiempos remanentes hasta el punto de mayor proximidad entre aeronaves medido en el momento en el que se tomaron las medidas evasivas adecuadas, deberían mantenerse acotados, independientemente del controlador que facilita el servicio, la configuración de sectores activa, la densidad de tráfico o cualquier otro factor. Sin embargo, la existencia aislada de una situación donde no se cumplan las condiciones ideales no tiene por qué implicar un fallo de seguridad en el espacio aéreo, ya que un espacio aéreo seguro tiene que operar de manera normalizada incluso bajo las situaciones más estresantes. El control del tráfico aéreo tiene impacto en las trayectorias voladas: maniobras no detalladas en el plan de vuelo se corresponden con autorizaciones y con acciones tomadas por parte del control en tierra para sincronizar las trayectorias y evitar pérdidas de separación entre ellas. El objetivo de esta tesis es doble: por un lado, determinar si los tiempos de respuesta y tiempos remanentes hasta el punto de máxima proximidad medidos mediante trazas radar, varían en función del estado del servicio de control del tráfico aéreo; y, por otro lado, observar si dichos tiempos hasta el conflicto potencial fluctúan en función de factores que afectan a la seguridad operacional. Por tanto, se podrían definir métricas sobre los tiempos calculados a partir de las trayectorias recorridas que alerten de una degradación del sistema en términos de seguridad operacional. La pregunta que se pretende contestar en esta investigación es: ¿Se pueden extraer métricas post-operacionales que puedan ser utilizadas como precursores de seguridad operacional analizando trayectorias provenientes de trazas radar? Aunque el objetivo de la tesis era encontrar una causalidad entre esos factores y las prestaciones de seguridad, esta relación no ha podido ser demostrada. Sin embargo, gracias a técnicas de Data Mining aplicadas a gran cantidad de datos, sí se ha podido comprobar que existe una correlación entre los tiempos de reacción y los remanentes hasta el conflicto potencial y la seguridad operacional de un espacio aéreo y se han propuesto unas métricas que lo evidencian. A falta de disponibilidad de más datos que puedan derivar en un estudio más exhaustivo, se establece un marco de referencia en el comportamiento “promedio” del sistema, no pretendiendo establecer un objetivo ni un umbral de seguridad del espacio aéreo observado, sino una referencia comparativa y en términos estadísticos. ----------ABSTRACT---------- ICAO recommends that airspace safety performance be preventively measured and monitored. This requirement urges the search for precursory safety metrics. Several measures can estimate safety metrics. Currently, safety events are accounted. Safety events include: §incidents or loss of separation minima reported by operation agents: pilots and air traffic controllers; §accidents. Accordingly, safety is measured based on rare events, and on the probability of the occurrence of the causes -called risks- that provoke them. Additionally, there might be some non-reported incidents and therefore, the frequency of these events cannot be accurately assessed. Thus, it becomes necessary to find new indicators to objectively and proactively oversight a possible airspace degradation in terms of safety. The seemingly correlation between air traffic controllers’ reaction times upon the detection of a possible loss of separation minima and the time until it is avoided, appears to be a measure which can bring information about the safe behaviour of an Air Traffic Management system. Were time remaining until the incident long or did it take little to solve upon detection, the system would be behaving adequately in terms of safety. Additionally, in a standardised airspace, once the loss of separation is detected ahead, times remaining to the closest point of approach at the moment of the avoidance manoeuvre should remain bounded, regardless of the air traffic controller providing service, the active sector configuration, the traffic density or any other factor. However, the isolated existence of a situation where the ideal conditions are not met does not necessarily imply a lack of safety, since a safe airspace must operate normally even under the most stressing conditions. Air traffic control has an impact on the flight trajectories: non-specified manoeuvres in the flight plan correspond with clearances and actions taken by air traffic control on the ground to synchronise trajectories and avoid losses of separation among aircraft. The goal of this thesis is double: •first, determining if reaction times and times remaining to the closest point of approach assessed through radar tracks vary depending on the state of the air traffic control service; •and second, examining if those times until the potential conflict fluctuate according to factors which affect safety. Therefore, some metrics derived from flight trajectories could be calculated such that they could alert about a system degradation in terms of safety. The research question addressed is: Can precursory safety metrics be inferred from post-flight trajectories extracted from radar tracks? Although the goal of the thesis was finding a cause-and-effect relationship between some causative factors and safety performance, this relationship could not be proven. Nevertheless, a big amount of data has been studied using Data Mining techniques. It has been demonstrated that there exists a correlation between reaction times and times to potential conflicts and the safety performance of an airspace and some metrics which evince it have been proposed. In the absence of more data availability which could delve into this study, a framework has been established by means of its average behaviour. However, a safety target or a threshold is not intended to be set by this average performance, but a statistical reference.

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ID de Registro: 49146
Identificador DC: http://oa.upm.es/49146/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:49146
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.49146
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 19 Ene 2018 08:01
Ultima Modificación: 20 Jul 2018 22:30
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