« paradigm shift » concept opérationnel · paradigm shift is a project started in jan’2004...

ORGANISATION EUROPEENE POUR LA SECURITE DE LA NAVIGATION AERIENNE

EUROCONTROL

CENTRE EXPERIMENTAL EUROCONTROL

« Paradigm SHIFT »

Concept Opérationnel

Note EEC No. 01/05 Version Française

Projet INO-1-AC-SHIF

Publiée: Janvier 2005

Les informations contenues dans ce document sont la propriété de l’Agence EUROCONTROL. Toute reproduction même partielle, sous quelque forme que ce soit, doit recevoir l’accord préalable de l’Agence.

Ce rapport ne reflète pas nécessairement les idées ou la politique officielle de l’Agence.

REPORT DOCUMENTATION PAGE Reference: EEC Note No. 01/05

Security Classification: Unclassified

Originator: EEC - INO (INOvative Research )

Originator (Corporate Author) Name/Location: EUROCONTROL Experimental Centre Centre de Bois des Bordes B.P.15 F - 91222 Brétigny-sur-Orge CEDEX FRANCE Telephone : +33 (0)1 69 88 75 00

Sponsor: EUROCONTROL Experimental Centre

Sponsor (Contract Authority) Name/Location: EUROCONTROL Experimental Centre Centre de Bois des Bordes B.P.15 F - 91222 Brétigny-sur-Orge CEDEX FRANCE Telephone : +33 (0)1 69 88 75 00

TITLE: Paradigm SHIFT

Operational Concept Document French Version

Author

L. GUICHARD S. GUIBERT H. HERING

D. DOHY (STERIA) J.Y. GRAU (STERIA) J. NOBEL (STERIA)

K. BELAHCENE (CS)

Date

01/2005

Pages

XIV+113

Figures

24

Tables -

Annex 2

References

34

Project INO-1-AC-SHIF

Task No. Sponsor Period 2004

Distribution Statement: (a) Controlled by: Vu DUONG Head of INO (b) Special Limitations: None Descriptors (keywords): Capacity, safety, punctuality, ATM, global efficiency, negotiated contract, co-ordination, co-operation, tactical triangle, disruptions management, dual airspace, adaptative airspace, research agenda Abstract: Paradigm SHIFT is a project started in Jan’2004 that investigates solutions to increase capacity and maintain at least the same level of safety in order to target a global efficiency and to support a sustainable air transport business development. Objectives are to take into account the interest of all actors dealing with ATM, like Airport, Airlines, Air Navigation Services,.... and to reinforce the co-ordination and co-operation between these actors, based on negotiated contract The project is trying to optimize resources by reducing the uncertainty and aims at offering a new way of managing the process The Paradigm SHIFT is proposing a collaborative approach, in a global system wide perspective, maintaining the adequacy of a tactical triangle : traffic demand, infrastructure and operations. The main goal is to increase the punctuality, by analysing and considering the potential disruptions in the Air Traffic Management system. The first step of this project is to analyse the current ATM problematics, and their evolutions. The second step consists in describing an operational concept based on three major points:

• To consider the Air Navigation Services as a part of the Air Transportation System, with efficiency issues addressed with a global approach of this composite system.

• To increase co-ordination between actors based on negotiated contracts. • To achieve operational excellence thanks to a local adequacy of a tactical triangle : traffic demand,

infrastructure and operations.

Paradigm SHIFT: Concept Opérationnel

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Utilisateur

Rectangle

Utilisateur

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roe

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REVISIONS

Release Date Subject

V0.0 Draft 15/10/2004 Version draft pour approbation

V1.0 Initial 17/01/2005 Version Initiale


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Page laissée intentionnellement blanche


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TABLE DES MATIERES

RESUME ....................................................................................................................................XI

1 INTRODUCTION .................................................................................................................. 1

2 ENJEU DU PROJET PARADIGM SHIFT ............................................................................ 2

2.1 POSITIONNEMENT.......................................................................................................... 3

3 ANALYSE DE LA NAVIGATION AERIENNE...................................................................... 4

3.1 NAVIGATION AERIENNE ET TRANSPORT AERIEN .................................................... 4 3.1.1 La Navigation Aérienne dans le Système de Transport ............................................ 4 3.1.2 Navigation Aérienne et Productivité........................................................................... 5

3.2 LA NAVIGATION AERIENNE .......................................................................................... 8 3.2.1 La navigation Aérienne Aujourd'hui ........................................................................... 8 3.2.2 Les Composantes du Trafic Aérien ......................................................................... 10 3.2.3 Le Cycle de Vie de l'Aéronef ................................................................................... 14 3.2.4 Perturbations ........................................................................................................... 16 3.2.5 Un Processus Central : l'Anticipation....................................................................... 22 3.2.6 Modélisation de la Navigation Aérienne .................................................................. 24

3.3 HYPOTHESES D'EVOLUTION DU TRAFIC.................................................................. 32

4 PARADIGME SHIFT .......................................................................................................... 35

4.1 CADRE D'EVOLUTION DE LA NAVIGATION AERIENNE........................................... 35 4.1.1 Un cadre Fédérateur................................................................................................ 35 4.1.2 Les Pré-requis à de Futurs Concepts ...................................................................... 37 4.1.3 Bases pour de Futurs Concepts Opérationnels....................................................... 40 4.1.4 Paradigme SHIFT .................................................................................................... 50

4.2 CONTRAT D'OBJECTIF ................................................................................................ 51 4.2.1 Pourquoi un Contrat d'Objectif ?.............................................................................. 51 4.2.2 Les Principes du Contrat d'Objectif ......................................................................... 54 4.2.3 L'élaboration du contrat d'objectif ............................................................................ 57

4.3 APPROCHE FONCTIONNELLE .................................................................................... 63 4.3.1 Le plan opérationnel ................................................................................................ 65 4.3.2 Contrat d’Objectif ..................................................................................................... 80

4.4 L'ESPACE AERIEN DUAL............................................................................................. 84 4.4.1 Motivations et Attentes ............................................................................................ 84 4.4.2 Description de la proposition ................................................................................... 86 4.4.3 Points ouverts .......................................................................................................... 90


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4.5 SUPPORTS TECHNOLOGIQUES ET LOGISTIQUES ..................................................92 4.5.1 Un Espace Aérien Adaptatif .....................................................................................92 4.5.2 Infrastructure de Collaboration.................................................................................94 4.5.3 Organisation et Gestion ...........................................................................................95

4.6 BENEFICES ESCOMPTES ............................................................................................99

5 CONCLUSION..................................................................................................................102

BIBLIOGRAPHIE ....................................................................................................................103

ANNEXES................................................................................................................................106

A.1 DEFINITIONS ...................................................................................................................107

A.1.1 Acteur...........................................................................................................................107

A.1.2 Modérateur...................................................................................................................107

A.1.3 Opérateur (TO).............................................................................................................107

A.1.4 Rotation........................................................................................................................107

A.1.5 Demande Initiale..........................................................................................................107

A.1.6 Plan Opérationnel (OP)...............................................................................................108

A.1.7 Accord Opérationnel (OA)..........................................................................................108

A.1.8 Contrat d’Objectif (CoO).............................................................................................108

A.1.9 Marge............................................................................................................................108

A.1.10 Renégociation .............................................................................................................109

A.1.11 Feuille de Service (SeF)..............................................................................................109

A.1.12 Plan de Service (SeP) .................................................................................................109

A.1.13 Plan de Vol...................................................................................................................109

A.1.14 Niveau Stratégique......................................................................................................110

A.1.15 Niveau Tactique...........................................................................................................110

A.1.16 Round...........................................................................................................................110

A.2 GLOSSAIRE.....................................................................................................................111


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TABLE DES FIGURES

TUFigure 1 : Paradigm SHIFT scope UT ........................................................................................... 3 TUFigure 2 : La navigation aérienne: une interface au cœur du système aéronautique UT.............. 6 TUFigure 3 : Le cycle de vie de l'aéronef UT ................................................................................... 15 TUFigure 4 : L'anticipation/planification dans l'ATM UT................................................................... 23 TUFigure 5 : Modèle "parapluie" de l'ATMUT ................................................................................. 24 TUFigure 6 : Paradigmes opérationnels de la navigation aérienne UT............................................ 28 TUFigure 7 : Le trépied de la navigation aérienne UT ..................................................................... 30 TUFigure 8 : Le triangle tactique UT ................................................................................................ 43 TUFigure 9 : Le vol dans le cycle de vie de l'aéronef UT ................................................................. 53 TUFigure 10 : Le contrat d'objectif et son enveloppe UT ................................................................. 55 TUFigure 11 : La fenêtre temporelle et les rotations des aéronefs UT ............................................ 59 TUFigure 12 : Les trois phases du processus d'élaboration UT ...................................................... 59 TUFigure 13 : Schéma des niveaux stratégique et tactiques UT ..................................................... 64 TUFigure 14 : Processus global d’élaboration du contrat d’objectif UT ........................................... 65 TUFigure 15 : Le plan opérationnel UT ............................................................................................ 66 TUFigure 16 : Round 1 du plan opérationnel UT ............................................................................. 67 TUFigure 17 : Round 2 du plan opérationnel UT ............................................................................. 68 TUFigure 18 : exemples d’enveloppes de contrat d’objectif UT....................................................... 82 TUFigure 19 : Exemple d’organisation locale d’une zone très dense UT ........................................ 86 TUFigure 20 : Organisation horizontale d’un ruban d’autoroute UT................................................. 87 TUFigure 21 : Coupe verticale d’un ruban d’autoroute : organisation en tranches UT .................... 88 TUFigure 22 : Transition par double baïonnette UT......................................................................... 89 TUFigure 23 : L’axe transversal du système de la navigation aérienne UT..................................... 97 TUFigure 24 : L’axe longitudinal d’un segment air UT ..................................................................... 98


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RÉSUME

SHIFT proposes, through an analysis of the aeronautical system and ATM, innovative concepts for responding to safety, capacity and efficiency issues linked to the growth in air traffic in Europe after 2015. The scope of SHIFT does not aim at dealing with all aspects of ATM, but to focus its attention on the en-route part while maintaining a holistic approach, in particular by strengthening the interfaces with the other components of the air transport system.

There is a consensus to declare that the current air traffic management system has some limitations in order to cope with the challenges of future air transport system (ACARE, 2002; University Concept team, 2003; EUROCONTROL, 2004; Gate to Gate project, 2004). The initial work achieved in the Paradigm SHIFT project is in line with this vision, and identifies ATM key-features for proposing ways of evolution. ATM key-features identification has been raised from the analysis of Supersector project results and interviews of operational air traffic controllers and ATM experts.

The ATM key-features can be summarized in the following points:

• Air transport is a production system. The Air transport exists only because it meets cost-efficiency criteria. In this context, air navigation is a link in a chain of production which meets financial, safety and efficiency targets. ATM costs refer both to taxes charged on the airlines and passengers, and the consequences of ATM operations like delays, which penalize airline operations.

• The nature of future European air traffic demand is very difficult to establish. Economical, social and geo-political factors can quickly modify the demand and have great impacts on the air transport system. However, it seems reasonable to work on the following hypothesis: moderate growth of number of flights, complex network, main flows between north and south and between east and west, and high density central area.

• En-route Air traffic is a mix of climbing/descending and cruising aircrafts. Each of these categories has different characteristics in terms of throughput, disruptions, bulk, shape, complexity, and services, which require different solutions to apply. The task and responsibility sharing among ATM/ATC actors are based on geographical division where all traffic categories are combined. A better way to take into account the traffic characteristics in sector design and traffic organization is a fruitful way to have a more efficient task sharing between ATM/ATC actors.

• ATM/ATC are continuously subjected to disruptions. The uncertainty is currently one of the major factors that impacts the different entities sizes to face the growth of traffic. The management of the uncertainties is a key issue for the future. Uncertainty is the results of disruptive factors inherent in the aeronautical system. Disruptions can be classified into different categories: ad hoc events (meteorology, runway capacity, aircraft failure, etc.), constant imprecision (technologic inaccuracy, noise model), and system-wide problems generated by interfaces between ATM/ATC components (ATFM vs. ATC, and ATC vs. aircraft crew). The future Air Navigation system should not try to eliminate these uncertainties but have to live with. The system should not be constrained if this brings no operational benefits, otherwise it will be too rigid and therefore incapable to manage the inherent variability in the air navigation system.


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• There is an operational continuity for airlines between ground and air operations. This continuity can be described as the operating cycle of an aircraft. In such a vision, landing time appears as a key factor for the airlines, and consequently a key challenge for the ATM/ATC to perform. The operating cycle of an aircraft integrates totally the approach developed by CDM-Airports for the ground operation side.

• There are strong relationships between the traffic to manage, the airspace structure and the ATCO operating method. The air navigation system operation modes need to be approached globally. They are the result of a complex compromise between the organisation of traffic (flight planning), the airspace structure (routes, navigation points, control units), and lastly, the operational working methods. The strong relationships between the three elements can be described as the "air navigation tripod". The balance between the axes of the tripod is performed to be locally efficient.

• Traffic demand continuously fluctuates. It is now acknowledged that, in order to manage heavy traffic loads, it is likely that more and more constraints will be associated to the navigation system. These constraints are only appropriate when loads are heavy and are disadvantageous on low density traffic. For this reason, air navigation must be envisaged in the shape of a flexible airspace which has the capacity to adapt itself to meet demand. Efficiency consists to reply to the demand in the frame of ATM/ATC resource management optimization.

Based on the here above key features, two majors concepts have been raised and define our approach of the ATM, the Contract of objective and the Dual Airspace. Those concepts are independent, they can be investigated independently and can lead to various sub-concepts.

The Contract of objective defines objectives applicable to a flight and links actors together through agreed interfaces. The respect of the Contract of objective, negotiate between the appropriate actors, is a way of managing organised traffic and conform the operations to planning. This Contract of objective is drafted during a negotiation phase involving all actors (airlines, airports, ANSP, military units...). This collaborative decision-making phase is known as the Operational Plan.

This global organization is driven by agreed objectives. This objectives assignment is based upon a breakdown of responsibilities in the ANS: the decentralized ATM organization appears as a new concept to increase ATM efficiency. Only local actors have the best view to optimize their organization

“Constraints must be as light as possible”. Disruptions are part of the ATM system. Putting constraints to insure safety and fluidity is necessary to manage the traffic. But over constraining close the door to the resilience face to uncertainty and is not cost-transparent The concept of Target windows is to define 4D windows as intermediate objectives for a flight, linking actors together and taking into account constraints and system capability to insure negotiations to reach global objectives.

The last main concept, Dual Airspace introduces a small number of continental highways conveying long haul cruise traffic to decrease the traffic pressure on local Navigation Services.

The contract of objective, the Operational plan, the target windows, the decentralized ATM organization and the Dual Airspace are the different innovative concepts proposed as guidelines for ATM evolutions.


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The first stage of the SHIFT project is now finished and allowed to have an Operational Concept Document. The following stage will demonstrate the relevance and the validity of concepts in the frame of safety, capacity and efficiency issues linked to the growth in air traffic in Europe after 2020. For this, a research agenda was proposed for prioritising the studies and the resource use.


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1 INTRODUCTION

Ce document constitue le Concept Opérationnel du projet Paradigm SHIFT, débuté en janvier 2004, au sein de La Business Area INO du Centre Expérimental Eurocontrol.

Ce projet propose un nouveau paradigme de gestion et de contrôle du trafic aérien qui réponde aux challenges des années 2020.

Il investigue des solutions permettant d’accroître la capacité , en conservant le même niveau , au minimum, de sécurité, tout en étant plus efficace, grâce à son approche collaborative et ses réflexions sur la gestion de l’espace et la gestion des perturbations...

Il fait la synthèse des réflexions menées par le groupe de travail constitué des représentants STERIA, CS et du Centre Expérimental EUROCONTROL, ainsi que des interactions avec des contrôleurs opérationnels (français, tchèques, slovènes et hongrois) et experts intervenus dans le cadre du projet SHIFT.


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2 ENJEU DU PROJET PARADIGM SHIFT

Le développement du transport aérien oblige les différents systèmes qui le composent à évoluer de façon permanente. Ces évolutions se font de façon quotidienne au niveau des compagnies aériennes, des concepteurs d'aéronefs, des plate-formes aéroportuaires et de la navigation aérienne, pour ne citer que les principaux. L'optimisation est un maître mot qui guide toutes ces évolutions, qu'elle se fasse de façon isolée ou concertée. Toutefois, il apparaît que si on regarde l'historique de ces évolutions, on peut décrire plusieurs périodes dans le développement du transport aérien [Bib 2][Bib 16] :

- De son origine aux années 50, le système aérien s'est caractérisé par une prédominance de l'aviation militaire et l'émergence de l'aviation commerciale, toutes les deux sous l'impulsion d'un développement des technologies aéronautiques. Dans ce cadre, la navigation aérienne a défini et instancié les bases performantes d'une gestion et d'un contrôle du trafic aérien. On peut qualifier cette période de pionnière et créative.

- Des années 50 aux années 2000, le système aérien se caractérise par l'explosion de l'aviation commerciale au niveau mondial avec dès les années 90, des "goulots d'étranglements" qui apparaissent aux niveaux de certaines plate-formes aéroportuaires et de l'espace aérien. Pour faire face à ce développement, la navigation aérienne développe les équipements informatiques et entre dans une ère professionnelle qui se caractérise par un haut niveau de performance tant sur le plan de la capacité, de la fluidité que de la sécurité du trafic.

- Les années à venir sont celles d'un développement durable du système aérien qui va se caractériser par un accroissement régulier. Cet accroissement n'est viable que s'il fait face aux challenges de la qualité, de l'accessibilité au plus grand nombre, de l'environnement, de la sûreté, de l'efficacité et bien entendu de la sécurité. Le contrôle aérien se doit alors d'évoluer vers une organisation et un fonctionnement plus industriel qui associe professionnalisme et productivité.

Le projet SHIFT a été initié au sein de la Business Area Innovative Research pour relever le challenge des années à venir. SHIFT s'inscrit dans les démarches prospectives de la communauté ATM pour proposer des pistes d'évolution de la navigation aérienne. SHIFT est une plate-forme de réflexion dont l'objectif est de proposer de futurs concepts qui devront faire l'objet d'études particulières.

Le point de départ de SHIFT est celui du contrôle en-route et de l'optimisation des méthodes de travail des contrôleurs. Fort de l'expérience acquise dans le projet Supersecteur [Bib 18][Bib 20], le projet SHIFT considère la problématique de l'en-route à travers son intégration dans la problématique de l'ATM. Cela explique que rapidement, il a fallu positionner les problématiques de la capacité, de la fluidité et de la sécurité du trafic dans l'en-route au sein du système de la navigation aérienne. Les conséquences en ont été d'une part, une approche plus globale de l'en-route qui n'avait pas été envisagée au début de l'étude et d'autre part, l'approfondissement de champs de l'ATM qui peuvent apparaître comme éloignés de l'en-route mais qui permettent de mieux le comprendre et le traiter. C'est ainsi qu'une large partie de la réflexion a porté sur l'espace aérien, ce qui a fait l'objet d'une fourniture spécifique d'Eurocontrol.


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2.1 POSITIONNEMENT

Le projet Paradigm Shift développé ici s’inscrit dans le cadre des différentes actions de recherche et de développement initiés au niveau européen par la Commission Européenne et par Eurocontrol.

Il s’inscrit dans une vision « Top/Down » ayant pour axe moteur l’analyse de la navigation aérienne.

Il intègre aussi l’approche développée par de nombreux projets dédiés à différents outils de support ainsi que des besoins utilisateurs que sont par exemple les compagnies aériennes.

Ces différentes approches sont représentées figure 1.

Figure 1 : Paradigm SHIFT scope

ACARE OCD EUROCONTROL

C-ATM

SESAME

G2G

AFAS/ MAFAS

DataLink

ASAS

Air France

Paradigm SHIFT

SWIM

CDM

LEONARDO

Concepts Opérationnels (Vision Top/Down)

Outils de support (Vision Bottom/Up)

Recommandations


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3 ANALYSE DE LA NAVIGATION AERIENNE

3.1 NAVIGATION AERIENNE ET TRANSPORT AERIEN

3.1.1 La Navigation Aérienne dans le Système de Transport

La gestion du trafic aérien s’inscrit dans un contexte plus vaste, celui du transport aérien dont les enjeux vont au-delà du seul cadre du transport des passagers puisqu'il est aussi un marché d'emploi, de développement technologique et de développement commercial [Bib 4].

Le caractère ouvert du marché du transport complique la tâche de la gestion du trafic en ce sens qu’il conduit à optimiser un processus sans même en connaître les critères d’efficacité. Il existe en effet autant de "business models" que de compagnies aériennes, qui en outre ne sont pas les seuls opérateurs du transport aérien, qu’il s’agit de servir au mieux en garantissant leur sécurité.

La composante la plus fondamentale de la gestion du trafic, celle qui garantit la séparation, repose sur une problématique fondamentalement locale. Cependant, l’importance du volume du trafic en Europe (environ 30 000 vols quotidiens en Europe au début des années 2000), oblige le gestionnaire à se préoccuper de l’allocation de ressources dont la disponibilité ne peut suivre la progression de la demande : les créneaux de piste et la capacité de contrôle. Cette allocation ne saurait être locale. Les problèmes posés impliquent des vols qui proviennent et/ou se rendent à des endroits très divers, et toute décision prise concernant une ressource donnée a des répercussions sur un nombre très important de ressources, et cette réaction en chaîne peut mettre en péril la rentabilité d’un vol.

C'est pour cela que le système de la navigation aérienne occupe une place à part dans le système du transport aérien. Il est un des éléments essentiels de la performance et de la sécurité du transport aérien, car il est totalement intégré au transport aérien comme un élément du puzzle complexe que représentent les compagnies, les aéroports, les clients, les services, les constructeurs d'aéronefs, etc. Toutefois, il se démarque de ces acteurs dans la mesure où il n'est pas soumis aux mêmes règles économiques. Or le coût direct et indirect de la navigation aérienne sur le transport aérien est une donnée importante dans la viabilité du transport aérien.

Par coût direct, on entend les coûts induits pour l'organisation et le fonctionnement de la navigation aérienne. Ils se traduisent par des taxes imputables aux compagnies aériennes. Le montant de ces taxes est une donnée relativement stable que les compagnies aériennes peuvent facilement gérer dans leurs stratégies commerciales. Il est bien évident que plus ces taxes seront faibles, plus il sera facile aux compagnies aériennes de proposer des tarifs qui stimulent le développement du transport aérien.


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Par coût indirect, on définit les coûts liés aux résultats du fonctionnement de la navigation aérienne. Ces résultats peuvent se traduire par des régulations de trafic, voire des dysfonctionnements, qui pénalisent le fonctionnement des compagnies aériennes au regard de leurs organisations et stratégies d'exploitation. Les conséquences sont pour elles des coûts supplémentaires, difficilement planifiables et quantifiables qui au-delà des aspects financiers génèrent une insatisfaction des clients au regard des services vendus. Ces coûts indirects ne favorisent pas le développement du transport aérien dans la mesure où ils contribuent aux difficultés économiques de certaines compagnies aériennes, et ce tout particulièrement lorsque le contexte économique est difficile. Sans vouloir intervenir sur un terrain purement économique, il est clair que la forte concurrence entre compagnies aériennes pour à la fois développer des parts de marché et résister à des modes d'organisation différents, pousse à avoir une meilleure visibilité sur les coûts indirects induits par la navigation aérienne. Il ne faut aussi négliger dans les coûts indirects l'impact des trajectoires sur l'environnement et leurs conséquences économiques.

3.1.2 Navigation Aérienne et Productivité

Sur la base de ces constants, la navigation aérienne ne peut se réfugier derrière le seul argument de la sécurité pour rester en marge des règles économiques du transport aérien. Le transport aérien est un système de production qui n'existe que parce qu'il satisfait à des critères de rentabilité économique. Dans cette perspective, la navigation aérienne est le maillon d'une chaîne de production qui répond à des objectifs économique, sécuritaire et de performance. Etre performant comme c'est le cas actuellement sur le plan de la sécurité n'est pas suffisant au regard du fonctionnement du transport aérien. Il faut développer de meilleurs résultats sur les plans de la capacité / fluidité et de l'économie. Ces objectifs seront d'autant plus prégnants que l'on veut répondre aux évolutions de croissance du trafic aérien.

La navigation aérienne doit donc mener une réflexion pour envisager des évolutions qui vont dans le sens d'une meilleure intégration des logiques de performance, sécuritaire et économique, qui régissent le transport aérien. Dans ces approches, les coûts directs (coûts de fonctionnement des organismes de la navigation aérienne) dépassent l'objet de la réflexion menée dans le projet SHIFT. Par contre, il apparaît comme essentiel de considérer la performance du système de navigation non seulement au regard des contraintes capacitaires mais aussi au regard du coût induit par les difficultés à répondre aux demandes capacitaires. Toute la réflexion et l'ensemble des concepts avancés dans le cadre du projet SHIFT s'inscrivent dans cette démarche. Les critères de performance retenus pour le système de navigation sont de deux ordres :

- Satisfaire aux besoins des utilisateurs, c'est-à-dire les compagnies au travers des besoins des passagers.

- Si cela n'est pas possible, pénaliser le moins possible les besoins des utilisateurs et dans ce cas, avoir la meilleure prédiction possible sur les modifications apportées afin de laisser aux autres opérateurs du système de transport, l'anticipation suffisante pour gérer au mieux de leurs contraintes d'exploitation et de rentabilité, les réorganisations induites.


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La mission de la navigation aérienne peut alors être résumée de la façon suivante : organiser et surveiller le trafic aérien de façon efficace et sûre pour répondre aux demandes des utilisateurs. On voit se dessiner dans une telle mission, une composante essentielle du système de transport à savoir la satisfaction des utilisateurs. C'est dans cette voie que le projet SHIFT s'est engagé sur la base des critères de performance énoncés ci-dessus. Optimiser la prise en compte des besoins des utilisateurs dans le système de navigation aérienne tout en tenant compte des contraintes auxquelles doit répondre la navigation aérienne peut amener à des finalités différentes que celles d'aujourd'hui pour les différents acteurs de la navigation. C'est en ce sens que l'on peut envisager une évolution, voire un changement, du paradigme de gestion et de contrôle de la navigation aérienne.

La navigation aérienne est alors un service que l'on peut décrire comme une interface entre les trois composantes que sont (Figure 2) :

- L'espace aérien dans lequel évolue les aéronefs en vol avec ses imprévus.

- Les compagnies aériennes qui représentent les clients (la demande) et les constructeurs d'aéronefs (dont les choix technologiques contribuent à la définition du cadre d'exploitation).

- Les aéroports et tous leurs services de support : sécurité, nettoyage, avitaillement, etc.

Passengers

Aircraftmanufacturers

ANS

AirlinesAirports

Sky

Figure 2 : La navigation aérienne: une interface au cœur du système aéronautique

La performance du système de navigation résulte de sa capacité d'adaptation à faire face à la variabilité des ces trois composantes. En ce sens, la navigation aérienne peut être caractérisée comme un système étant opportuniste, anticipatif et réactif :

- Opportuniste car il doit en permanence s'adapter aux circonstances instables de son exploitation.


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- Anticipatif car on ne peut concevoir et gérer un processus sans en avoir un modèle. Ce modèle est important car il permet de déterminer un cadre de fonctionnement pour optimiser les ressources et satisfaire un niveau de performance. Tout l'enjeu de la navigation aérienne réside alors dans la validité de son anticipation et dans la capacité de cette anticipation à résister aux facteurs d'instabilité.

- Réactif pour faire face aux instabilités du système aéronautique. Une gestion exclusive par "réactivité" ne peut se suffire en elle-même par risque d'explosion des ressources nécessaires et d'effondrement de la performance.


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3.2 LA NAVIGATION AERIENNE

3.2.1 La navigation Aérienne Aujourd'hui

Le système actuel de gestion du trafic aérien se heurte en Europe à des limitations qui ne lui permettent pas de répondre avec sérénité aux attentes des utilisateurs pour les années à venir. Coût, ponctualité, efficacité et flexibilité sont autant de critères qui doivent qualifier l'ATM et ce dans un contexte de trafic en augmentation. Une analyse du système existant est importante pour mieux comprendre où se situent les limitations et mieux appréhender les évolutions potentielles.

Les analyses des limitations du système actuel de gestion du trafic aérien font l'objet d'un consensus que l'on retrouve dans plusieurs documents (ACARE, 2002 [Bib 2] ; University Concept Team, 2003 [Bib 31] ; EUROCONTROL, 2004 [Bib 15] ; Gate to Gate, 2004 [Bib 17]). Ce consensus s'articule autour des points suivants :

- La capacité proposée par le système de la navigation aérienne ne permet pas de répondre à la demande tout en sachant que la capacité théorique disponible n'est pas totalement exploitée. Cela s'explique très bien par les caractéristiques de fonctionnement de l'organisme central de gestion des flux au niveau européen (CFMU : Control Flow Management Unit). Depuis 1988, la CFMU est l'organisme en charge de coordonner le trafic aérien au niveau européen, via la gestion des plans de vol des aéronefs. Son rôle est d'établir les "plans de charge" des différentes entités impliquées dans la gestion du trafic en fonction de leurs contraintes locales et d'organiser le trafic pour qu'il réponde à ces plans de charge. Pour cela, elle travaille sur des évaluations futures du trafic en fonction des informations dont elle dispose. Or, les informations à traiter arrivent de façon continue et peuvent concerner des échéances temporelles aussi bien à court terme qu'à long terme. Par ailleurs, l'environnement aéronautique est un environnement instable source permanente de perturbations qui impactent la gestion du trafic. Il en résulte que les évaluations capacitaires du réseau présentent de grandes incertitudes à la fois sur le trafic planifié, en raison de variations de charges non prévues à longue échéance, et sur le trafic réel en raison d'une vision "floue" de la distribution fine du trafic. La conséquence de cette incertitude est une réduction "volontaire" de la capacité planifiée du réseau pour faire face en temps réel à cette incertitude.


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Les mesures prises par la CFMU pour agir sur la gestion des aéronefs sont uniquement d'ordre limitatives, c'est à dire en retardant les heures de décollage. L'absence de liens plus directs entre le trafic réel, l'état des goulots d'étranglements au niveau de l'en-route, des capacités piste des aérodromes qui peuvent varier considérablement au cours de la journée, et des moyens d'actions plus fins et sensibles que le seul retard des aéronefs pour réguler le trafic, limite l'impact de la CFMU dans les phases de trafic chargé. Or c'est paradoxalement dans ces phases qu'un besoin de CFMU est le plus important. Il en résulte des pratiques à la fois du côté des compagnies (plusieurs plans de vol pour un même aéronef, non déclaration d'un retard avant le décollage, mettre la CFMU devant le fait accompli, jouer sur le principe du "premier qui demande, premier servi"), des aérodromes (gestion des séquences de décollage et d'atterrissage sur les seules contraintes de l'aérodrome et non plus en fonction de la distribution du trafic dans l'espace aérien) et des centres de contrôle ("jouer" sur les régulations pour avoir une meilleure maîtrise de l'imprécision) qui pénalisent encore plus le rôle de la CFMU et rendent sous capacitaire le système global de gestion du trafic.

- L'espace aérien européen est morcelé en espaces nationaux. Chaque espace national se distingue par un réseau de routes et des méthodes de travail différentes qui pénalisent la capacité et la fluidité du trafic, en particulier aux niveaux des interfaces de chaque réseau. Une approche intégrée et globale de la gestion du trafic au niveau européen apparaît comme la seule voie possible d'évolution substantielle d'un point de vue capacitaire et sécuritaire du trafic. Une continuité fonctionnelle et opérationnelle entre les différentes entités de contrôle s'impose pour considérer le vol d'un aéronef dans sa globalité et donc mieux appréhender l'ensemble du trafic aérien. Ce morcellement est accru par les espaces militaires qui réduisent dans les zones de trafic les plus denses les possibilités d'adaptation du système civil.

- Les capacités de décollage et d'atterrissage des aéroports constituent de véritables goulots d'étranglement qui ne permettent pas de répondre à une augmentation du trafic aérien. Les plate-formes les plus importantes sont déjà au maximum de leur capacité et seule une optimisation accrue des séquences de décollage et d'atterrissage permettra de faire face.

- Le calcul des plans de charge au sein d'une unité de contrôle en-route se fait sur la base du nombre maximum d'aéronefs qui peut être contrôlé au sein d'une position de contrôle. Ce nombre est propre à chaque unité de contrôle et correspond à la fois à un débit à l'heure et à un nombre d'aéronefs en instantané. Dans le modèle actuel de contrôle des aéronefs au niveau des positions de contrôle, les contrôleurs travaillent en binôme ou en trinôme lorsque le trafic est dense. On peut parler de travail collectif dans la mesure où des tâches différentes peuvent être effectuées par des personnes différentes. Toutefois, une analyse plus précise des relations au sein de l'équipe de contrôleurs d'une même position de contrôle montre que le travail du contrôleur "executive" est très individuel car, il peut certes se faire aider par le contrôleur "planner", mais il conserve la responsabilité complète du trafic aérien. C'est lui seul qui donne des ordres aux avions, et même si le "planner" lui prépare le travail ou lui propose des solutions, au final c'est lui qui décide ou non s'il faut donner un ordre à un avion. Cela a des conséquences très fortes sur le plan de charge d'une unité de contrôle, car c'est en quelque sorte la capacité du seul contrôleur "executive" à comprendre le trafic qui détermine la capacité de l'unité de contrôle. Tel qu'est organisé actuellement le trafic, la façon de le contrôler dans les 4 dimensions, et en fonction du réseau de route existant, le contrôleur "executive" ne peut comprendre le trafic que s'il en a une "picture" la plus complète possible. Cela signifie "tout savoir, partout et à tout moment".


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Ce paradigme s'explique par un souci des contrôleurs qui basent toute leur stratégie de gestion du trafic sur 2 points :

- Une gestion des conflits sur un mode principalement réactif.

- Une surveillance des aéronefs pour s'assurer qu'ils font bien ce qu'ils doivent faire (ce qui est dans le plan de vol ou ce qui leur a été ordonné par le contrôle).

Garder ce paradigme de contrôle au niveau de la position de contrôle apparaît une limitation incontournable à toute augmentation du nombre d'aéronefs à contrôler en raison des limitations humaines.

- Conséquences directes de ce paradigme de contrôle, on observe des réseaux de route rigides qui répondent au besoin du contrôleur de disposer de repères stables pour la mémorisation du trafic et une fragmentation des secteurs de contrôle avec de plus en plus de secteurs de petite taille pour ne pas dépasser les charges maximales de trafic gérables par l'opérateur humain. La fragmentation des secteurs contribuent à ce que d'une part les contrôleurs délaissent une gestion proactive du trafic au profit d'une gestion plus réactive et d'autre part à ce qu'il soit plus difficile d'assurer une cohérence globale au vol d'un avion à travers le nombre élevé de secteurs qu'il doit traverser.

- Des réseaux peu développés de partage d'informations entre les différents acteurs du système de transport. Il en résulte un travail faiblement collaboratif alors que l'on est face à un système en permanente adaptation pour faire face aux inévitables incertitudes.

- Une intégration lente des nouvelles technologies dans le processus opérationnel, aussi bien au sol qu'en vol, en raison de leur certification et du coût qu'elles représentent pour les utilisateurs.

- Des demandes de trafic peu distribuées géographiquement et temporellement qui ont pour conséquence de créer une grande inégalité dans la densité de trafic sur l'ensemble de la zone européenne et ce aussi en fonction de l'heure de la journée.

3.2.2 Les Composantes du Trafic Aérien

Contribuant directement à la performance de la navigation aérienne, il est important de mieux comprendre les composantes du trafic aérien tel qu'il se présente aujourd'hui.

Un des obstacles majeurs à l’analyse du trafic aérien tient au fait qu’il est aisé de parler d’une collection d’aéronefs pris individuellement, alors qu’il devient très difficile de caractériser un groupe d’aéronefs. La description ci-après distingue trois classes permettant de décrire le trafic : le trafic aéroportuaire, la desserte aéroportuaire et le trafic de croisière.

3.2.2.1 Le trafic Aéroportuaire

Dans le voisinage immédiat des plates-formes aéroportuaires se concentrent des problèmes très sensibles, liés à la gestion des pistes et des phases critiques de décollage et d’atterrissage, affectées par des perturbations spécifiques (météo, défaillances des systèmes au sol, turbulences de sillage,…) et sous des contraintes environnementales très fortes (riverains, sûreté, relief…). Il n’est pas question d’entrer dans le détail de la gestion de cette phase, qui relève d’une gestion spécifique associée à une zone limitée de responsabilité, la TMA.


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3.2.2.2 La Desserte Aéroportuaire

Ce trafic se compose des appareils montant vers leur niveau de croisière depuis leur sortie de SID, et des appareils descendant depuis leur niveau de croisière vers l’entrée de leur STAR. Cette dénomination regroupe les montées et les descentes, mais, pour de nombreuses raisons, il semble préférable de séparer ces flux et leur gestion.

3.2.2.2.1 Volumétrie

On peut considérer que les phases de montée et de descente concernent les appareils situés dans un rayon inférieur à environ 150 nautiques de leur aéroport de départ ou de destination. Ainsi, le débit du trafic de desserte se mesure en nombre de mouvements. Bien évidemment, ce nombre est identique au nombre de mouvements de piste des aéroports desservis. Ainsi, la demande pour ce type de trafic est plafonnée par la cadence des pistes. Quelque soit l’évolution future de la demande à moyen terme, il semble difficile d’envisager une explosion de ce trafic en ce qui concerne les TMA déjà proches de la saturation (Paris, Francfort, Londres,…). La situation future sera donc vraisemblablement proche de la situation actuelle de ces grandes plates-formes, pour lesquelles on dispose d’une gestion satisfaisante, même si elle paraît insuffisamment performante. Pour ce trafic, le défi de la capacité ne prend vraisemblablement pas la forme d’un mur infranchissable.

Comme le débit correspond à un nombre de mouvements, il n’y a aucune synergie à attendre d’un découpage en anneaux autour d’un aéroport. Le partage des tâches naturel correspond à des secteurs angulaires autour de la TMA. Ce type de découpage est mis en application autour de Paris.

3.2.2.2.2 Perturbations

Les dessertes aéroportuaires constituent un trafic particulièrement sujet aux perturbations. Il s’agit d’une zone sujette aux évènements aéronautiques car les phénomènes météo s’intensifient, à la fois en fréquence et en importance, lorsque l’on se rapproche du sol. Les incertitudes sont de magnitude équivalente, mais ont des conséquences plus importantes concernant la dynamique du vol d’appareils en évolution verticale, particulièrement en montée, où le domaine de vol se restreint de manière critique. Si on choisit de ne considérer que les perturbations aéronautiques, le trafic en montée n’aura subi que très peu de perturbations externes, alors que la phase de descente subit les répercussions des perturbations ayant affecté l’ensemble du vol.

3.2.2.2.3 Configuration

Le trafic de desserte des aéroports évolue naturellement dans les quatre dimensions. Lors de la montée ou de la descente, les positions verticale et longitudinale varient simultanément, ainsi que la vitesse et l’enveloppe de vol. Malheureusement, il n’existe pas de profils standards pour ces variations, qui fluctuent de manière importante suivant l’aéronef (son type, sa motorisation et sa masse) et l’état de la masse d’air. Ces variations sont particulièrement sensibles lors de la phase de montée, par rapport à la phase de descente, pour des raisons évidentes de mécanique du vol.


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Du fait de sa nature évolutive, le trafic de desserte des aéroports est un trafic à la fois volumineux et complexe. Du fait des fortes incertitudes liées à la prévision de trajectoire, chaque appareil occupe une quantité importante d’espace dans les trois dimensions, d’autant que la résolution de conflit est plus délicate dès lors qu’elle concerne des appareils dont la manœuvrabilité est réduite.

3.2.2.2.4 Service

Il convient ici de distinguer les montées des descentes.

Le trafic en montée provient d’une piste de la zone desservie. Il est séquencé à un rythme qui n’est pas aligné sur les minima de séparation exigés durant cette phase. On demande donc au contrôle d’espacer les avions et de garantir leur séparation. Ce travail est facilité par le fait que le trafic diverge vers plusieurs aéroports de destination, et est donc naturellement amené à se détendre dans l’espace. Les principales difficultés proviennent de la grande diversité des performances des aéronefs, qui les conduit à se rattraper, et au caractère quadri-dimensionnel du trafic, qui rend la surveillance coûteuse du fait du nombre de configurations possibles. La tâche du contrôle consiste donc à fournir un service d’accompagnement de la séparation personnalisé à chaque aéronef.

Le trafic en descente est convergent. Il provient de nombreuses sources, et le travail du contrôle consiste à les fusionner en un unique flux cadencé correspondant à celui de la piste d’atterrissage. Afin de remplir cet objectif, il fait effectuer aux appareils des manœuvres permettant de les faire évoluer dans le domaine temporel. La difficulté provient de la concentration du trafic, qui se traduit par un resserrement de l’espace aérien disponible.

3.2.2.3 Le trafic de croisière

Ce trafic comprend tous les avions stabilisés en niveau pour une durée significative.

3.2.2.3.1 Volumétrie

La navigation des avions en croisière est invariante dans le temps et l’espace, contrairement aux phases de montée et de descente qui sont liées à des échéances spatiales et temporelles. On peut définir une mesure de débit pertinente : la quantité de plots radar, produit du nombre d’appareil et de leur distance de vol (ou de leur temps de vol). Le travail de gestion est ainsi fonction de la distance parcourue et du nombre d’appareils (c’est la quantité de plots radar).

3.2.2.3.2 Perturbations

La phase de croisière n’est que peu affectée par des perturbations internes : les hautes couches de l’atmosphère ont un comportement moins turbulent que les basses, et l’attitude des appareils volant de manière stable est plus aisément prévisible. Bien sûr, l’ensemble des facteurs de perturbation menace le bon déroulement de tels vols :

- Les évènements sont plus rares mais ils ne sont pas absents,

- La prédiction de trajectoire reste sujette à incertitude,

- Le contrôle peut dévier les appareils de leur trajectoire pour assurer la séparation,

- Les communications entre le contrôle et l’équipage restent entachées d’inertie et d’incertitude.


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Cependant, si le contrôle s’astreint à ne pas faire sortir les appareils de leur trajectoire planifiée pour « accélérer le trafic », on peut espérer observer un déroulement du trafic proche de celui escompté. En revanche, le trafic de croisière est la résultante du trafic en montée, très sensible aux perturbations.

3.2.2.3.3 Configuration

Le mélange de la demande représente le principal obstacle à la représentation du trafic de croisière, et plus encore à sa gestion. Ce trafic est composé d’avions qui viennent de partout et vont partout. Exprimée en termes de points de départ et d’arrivée (city pair), le trafic européen se compose de 30 000 vols quotidiens répartis en 10 000 city pairs ! Cependant, les vols longs courriers contribuent davantage à la quantité de plots radar que les moyens courriers, et 1 500 city pairs y contribuent pour moitié. Ce chiffre reste conséquent, et pourrait compromettre l’usage fréquent du terme de flux pour caractériser le trafic de croisière : un avion toutes les demi-heures est un débit bien dérisoire pour former un flux dense d’avion. Les flux n’émergent pas naturellement de la demande structurée sous forme de city pairs. Ils apparaissent bien sûr lors de l’affectation de la demande sur un réseau de routes, mais les tentatives pour construire un réseau répondant de manière « naturelle » à la demande n’ont jusqu’à présent pas apporté de résultat réellement convainquant.

Cependant, il peut être très profitable pour le contrôle d’organiser le trafic de croisière par flux. La gestion d’un flux est monodimensionnelle. Un flux est peu encombrant et ne consomme que très peu d’espace aérien, si bien qu’il est envisageable de décomposer un même flux sur plusieurs canaux parallèle, horizontalement et verticalement, afin de pouvoir traiter un débit plus fort et de disposer de solutions prédéterminées permettant de traiter efficacement les problèmes de dépassement. Si les flux sont peu nombreux, il devient même concevable de séparer de manière passive les différents flux en leur affectant des niveaux de vol différents.

3.2.2.3.4 Service

A l’intérieur d’un flux donné, les appareils peuvent se diriger vers un éventail assez large de destinations. En outre, en un point en-route donné, il reste aux appareils en croisière en moyenne 500 nautiques à parcourir avant d’entamer leur descente. Il n’y aurait donc pas grand sens à les séquencer de manière fine comme en phase d’approche. La régularité du flux est un outil commode de gestion, mais doit rester secondaire par rapport à la ponctualité. La croisière est le moment privilégié pour mettre en place des solutions garantissant que les aéronefs arrivent à l’heure prévue en sortie. Le principal frein à l’accomplissement de cette tâche provient du fait que le trafic de croisière n’est que la collection de trafics en provenance d’aéroports totalement désynchronisés les uns par rapport aux autres. Dans ces conditions, la formation locale de "grumeaux" de trafic ne peut être évitée. Cette situation exige de disposer d’un système sur-capacitif permettant de faire face au fil de l’eau à des configurations défavorables du trafic.


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3.2.2.4 Synthèse

Les classes de trafic décrites ci-dessus sont des modèles idéaux. Ce sont des situations de référence, vers lesquelles tendent les situations réelles, mais qui ne se produisent que rarement de manière pure. Cependant, il est intéressant de se représenter le trafic réel à un endroit donné comme une superposition d’un trafic de croisière et de dessertes des aéroports environnants.

3.2.2.5 Lien avec le Partage du Travail

Le service de navigation aérienne nécessite un système de gestion complexe où les responsabilités sont partagées au travers de nombreux sous-systèmes. Actuellement, cette répartition est fondée sur un découpage géographique de l’espace aérien européen. Ce mode de partage a le mérite de la clarté, et garantit que deux appareils susceptibles d’entrer en conflit relèvent d’une autorité de contrôle unique et identifiée, à condition que les points de convergence soient suffisamment éloignés des frontières entre secteurs. La sectorisation est alors un exercice qui a pour but de partager harmonieusement la charge de travail entre les différents opérateurs.

Le problème de la sectorisation est algorithmiquement complexe, car l’évaluation de la charge de travail nécessite de simuler le déroulement du trafic, et que le fait de découper l’espace induit en soi une charge de coordination. En outre, sectorisation et réseau sont intimement liés, et gagnent à être considérés conjointement, ce qui complique formidablement la tâche. L'élaboration d’outils performants de conception d'espace aérien constitue l’un des espoirs permettant d’augmenter la capacité du système de navigation.

Cependant, certains éléments permettent de penser que le paradigme actuel ne pose pas le problème du partage des tâches de la façon la plus fructueuse, car elle ne s’appuie pas sur l’analyse détaillée des différentes classes de trafic et de leurs spécificités. La congestion du système en-route actuel semble davantage provenir du fait qu’il mélange trafic de croisière et dessertes des aéroports, plutôt que de la difficulté intrinsèque à gérer le trafic stabilisé en niveau, qui représente pourtant 60 % de la quantité de plots.

3.2.3 Le Cycle de Vie de l'Aéronef

Le système de transport, et donc de la navigation aérienne, s'inscrit dans une logique de production. L'opérationnalisation de la productivité de la navigation aérienne passe par un objectif qui doit être en cohérence avec celui des compagnies aériennes (respect des horaires pour le bon fonctionnement du réseau de la compagnie) et des aéroports (optimisation des capacités piste et des moyens humains), tout en respectant l’environnement.

La production du système de transport est rendu par les vols (destinations, fréquence, horaires, etc.), mais la réalisation des vols ne peut se faire que grâce à une chaîne logistique complexe qui comprend les compagnies, les aéroports et la circulation aérienne. La qualité de la production résulte de la qualité de cette chaîne logistique tant dans sa complémentarité que dans son organisation. Aborder la place de la navigation aérienne pour optimiser sa performance requiert donc d'avoir une vision globale de l'ensemble de la chaîne logistique et de n'envisager son évolution que dans le cadre des évolutions des autres composantes et des interfaces avec ces composantes.


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Les travaux initiés dans les projets CDM-Airport [Bib 7][Bib 8][Bib 9] font apparaître une notion importante qui peut constituer un "fil rouge" pour les composantes du transport aérien, c'est celle de "cycle de vie de l'aéronef", c'est-à-dire l'alternance des deux statuts (sol et vol) des aéronefs. En effet CDM-Airport considère que la prise en charge d'un aéronef sur une plate-forme, et donc la prédiction de départ du bloc, commence lorsque l'aéronef est encore sur la plate-forme de l'étape précédente.

Si la navigation aérienne concerne le segment vol des aéronefs, la gestion des aéronefs ne peut ignorer et ne pas tenir compte de leur segment sol (gestion des aéronefs par les plate-formes aéroportuaires). En conséquence un vol ne prend vraiment de signification opérationnelle que par rapport à son intégration entre deux segments sol :

- Le segment sol "départ" qui conditionne le moment auquel va commencer la gestion du segment vol.

- Le segment sol "arrivée" qui conditionne la cohérence et la validité opérationnelle du vol vis-à-vis de la compagnie et des ses clients, mais aussi qui peut conditionner le futur segment vol de l'aéronef dans la mesure où les délais de gestion sol de l'aéronef sont insuffisants. Il est alors intéressant d'introduire la notion de rotation, qui est une notion opérationnelle pour la compagnie, dans la mesure où elle représente à la fois une perspective opérationnelle (c'est-à-dire le moyen d'atteindre des résultats programmés) et une continuité de segments sol et vol des aéronefs.

Toutefois, cela signifie que l'on peut clairement décrire un cycle de vie de l'aéronef en boucle qui se caractérise par une partie "sol" et une partie "vol" (Figure 3). En vérité, il faut inclure entre la partie "sol" et la partie "vol" et vice-versa, une interface qui est représentée par le roulage. Le roulage se définit pour un aéronef quittant l'aéroport comme le temps compris entre le départ du bloc et le décollage, et pour un aéronef arrivant sur un aéroport comme le temps entre l'atterrissage et l'arrivée au bloc. Le roulage est une source de perturbation, surtout sur les grosses plate-formes [Bib 24]

Figure 3 : Le cycle de vie de l'aéronef

TAXI

Take Off

Off Block In Block

Landing

GROUND

AIR


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Si pour l'aéroport la connaissance du départ du bloc de la plate-forme de l'étape précédente est importante, on voit que dans le cadre de la navigation aérienne la prévision de l'heure d'arrivée au bloc de l'aéroport d'arrivée est tout aussi importante pour les compagnies aériennes. L'adéquation de cette heure d'arrivée avec les heures des programmes de vol des compagnies est un élément de performance et d'efficacité du système car il permet de satisfaire les clients et la compagnie pour la gestion des hubs et des rotations des aéronefs. De plus, elle favorise aussi l'accueil des aéronefs sur les plate-formes d'arrivée et constitue ainsi une entrée pour CDM-Airport.

Dans cette boucle, on voit alors tout l'intérêt qu'il y a à accroître la cohérence entre les composantes sol et vol du cycle de vie de l'aéronef puisque chaque sortie d'une composante est l'entrée de l'autre.

Un critère de production de la circulation aérienne est alors le respect des heures d'arrivée des aéronefs aux aéroports de destination. Ce critère de production se rajoute aux deux autres critères déjà existants :

- Un critère global qui est la capacité.

- Un critère local qui est la sécurité.

L'ATM se positionne donc au cœur du cycle de vie de l'aéronef car :

- Il est un élément de négociation et de décision au niveau de la composante "sol" avec l'aéroport et les compagnies.

- Il est un élément de gestion et d'ajustement avec le roulage.

- Enfin, il est l'élément de gestion et de régulation du trafic dans la composante "vol".

3.2.4 Perturbations

3.2.4.1 Incertitude ou incertitudes ?

L'incertitude est au cœur du système de gestion du trafic. Malgré tous les efforts pour la réduire, voire la maîtriser, elle fera toujours partie inhérente du système aéronautique. Dès maintenant, il faut donc envisager un système qui certes cherche à la réduire, mais surtout qui cherche à vivre avec ou en d'autres termes, qui cherche à réduire son impact. Ce constat amène d'une part à se poser des questions sur la place de l'incertitude et son impact dans la gestion du trafic aérien et d'autre part, à essayer d'approfondir ce que sous-tend le mot incertitude et surtout comment on peut le décliner dans le système aéronautique pour mieux le comprendre et donc mieux le gérer.


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L'incertitude est l'écart observé entre d'une part la planification et l'anticipation du trafic élaborées par les acteurs de la navigation aérienne et d'autre part le trafic tel qu'il se produit. Elle est la conséquence de facteurs de perturbations multiples et variés. L'incertitude est inhérente au système aéronautique, mais surtout elle fait partie de la gestion du trafic aérien. Cela signifie qu'elle est prise en compte dans les actions de gestion proactives. Une gestion réactive de l'incertitude laisserait trop peu de solutions et de marges de manœuvres à l'ATM. La gestion de l'incertitude se doit donc d'être totalement intégrée dans les stratégies de gestion du trafic pour éviter la surprise et l'absence de solutions pour sa gestion. La gestion de l'incertitude requiert donc des marges d'adaptation et des espaces de solution qu'il faut laisser au système pour assurer sa régulation sous peine de ne pouvoir répondre aux contraintes d'exploitation et aux critères de performance. Le système doit être suffisamment souple pour pouvoir absorber les variations générées par les facteurs de perturbation sans que cela ne remette en cause la cohérence et l'opérationnalité du système.

L'impact de l'incertitude peut être variable en fonction des facteurs de perturbation et de la phase du cycle de vie de l'aéronef dans lequel elle survient. C'est pour cela qu'il faut mettre en place un système qui gère l'incertitude en rapport avec les besoins opérationnels de sécurité, de capacité et de fluidité. La gestion de l'incertitude peut en effet être indispensable mais très contraignante à la fois pour les aéronefs et le contrôle. A l'inverse, le système peut accepter une relative incertitude dans la mesure où son impact sur le système est sans conséquence ou absorbé par d'autres spécificités du système comme l'airspace.

La valeur de l'incertitude est aussi fortement dépendante de son échéance temporelle. Ainsi les critères de diagnostic du trafic seront différents en fonction des échéances temporelles auxquels ils s'appliquent. Si l'on prend l'exemple des critères de séparation entre aéronefs, ceux-ci n'ont de pertinence opérationnelle que lorsque l'incertitude due à l'anticipation est inférieure aux minima de séparation entre aéronefs. Si l'incertitude est plus grande que les minima de séparation, les actions éventuelles prises par un acteur de la navigation aérienne ne seraient pas justifiées car elles pourraient être beaucoup plus coûteuses que de ne rien faire.

L'incertitude peut avoir sur la navigation aérienne trois sortes de conséquences en fonction de son échéance temporelle et de sa valeur opérationnelle :

- Aucune conséquence.

- Des conséquences possibles qui vont entraîner soit des actions proactives, soit des actions correctrices, soit enfin ne pas entraîner d'action car l'opérateur préfère attendre pour réduire l'incertitude.

- Des conséquences certaines et dans ce cas, on observe des actions correctrices.

3.2.4.2 Facteurs de perturbations

Les facteurs de perturbations caractérisent l'ensemble des événements discrets ou continus qui interagissent avec le cycle de vie de l'aéronef et qui peuvent en modifier la planification. Ce sont les perturbations appliquées à l'ensemble des aéronefs qui constituent la perturbation du trafic aérien. Les facteurs de perturbations créent l'incertitude avec laquelle doit vivre la navigation aérienne. Il est intéressant de préciser les facteurs de perturbation car chaque facteur va avoir des caractéristiques qui lui confèrent un statut différent dans son impact sur le trafic aérien et par conséquent dans sa façon de le prendre en compte et de le gérer. Les caractéristiques qui permettent de caractériser chaque facteur pour mieux le gérer sont :


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- Le préavis : période de temps à partir de laquelle on sait qu'il y aura une perturbation et qui permet de prendre des mesures préventives.

- La fréquence : elle qualifie la composante routinière ou exceptionnelle de survenue d'une perturbation. Quelle que soit sa fréquence, toute perturbation doit être gérée par la navigation aérienne. Toutefois, l'impact de la gestion de la perturbation sera plus ou moins pénalisant pour les procédures ATM suivant sa fréquence de survenue.

- La portée spatio-temporelle : espace et temps d'application de la perturbation qui intègrent la gestion de ses conséquences. La perturbation peut ne durer que quelques minutes, mais avoir des conséquences sur plusieurs heures de trafic.

- L'impact local ou global sur l'ATM : il qualifie l'étendue des conséquences de la perturbation sur le système ATM. Certaines perturbations ont un effet local dans la mesure où elles ne concernent qu'un aéronef (par exemple une panne avion), voire deux aéronefs alors que d'autres auront un impact plus global sur un ou deux flux de trafic (cas d'une zone orageuse).

Les perturbations affectant la navigation aérienne du point de vue d’un agent opérationnel peuvent être de deux natures :

- Perturbations externes. En entrée, le trafic ne se présente pas comme cela était prévu. La cause de la perturbation est exogène, mais l’opérateur en subit les répercussions. Ces perturbations peuvent être de nature aéronautiques ; elles proviennent alors du fonctionnement interne d’une autre entité opérationnelle. Elles peuvent aussi être étrangères au domaine aérien, lorsqu’un appareil quitte le bloc avec du retard. T

1T

- Perturbations internes. Ceux sont les plus intéressantes car elles permettent de toucher du doigt la spécificité de la navigation aérienne. On peut encore les subdiviser en quatre catégories.

3.2.4.2.1 Les événements occasionnels

Les événements occasionnels sont des événements discrets qui jalonnent le quotidien de l'ATM. Cette catégorie comprend tous les facteurs dont on peut observer le début et la fin sans ambiguïté. Ces évènements peuvent concerner un vol donné ou bien une certaine ressource (une portion d’espace aérien, une piste,…). La gravité de ces évènements peut grandement varier d’une instance à l’autre, suivant leur étendue, leur durée, et le préavis avec lequel il est identifié. Il peut s’agir d’une défaillance technique, d’un phénomène météorologique (orage, vent violent, turbulences), d’une urgence médicale à bord d’un avion, etc. Bien entendu, ces évènements surviennent avec une fréquence qui peut, elle, être connue lors de la planification. T

2T

T

1T On considère ici que la navigation aérienne a lieu de la sortie du bloc de départ à l’entrée du

bloc de destination, et inclut les phases de roulage, car elles ont lieu sous la responsabilité d’un contrôleur. Il s’agit bien entendu d’une convention, mais elle permet de relier cette description à l’analyse des perturbations « au sol » faite par le projet CDM – Airport.

T

2T En termes de modélisation, chaque évènement correspond à un état du trafic vu comme un

système à états discrets.


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Ils ne nécessitent pas de traitement proactif tant qu'ils ne se sont pas déclarés. Leur gestion est essentiellement réactive et a le plus souvent un impact global sur l'ATM, ce qui justifie totalement une mise à jour de l'état du trafic et de sa planification. Sans être exhaustif, les facteurs occasionnels les plus fréquents sont :

- Les retards logistiques au niveau de l'aéroport. Ils peuvent être due à la compagnie ou aux structures logistiques de la plate-forme aéroportuaire. Les projets CDM-Airport cherchent à mieux maîtriser ces facteurs de perturbations en favorisant les échanges entre les différents partenaires pour avoir le plus tôt possible une information : si oui ou non il y aura des perturbations, et si oui, quelles en seront les caractéristiques.

- Les capacités pistes. Elles sont sujettes aux structures logistiques de la plate-forme, aux conditions météorologiques et à la nature des aéronefs.

- Les conditions météorologiques en vol comme les orages, les turbulences ou les vents violents. Elles ont des conséquences sur un grand nombre d'avion et se caractérisent par le fait que prévisibles, elles ne peuvent être déterminées avec précision quant à leur localisation, leur intensité et leur étendue. Les traiter préventivement pourrait être plus pénalisant qu'un seul traitement réactif. Elles requièrent en fait de laisser dans le système ATM des espaces d'adaptation et de souplesse qui permettent de les gérer dans l'instant et par rapport à leurs conséquences.

- Les événements à bord des aéronefs. De fréquences rares, ils sont totalement opportunistes et ont un impact local.

3.2.4.2.2 L'incertitude permanente

Ces perturbations, comme leur nom l’indique, affectent en permanence le système de navigation. Il s’agit du flou qui entoure certains paramètres, pour deux raisons :

- Bruit de mesure : quelque soit la qualité de la méthode et des instruments utilisés pour connaître l’état courant du système (le trafic et la masse d’air), cette mesure est entachée d’une imprécision fondamentale.

- Bruit de modèle : la plupart des paramètres permettant de prévoir le déroulement du trafic évoluent dans le temps. Leur dynamique est alors simulée par un modèle, qui n’est fidèle à la réalité que dans une certaine mesure. Suivant les qualités du modèle employé, il est possible que celui-ci soit sans biais (la valeur qu’il prévoit correspond à l’espérance de la variable), mais, concernant la plupart des paramètres de la masse d’air, la dispersion autour de cette valeur augmente avec l’horizon de planification (la plupart du temps linéairement, dans le cas de bruit additif). Il existe aussi des situations pour lesquelles il n’existe pas encore de modèle satisfaisant en termes de prédiction, comme le roulage.

Tous les paramètres du système sont plus ou moins entachés d’incertitude T

3T:

- La position courante de l’avion. Historiquement, c’est une des causes dont découle la valeur des minima de séparation. Les technologies actuelles utilisant le radar secondaire ont fait décroître cette incertitude de manière importante.

T

3T En termes de modélisation, l’estimation directe conduit à un bruit sur la variable considérée.

Concernant les modèles dynamiques, on peut être amené à considérer des processus de diffusion, comme solutions d’équations différentielles stochastiques.


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- Les performances de l’avion, et particulièrement son domaine de vol (pour ne pas donner d’ordre aberrant), sa masse et sa consommation.

- Les caractéristiques de la masse d’air : champs de température, de pression, de vitesse. Ces paramètres évoluent dans les quatre dimensions, suivant une dynamique extraordinairement complexe, et on ne dispose que de mesures très éparses et imprécises des conditions initiales. Pourtant, ces paramètres influent sur toute la dynamique du vol : enveloppe, vitesse et consommation.

- Le temps de roulage.

Les incertitudes permanentes génèrent des marges d'erreur avec lesquelles doit composer le système ATM. Ces erreurs sont relativement faibles et concernent des prédictions locales. Elles requièrent des adaptations et ajustements locaux. Toutefois, elles justifient des mises à jour au niveau global sous peine de voir s'instaurer une incertitude significative. Les imprécisions permanentes concernent la position et la vitesse des aéronefs, leurs performances, les caractéristiques physiques de la masse d'air, les temps de roulage sur les taxiways des aéroports.

3.2.4.2.3 Les dérives propres à l'organisation du système

Les facteurs de dérive systémique sont générés à l'interface des composantes du système ATM et aéronautique. Elles résultent d'objectifs différents entre ces composantes et de boucles d'asservissement insuffisamment adaptées, en particulier en fréquence car soit trop fréquentes et laissant peu d'initiatives et de marges de manœuvres aux opérateurs, soit trop lâches et rendant difficile la réalisation d'un objectif final de performance. Les interfaces les plus concernées par la dérive systémique dans la gestion du trafic sont :

- Le lien entre la gestion du segment sol et du segment vol des aéronefs. Cette interface doit être synchronisée dans un souci de sécurité, d’efficacité, et tout simplement pour garantir une planification réaliste des deux systèmes. Les entrées de l’un sont les sorties de l’autre, et vice-versa. Les heures de décollage affichées sur les plans de vol sont parfois peu réalistes au vu du fonctionnement de la plate-forme aéroportuaire, et un avion qui ne trouve pas de bloc après avoir atterri a peu de chances de redécoller à l’heure si le temps alloué à la gestion sol est tendu dès la phase de planification.

- L'interface entre ATFM (Air Traffic Flow Management) et les acteurs locaux de la gestion du trafic (ATC : Air Traffic Control). Si l'objectif global entre ATFM et ATC est d'assurer en toute sécurité la gestion du trafic, force est de constater que la façon dont cet objectif se décline pour chacun est différente. Cela s'explique par le fait que les deux systèmes fonctionnent en boucle ouverte, sans que les informations concernant le déroulement des opérations remontent vers le commanditaire. Faute de ce retour, les opérateurs sont livrés à eux-mêmes quant à leurs objectifs, et aucune force de rappel ne ramène une situation opérationnelle vers ce qui avait été planifié. Ainsi, la situation dérive, lentement mais sûrement, de sorte que la planification perd toute crédibilité et toute efficacité, puisqu’elle se fonde sur des prémisses devenues caduques. Cette situation est délétère, car le système est parfois conduit à fonctionner en dehors des garde-fous garantissant l’efficacité et la sécurité, mais surtout parce qu’il mine la confiance des opérateurs dans la planification, ce qui les conduit à la respecter de moins en moins. L'ATFM est plus dans une logique de capacité alors que l'ATC est plus dans une logique de sécurité.


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- Les actions prisent par chacun ne s'inscrivent pas dans une logique commune, ce qui a pour conséquence un manque de cohérence et de continuité fonctionnelle dans la gestion du trafic. Cela est tout particulièrement manifeste pour le niveau local dont l'espace de contrôle se limite à l'unité de contrôle (en règle générale le secteur), voire avec le secteur adjacent, mais sans qu'il n'y ait une véritable prise en compte de la logique du vol. Cet "encapsulement" du niveau local se traduit chez les contrôleurs par des critères de performance individuels tels que l'élégance et la qualité d'un travail "artisanal" qui s'inscrivent difficilement dans une performance globale, et induisent en conséquence des perturbations, voire des incertitudes sur la façon dont le trafic est géré. Un modèle de gestion dans lequel la prédiction des actions de gestion est formalisée permet d'avoir une meilleure prédiction, source de meilleure performance globale du système.

- L'interface entre l'ATM et le bord, représenté par l'aéronef. Tout comme pour l'interface précédente, l'ATM et le bord se caractérisent par des objectifs différents. L'ATFM est soucieux de la capacité, l'ATC de la sécurité et du respect des critères de séparation entre aéronefs tandis que le bord privilégiera le respect d'un horaire associé à des considérations économiques. L'absence d'une référence commune partagée entre tous les acteurs peut conduire chaque composante à privilégier des options pas toujours optimales pour les autres composantes. Dans cette gestion, autonomie et asservissement sont les deux notions autour desquelles se construisent la performance et la souplesse pour répondre aux facteurs de perturbation de l'ATM. Le faible asservissement ou la trop grande autonomie peuvent induire des dérives qui vont à l'encontre, là aussi, d'une performance globale du système. Par ailleurs, l’exécution d'un ordre du contrôle est à la charge et sous la responsabilité de l’équipage. La connaissance des paramètres de l’exécution d’un ordre laissé à l’appréciation du pilote est inaccessible au contrôleur a priori. Le contrôleur ne peut que les constater a posteriori. Il est donc dangereux de fonder des décisions précises sur le résultat de cette exécution avant qu’elle ait eu lieu.

3.2.4.2.4 La fonction de séparation

Le contrôle est fondé sur la faculté de modifier les trajectoires des appareils afin de prévenir les abordages. C’est, à un niveau microscopique, une source irréductible de perturbations, quelque soit la solution employée afin d’implémenter cette fonction. Paradoxalement, plus une tactique de contrôle est proactive, plus elle génère de perturbations, car elle s’applique à un nombre plus élevé d’appareils et utilisent des marges plus importantes que des tactiques plus réactives, du fait de la croissance des incertitudes permanentes avec l’horizon spatio-temporel. Pourtant, il existe des limites intrinsèques à cette réactivité : le temps d’implémentation d’un ordre (dérive entre le contrôle et le pilotage), mais aussi l’affaiblissement du niveau de sécurité, car on ne dispose alors plus du préavis nécessaire pour faire face à un évènement inopiné, et la baisse de performance de l’opérateur de contrôle placé en situation de stress (à comparer avec le fait qu’il ait moins de situations à traiter).


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Face aux facteurs de perturbation, les développements technologiques laissent supposer qu'il sera possible dans un avenir proche de limiter à la fois le nombre de ces facteurs et leurs marges d'incertitude. Toutefois, au regard de la nature aléatoire et hasardeuse de la plupart de ces facteurs, tout nouveau système de navigation aérienne doit comporter en lui des propriétés qui permettent de les gérer. On peut résumer ces propriétés de la façon suivante :

- Disposer de marges de manœuvres suffisantes.

- Adopter le bon niveau de gestion de l'incertitude en fonction des besoins opérationnels. Ne pas contraindre le système quand cela n'a pas de bénéfice opérationnel au risque de le rendre trop rigide et alors incapable de gérer la variabilité intrinsèque.

- Rendre le système robuste aux facteurs de perturbations occasionnels.

3.2.5 Un Processus Central : l'Anticipation

Comme le soulignent Garot & Ky [Bib 16], la complexité du système ATM vient de l'incertitude des informations et de l'imprécision de la prédiction de l'évolution du trafic. Le trafic aérien est un processus continu composé d'aéronefs qui participent à des rotations via des cycles de vol. Dans cette logique, chaque aéronef possède chronologiquement et alternativement un statut "sol" et un statut "vol". A tout instant, ce statut est connu ainsi que les intentions de l'aéronef dans le futur grâce aux plans de vol (déposés ou activés).

La tâche de l'ATM est alors de déterminer à un moment donné T0 quelle sera l'état du trafic aérien à l'instant T0 + t dans le futur. On parle alors de planification ou d'anticipation suivant l'empan temporel entre T0 et T0 + t (Figure 4). Appliqué à l'ensemble des acteurs de l'ATM, on se rend compte que cette tâche est la même pour l'ATFM ou pour les contrôleurs de la position de contrôle. Dans le premier cas, la planification peut se faire plusieurs heures, plusieurs jours, voire plusieurs mois à l'avance. Dans le cas des contrôleurs de la position de contrôle, l'anticipation se fera à quelques minutes, voire à quelques dizaines de minutes. Suivant le niveau d'anticipation (court, moyen et long terme), l'état du trafic anticipé se fera à partir d'aéronefs qui sont en vol ou qui sont au sol, et/ou à partir d'informations provenant soit de prévisions statistiques ou de faits réels en train de se dérouler.


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T0 Present Time

Future Past

time

Real Traffic

AnticipatedTraffic

Ground

Airborne

T0 + t

Aircraft status:

Figure 4 : L'anticipation/planification dans l'ATM

Dans la tâche d'anticipation/planification, la validité du trafic anticipé est l'élément clé de la gestion du trafic. C'est ici que tous les facteurs de perturbation entre le planifié et le réel interviennent pour complexifier la tâche de gestion du trafic en introduisant de l'incertitude dans la prédiction.

Si la planification/anticipation du trafic est une étape essentielle dans le processus de gestion du trafic, la tâche de l'ATM ne s'arrête pas là. Il doit porter un diagnostic sur le trafic anticipé. Porter un diagnostic, c'est identifier si le trafic anticipé est acceptable ou non au regard de critères pertinents. Dans le cadre de l'ATM, les critères seront différents suivant le délai d'anticipation et l'acteur qui est amené à porter le diagnostic. Actuellement différents critères sont manipulés par différents acteurs. Les contrôleurs de la position de contrôle travaillent avec des critères de séparation entre aéronefs. Les acteurs situés plus en amont comme le FMP (Flow Management Position) ou l'ATFM travaillent avec des critères de trafic / volume appliqués soit à des flux, soit à des secteurs, soit à des aéroports, voire à des points. On peut envisager qu'avec des paradigmes de gestion du trafic différents de celui d'aujourd'hui, on puisse travailler sur de nouveaux critères.

Une fois le diagnostic posé, la dernière tâche du contrôle consiste à prendre des actions si le diagnostic le nécessite pour satisfaire les objectifs de performance. Suivant l'acteur impliqué dans le processus de gestion du trafic, les actions seront différentes. Les actions peuvent être prises au niveau :

- Du plan de vol des aéronefs soit avant le décollage ou soit en vol (slot de départ, slot d'arrivée, routes aériennes, niveaux de vol, vitesse, route/cap).

- De l’espace aérien en jouant sur sa dynamique potentielle (regroupement ou séparation de secteurs, ouvertures ou fermeture de routes ou d'espace, allocation dynamique de niveaux de vol, utilisation ou non d'offsets).

- Du personnel, en adaptant l’armement des positions de contrôle.


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3.2.6 Modélisation de la Navigation Aérienne

S'il est communément admis que la compréhension de l'ATM se doit d'être holistique, il est plus difficile d'en rendre compte. La navigation aérienne est un système complexe, dynamique avec de nombreux facteurs de perturbations. Sa gestion ne peut se concevoir sans une planification qui permet d'adapter les ressources à la demande, mais aussi quand on ne peut faire autrement, de contraindre la demande en fonction des ressources disponibles. La validité de la planification est au cœur du système de la navigation aérienne tant au niveau global stratégique qu'au niveau tactique local. Mais cette planification, par nature porteuse d'une incertitude, ne peut se concevoir sans une forte réactivité pour adapter dans l'instant le système aux critères de performance et de sécurité désirés.

3.2.6.1 Modèle en Couches

Les relations entre planification et adaptation sont au cœur du système de la navigation aérienne. Les travaux de Villiers [Bib 32] les ont décrites sous forme d'un modèle en couches ou de filtres. Ce modèle décrit le système de la navigation aérienne comme une succession de couches ou de filtres qui s'appliquent au déroulement chronologique d'un vol entre le niveau de planification stratégique le plus en amont et le niveau local de l'unité de contrôle (Figure 5). Les filtres facilitent le traitement de la complexité et de la prédiction du trafic en définissant pour chaque couche et en fonction de l'incertitude, les marges sécuritaires. Plus on est en amont dans le déroulement du vol, plus on est anticipatif. Plus on est dans le réel, plus on est réactif. Tout l'enjeu de ce modèle est de disposer d'une planification suffisamment prédictive pour que les adaptations locales réactives soient en harmonie avec la planification globale et surtout ne la remette pas en cause.

Ce modèle, en se focalisant sur l'angle des limitations de l'ATM, décrit un véritable "parapluie" qui protège les opérateurs de première ligne, à savoir les contrôleurs aériens. L'objectif est alors de ne pas dépasser au niveau local, c'est-à-dire celui de l'unité de contrôle, un nombre "limite" d'aéronefs pour protéger les contrôleurs.

CFMU predictive strategical pre-tactical

flow management

tactical flow management

planning tactical controller

aircraft & safety

anticipative planning layers

30 mn15-10 mn

5 mn1 mn

Figure 5 : Modèle "parapluie" de l'ATM


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Le diagnostic qui est aujourd'hui porté sur ce modèle est celui d'un manque d'intégration et de partage d'information entre les couches. Il n'existe pas de continuité entre les couches prédictives / anticipatives et les couches réactives / adaptatives. Par ailleurs, ce modèle aborde le système de la navigation aérienne sous l'angle chronologique du vol d'un avion or le système gère un ensemble d'aéronefs qui présentent tous des statuts différents par rapport au sol ou au vol. D'autre part, il n'envisage pas les interactions du système de la navigation aérienne avec les autres composantes du système du transport aérien.

3.2.6.2 Modèles Synchronisés

C'est pour ces raisons que tous les projets d'évolution de la navigation aérienne parlent de synchronisation et d'approche holistique [Bib 31] [Bib 15] [Bib 19], pour qualifier une meilleure intégration entre les différentes composantes du système, aussi bien au niveau de la navigation aérienne qu'au niveau de cette dernière avec les autres composantes du transport aérien. A l'image des travaux réalisés sur le segment sol dans CDM - Airport [Bib 7] dont l'objectif est de fournir, à travers le partage d'informations et la collaborations entre les composantes de la navigation aérienne, de l'aéroport et des compagnies, l'information la plus précise sur l'heure de départ des aéronefs du bloc de l'aéroport, les recommandations de l'Advisory Council for Aeronautical Research in Europe [Bib 2] ou les conclusions de la XI P

ème.P Conférence

Mondiale de la Navigation Aérienne [Bib 12] préconisent le partage d'information et une meilleure collaboration entre tous les acteurs (organismes de circulation aérienne, aéroports et compagnies) lors des prises de décision.

La question qui se pose est alors de comment structurer et organiser cette synchronisation. En regardant la littérature et nombre des projets qui traitent de l'optimisation du système de la navigation aérienne, on s'aperçoit qu'en fait sous le vocable synchronisation, on cherche plus à optimiser le système actuel qu'à proposer une véritable évolution dans l'intégration des différentes composantes du système de transport. Trois tendances se dégagent pour optimiser le système.

La première consiste à développer un système prédictif des trajectoires des aéronefs en 4 dimensions (par exemple un contrat portant sur un tube 4D correspondant à l'enveloppe dans laquelle l'aéronef doit évoluer - [Bib 28]). Le paradigme retenu est celui de développer à l'extrême la planification et l'organisation préalable du trafic. Ce paradigme se justifie par les limitations capacitaires d'une couche réactive / adaptive humaine. La capacité du trafic et la sécurité des aéronefs sont assurées de façon prédictive. Il est ainsi possible par une anticipation fine de la localisation des aéronefs d'optimiser leur nombre tout en respectant des critères de séparation sécuritaires (Phase 3 du projet ATM Boeing [Bib 5]). La couche réactive doit être réduite à son minimum pour ne traiter que de situations locales qui ne remettent pas en jeu l'ensemble de la planification. On parle de "contrôle par exception". La responsabilité de la couche réactive peut être déléguée au sol ou au bord. Tout le challenge de cette approche est de pouvoir donner aux aéronefs un contrat 4D valide et de pouvoir actualiser en vol ce contrat en fonction des facteurs de perturbation rencontrés.


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Les limites que l'on peut soulever face à un tel système sont celles d'une trop grande rigidité dans la prédiction qui semble difficilement compatible avec la complexité du vol et de ses facteurs d'instabilité. En outre, il peut paradoxalement conduire à dégrader l’efficacité des trajectoires en forçant les aéronefs à compenser continuellement les variations des conditions de vol. Dans cette approche, la connaissance de la localisation précise des aéronefs et l'échange de masses de données importantes entre le sol et le bord sont les deux pré-requis technologiques.

La seconde tendance est inverse de la première. Plutôt que faire des efforts pour planifier le trafic avant que les aéronefs n'aient quitté le sol, alors que l'on sait que toute planification est soumise à de nombreux facteurs de perturbation, on va en quelque sorte délaisser la planification pour prendre les avions comme ils se présentent. Le paradigme est alors d'organiser le trafic par rapport à leurs objectifs d'arrivées et aux contraintes des aéroports de destination. Plus on pourra agir précocement sur les aéronefs, plus il sera facile d'organiser le trafic de façon fine et productive. En quelque sorte, on structure le trafic aérien non pas à partir des départs des aéronefs mais sur la base de leurs arrivées. Ce paradigme correspond à l'extension au contrôle en-route de concepts mis en place pour le contrôle d'approche (Maestro – Adagio). Ce système semble particulièrement adapté pour des espaces aériens où cheminent des flux important d'aéronefs qui sont peu ou prou en conflit potentiel avec d'autres flux. C'est ainsi qu'il est particulièrement développé aux USA pour les flux est-ouest et en voie de développement en Australie où le maillage du réseau est faible. Au niveau européen, faire tout reposer sur ce paradigme ne semble pas adapté au regard de la densité du maillage du réseau. En effet, ce système est centré sur un fonctionnement local et indépendant qui est celui de l'aéroport d'arrivée. Plus on cherche à agir précocement sur les aéronefs, plus les interactions seront importantes entre aéronefs et divergentes par rapport aux intérêts locaux, sans maîtrise de l'effet réseau sur la capacité et la sécurité. Ce paradigme apparaît donc satisfaisant à un niveau local mais difficilement extensible à un réseau de type européen. Toutefois il peut convenir pour des organisations adaptées et spécifiques d'espace aérien.

Tous les projets visant à être le plus prédictif possible [Bib 28][Bib 29] ou au contraire à organiser le trafic pour l'arrivée avec le plus d'anticipation possible reposent le développement de technologies visant à réduire les incertitudes de localisation des aéronefs et à partager les informations entre le sol et le bord (projets AFAS et MAFAS, 5th. PCRD-EC ; projets ATM Boeing [Bib 5]).


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La troisième tendance consiste à créer une meilleure intégration entre le niveau prédictif / anticipatif et le niveau réactif / adaptatif en créant une fonction de coordination. Cette fonction de coordination est aujourd'hui occupée dans les centres de contrôle par la Flow Management Position (FMP). Plusieurs travaux comme l'étude PHARE [Bib 29] avec le Multi Sector Planner ou FAM [Bib 14] avec le FMP vont dans le sens d'un développement et d'une optimisation de cette fonction. La nécessité de cette fonction traduit en quelque sorte la faiblesse du système actuel puisqu'il faut rajouter une interface entre le planifié et l'adaptatif. En effet dans le système actuel, la position FMP est un filtre protecteur de proposition à la fois dans le sens descendant pour le niveau local et dans le sens ascendant pour le niveau global. Mais en aucun cas, le FMP n’est amené à intervenir directement sur le trafic. Il intervient toujours via un décideur / exécuteur qui dispose d'une vision plus précise et/ou plus globale que lui. Cela amène à se poser la question non pas de l'intérêt de cette fonction, mais de sa place au sein du système de la navigation aérienne et de ses interactions avec les composantes de la circulation aérienne. Il est clair qu'avec le FMP on touche à une fonction essentielle pour la synchronisation de la gestion du trafic aérien. Toutefois, si elle est opérationnelle, cette fonction doit disposer des moyens et ressources adaptées aux enjeux qu'elle sous-tend pour la fluidité, la capacité et la sécurité du trafic.

3.2.6.3 Paradigmes Opérationnels de la Navigation Aérienne

On voit à travers ces tendances la polysémie du terme synchronisation. C'est pour cette raison qu'il apparaît intéressant de distinguer deux modes de gestion de la navigation aérienne : une gestion asynchrone et une gestion synchrone.

La gestion asynchrone caractérise la phase préalable de la gestion du trafic. Elle sert à définir, allouer et mobiliser les moyens et les ressources nécessaires à l’écoulement sûr et efficace du trafic. Les données disponibles durant cette phase proviennent de prévisions, et les divers processus mis en œuvre durant cette phase ont pour vocation de déboucher sur des plans d’action. On pourrait tout aussi bien parler de phase a priori, "off line" ou de "back office".

La gestion asynchrone n’a de sens que si elle est complétée par une gestion synchrone, durant laquelle il s’agit de prendre des décisions à court terme au vu de l’état réel du trafic, dans le cadre du plan d’action défini au préalable. On pourrait là aussi parler de phase en temps réel, "on line" ou de "front office".

Loin d'être antinomiques, ces deux modes de gestion sont en fait complémentaires. Ils permettent d'enrichir la classification des différents paradigmes opérationnels suivant la nature des contraintes imposées aux avions, leur éventuelle adaptation synchrone, et par conséquent la qualité individuelle de service et la capacité offerte qui en résultent. Les paradigmes opérationnels suivants sont analysés :

- 4D Predictive,

- Contrôle aux Procédures,

- Free Flight,

- Free Route,

- Direct route,

- Routes Standards,

- Autoroutes.


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On voit sur la Figure 6 qu'en règle générale meilleure est la qualité du service rendu, plus il est difficile de répondre aux demandes capacitaires. Inversement des systèmes hautement capacitaires ne peuvent se concevoir sans de fortes contraintes. Ce tableau est intéressant car il souligne les enjeux liés aux exigences de capacité et d'efficacité. Il montre aussi qu'il n'existe pas de solution optimale et que le choix d'une organisation du trafic sera toujours le résultat d'un compromis entre capacité et efficacité.

Figure 6 : Paradigmes opérationnels de la navigation aérienne

Par ailleurs, le tableau opérationnalise les recommandations ACARE 0 sur le besoin de faire coexister dans l'espace européen différents modes opérationnels correspondant à des types de trafic, des qualités de service différents, mais aussi à des types d’équipements différents. Le groupe de travail identifie ainsi trois grandes catégories d'organisation :

- Les espaces aériens à haute densité de trafic.

- Les espaces aériens à faible densité de trafic.

- Les configurations d'espaces mixtes où se feront les transitions entre les différents modes opérationnels.

Paradigme opérationnel Service rendu

Capacité disponible

o 4D Predictive Trajectoire et séparation asynchrones avec asservissement

??? ???

o Contrôle aux procédures Trajectoire et séparation asynchrones sans asservissement

o Free Flight Trajectoire synchrone – auto séparation par le bord

o Free Route Trajectoire synchrone – séparation par le sol

o Direct Route Trajectoire horizontale asynchrone personnalisée

o Routes standard Trajectoire horizontale asynchrone normalisée

o Autoroutes Trajectoire de croisière asynchrone normalisée en 3D ou 4D


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Cette troisième catégorie d'organisation est particulièrement importante pour assurer la cohérence et la complétude globale d'un système de navigation unifié. Cela signifie qu'au-delà d'une optimisation locale de la circulation aérienne à travers une organisation spécifique, il faut qu'il existe un modèle plus général de la gestion et de l'organisation de la circulation aérienne dans lequel les organisations locales gardent toutes leurs pertinences. On peut penser que nombre d'aéronefs ne seraient confrontés dans la zone européenne qu'à un type d'organisation de la navigation aérienne car la moitié des vols sont des vols de moins d'une heure. Mais ce n'est pas prendre en compte le maillage radiaire du réseau de navigation européen qui impliquerait probablement qu'un grand nombre d'aéronefs devraient traverser la "core area", espace aérien à très haute densité, en venant et/ou en se dirigeant vers des espaces aériens beaucoup moins denses. La continuité opérationnelle pour tous les acteurs du transport aérien revêt alors un caractère déterminant de la plausibilité de tout futur système de navigation aérienne.

Il est important d’avoir présent à l’esprit que l’espace aérien européen est naturellement inhomogène au niveau de la demande : certaines zones sont plus attractives que d’autres, les vols se concentrent naturellement vers la zone centrale, et les politiques opérationnelles des compagnies fondées sur des plates-formes centrales, les "hubs", créent des pôles artificiels de concentration. Cette variabilité est aussi temporelle, puisqu’elle est liée, pour les vols courts et moyens courriers, à des activités humaines fortement rythmées. Afin de répondre au mieux à cette diversité, il est clairement profitable d’envisager une adaptation locale du paradigme opérationnel. Ceci conduit à envisager un système européen de gestion du trafic où la fourniture des services de navigation fonctionnerait selon des modes opérationnels différents suivant les endroits. Cette adaptation tactique locale parait dans l’ensemble plus cohérente et plus prometteuse qu’une adaptation aéronef par aéronef parfois évoquée.Concernant l’adaptation, si celle-ci se conçoit bien spatialement (à chaque centre son paradigme opérationnel, avec une gestion coordonnée des interfaces), son application dans la dimension temporelle soulève des problèmes inédits. Il est clair que dans la core area, le trafic de nuit est très différent du trafic de jour : il est beaucoup moins dense et se compose très majoritairement de longs courriers en croisière. Il serait très profitable de pouvoir mettre en place un système de gestion adapté à ces paramètres, qui serait bien entendu beaucoup plus efficace, en termes de trajectoires, que le système qui permettrait de traiter en toute sécurité le trafic diurne très dense. Cependant, la perspective de passer d’un système à l’autre est bien plus effrayante que le simple passage d’une zone géographique à l’autre, où les appareils sont pris en charge individuellement. En outre, changer dynamiquement de paradigme opérationnel demande des capacités d’adaptation importantes du personnel. T

4T

3.2.6.4 Le Trépied de la Navigation Aérienne

Les modes opérationnels ne peuvent être abordés que de façon globale dans la mesure où ils sont donc aussi le résultat d'un compromis délicat entre :

T

4T Une telle adaptation locale des règles de contrôle suivant la densité de trafic est couramment

pratiquée. C’est par exemple le cas pour le trafic de nuit, ou pour les centres situés à la périphérie de la core area, ou les avions volent en routes directes plutôt qu’en routes standard (certains contrôleurs désactivent l’affichage des routes standards sur leur écran). Toutefois, cette adaptation est pour l’instant laissée à l’initiative de l’opérateur, et il n’a pas encore été question de la systématiser.


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- L'organisation du trafic, c'est-à-dire la planification des vols en flux par rapport à la demande tout en tenant compte des contraintes et des perturbations générées par le réseau.

- La structure de l'espace aérien à la fois dans la définition des routes et des points de navigation ainsi que dans la délimitation des unités de contrôle.

- Enfin les modes opératoires des acteurs de la circulation aérienne qui peuvent évoluer sur différents continuums comme anticipation versus adaptation, travail collaboratif versus travail individuel ou encore industrialisation versus artisanat.

La difficulté de ce compromis réside dans la force des interactions et de l'interdépendance qui existe entre les trois éléments (Figure 7). Ainsi, tout critère capacitaire ou sécuritaire d'un système de navigation aérienne dépendra directement de la valeur du compromis entre les trois pôles de ce trépied. L'interdépendance entre les trois pôles du trépied a particulièrement été illustrée lors de l'étude Supersecteur [Bib 20]. En manipulant de façon radicale des variables comme l'espace aérien, l'organisation du trafic et les méthodes de travail des contrôleurs, il a été possible de s'apercevoir qu'un mode d'organisation du trafic n'avait de sens que par rapport à une structure d'espace particulière ce qui obligeait à concevoir des méthodes de travail spécifiques. De plus suivant les méthodes de travail et les caractéristiques de l'espace aérien, il était possible d'appréhender de façon différente les critères capacitaires et sécuritaires du système de circulation aérienne proposé.

Traffic

Airspace

CCAAPPAACCIITTYYSSAAFFEETTYY

Working Methods

Figure 7 : Le trépied de la navigation aérienne


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L'enseignement de cette étude est de considérer tout approche des modes opérationnels dans la globalité de ses éléments. N'aborder qu'un des éléments sans considérer les autres n'a que peu de sens sur un plan opérationnel. Toute étude visant à accroître la capacité et/ou la sécurité en faisant évoluer séparément l'un ou l'autre des pôles du trépied perdra de sa validité opérationnelle. Force est de constater que de nombreuses études aujourd'hui ne considèrent que l'un ou l'autre des pôles du trépied. Certes cela est plus facile sur un plan expérimental et méthodologique, mais reste très limitatif sur la portée des conclusions que l'on peut en tirer. On ne peut que recommander de considérer tout nouveau concept d'évolution de la circulation aérienne à travers l’ensemble des pôles du trépied.


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3.3 HYPOTHESES D'EVOLUTION DU TRAFIC

Vouloir faire évoluer le système de la navigation aérienne, c'est faire en sorte qu'il réponde aux challenges futurs du transport aérien. Cela signifie qu'il faut connaître et définir les challenges auxquels sera confronté la navigation aérienne. Si un des principaux challenges de la navigation aérienne est de combiner une gestion asynchrone et synchrone, c'est aussi de définir le meilleur système d'organisation et de gestion du trafic en fonction justement de ce trafic. Comme vu précédemment dans la description des différents paradigmes opérationnels, service rendu, efficacité et capacité de la navigation aérienne dépendent de la nature et de la densité du trafic.

Actuellement tout le monde s'accorde pour dire que le système actuel de la navigation aérienne ne peut faire face à une multiplication conséquente du trafic. Mais à vrai dire, à quel accroissement qualitatif et quantitatif de trafic sera confrontée la navigation aérienne et à quelles échéances temporelles ?

A l'horizon 2020, les prévisions de trafic sont à la hausse. Si à la fin des années 90, ces prévisions étaient optimistes dans la mesure où on raisonnait sur un doublement, voire un triplement du trafic dans les 30 prochaines années, force est de constater que depuis les événements du 11 septembre 2001, il est très difficile de quantifier l'accroissement du trafic et surtout à quelle échéance. Toutes les années depuis 2001 voient leur cortège d'événements (conflit irakien – épidémie de SRAS – inflation des prix du pétrole) qui modulent toutes les hypothèses qui peuvent être avancées ici et là. Il est alors très difficile de disposer de prévisions suffisamment valides et fiables pour borner le champ de l'étude SHIFT. C'est pour cette raison qu'il apparaît plus raisonnable de travailler sur une hypothèse d'un accroissement significatif du trafic qui oblige à reconsidérer l'organisation et le fonctionnement de l'ATM au sein du système aéronautique. L'hypothèse théorique de travail retenue est celle d'un doublement du trafic sans présager de l'échéance calendaire de sa réalisation (2020 ou plus).

Un deuxième élément à prendre en compte est la nature de cet accroissement. Actuellement, le trafic pose problème dans les pics qui correspondent aux périodes de fortes demandes de la part des compagnies et des usagers. Cela explique que seulement 20% des vols sont régulés. L'accroissement du trafic pourrait se faire à travers une répartition du trafic tout au long de la journée sans poser de véritable problème, mais dans ce cas répondrait-il à la demande des usagers ? Il semble que non et il est donc beaucoup plus pertinent d'envisager l'accroissement du trafic à travers l'accroissement des pics actuels.

La densité du trafic aérien fluctue au cours de la journée, mais il fluctue aussi au cours des jours de la semaine et suivant des variations saisonnières. En ce sens, le système aéronautique doit disposer de suffisamment de souplesse et d'adaptation pour répondre aux variations prévisibles et imprévisibles de son évolution sans que cela ne le remette en cause.

Cela est d'autant plus vrai si l'on cherche à déterminer les vols qui constitueront le trafic de demain. Le trafic est composé d'aviation commerciale, d'aviation d'affaire, d'aviation privée et d'aviation militaire. Si l'on ne s'en tient qu'à l'aviation commerciale et d'affaire, les formes que peuvent prendre le trafic aérien dans les 30 prochaines années sont nombreuses et loin d'être figées à ce jour :

- Transport de masse (principe des gros porteurs type Airbus A380).


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- Aviation "corporate" au profit du monde professionnel (principe de vols dédiés à un segment professionnel comme le proposent actuellement les compagnies aériennes pour les pétroliers, ou principe de vols "affaire" directs privilégiant le confort et la rapidité pour les déplacements longs courriers).

- Aviation privilégiant le coût sur le service (compagnies low-cost).

- Aviation régionale pouvant être remise en cause par le développement de la multimodalité (autres moyens de transport rapides comme le train), mais aussi se développant pour les liaisons inter régionales non couvertes par d'autres modes de transport rapide.

- Aviation internationale dont une partie de la finalité peut être remise en cause avec les nouvelles technologies de communication.

Tous ces éléments ou ces incertitudes sont en faveur d'un futur système aéronautique et ATM capacitif, sûr, mais surtout souple et adaptatif à ces possibles évolutions.

Toutefois, sur la base du trafic actuel il est possible d'identifier certaines caractéristiques qui devraient orienter les hypothèses du futur trafic aérien :

- 50% des vols sont des vols inférieurs à 330 NM et 75% des vols sont des vols inférieurs à 800 NM. Ces proportions devraient rester constantes dans la mesure où la concurrence d'autres moyens de transport rapides peut justifier la fermeture de certaines liaisons, mais ne peut empêcher le développement d'autres liaisons.

- Le réseau aérien européen "radial" par rapport aux grandes plate-formes tend aussi à se développer au niveau inter régional avec un maillage de plus en plus dense.

- L'arrivée des gros porteurs comme l'A380 pérenniseront un réseau radiaire vers les aéroports accueillant ces aéronefs.

Les plate-formes régionales de moindre importance vont se développer pour répondre aux besoins de la clientèle et éviter le passage par les grandes plate-formes, source de perte de temps, de coûts supplémentaires et d'engorgements des grandes plates-formes.

- Les TMA autour des grands aéroports vont se développer en taille et en activité pour englober des aéroports de moindre importance qui suppléeront aux contraintes des grandes plate-formes. La TMA, regroupant plusieurs plates-formes, devrait être l'élément opérationnel pour les décollages et atterrissages envers la navigation en-route.

- Les mouvements aéroportuaires sont localement plafonnés par la capacité maximale d’une plate-forme. A moins de changements majeurs dans la gestion des pistes ou de l’acceptation par les riverains des nuisances aéroportuaires, la situation future sera a priori assez proche de ce qu’elle peut être aujourd’hui dans des TMA saturées comme celles de Paris, de Londres ou de Francfort. Concernant les dessertes des aéroports, on se situe donc vraisemblablement dans une logique d’amélioration du système actuel, qui fonctionne mais de manière poussive, plutôt que face à un grand bond en avant permettant de franchir un hypothétique mur de la capacité. La desserte aéroportuaire est en fait protégée par la gestion des aéroports eux-mêmes, plus vulnérable à la charge, mais dont la gestion n’a rien à voir avec des considérations aéronautiques.


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- Les grandes compagnies aériennes, associées au sein d'alliance mondiale, bâtissent leur réseau sur les hubs de correspondance qui sont au cœur de leurs stratégies d'exploitation.

- Face à un marché d'affaire qui privilégie le service, il faut considérer, via les compagnies low-cost, un marché qui privilégie le tarif et qui est regardant sur les services rendus au regard des taxes aéroportuaires et de navigation.

- L'industrialisation et le développement durable de l'aéronautique oblige les fournisseurs de services aériens à aller vers un optimum de régularité et de ponctualité et ce, quelles que soient les conditions d'exploitation du système, ce qui est un véritable challenge si l'on prend en compte les conditions environnementales (météorologiques en particulier).

- Les plans de vol des compagnies sont assujettis aux longueurs des vols et aux types d'aéronefs utilisés (réacteurs ou turbopropulseurs). Si la distribution des longueurs de vols devrait rester dans des proportions actuelles, le choix des aéronefs est quant à lui conditionné par les coûts d'exploitation (disponibilité dans la flotte de la compagnie, nombre de passagers et taux de remplissage, prix du kérosène, coût opérationnel au siège/kilomètre). C'est ainsi qu'après une vague du tout "réacteur", les compagnies préconisent de plus en plus les aéronefs turbopropulseurs pour les liaisons inférieurs à 350 NM. Les performances des aéronefs en fonction de la longueur du vol deviennent alors un facteur important pour déterminer l'occupation de l'espace aérien. Pour illustrer la part du transport régional dans le système européen, 65% des temps de vol se font en dessous du FL 300.

- Le réseau européen se caractérise par un maillage très dense avec un très grand nombre de "city pair" et une demande que l'on peut qualifier de "partout à partout". Pour illustrer cela, il suffit de prendre les chiffres actuels. Il y a environ 30 000 vols par jour sur l'Europe qui se répartissent sur 10 000 city pairs. La city pair la plus fréquentée est Madrid-Barcelone avec 80 vols par jour. Les city pairs suivantes ne dépassent pas en fréquence 40 vols par jour. Plus de la moitié des city pairs n'ont pas 2 vols par jour. L'étude TOSCA (Testing Operational Scenarios for Concepts in ATM [Bib 23]) montre qu'une organisation de l'airspace européen en city pairs protégés du reste du réseau (que l'on peut aussi appelés tubes) n'engloberait que 35% du trafic dans la mesure où l'on prendrait les 300 plus importantes city pairs. Toutes ces données confirment l'idée d'un réseau très complexe et peu systématisé. L'évolution devrait se faire vers une fréquence accrue sur certaines city pairs, mais aussi la création de nouvelles city pairs qui devrait donner au futur réseau les mêmes caractéristiques que celui d'aujourd'hui.

- A côté de ce maillage dense, il existe des grands flux de trafic qui ne changeront pas en raison de la demande des passagers (flux ouest-est et nord-sud). Ces flux de trafic se croisent sur une zone européenne appelée la "core area" et qui actuellement constitue le goulot d'étranglement du trafic en-route en raison de la complexité du trafic qui y circule. C'est cette zone qui est principalement responsable des régulations de la CFMU. Même si les augmentations futures de trafic seront diluées dans l’espace aérien européen, il existera toujours des phénomènes naturels de concentration locale vers la zone centrale, déjà saturée aujourd’hui, qui donnent à penser que le système de gestion actuel sera incapable d’absorber cette demande future de manière efficace. Tout accroissement futur du trafic se fera donc encore plus ressentir au niveau de la "core area". Cela traduit une grande disparité au sein de l'Europe en terme de densité de trafic qui est illustrée par le fait que 70% du trafic survole 10% de l'espace aérien.


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4 PARADIGME SHIFT

4.1 CADRE D'EVOLUTION DE LA NAVIGATION AERIENNE

4.1.1 Un cadre Fédérateur

Le projet SHIFT s'inscrit dans la cadre des actions de recherche et de développement initiées au niveau Européen par la Commission Européenne [Bib 2][Bib 17] et EUROCONTROL [Bib 15]. Il intègre aussi les besoins des utilisateurs que sont les compagnies aériennes [Bib 3]. En d'autres termes, cela signifie qu'installer le transport aérien dans une phase de "développement durable" pour améliorer les critères de performances actuels tout en faisant face à un accroissement régulier, exige de respecter un ensemble de recommandations qui peuvent être résumées de la façon suivante :

- Préconiser un changement de paradigme dans la façon dont le système de transport aérien est conçu et fonctionne.

- La ponctualité et l'efficacité de la navigation aérienne doivent être des objectifs de productivité déclarés tout comme l'est déjà la sécurité.

- Préconiser une approche holistique du système aérien avec des systèmes d'échanges et de partage d'informations plus intégrés. Une coopération plus grande et plus efficace est requise entre les différents acteurs que sont les compagnies, les aéroports et les organismes de gestion et de contrôle de la navigation aérienne.

- La flexibilité doit être maximale dans les zones à faible densité et réduite dans les zones à forte densité. Elle doit être aussi envisagée lorsque la densité de trafic n'est pas homogène dans le temps au niveau d'un même espace aérien. Il doit y avoir une continuité fonctionnelle et opérationnelle entre les espaces aériens qui présentent des modes opérationnels différents pour répondre à des charges de trafic différentes.

- Repenser la place de l'opérateur humain dans la globalité du système ATM (ATFM, ATC, compagnies, aéroports, équipages des aéronefs) dans une perspective de développement de systèmes d'aide automatisés. L'homme gardera une place centrale mais sa fonction évoluera vers une fonction de gestion et la fonction de séparation pourra être partagée entre les contrôleurs et les équipages d'aéronefs.

- Les actions locales de gestion et d'organisation du trafic doivent s'intégrer dans une perspective d'efficacité globale du système de transport.

- Limiter les facteurs de risque environnementaux et mieux contrôler les facteurs d'incertitude. Une meilleure prédictibilité des heures de départ et d’arrivée des aéronefs est indispensable pour garantir ponctualité et efficacité de l'exploitation

- Insister sur la nécessité que tout changement n'a de validité que s'il intègre dès sa phase initiale, la période de transition entre le système actuel et le futur système.

Sur la base de ces recommandations et de l'analyse faite dans la première partie du document, il apparaît pertinent d'envisager tout nouveau paradigme opérationnel de la gestion des aéronefs dans leur partie en-route à travers une vision intégrant à la fois :


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- Le vol dans toute sa continuité, c'est-à-dire d'aéroport à aéroport.

- Mais aussi en tenant compte de la partie sol.

Il s'agit alors de définir un système organisationnel qui définisse des procédures pour d'une part opérer, utiliser et gérer la planification et d'autre part contrôler les vols dans toutes les phases du vol de bloc à bloc au niveau des aéroports. L'intérêt d'un tel paradigme est d'appréhender le vol dans sa globalité avec une finalité opérationnelle et productive tout en tenant compte de l'ensemble des composantes du transport aérien. Les objectifs du paradigme SHIFT sont clairement d'accroître la capacité, l'efficacité et le coût de la navigation aérienne tout en maintenant voire en augmentant la sécurité et en réduisant les impacts sur l'environnement. Pour atteindre ces objectifs, les principes retenus sont les suivants :

- Meilleure collaboration entre les acteurs de la navigation aérienne.

- Meilleure collaboration entre le système de la navigation aérienne et les autres acteurs du transport aérien

- Meilleure planification par échanges de données plus fiables et plus précises.

- Meilleure coordination entre le sol et les avions pour améliorer la capacité des espaces aériens et des aéroports.

- Autonomie locale des acteurs dans leurs domaines de compétence et de responsabilité.

Beaucoup de projets relatifs à la navigation aérienne ont pour socle des développements technologiques. SHIFT s'inscrit dans le cadre des évolutions technologiques mais au stade de son développement actuel, il n'a pas vocation à être orienté outil. Son ambition est de proposer un ensemble de concepts qui une fois validé, permettra de déboucher sur des évolutions "réalisables" de la gestion de la navigation aérienne. C'est pourquoi, les recommandations de Nicolaon [Bib 27] apparaissent comme une directive au développement de tout nouveau concept de la navigation aérienne :

- Toute évolution ne se justifie que si elle est nécessaire, pertinente, démontrée avant son implémentation et applicable opérationnellement pour qu'elle soit acceptée par les personnels de la navigation aérienne.

- Les efforts doivent porter sur l'amélioration de la gestion du trafic dans les espaces à haute densité de trafic et dans les espaces les plus congestionnés.

- Les solutions doivent être pragmatiques et répondre aux problèmes les plus pénalisants.

- Les évolutions doivent être progressives dans un souci de transition. Toute approche "big-bang" sera source de résistance et de grande incertitude sur sa validité, car on ne dispose pas des moyens pour certifier un système avant de l'avoir "testé" dans la réalité.

- Les solutions proposées ou envisagées doivent utiliser des technologies matures dont la mise en service est compatible avec le court et moyen terme.


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4.1.2 Les Pré-requis à de Futurs Concepts

La définition d'un futur concept opérationnel de la navigation aérienne doit s'envisager dans un cadre de réflexion bien identifié pour rester pragmatique et dans les limites d'un calendrier crédible. SHIFT s'inscrit totalement dans cette logique et c'est pourquoi il apparaît comme important de préciser les hypothèses d'évolution dans lesquelles la réflexion a été menée.

4.1.2.1 La Technologie

Comme dans tous les domaines professionnels à haute technologie, une voie d'évolution des systèmes est représentée par la technologie. Toutefois, la technologique ne doit pas être le seul moteur de l'évolution. Elle doit plutôt l'accompagner, la supporter, la potentialiser, voire l'initier, mais en aucun cas l'évolution des systèmes ne doit être prise en otage par l'évolution technologique. Face à des avancées technologiques importantes, il faut toujours savoir se poser la question de l'intérêt opérationnel et des bénéfices attendus sous peine de se retrouver dans des impasses qui peuvent être de trois ordres :

- Mirage technologique : "il n’y a pas de problème, on saura faire".

- Fuite en avant technologique qui repousse toujours la faisabilité et la validité du concept : "la technologie apportera toujours la solution aux problèmes que l'on ne sait pas résoudre aujourd'hui".

- Coût qui devient incohérent par rapport aux enjeux originaux même si la réalisation technologique est "parfaite". Tout projet doit s'inscrire dans une logique de coût cohérente avec les règles du marché.

Sur ces questions, Colin de Verdières [Bib 11] résume bien la problématique de l'évolution technologique en mentionnant que pour la navigation aérienne par exemple, la technologie du tout satellite pour les communications et la navigation ont été mis en avant dans les années 90 sans avoir bien défini les objectifs de départ. Le "comment" a été placé avant le "quoi" et du coup la mise en œuvre opérationnelle n'a pas suivi. C'est la détermination des objectifs et des besoins qui doit ensuite guider les industriels dans le développement des technologies nouvelles.

Au-delà de ces constats, il est toutefois indéniable que les évolutions technologiques permettront d'envisager dans un avenir proche de plus grandes fonctionnalités pour la gestion de la navigation aérienne. Trois axes doivent être considérés :

- Un accroissement de la précision dans la localisation des aéronefs et la prédiction de leurs trajectoires. Ces évolutions reposeront sur le développement et l'optimisation des technologies "Ground Positionning System" (European Master Plan / SESAME), mais aussi de systèmes comme le Flight Management System (FMS) que l'on retrouve à bord des aéronefs. De même, des modèles météorologiques plus fins et des meilleures prises en compte du wake-vortex ne feront qu'accroître la prédictibilité des trajectoires des aéronefs.

- Un réseau de communications plus dense entre les aéronefs qui permettront de ne pas faire reposer la gestion du trafic exclusivement sur le segment sol (technologie ADS-B : Automatic Dependant Surveillance Broadcast).


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- Des échanges accrus d'informations en temps réel entre le sol et le bord. Le cap décisif à passer dans l'échange des informations entre le bord et le sol est celui de la transmission des intentions de l'autre. Pour l'aéronef vis-à-vis du sol, cela se traduit principalement par la transmission de données relatives au plan de vol (que ce soit un plan de vol activé ou un plan de vol en attente). A l'inverse du sol vers l'aéronef, on voit que s'ouvre un important champ d'investigation pour les acteurs de la navigation aérienne qui dépasse la seule sécurité. Quelque soit le sens de transmission, on voit se dessiner des évolutions importantes dans les tâches des futurs acteurs du transport aérien dans la mesure où une connaissance partagée des trajectoires, voire de trajectoires alternatives, permet d'intégrer le facteur temps pour évoluer vers une véritable gestion du trafic en 4 dimensions. De telles évolutions sont tout à fait envisageables au regard des études faites dans le programme AFAS (Aircraft in the Future ATM) qui portent justement sur la transmission des informations entre l'avion et le sol, et l'utilisation des données FMS par les contrôleurs du trafic aérien. Derrière tous ces travaux et ces applications, on voit se développer les technologies Data-Link.

4.1.2.2 La Responsabilité

Le modèle actuel de gestion du trafic repose essentiellement, voire exclusivement, sur le segment sol avec comme corollaire soit :

- Un dépassement des capacités du segment sol lorsque la charge de trafic est trop dense.

- A l'inverse des ressources sol économiquement peu rentables au regard la tâche à réaliser.

Quelques soient les hypothèses de gestion du trafic envisagé dans le futur, il ressort clairement qu'une redistribution des tâches entre les aéronefs et le sol doit être considérée. Supportée par une automatisation complète ou par des systèmes d'aide, il faut prendre en compte dès maintenant cette dimension. Les études s'inscrivant dans le cadre ASAS (Airborne Separation Assistance Systems) n'ont peut être pas explorées toutes les implications opérationnelles d'une telle évolution (référence au modèle du trépied), mais elles ont le mérite de poser les bases sur lesquelles il faut l'envisager. On est actuellement confronté à ces questions avec les systèmes TCAS avec résolution de confit dans la mesure où les pilotes doivent suivre les propositions du système et les contrôleurs comprendre ce qu'il se passe pour se construire une "picture" qui leur permette d'anticiper les conséquences du conseil de résolution sur le trafic à venir [Bib 30] .


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Ainsi et au-delà du partage de tâches qui modifiera les rôles de chacun, se pose bien sûr la question de la responsabilité des acteurs vis-à-vis de la sécurité. Dans quelle mesure cette responsabilité peut-elle être partagée ou alors ignorée par un opérateur qui pourrait avoir quand même une "vision" du trafic ? Ces questions sont loin d'être résolues car elles nécessitent de disposer d'un cadre juridique adapté mais aussi de prendre en compte la globalité des futures tâches des acteurs du transport aérien, aussi bien au sol qu'à bord des aéronefs. Sur le plan juridique, la responsabilité pénale est personnelle et individuelle. Elle ne peut être collective. Par contre, dans la mesure où plusieurs opérateurs sont amenés à interagir dans un même espace de travail, on peut parler de responsabilité conjointe. Toutefois, chacun est responsable de ses actions, donc de ses fautes et ce au prorata de la faute qu'il a commise au sein du collectif. Ainsi deux, trois ou quatre opérateurs peuvent voir leur responsabilité engagée s'il est prouvé qu'ils ont chacun commis une faute. Cela signifie que le partage des tâches entre les opérateurs se doit d'être le plus clair possible (qui fait quoi). De même, avoir accès aux informations d'un autre opérateur peut engager sa propre responsabilité s'il est établi que l'on n'a pas accompli les diligences normales, compte tenu de la nature de la mission ou de ses propres fonctions, de ses compétences ainsi que du pouvoir et des moyens dont on disposait [Bib 25] .

Reprenant le concept d'un espace aérien organisé et géré avec différents modes opérationnels, on voit toute la souplesse que peut induire une évolution de la responsabilité sol-bord pour sa cohérence et son fonctionnement.

4.1.2.3 L'automatisation des Tâches et la Place de l'Opérateur Humain

Une voie pour accroître la capacité en contournant les limitations humaines est de se tourner vers l'automatisation. S'il y a encore peu de temps, parler de l'automatisation complète de la navigation aérienne suscitait de vives réactions de la part des professionnels, il faut bien reconnaître que cette voie apparaît comme de plus en plus envisageable. Des projets comme PHARE [Bib 28] ou des travaux comme ceux du Laboratoire d'Optimisation Globale de l'Ecole Nationale de l'Aviation Civile montrent la faisabilité d'une telle démarche tant au niveau de la disponibilité des techniques d'automatisation que des approches algorithmiques pour y parvenir. Ces approches soulèvent quand même un certain nombre de questions [Bib 34][Bib 27] :

- Elles peuvent requérir des investissements technologiques si importants (systèmes satellitaires – équipements des aéronefs) qu'au final leur coût n'est plus compatible avec les lois du marché du transport aérien, les rendant caduques par la même occasion.

- L'automatisation doit pouvoir faire face aux situations d'urgence ou situations dégradées à faible probabilité, voire non imaginées. En l'état actuel, il ne paraît pas envisageable d'automatiser de telles fonctions et la question qui se pose est alors celle de la place de l'homme qui devrait gérer un tel système.

- La transition entre un système existant où l'opérateur humain tient une place centrale et un système entièrement automatisé. Toute automatisation ne peut s'envisager que par un processus progressif où la place de l'homme est remplacée par celle des automatismes. Le partage des tâches et des compétences entre l'homme et l'automatisme doit alors être très clair pour éviter toute confusion dans la gestion des aéronefs.


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- Le dernier écueil à une automatisation est celui de la responsabilité de la sécurité. La sécurité sera-t-elle partagée entre plusieurs sous-systèmes, confiée à un automatisme contrôlé par un opérateur humain ou entièrement dévolu à l'automatisme sans intervention humaine ? La réponse à ces questions est loin d'être évidente et au cœur de tout processus d'automatisation.

Toutefois avant de considérer une automatisation complète qui soulève quand même certaines questions, de nombreuses recommandations avancent l'idée d'automatisation partielle des tâches de gestion et contrôle du trafic aérien.

En fait, derrière l'automatisation se pose la question du partage des tâches ou de l'allocation de fonctions entre le système d'aide et l'opérateur humain avec les problématiques du partage de responsabilité et de la surveillance par l'opérateur du système d'aide [Bib 33][Bib 21]. Face aux contraintes du contrôle aérien, un des enjeux de l'automatisation est de réduire la charge de travail du contrôleur à un niveau compatible avec ses ressources cognitives alors que la situation lui imposerait un état de surcharge. L'objectif n'est pas de diminuer une charge de travail acceptable, mais bien d'aider le contrôleur lorsqu'il en a besoin, c'est-à-dire lorsqu'il n'est plus capable de réaliser sa propres tâche. Cela sous-tend que toute automatisation doit être envisagée par rapport à la charge qu'elle soulage mais aussi par rapport à celle qu'elle induit dans sa mise en œuvre ou dans son contrôle. La réduction de charge liée à un système d'aide doit être suffisante pour qu'elle libère une charge de travail compatible avec la gestion de l'automatisme. Plus la responsabilité et donc la surveillance et le contrôle du système d'aide est importante, plus sera grande la charge de travail du contrôleur pour travailler avec. Il faut donc envisager dès maintenant des systèmes d'aide qui possèdent l'autonomie la plus grande en terme de responsabilité, voire qui soient totalement autonomes si cela est possible. Dans une telle approche, une allocation basée sur les tâches semble plus adéquate au partage d'autonomie et de responsabilité qu'une allocation basée sur des fonctions qui laisse toujours l'opérateur humain dans la boucle de contrôle de l'automatisme.

4.1.3 Bases pour de Futurs Concepts Opérationnels

4.1.3.1 L'Espace Aérien : Outil de Gestion des Perturbations

L'espace aérien est un moyen efficace de gestion de l'incertitude en créant les conditions pour que l'incertitude ne soit plus une problématique ou pour en réduire ses conséquences. Il est ainsi possible d'envisager un espace aérien dont l'objectif est de :

- Minimiser les goulots d'étranglements.

- Réduire la complexité du trafic.

- Réduire, voire supprimer dans certaines zones les conflits.

- Modifier les méthodes de travail des contrôleurs en impliquant éventuellement d'autres acteurs du système aéronautique que les contrôleurs.


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De nombreuses solutions de gestion de l'incertitude basées sur l'espace aérien existent déjà dans le système actuel de gestion du trafic. Toutefois, les pistes retenues sont des solutions locales qui ne sont pas optimisées sur l'ensemble du réseau. Une approche formelle et systémique sur un réseau intégré et cohérent doit permettre d'apporter des solutions pour gérer l'incertitude et répondre au besoin de capacité.

4.1.3.2 Flexibilité de l'Espace Aérien

La demande de trafic fluctue au cours de la journée, de la semaine, de l'année ou lors d'événements particuliers. Il est maintenant admis que pour gérer des charges de trafic importantes, le système de navigation risque d'être de plus en plus contraint. Or ces contraintes n'ont de sens que pour des charges élevées et sont pénalisantes lorsque les charges de trafic sont moindres. C'est dans cette optique qu'il ne faut pas envisager la navigation aérienne à travers un espace aérien rigide mais à travers un espace aérien qui dispose des capacités d'adaptation pour répondre à la demande. Cette notion est complémentaire bien que différente d'une organisation de la navigation aérienne basée sur plusieurs modes opérationnels. On est vraiment là dans ce que l'on peut qualifier d'une organisation et gestion de l'espace aérien dynamique et flexible, c'est-à-dire capable de s'adapter à la demande.

Dans le cadre d'une gestion tactique décentralisée, il reste cependant primordial d’assurer la cohérence et l’interopérabilité des systèmes en vue d’une gestion synchrone sans heurts. En termes d’ingénierie, cela signifie que les moyens passifs et actifs doivent se fonder sur les mêmes équipements embarqués dans l’ensemble de l’Europe, et utiliser des modèles de données identiques.

4.1.3.3 Maîtrise de l'Incertitude

A travers la description du système actuel de planification et d'anticipation du trafic, on se trouve confronter au problème de l'incertitude. Cette incertitude est la conséquence de facteurs de perturbations inhérents au système aéronautique. Maîtriser les incertitudes relevant de ces facteurs de perturbation est un challenge vers lequel toute la communauté aéronautique se dirige. Pour cela, plusieurs voies sont envisagées :

- Supprimer les facteurs de perturbation, mais cela semble utopique si l'on considère la nature aléatoire et hasardeuse de la plupart des facteurs.

- Réduire l'incertitude associée à chaque facteur. Cette voie est une des principales évolutions envisagées pour accroître la performance du trafic aérien grâce aux développements technologiques. Toutefois il faut se prémunir contre tout excès de confiance car associée à cette réduction de l'incertitude est aussi associé un accroissement de la performance. Or dans le rapport performance/incertitude, on peut se retrouver avec le même débat qu'aujourd'hui dans la mesure où une incertitude existera toujours et que cette incertitude sera proportionnellement aussi importante qu'aujourd'hui au regard des critères de performance ou de fonctionnement utilisés par le système.


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- Une dernière voie consiste à créer des boucles de mise à jour de la planification à partir des informations réelles. Un système efficace d'actualisation des planifications doit être un processus adapté aux spécificités du trafic aérien, c'est-à-dire d'être continu. Il doit permettre un recueil et une analyse continus des données d'actualisation du trafic pour mettre à jour les prédictions d'évolution. Son efficacité repose sur des boucles de circulation de l'information qui correspondent à des moyens d'action et d'optimisation du trafic. La mise à jour de la planification doit se faire dans un objectif d'adaptation entre la demande et la capacité. La démarche actuelle est limitative dans la mesure où elle ne dispose comme moyen d'adaptation que la possibilité d'adapter la demande à la capacité en retardant les vols. Une optimisation des ressources de la navigation aérienne doit aussi s'envisager à travers une adaptation de la capacité à la demande. Pour cela, deux conditions sont essentielles : la connaissance "temps réel" de l'état du trafic (sol et vol) et une souplesse accrue de la gestion de la navigation aérienne pour trouver le meilleur compromis sécuritaire entre la capacité et les contraintes de la navigation aérienne. Dans cette optique, on peut concevoir un système de navigation aérienne dont les contraintes sont d'autant plus fortes que la demande capacitaire est importante et inversement, le tout dans un environnement contractuel défini entre les partenaires du système aéronautique.

4.1.3.4 Gestions Asynchrone et Synchrone du Trafic

Le système envisagé organise de manière cohérente les notions de gestion asynchrone et de gestion synchrone du trafic aérien présentées précédemment. Il s’appuie sur une gestion en deux phases : une première phase asynchrone qui organise et met en place les moyens qui seront mis en oeuvre lors de la deuxième phase synchrone. Le système est novateur en ce qui concerne l’organisation de la phase asynchrone et le lien entre les deux phases.

4.1.3.4.1 Principes UAnalyse

La phase asynchrone de gestion du trafic aérien doit remplir deux objectifs :

- Définir l’allocation optimale des ressources au vu de la demande initiale. Il est envisageable que cette allocation ne puisse pas satisfaire tous les besoins exprimés, ou alors les satisfaire de manière partielle.

- Organiser les moyens nécessaires au bon déroulement des opérations.

La mise en place des moyens de contrôle relève de la tactique. Par tactique, on s’écarte sensiblement du sens donné classiquement à ce mots dans la communauté ATM, qui l'utilise avec le mot stratégique pour distinguer les échéances temporelles (en particulier dans le cadre du modèle en couche). Le système proposé ci-après se réapproprie ces mots dans la lignée de leur étymologie militaire, afin de décrire des niveaux différents de responsabilité. Le stratège définit des objectifs à grande échelle (ici continentale) qu’il assigne à l’échelon local. Le tacticien organise les moyens à l’échelle opérationnelle permettant d’atteindre les objectifs stratégiques.

Comme le montre la diversité des façons de contrôler le trafic, et la difficulté à en trouver une modélisation satisfaisante, on est amener à considérer qu’il n’y a pas qu’une unique bonne façon d’organiser localement le trafic. Cependant, une tactique performante en termes de coûts et de sécurité s’appuie nécessairement de manière cohérente sur le triangle tactique (Figure 8) :


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Figure 8 : Le triangle tactique

Le triangle tactique correspond à la particularisation locale du trépied de la navigation. En conséquence, les trois sommets de ce triangle doivent être considérés conjointement. Agir sur deux sommets et ignorer le troisième ne peut aboutir à un système en équilibre.

UProposition

Afin de mettre en œuvre cette exigence, on peut imaginer un système où le trafic est coordonné de manière globale lors d’un processus stratégique, qui s’appuie sur un ensemble de districts gérés indépendamment par des entités tactiques. Dans cette vision, les districts tactiques sont à la fois des partenaires lors de l’élaboration de la stratégie (établissement du planning), et les responsables locaux de son exécution.

Le système de gestion des ressources actuel considère les moyens comme figés et module le trafic en fonction. A l’inverse, on pourrait tout aussi naïvement considérer la demande comme souveraine et trouver ensuite les moyens d’y répondre. Il est nécessaire de trouver un compromis entre ces deux situations, qui viendra d’une décision politique entre libre accès et performance. Sans vouloir anticiper sur cette décision, l’architecture présentée ici fait les hypothèses suivantes concernant l’aménagement des trajectoires par rapport à la demande initiale :

- Les trajectoires doivent respecter les contraintes aéroportuaires. Si l’on envisage d’augmenter radicalement le trafic, il est indispensable d’optimiser en tout premier chef la capacité des pistes.

Passive Means

Airspace

Personnel

Active Means Working methods

Control working position

Efficiency

Capacity

Safety

Request


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- Les aménagements stratégiques dans l’espace sont exceptionnels. Cela signifie que, dans la grande majorité des cas, un vol donné concerne un ensemble fixe d’unités tactiques.

- Les aménagements stratégiques dans le temps sont marginaux, afin de rester proche de la demande initiale supposée optimale en termes de ponctualité.

- Les aménagements tactiques, dans l’espace comme dans le temps, sont librement laissés à l’initiative de l’échelon tactique, sous réserve qu’ils s’inscrivent dans le cadre des directives stratégiques.

Un tel programme n’a pas l’ambition de rechercher un optimum global du méta-système {demande + système de navigation}, faute d’en connaître les tenants et les aboutissants. Il devrait aboutir à un système cohérent, sûr et efficace tout en restant proche de la demande initiale. En effet, il est illusoire de chercher une formulation plus explicite des besoins des usagers du système.

Le dialogue entre le responsable tactique et le coordinateur stratégique porte alors sur la demande de trafic pour un espace aérien, exprimée en termes de points d’entrée et de sortie en quatre dimensions, assortis de marges. Le processus d’optimisation est nécessairement itératif : au vu de la demande initiale, le gestionnaire de district organise les moyens de contrôle permettant d’y faire face, ce qui lui permet d’établir une première estimation de ses coûts et de ses disponibilités.

4.1.3.4.2 Rôle et responsabilité du stratège

L’élaboration de la stratégie consiste à garantir la cohérence des diverses adaptations locales faites par les responsables tactiques, et de les propager à travers l’ensemble du système : responsables tactiques des services de navigation aérienne, responsables opérationnels des transporteurs et des aéroports

Les paramètres pertinents au niveau stratégique sont nécessairement macroscopiques.

Durant la phase asynchrone, le stratège ne cherche jamais à connaître les moyens employés dans le détail : sa connaissance se limite aux paramètres transmis par le tacticien qui permettent l’optimisation. En particulier, des notions comme la trajectoire détaillée des appareils ou la charge par volume élémentaire de trafic n’ont aucune pertinence stratégique.

Au vu des exigences de l’ensemble du système, qui doit aligner la gestion au sol avec la gestion en l’air des appareils, le facteur principal d’efficacité stratégique des vols est la ponctualité T

5T, c’est-à-dire le respect des heures d’atterrissage demandées par les

compagnies avec l’accord des aéroports. En effet, ce paramètre gouverne à la fois :

- L’occupation des pistes.

- L’organisation des moyens d’accueil des appareils (sécurité, avitaillement, maintenance, acheminement des bagages et des passagers).

T5 Le traitement secondaire de l’heure d’arrivée effectué par le système actuel est en effet la source majeure des critiques qui le concernent. En effet, aujourd’hui, le principal moyen d’action de la CFMU consiste à décaler des vols dans le temps, ce qui entraîne des coûts considérables.


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- L’organisation commerciale des vols (service rendu au passager, correspondances).

- La gestion des flottes des compagnies (rotation des personnels et des appareils).

Sans entrer dans le détail de la gestion tactique, celle-ci doit garantir la sécurité de la navigation aérienne. Ainsi, en termes de capacité, le système mis en place est forcément dimensionné pour faire face au pire cas. Ce système ayant forcément une certaine inertie dans le temps (une fois les moyens mobilisés, il n’est pas envisageable de les démobiliser immédiatement), on a intérêt à employer la totalité des ressources disponibles. Apparaît ainsi la notion de régularité de l’accès aux ressources comme indicateur de l’efficacité de la gestion stratégique.

La fonction stratégique telle qu’elle est définie ici est fort différente de celle définie dans le cadre du modèle en couche. Il ne s’agit plus de créer une fonction de régulation du trafic afin de protéger la fonction de contrôle contre la surchargeT

6T. Il est

ici question de coordonner les différents intervenants et leurs problématiques. Le diagnostic de surcharge est établi à un niveau plus local, qui garde une autonomie au niveau de la gestion tactique.

4.1.3.4.3 Rôle et responsabilité du tacticien

Dans ce système décentralisé, les méthodes de travail des opérateurs et l’infrastructure sur laquelle elles se fondent relèvent de la responsabilité et du savoir-faire du gestionnaire local de l'espace aérien. L’organisation préalable de l’exploitation locale du trafic aérien relève d’un compromis entre :

- Le service rendu individuellement à chaque avion. Il peut se mesurer en termes de coûts par rapport à la situation idéale du Free Flight. Il faut alors considérer le coût direct du contrôle (redevance perçue), ainsi que les divers coûts de la trajectoire effective (coûts direct et environnemental du carburant, coût non linéaire du retard).

- La capacité disponible, que l’on peut mesurer en termes de volume (nombre d’appareils contrôlés simultanément) ou de flux (nombre de nouveaux appareils acceptés).

Les contraintes pesant sur la décision englobent le déroulement du trafic, la performance des appareils, la compétence des opérateurs, la technologie à disposition, les conditions météorologiques.

Ce problème est bien de nature technique et locale. Il est raisonnable de penser que le tacticien puisse parvenir à une solution acceptable sans devoir négocier avec des partenaires extérieurs, car il a toutes les cartes en mains.

4.1.3.4.4 Tout synchrone ou tout asynchrone

Le système décrit précédemment se fonde sur le double impératif suivant :

6 On pourrait parler de modèle en parapluie : la fonction de séparation gouverne le reste du système qui est destiné à pré-formater son input, en perdant de vue la finalité du système de transport.


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- Nécessité d’une approche synchrone : il n’est ni possible ni souhaitable de déterminer à l’avance la trajectoire précise des aéronefs.

- Nécessité d’une approche asynchrone : il est nécessaire d’organiser le système à l’avance.

Cette organisation de la gestion du trafic en deux phases complémentaires s’oppose à deux visions extrêmes de l’avenir du contrôle qu’il convient de discuter.

ULe tout asynchrone

Dans cette vision, les trajectoires des appareils sont déterminées à l’avance, et les avions y sont asservis à l’aide des capacités de navigation dites 4D-predictive implantées dans les FMS de dernière génération. Dans ce cadre, la gestion synchrone n’intervient que de manière exceptionnelle, pour faire face à des évènements occasionnels imprévus. Malheureusement, les choses ne sont pas si simples. Planifier le déroulement des vols assez finement pour garantir la séparation à tout moment requiert d’encadrer très fortement le travail des équipages, jusqu’à leur ôter toute autonomie. En outre, un tel système, s’il peut à première vue paraître attribuer des trajectoires plus intéressantes aux appareils, sera en fait pénalisé par l’ensemble des perturbations concernant la masse d’air (vent, température, pression) alors qu’un système plus opportuniste saurait en tirer parti. Enfin, un tel système ne paraît pas suffisamment robuste à l’aune des garanties attendues en terme de sécurité. S’il semble envisageable de reprendre le contrôle manuellement (à condition d’entretenir les qualifications des équipages et des contrôleurs par des entraînements adéquats) d’appareils isolés sortant du cadre de leur planification, comment faire face à un évènement accidentel et inopiné affectant simultanément un grand nombre d’avions ? La fermeture d’une piste, la survenue d’un phénomène météorologique inattendu sont des évènements certes rares, mais devant absolument être pris en considération lors de l’élaboration d’un système ultra sûr.

ULe tout synchrone

Les progrès considérables des algorithmes de résolution de conflit, la possibilité de transmission de données entre le sol et le bord avec des débits importants, conjointement au faible nombre de conflits attendus en laissant le trafic s’auto organiser suivant des routes préférentielles (Free Route), incitent à considérer un système opportuniste entièrement automatique de gestion du trafic. Un tel système apparaît comme particulièrement performant en termes de coûts, puisque le contrôle ne nécessiterait plus de personnel, et que les trajectoires, laissées à l’initiative du bord et adaptées en temps réel aux conditions environnementales, seraient optimales. Cependant, un tel système suppose la disparition de la décision humaine, aussi bien pour le contrôle que pour le pilotage. Or, faute de pouvoir garantir le niveau de sécurité d’un système entièrement automatique dans un avenir proche, il est nécessaire de concevoir un système fondé sur la responsabilité humaine. Comme l’intervention humaine nécessite une mise en place préalable, afin de définir les horaires des équipes, leurs méthodes de travail, etc., on est amené à introduire une composante asynchrone dans la gestion. Il est clair que tel ne serait pas le cas dans un monde où la capacité de contrôle pourrait être mise en œuvre sans préavis à un coût acceptable…


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4.1.3.4.5 Combiner gestion asynchrone et gestion synchrone

Les diverses sources de perturbations influent de manière déterminante sur le système de gestion de la navigation aérienne. En effet, elles rendent fragiles le lien entre gestions asynchrone et synchrone, gage de sécurité et d’efficacité pour le système. Afin de renforcer ce lien et d’assurer la robustesse de l’ensemble, certaines mesures doivent être prises.

UAbandonner le mirage technologique

Le système de gestion de la navigation aérienne doit et devra vivre en présence de perturbations. Pour la plupart, celles-ci ne disparaîtront pas d’un coup de baguette magique ! Une astuce couramment évoquée serait d’asservir le déroulement synchrone des vols sur les décisions prises de manière asynchrone, à l’aide des technologies 4D Predictive. Une telle proposition résoudrait de manière fort élégante le problème de la divergence d’intentions entre planification, contrôle et pilotage. Elle délèguerait au système embarqué la gestion des perturbations liées aux incertitudes sur les paramètres du vol. Du point de vue du contrôle, le problème serait réglé à un coût bien inférieur à celui d’une gestion par le contrôleur. Du point de vue de l’usager, le gain est moins clair, car les appareils seraient alors amenés à compenser en permanence les perturbations de la masse d’air. En outre, la faisabilité d’un système de contrôle par exception, où l’opérateur n’interviendrait qu’en cas de survenue d’un évènement imprévu, mérite d'être approfondi avant d'être validé opérationnellement.

UIncorporer la gestion proactive à la tactique

Il est légitime pour le contrôle d’envisager de traiter proactivement le trafic afin de se ramener à une situation nominale à laquelle il est assuré de pouvoir faire face de manière sûre et efficace. Ces prétraitements gagneraient à être formalisés, car :

- Ils contribueraient à rapprocher planification et opérations

- Leur explicitation permettrait d’envisager de faire appel à des outils spécifiques facilitant leur mise en œuvre.

- Cela permettrait leur examen critique par l’ensemble des opérateurs, qui pourraient ainsi consolider leurs savoir-faire en faisant émerger les « bonnes pratiques » dans un cadre collectif et consensuel.

La nécessaire cohérence entre le trafic, les méthodes et infrastructures mises en place et les outils permettant aux opérateurs de les mettre en oeuvre s'inscrit dans le triangle tactique décrit précédemment.

UApprofondir la connaissance de ces perturbations

L'analyse des perturbations faite précédemment ne se veut en aucun cas définitive. Elle cherche à dépasser la simple constatation de la présence de perturbations, en tentant d’en cataloguer à la fois les causes et les effets. Elle a pour vocation d’être éventuellement complétée par des modèles quantitatifs adaptés lorsque cela est possible. Le roulage constitue un champ d’investigation privilégié.

UEnvisager simultanément la gestion en vol et la gestion au sol

Ces deux systèmes sont en parfait vis à vis, et par conséquent, les perturbations internes de l’un se répercutent sur l’autre.


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URefuser la gestion asynchrone microscopique

Vouloir prévoir dans le détail le déroulement du vol d’un appareil qui n’a pas encore décollé revient à ôter toute crédibilité à la planification. En effet, tout le monde pourra ensuite constater que ce qui avait été prévu ne s’est pas réalisé : aucun météorologue ne s’aventurerait à prévoir le temps qu’il fera le lendemain au dessus d’un endroit précis ! La planification, pour atteindre ses objectifs, doit inspirer confiance chez ceux qui sont responsables de son application. Une étape nécessaire consiste à accomplir un travail critique sur les modèles utilisés lors de la phase asynchrone afin de quantifier la confiance que l’on peut accorder aux produits de leur fonctionnement. T

7T

UInstaurer des mécanismes de rétroaction

De la même manière qu’un contrôleur, lorsqu’il donne un ordre à un appareil, contrôle son exécution, il serait profitable d’envisager que le travail local des services de navigation soient confronté au contenu du mandat qui leur avait été confié au préalable lors de la planification. Ce mécanisme de rétroaction permettrait à la fois de responsabiliser les opérateurs en vue de faire fonctionner le système de façon nominale, mais aussi à comprendre les écarts, et à prendre les dispositions nécessaires pour y faire face en garantissant efficacité et sécurité.

On peut aussi imaginer que cette analyse et ce compte rendu se fassent de manière automatique et silencieuse. Par exemple, un avion qui vient de recevoir un ordre pourrait rendre compte de son exécution (ou non), ce qui délesterait d’autant le travail de surveillance demandé au contrôleur.

Enfin, il semble tout à fait possible d’envisager un fonctionnement en boucle fermée plus ou moins lâche sans pour autant court-circuiter la fonction du contrôle au sol.

UDéfinir des marges synchrones explicites

On est ici dans le cadre de l’élaboration d’un processus de décision synchrone. Une fois la situation nominale explicitée lors de la planification, il devient possible, en connaissant l’état actuel ou en faisant une prédiction de son futur, de mesurer les écarts. Il faut alors porter un diagnostic sur cette déviation, pour enfin prendre une décision. Compte tenu de la taille et de la complexité du système et de la pression temporelle pesant sur la décision, il semble profitable de synthétiser l’information concernant les écarts sous la forme d’un indicateur à états discrets (comme un feu bicolore ou tricolore). Cela suppose d’avoir défini au préalable des seuils de tolérance. Ces seuils présentent a priori un intérêt double :

- Il s’agit d’une information facilement assimilable par le contrôleur, dont on peut penser que le traitement exige moins de ressource que la situation qu’elle synthétise. Ceci doit lui permettre d’orienter son travail afin qu’il ne cause pas de perturbation pour les ressources situées en aval, et peut l’inciter, dans la mesure du possible, à rattraper une situation en cours de dégradation, dans un sens profitable pour tous.

7 Il serait plus adapté de les qualifier d’évaluation que de mesure, ou de valeur prise par la fonction d’observation sur l’état prédit du système. Dans le jargon de l’assimilation de données, on réserve le mot de mesure à l’information tirée de l’observation effective du système réel.


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- Elle permet d’impliquer un niveau supérieur de responsabilité dans le cadre d’un fonctionnement par exception : feu vert, je ne fais rien, feu rouge, j’agis. Cette information concerne potentiellement toutes les autorités en aval de la chaîne logistique du vol : districts suivants, aéroport de destination. C’est un mécanisme permettant d’anticiper les conséquences externes d’une perturbation.

La valeur du seuil doit idéalement dépendre à la fois du vol considéré et de sa position dans la chaîne logistique, et refléter le plus fidèlement possible les contraintes pesant sur les ressources situées en aval, grâce à un mécanisme de propagation. Cette valeur doit être indiquée lors de la phase asynchrone, mais peut être ajustée de manière synchrone.

USynchronisation basée sur les arrivées

Pour les arrivées, il est important d’organiser la transition entre la partie en-route et le séquencement de la piste, en synchronisant les appareils provenant de sources différentes avant qu’ils n’entament leur descente.

Il est légitime pour la gestion aéroportuaire de vouloir se prémunir contre des grumeaux de trafic qu’elle n’a pas la possibilité de gérer de manière satisfaisante faute d’espace et de temps. Cependant, la modélisation par classes de trafic tend à montrer qu’il est contre productif de vouloir cadencer le trafic de croisière, puisqu’il est composé, à un moment donné, d’aéronefs se dirigeant vers des zones différentes, qui formuleraient donc des demandes désynchronisées entre elles. Satisfaire à de telles demandes, obéissant à des raisons incompatibles, ne peut que semer la pagaille dans le trafic en croisière, pourtant sensible en termes de capacité. Il est plus cohérent de faire reposer cette fonction de synchronisation à un système cohérent de gestion de la desserte aéroportuaire, qui aurait la main sur l’ensemble du trafic se dirigeant vers un aéroport dans un rayon de 100-150 NM.

Bien entendu, la planification asynchrone aurait à charge de relayer la nécessité de protéger les TMA contre la surcharge vers les entités charger de superviser la navigation de croisière, mais une fois cette demande prise en compte (par une méthode de propagation rétrograde), la gestion synchrone n’agirait plus que par propagation directe.

UEtablir un plan de gestion des risques

Lors qu’un écart est prévu ou constaté, il est nécessaire de prendre des décisions en conséquence. Ces décisions synchrones vont remettre en question la planification asynchrone. Afin de garantir à la fois l’applicabilité et la pertinence de ces décisions, il est souhaitable, dans la mesure du possible, d’associer à la décision l’ensemble des commanditaires impliqués par cette déviation. Ce mécanisme de négociation, à la fois lourd et performant, ne peut être envisagé que de manière exceptionnelle. Il est donc nécessaire d’ajuster en conséquence la sensibilité du paramètre déclencheur (la valeur du seuil au-delà duquel un écart ne peut plus être traité uniquement au niveau local) T

8T.

Pour éviter ce processus fastidieux, peut-être est-il envisageable d’introduire des mesures standardisées permettant de traiter « en référé » les situations les plus banales.

8 S’il est un jour possible de modéliser assez finement les perturbations, et que la situation s’y prête, il peut être très profitable d’avoir recours à des stratégies de couverture du risque. Schématiquement, cela consiste à combiner des situations où les conséquences des aléas sont corrélées négativement.


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Il semble intéressant de traiter de manière proactive certaines situations résultant de l’occurrence d’un évènement occasionnel. Par exemple, le système pourrait répondre à une situation orageuse en appliquant un plan adapté. Bien entendu, ce plan pourrait, autant que possible, se fonder sur la notion de cohérence symbolisée par le triangle tactique. On pourrait ainsi envisager d’adapter les moyens de collecte et de transmission de données, ainsi que le dispositif de visualisation, afin que les masses nuageuses puissent apparaître sur l’écran de contrôle dans de telles situations T

9T.

4.1.4 Paradigme SHIFT

Pour opérationnaliser l'ensemble des notions exposées dans les chapitres précédents, on propose de les regrouper les propositions relatives au paradigme SHIFT sous trois concepts :

- Le premier concept est celui d'un espace aérien européen où se côtoient, suivant les zones géographiques, plusieurs modes opérationnels pour gérer et contrôler la navigation aérienne. Ce concept, émanant des recommandations ACARE, apparaît comme indispensable pour optimiser la fluidité et la capacité du trafic. Dans le cadre de SHIFT, il faut y associer flexibilité et adaptation de ces modes opérationnels pour atteindre le compromis le plus performant entre la demande, les ressources disponibles et les critères de capacité, fluidité et sécurité du trafic.

- Le second concept est celui d'une continuité fonctionnelle et opérationnelle dans la gestion des aéronefs aussi bien au sol qu'en vol pour atteindre des objectifs de sécurité et de productivité. La continuité fonctionnelle se décline aussi bien dans l'espace (hétérogénéité de l'espace européen) que dans le temps (de la planification à la réalisation). Pour cela, il est proposé de lier l'ensemble des composantes de la navigation aérienne par un contrat d'objectif.

- Le troisième et dernier concept vise à résoudre les questions relatives à la surcharge de certaines zones de l'espace aérien européen. Ce concept est celui de l'espace dual qui consiste en un dédoublement du trafic en systèmes de gestions et de contrôle indépendants, dont la continuité opérationnelle est assurée par le contrat d'objectif.

Le premier concept n'est pas exclusif au paradigme SHIFT même s'il en est un pré-requis important. Son étude requiert des moyens conséquents pour modéliser au niveau européen l'espace aérien, les trafics et les méthodes de travail. Une telle étude ne pouvait se faire dans le cadre de cette tranche de travaux.

Toutefois, les réflexions menées pour développer les deux autres concepts, qui font l'objet de la suite de ce document, n'ont pas ignoré le principe d'un espace aérien hétérogène du point de vue de ces modes opérationnels. Ils ont été définis en cohérence avec ce principe et permettent même d'en préciser certaines caractéristiques.

9 En effet, des données sont disponibles, à l’aide des radars météo embarqués à bord des appareils, et les cumulo-nimbus figurent sur l’image restituée par un radar primaire, mais elles restent inaccessibles au contrôleur, faute de pouvoir enclencher un protocole data link spécifique, de basculer sur un mode d’émission radar primaire, et de désactiver les traitements du signal correspondant.


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4.2 CONTRAT D'OBJECTIF

4.2.1 Pourquoi un Contrat d'Objectif ?

Améliorer la productivité tout en maintenant un niveau de sécurité élevé du système de navigation aérienne passe par une meilleure continuité fonctionnelle et opérationnelle entre les différents acteurs, que ces acteurs soient ceux de la circulation aérienne ou ceux plus globaux du système de transport aérien (compagnies aériennes, aéroports). Il faut donc un lien opérationnel entre tous ces acteurs qui identifient le rôle et le partage des tâches qui s'en suit pour chaque acteur et ce par rapport à un objectif clair bien identifié et admis par tous. Bien sûr cet objectif est général et va se décliner pour chaque acteur en fonction de ses spécificités et de sa charge. Mais il a le mérite de créer en quelque sorte un fil rouge entre les acteurs qui va leur permettre d'interagir, de s'adapter aux circonstances et contraintes de l'exploitation sans perdre de vue l'objectif global, gage de productivité, mais aussi les interactions avec les autres acteurs. Tout l'enjeu est alors de définir un minimum opérationnel commun entre les acteurs qui soit suffisant pour créer le ciment de la productivité et de la sécurité. Derrière ces recommandations, on voit se dessiner la notion de contrat que l'on retrouve de plus en plus usitée dans la littérature : contrat en quatre dimensions dans le projet PHARE [Bib 28] et dans les recommandations ACARE ou Conscience commune de la situation pour les aéroports afin de prédire au mieux le départ des aéroports [Bib 7]. Les contrats qui sont évoqués jusqu'à maintenant ont une dimension locale dans la mesure où ils ne concernent que quelques acteurs et pas l'ensemble des acteurs du système de la navigation aérienne.

C'est pour cela qu'il est pertinent de proposer un contrat global pour la partie vol. Ce contrat doit intervenir pour les aéronefs comme un élément de continuité fonctionnelle et opérationnelle avec le segment sol dans la mesure où il s'intègre aux objectifs des aéroports, et ensuite comme un élément fédérateur du segment vol en créant une responsabilité réciproque entre la compagnie, l'aéronef et les composantes de la circulation aérienne. On propose d'appeler ce contrat, le Contrat d'Objectif. Le Contrat d'Objectif est associé à un vol. L'ensemble des Contrats d'Objectif d'une fenêtre temporelle donnée (par exemple la journée ou la demi-journée) s'appelle l'Accord Opérationnel Final. L'Accord Opérationnel Final est le résultat d'un processus de négociation et de raffinement appelé le Plan Opérationnel. Le Plan Opérationnel intègre tous les acteurs du transport aérien concernés par la navigation aérienne. Le Plan Opérationnel pour une fenêtre temporelle donnée dure plusieurs mois et nécessite de figer des accords intermédiaires relatifs à la planification et à la gestion des rotations demandées par les compagnies aériennes. Ces accords intermédiaires s'appellent des Accords Opérationnels.

Les organisations qui participent au Plan Opérationnel sont les acteurs. Les acteurs sont des entités qui dans l'exécution feront appel à des opérateurs qui agiront directement sous leur responsabilité.

Le Contrat d'Objectif se veut tout d'abord une garantie de résultat pour la satisfaction des usagers du transport aérien au regard des contraintes connues au moment où il est défini. Le contrat d'objectif est le résultat d'un processus de négociation entre les acteurs concernés initié bien avant le vol de l'aéronef. Il est construit avec les éléments suivants :


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- Raffinement progressif des objectifs au fil du temps pour aboutir à un contrat final avant le décollage de l'aéroport qui garantisse au mieux son exécution.

- Négociation au niveau global du système continental de la navigation aérienne avec mise à disposition de toutes les informations connues (informations temps réel sur l'état des ressources disponibles, adaptation des ressources aux demandes).

- Intégration des facteurs de perturbations dans l'élaboration et dans l'exécution du contrat d'objectif.

- Intégration de marges de manœuvre adaptées en fonction de la nature des facteurs de perturbation (occasionnels, imprécision permanente et dérive systémique).

- Gestion au niveau approprié et avec les moyens adaptés des contraintes de la circulation aérienne et des conséquences des facteurs de perturbation.

- Partage d'une vision commune sur le vol et son déroulement entre les différents acteurs.

- Définition des objectifs de chaque acteur et de l'information qui permet de les atteindre.

- Définition de la responsabilité de chaque acteur sur la base des objectifs et des moyens définis dans le contrat.

Le contrat d'objectif, au-delà d'un engagement sur le résultat, est un moyen de partager les intentions des acteurs et donc de créer une meilleure synergie et communication entre eux qui favorisera la performance pour le respect d'un résultat partagé. Le contrat d'objectif, une fois établi, engage tout le système de navigation, à travers ses différents acteurs (tour, approche, en-route, mais aussi à un niveau global pour planifier le trafic à venir en fonction de ce qui a déjà été négocié) vis-à-vis des autres acteurs que sont les compagnies aériennes et les aéroports.

Le contrat d'objectif s'intègre dans le cycle de vie de l'aéronef et est complémentaire de la démarche CDM-Airport (Figure 9). CDM-Airport prédit une heure de départ du bloc qui permet d'affiner le contrat d'objectif dont l'objectif n'est pas le respect d'une heure de décollage mais le respect d'un créneau d'arrivée vis-à-vis de la compagnie et de l'aéroport. Le créneau d'arrivée intègre à la fois :

- Les contraintes piste des aéroports.

- Les contraintes d'accueil et de "réseau-hub" des compagnies.

- Les contraintes du contrôle en-route.


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ATC

Taxiing On Flight

Airline / Airport

In block Landing Take off Off block Landing In block

Taxiing

Flight A

Airline / Airport

On ground

Flight B

Taxiing On Flight On ground

t

Figure 9 : Le vol dans le cycle de vie de l'aéronef

L'intérêt pour la compagnie de disposer du contrat d'objectif est double :

- Le système de navigation doit faire arriver l'aéronef sur l'aéroport de destination à l'heure prévue. La préoccupation du respect d'un horaire de vol ne dépend plus seulement de l'équipage de l'aéronef. Le segment sol du contrôle et le segment vol de l'avion peuvent travailler en synergie.

- En ayant un engagement sur l'heure d'arrivée au moment du départ de l'aéronef, la compagnie peut planifier ses ressources pour la gestion sol de l'aéronef et optimiser la gestion de ses hubs et de son exploitation. Il en est de même pour la gestion des ressources aéroportuaires.

A travers le contrat d'objectif, on donne au contrôle aérien la capacité d'aller plus loin en termes de service que les seules "capacité et sécurité". Il existe un engagement sur le respect d'un horaire à l'aéroport de destination. Cela signifie qu'au cours du vol, il est de la responsabilité du contrôle aérien de gérer le trafic en donnant les priorités qui conviennent entre aéronefs pour satisfaire les contrats d'objectif. Pour cela, la connaissance de l'intention finale de l'aéronef permet de gérer avec une meilleure anticipation les marges de manœuvre des aéronefs pour faire face aux facteurs de perturbation. Le contrôle aérien prend ainsi une part active à la gestion du vol en proposant des solutions qui satisfassent les objectifs d'exploitation des compagnies, et donc les besoins des équipages.


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Les contrats d'objectif se déclinent pour chaque opérateur de chaque acteur qui a négocié les contrats de service par une feuille de service qui est la particularisation du contrat de service pour cet opérateur. Pour l'équipage, le plan de vol correspond à une feuille de service. Pour les opérateurs des prestataires de service de la navigation aérienne (ANSP: Air Navigation Service Provider), la feuille de service correspond aux objectifs opérationnels qu'ils doivent remplir et à la façon de les remplir. Sur la feuille de service des opérateurs de l'ANSP, on retrouve les parties communes avec les feuilles de service des équipages d'aéronefs. Les informations communes aux feuilles de service deviennent alors une référence partagée pour les différents opérateurs concernés par une phase du vol de l'aéronef. Il est ainsi possible aux opérateurs de l'ANSP de connaître les intentions de l'aéronef pour le gérer en fonction de ses intentions. La connaissance de l'intention finale de l'aéronef permet de gérer avec une meilleure anticipation les marges de manœuvre des aéronefs pour faire face aux facteurs de perturbations.

En se déclinant en feuilles de service spécifiques à chaque opérateur mais partageant des éléments communs, on crée un référentiel commun de travail qui assure la continuité fonctionnelle et opérationnelle du vol. Ces éléments partagés constituent en outre des boucles d'asservissement indispensables entre le sol et le bord pour garantir la réalisation de l'objectif final sans se laisser emporter par les dérives consécutives aux facteurs de perturbation. Les boucles d'asservissement doivent être espacées temporellement de façon judicieuse pour :

- Ne pas être trop contraignantes à la fois pour les équipages et les contrôleurs, car dans ce cas, elles seraient d'une part génératrice d'une charge de travail supplémentaire non justifiée au regard des enjeux opérationnels et d'exploitation, et d'autre part, réductrice dans les marges de manœuvre pour gérer les facteurs de perturbation. Une tentation serait de fournir aux équipages et au contrôle une trajectoire 4D élaborée dans le cadre d'un modèle déterministe du trafic aérien. De telles tentatives peuvent exister mais apparaissent totalement inadaptées aux spécificités du contrôle et en particulier de la gestion de ses facteurs de perturbation (voir chapitre 3.2.4).

- Ne pas être trop lâche à l'inverse car dans ce cas, elles n'apporteraient plus le cadre formel garant de l'atteinte de l'objectif. Par ailleurs l'absence de suffisamment de points de convergence entre le sol et le bord redonnerait une trop grande indépendance à chaque acteur, source d'objectifs individuels générateurs de dérive systémique.

4.2.2 Les Principes du Contrat d'Objectif

4.2.2.1 Description

Le contrat d'objectif n'est pas un cadre rigide dans lequel doit évoluer l'aéronef. Il contient en lui-même les marges de souplesse et d'adaptation pour gérer les facteurs de perturbation. Ces marges sont compatibles avec celles des autres composantes du système aéronautique. Le contrat est donc une enveloppe de vol déterminée à partir :

- Des marges de manœuvre de l'aéronef (enveloppe de vol "commerciale")

- Des prédictions des limitations de contrôle de l'en-route.


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- De l'objectif à atteindre. Plus on se rapproche de l'objectif final, plus les marges de manœuvre s'amoindrissent.

Le contrat d'objectif donne au contrôleur et à l'équipage de l'aéronef les moyens de gérer le flou inhérent au trafic aérien en fonction de ses propres objectifs. Ainsi, les objectifs des équipages sont le respect d'un horaire d'arrivée, alors que les contrôleurs doivent assurer la sécurité entre aéronefs tout en laissant les aéronefs dans l'enveloppe du contrat, ce qui garantit le respect de l'objectif du contrat.

Le schéma suivant donne une illustration de ce que pourrait être un contrat d'objectif avec ses marges de manœuvre et ses liens avec les composantes du système aéronautique (Figure 10).

Landing

ApproachEn-route

Take Off

Optimisation

AirportControl

Unit

Off-Block Time

Taxiing

Optimisation

Aircraft Contract of Objective

ControlUnit

ControlUnit

Figure 10 : Le contrat d'objectif et son enveloppe

Le contrat d'objectif est établi sur la base des informations des ANSPs et du CDM-Airport dans une enveloppe de temps compatible avec les marges d'incertitudes inhérentes à l'heure du "Off-block time" et du roulage sur les taxiways pour respecter l'heure de décollage. L'heure de décollage est déterminée par rapport à la séquence piste élaborée par les contrôleurs "tour" sur la base de la capacité piste et des performances de montée des aéronefs.

Le contrat d'objectif définit une enveloppe horaire d'arrivée de l'aéronef en "approche" compatible avec les capacités de prédiction de trafic à ce moment. Dans cette phase de prédiction, il ne sert à rien de raisonner sur des conflits car à ce moment l'incertitude de position des aéronefs est plus grande que les marges de séparation entre aéronefs. Le respect de la séparation est un travail d'adaptation locale réalisée par les contrôleurs des unités de contrôle.


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La montée est une phase génératrice d'incertitude. L'objectif du contrôle est de rester dans les marges de l'enveloppe qui garantisse le respect de l'enveloppe d'arrivée.

Au cours du vol, l'objectif du contrôle aérien est d'amener en fonction des facteurs de perturbation l'aéronef dans l'enveloppe d'arrivée en début d'"approche". Le contrôle connaît en permanence la position en quatre dimensions de l'aéronef dans son enveloppe. Il connaît aussi l'écart par rapport à la trajectoire décrite dans les feuilles de service. Ces informations lui permettent de gérer les facteurs de perturbation avec des priorités entre aéronefs pour le respect des horaires d'arrivée. Ainsi chaque opérateur des ANSPs gère les aéronefs sur la base des informations contenues dans sa feuille de service, et seules ces informations ont un intérêt pour lui.

La précision de l'enveloppe d'arrivée en approche est suffisante pour l'organisation de l'accueil des aéronefs sur la plate-forme. Le flux d'arrivée des aéronefs est géré au niveau des ANSPs pour à la fois optimiser la capacité piste et d'autres part garantir aux aéronefs que l'enveloppe temporelle de poser des aéronefs est la même que celle de l'enveloppe d'arrivée en "approche". L'approche, en réalisant sa séquence de poser, détermine l'heure précise du toucher des roues de l'aéronef.

Si au cours du vol, le contrat d'objectif ne peut être rempli par le système de contrôle aérien, soit en raison d'une "mauvaise" planification du trafic ou soit en raison d'événements occasionnels ne pouvant être gérés dans les marges des contrats, il faut envisager la possibilité de renégocier un contrat en vol entre la compagnie, les ANSPs et les aéroports.

La pertinence du contrat d'objectif repose sur la capacité des ANSPs à délivrer un contrat d'objectif aux aéronefs quelques minutes avant le "off-block time" et que ce contrat soit applicable par les opérateurs des ANSPs. Un critère de validité du système est le nombre de contrats d'objectif renégociés.

4.2.2.2 Implications sur l'Activité des Opérateurs

Pour les contrôleurs, l'introduction d'un contrat d'objectif dans leur activité ajoute une tâche supplémentaire. Il est clair que le respect du contrat d'objectif est une priorité essentielle de leur activité mais toujours secondaire par rapport à la sécurité. La sécurité est la première priorité du contrôleur. La question sous-jacente à l'adjonction d'une nouvelle tâche est celle de la charge de travail du contrôleur. Dans des phases de trafic dense, les contrôleurs seront-ils à même de pouvoir, au-delà de la sécurité, fournir un service lié à la performance ? En l'état actuel, il n'est pas possible de répondre à une telle question. Les interactions avec les contrôleurs opérationnels qui participent au projet SHIFT semblent montrer que cela ne leur apparaît pas rédhibitoire et que cela mérite d'être étudié dans la mesure où une meilleure planification du trafic devrait permettre de ne pas dépasser les capacités des contrôleurs. En fait, derrière cette question on touche aux limites d'une approche qui ne voudrait que s'intéresser à un aspect organisationnel du problème de la navigation aérienne sans prendre en compte les deux autres aspects du trépied tactique que sont les méthodes de travail et l'espace aérien. Si le concept d'un contrat d'objectif apparaît comme un axe pour faire évoluer le système de la navigation aérienne, il est clair qu'il n'est pas suffisant à lui seul et qu'il faut l’envisager dans un cadre plus précis d'un espace aérien avec des méthodes de travail pour juger des bénéfices qu'il pourrait apporter. Le choix de cet espace et des méthodes de travail sont bien entendus dépendant des hypothèses d'évolution retenues sur la nature et la quantité du trafic.


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Il est clair que l'adjonction d'une tâche supplémentaire qui permette de réaliser le service lié au respect du contrat d'objectif entraînera pour les opérateurs des informations et des communications supplémentaires à traiter. Les liaisons avec les autres acteurs de la navigation aérienne, en particulier avec les aéronefs seront modifiées et nécessiteront de développer des outils, des interfaces et des méthodes de travail adaptées.

Pour les équipages des aéronefs, le contrat d'objectif modifie considérablement leur rôle dans la conduite du vol. Ils ne sont plus les seuls responsables du respect de l'heure d'arrivée à destination. Bien sûr, ils ne peuvent remettre en cause le contrat d'objectif une fois que celui-ci a été accepté par l'ensemble des partenaires. Tant que le vol se déroule dans l'enveloppe du contrat, il est de la responsabilité du contrôleur de donner aux équipages des ordres pour la sécurité et la navigation. Il est bien entendu qu'en aucun cas les contrôleurs sont les pilotes des avions. Tous les ordres des contrôleurs sont soumis à approbation de l'équipage et exécutés par l'équipage. Cela signifie que l'équipage dispose à bord de l'aéronef d'informations lui indiquant la "localisation" de l'aéronef dans le contrat.

Sur le plan technologique, une coordination entre le sol et le bord sous-entend la possibilité de transférer des données relatives aux contrats d'objectif, donc aux feuilles de service entre les opérateurs des différents acteurs.

4.2.3 L'élaboration du contrat d'objectif

4.2.3.1 Les bases de l'Elaboration du Contrat d'Objectif

Le processus d'élaboration des contrats d'objectif est au cœur du système de la navigation aérienne puisque c'est lui qui va définir le cadre dans lequel les vols vont s'effectuer et les charges qui vont s'appliquer aux acteurs du contrôle aérien.

L'élaboration du contrat d'objectif s'inscrit dans une double logique :

- Logique individuelle vis-à-vis du vol concerné.

- Logique générale ou globale vis-à-vis du système de transport aérien et de l'ensemble de ses partenaires. Les logiques individuelles s'inscrivent dans la logique générale.

L'élaboration du ou des contrats d'objectifs se fait au niveau stratégique à travers le plan opérationnel. Le plan opérationnel vise à aboutir à un accord opérationnel pour l'ensemble des vols d'une fenêtre donné de temps par un processus de négociation qui met en balance la demande avec les ressources et les solutions retenues. La négociation s'inscrit dans la durée et est optimisée par des itérations de raffinement et de mises à jour.

Cela signifie que le processus d'élaboration du contrat se définit par :

- Son origine, la demande initiale (de plusieurs mois avant le vol pour les vols régulier à quelques heures pour les vols "de dernière minute")


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- Sa fin, c'est-à-dire la délivrance du contrat qui se fait quelques minutes avant le départ de l'aéronef du bloc de l'aéroport (ce temps est à déterminer mais un délai de 10-15 mn semble cohérent avec les sorties CDM-airport pour assurer une continuité opérationnelle).

Le plan opérationnel a pour finalité de gérer les ressources rares que sont les capacités pistes et les goulots d'étranglement du contrôle aérien. Pour cela, la démarche d'élaboration s'attachera à :

- Mettre en cohérence les ressources disponibles avec la demande. Cette mise en cohérence est à double sens c'est-à-dire d'une part, adapter les ressources du contrôle aux demandes des utilisateurs et d'autre part, en sachant que les ressources ont des limites et qu'elles ne pourront pas satisfaire toute la demande. Cela veut dire aussi que l'on admet que pour certaines zones de l'espace aérien, on ne pourra éventuellement pas satisfaire à l'ensemble des demandes. Mais par contre on optimisera le système pour répondre à la demande la plus grande possible.

- Accroître les collaborations entres les différents acteurs de la navigation aérienne pour partager et travailler sur les informations les plus précises et les plus à jour.

- Minimiser et/ou atténuer les remises en cause globales pour favoriser les ajustements et limiter les pénalisations.

- Raisonner à chaque étape du processus d'élaboration avec un niveau de granularité adapté qui dépendra de la précision et du temps restant pour la délivrance du contrat final.

- Utiliser dès que cela est disponible les informations "temps réel" pour accroître la précision de la planification.

Les enjeux qui sont au cœur du processus d'élaboration sont donc de construire un système basé sur des procédures adaptatives et sur le partage de sommes d'informations considérables.

4.2.3.2 Le Processus d'Elaboration

Le processus de négociation ou plan opérationnel est conduit par un modérateur et aboutit à l'accord opérationnel qui comprend l'ensemble des contrats d'objectif pour une fenêtre temporelle donnée. A l'intérieur de la fenêtre temporelle, les contrats d'objectifs qui s'inscrivent dans le cycle de vie des aéronefs, peuvent avoir deux statuts (Figure 11) :

- Etre tous en phase d'élaboration et donc anticipés.

- Etre pour certains en cours de réalisation et ainsi influer sur d'autres contrats qui sont encore en phase d'élaboration.


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CURRENT TIME

On ground Airborne

Historic Anticipation

Rot 1 Rot 2 Rot 3 Rot 4 Rot5 Rot 6 Rot7

Rotations

REFERENCE TIME WINDOW

time

Figure 11 : La fenêtre temporelle et les rotations des aéronefs

Le processus d'élaboration comprend 3 phases, toutes centrées sur l'évaluation et la planification du trafic aérien (Figure 12) :

- Phase 1 : gestion des ressources aéroportuaires.

- Phase 2 : gestion des ressources et anticipation des perturbations.

- Phase 3 : gestion des perturbations.

FINAL OPERATIONAL AGREEMENT

OPERATIONAL AGREEMENT 1

time

OPERATIONAL AGREEMENT 2

PHASE 3PHASE 2PHASE 1 Figure 12 : Les trois phases du processus d'élaboration


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4.2.3.2.1 Phase 1 : Gestion des ressources aéroportuaires

Cette phase est initiée dès la dépose de la demande par les compagnies. Elle concerne principalement les demandes de vol déposées plusieurs semaines avant le vol. En fait, il semble plus pertinent de matérialiser les vols par la notion de rotation. La rotation est un élément plus opérationnel pour les compagnies que les vols car elle a une signification au regard de l'exploitation. La rotation est plus complexe que les vols car elle associe des contraintes liées à l'avion et/ou à un séquencement de vols suivant que l'on parle de courts ou longs courriers. L'objectif est alors de recenser les ressources qui seront disponibles au niveau des aéroports à travers les capacités pistes pour les mettre en adéquation avec la demande des compagnies aériennes à la date de réalisation des vols demandés. Cette étape est la première car elle concerne la gestion de la ressource la plus "rare", à savoir les capacités piste des aéroports.

Cette phase est affinée par deux facteurs :

- Le savoir-faire opérationnel des acteurs de la navigation aérienne qui forts de leur expérience et face à des situations similaires, sont capables de proposer par analogie des "gammes" de réponses.

- Les données historiques de trafic aérien qui permettent de délimiter le cadre dans lequel la demande et les ressources vont fluctuer. On intègre aussi dès cette phase des données très générales sur des probabilités météorologiques ou sur la nature du trafic.

A la fin de la phase 1, il est possible d'avancer des chiffres de capacités piste des aéroports sur lesquels on va adapter par la suite l'ensemble du système de navigation. On obtient ainsi le premier Accord Opérationnel.

Les acteurs de cette phase sont donc les aéroports, les compagnies aériennes et le modérateur.

4.2.3.2.2 Phase 2 : Gestion des ressources et anticipation des perturbations

La phase 2 fait suite à la phase 1. A la différence de la phase 1, un nouvel acteur intervient dans cette phase : les prestataires de services de navigation aérienne qu'ils soient civils ou militaires. La phase 2 est initiée sur les bases de l'Accord opérationnel 1. Cet accord permet :

- D'une part de fournir une base de travail aux ANSPs pour préparer leurs stratégies avant la phase suivante de négociation qui aboutira à l'Accord Opérationnel 2.

- D'autre part de fournir un support aux acteurs de la phase 1 pour intégrer les nouvelles évolutions sur les prévisions de demande et ressources aéroportuaires sous forme d'amendements.

Une fois que les ANSPs ont élaboré leurs stratégies sur la base de l'Accord Opérationnel 1, une phase de négociation entre l'ensemble des acteurs permet d'aboutir à l'Accord opérationnel 2. Cet accord survient avant la fin de la phase 2, car il permet ainsi à chacun des acteurs de disposer suffisamment tôt d'une base de travail pour s'organiser et mettre en œuvre à son niveau les ressources suffisantes (personnels, opérations de maintenance, plan d'armement, etc.).


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Toutefois, à ce stade, les résultats de l'Accord Opérationnel 2 sont amenés à évoluer car on est loin de la date de réalisation de la demande et de nombreuses perturbations vont encore survenir. C'est pour cette raison que les prévisions de perturbations et les évolutions de la demande sont amendées au fur et à mesure par les acteurs.

Ce processus continu d'amendements permet de faire évoluer l'adéquation entre la demande et les ressources en fonction des éléments d'exploitation les plus récents. Ces amendements itératifs doivent cependant aboutir à un accord de l'ensemble de partenaires qui survient à la fin de la phase 2 et que l'on nomme Accord Opérationnel Final. L'accord Opérationnel Final marque la fin de la phase 2 du processus d'élaboration des contrats d'objectif.

Au cours de la phase 2, le processus de négociation a deux finalités :

- Intégrer le plus tôt possible des perturbations connues ou probables à moyen terme (de l'ordre d'un mois).

- Enrichir les prédictions avec le savoir-faire opérationnel des acteurs de la navigation aérienne et les données historiques relatives au trafic et à ses perturbations.

Les décisions sont prises en concertation et après négociation entre les acteurs Les négociations se font sous la conduite du modérateur qui est un organisme central du système de la navigation aérienne.

Dans cette phase, il est important de mettre l'accent sur la mise en cohérence des ressources avec la demande. C'est en effet à cette phase que le rôle du système de la navigation aérienne évolue par rapport au modèle actuel puisque sa fonction étant de répondre à une demande, il faut intégrer le fait que la navigation aérienne, via ses ANSPs et la gestion de son espace aérien, doit chercher à répondre à la demande. C'est à la circulation aérienne via la mobilisation et l'utilisation de ses ressources de trouver les solutions pour répondre au mieux à la demande. C'est à ce niveau que s'appliqueront les concepts énoncés dans les chapitres précédents d'équilibre entre espace aérien flexible et adaptatif.

4.2.3.2.3 Phase 3 : Gestion des perturbations

La phase 3 fait suite dans l'ordre chronologique à la phase 2. Elle est la phase qui va intégrer sur la base de l'Accord Opérationnel Final le réel et faire la transition entre un système discret de planification et un système continu qui va s'inscrire dans la réalité du trafic.


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Dès que l'on est dans la phase 3, certains vols de l'Accord Opérationnel Final, c'est-à-dire de la fenêtre temporelle donnée, sont en interaction directe avec des vols qui sont en train de se dérouler, mais aussi face à des facteurs de perturbations qui ne pourront plus être traités exclusivement au niveau stratégique. C'est-à-dire que l'on intègre dans la planification de vols de l'Accord Opérationnel Final, des données "air" du cycle de vie d'aéronefs inclus dans cet accord. Cela aboutit à la définition du Contrat d'Objectif qui est délivré à l'ensemble des acteurs concernés par la navigation aérienne. Le contrat d'objectif est délivré quelques minutes avant le Off-block time. Le Contrat d'Objectif intègre les données les plus récentes sur l’heure de départ de l'aéronef, l'état du réseau de navigation et les facteurs de perturbation en cours affectant le trafic à venir. Dans la mesure où le Contrat d'Objectif est délivré à une échéance proche du départ de l'aéronef du bloc de l'aéroport, il permet aux acteurs de la navigation aérienne de définir les trajectoires prédites de l'aéronef pour constituer la feuille de service de l'équipage, c'est-à-dire le plan de vol. L'équipage disposera dans un délai suffisant avant le vol pour préparer son vol à partir des prédictions de trajectoire des acteurs de la navigation aérienne.

Cette période exige des structures centrales de la navigation aérienne d'avoir les capacités de connaître à tout moment l'état du trafic en cours et des évolutions pour affiner ses propres planifications. Dans la mesure où cette période est aussi l'objet de négociations entre les partenaires pour associer gestion asynchrone et synchrone du trafic, il faut disposer d'un système d'informations partagées et en temps réel. Les concertations et négociations doivent se faire avec des procédures simplifiées et rapides pour répondre aux contraintes temporelles dans lesquelles les décisions doivent être prises.

Le Contrat d'Objectif est élaboré sur la base de critères de capacité et de fluidité du trafic ainsi que sur des critères "globaux" de sécurité. Le Contrat d'Objectif n'intègre pas dans son élaboration la sécurité "fine" du trafic, c'est-à-dire la séparation entre aéronefs. Cette responsabilité est du ressort de la position de contrôle, c'est-à-dire des opérateurs des acteurs de la navigation aérienne. Le Contrat d'Objectif, en vérité les Contrats d'Objectif d'une même fenêtre temporelle créent les conditions au niveau global de l'espace aérien pour que les positions de contrôle puissent remplir correctement leur tâche de sécurité "fine" entre les aéronefs.

Les phases 1 et 2 du processus d'élaboration du contrat d'objectif sont des phases "préventives" pour éviter une remise en cause globale de la planification initiale lors de la phase 3. C'est pourquoi les mises à jour, adaptations et raffinements apportés en particulier dans la phase 3 ne doivent plus êtres des actions de régulation auprès des aéronefs mais des actions sur la trajectoire des aéronefs. C'est pour cette raison que jusqu'au moment de la délivrance du Contrat d'Objectif, la structure de gestion du trafic aérien doit être centrale et globale. Si les Contrats d'Objectif ainsi délivrés sont pertinents, il n'est plus justifié d'envisager en vol des actions stratégiques de modification de trajectoire. Seules les actions tactiques pour le respect de la séparation entre aéronefs est justifié au niveau des positions de contrôle.


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4.3 APPROCHE FONCTIONNELLE

Tel que mentionné auparavant (réf. 4.2.3.2), le plan opérationnel (OP) supporte le mécanisme de raffinement qui permet au fur et à mesure de l'avancement du processus d'évaluer de plus en plus précisément la demande et son adéquation avec les ressources. Il associe les interlocuteurs adéquats (acteurs) pour chaque phase et met en œuvre la granularité nécessaire et suffisante en fonction de la phase considérée.

Les principaux acteurs considérés dans ce document sont : les compagnies aériennes, les aéroports et les ANSPs.

Ce processus s’appuie sur deux niveaux (comme présenté Figure 13):

• la stratégie : va définir les objectifs à atteindre pour tous les acteurs impliqués dans la définition du trafic (i.e. la demande initiale) et la gestion des ressources. Au fur et à mesure que l’échéance temporelle de sa mise en application approche, cette stratégie est réévaluée et les affinements nécessaires appliqués. Il s’agit bien là de raffiner ces objectifs et de limiter leur remise en cause au strict nécessaire. Ces objectifs restent globaux au système. Ils sont donc des objectifs à grande échelle (i.e. granularité importante) qui décrivent de manière transparente les obligations de chaque acteur envers les autres. Pour schématiser, c’est le niveau stratégique qui va permettre de fixer toutes les interfaces entre les divers acteurs pour l’ensemble de la demande exprimée. L’objet ultime, pour un vol, issu de ce niveau est représenté par le contrat d’objectif (CoO). Il prend en compte les perturbations du réel exogènes (e.g. météo) ou endogènes (e.g. opérations aéroportuaires) jusqu’à son édition. Afin d’éviter tous types de blocage dans le processus, un organisme décisionnaire de dernière instance, que l’on nommera le modérateur, gérera le niveau stratégique. Il réglera non seulement les désaccords éventuels entre acteurs de façon « autoritaire », mais sera également le garant du bon fonctionnement du processus et de la cohérence des différents accords opérationnels. Il assurera la disponibilité, l’accessibilité et la cohérence des données (accords opérationnels et contrats d’objectif) nécessaires à chaque acteur. Enfin, il aura également un rôle de contrôle a posteriori (i.e. post-analyse) du bon déroulement de l’accord opérationnel et pourra sanctionner si nécessaire des acteurs qui n’auront pas honoré leur contrat d’objectif.

• la tactique : va définir et organiser les moyens nécessaires pour atteindre les objectifs issus de la stratégie. Si il est vrai que les objectifs locaux (i.e. opérationnels) sont assignés par le niveau stratégique, il va sans dire que le tacticien aura fourni à l’échelon stratégique les informations pertinentes pour la négociation. On voit donc en fait que le raffinement des objectifs stratégiques permet également un mécanisme similaire au niveau tactique. L’établissement à un niveau local du plan de charge de chaque acteur se raffinera en parallèle et permettra de supporter l’accord opérationnel.


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Actor 1

TO 1.1

Actor 2

TO 1.2

TO 1.3

TO 1.4

TO 1.n…. TO 2.1

TO 2.2

TO 2.3

TO 2.4

TO 2.m….

Actor j

TO j.1

TO j.2

TO j.3

TO j.4

TO j.l….

………………

Moderator

Figure 13 : Schéma des niveaux stratégique et tactiques

Le plan opérationnel permet de mettre en adéquation la demande et les ressources rares que sont les capacités piste et les contrôleurs (i.e. la capacité de contrôle). C’est sur cet aspect que se focalisera, dans un premier temps, le processus. Dans un second temps en se rapprochant de l’échéance temporelle du trafic réel envisagé, la gestion des perturbations sera ajoutée à cette problématique pour être le plus possible en adéquation avec celui-ci jusqu'à l'édition des contrats d’objectif.


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La Figure 14 schématise le déroulement du processus d'élaboration (i.e. le plan opérationnel) jusqu'à l'activation d’un contrat d’objectif.

time

RESOURCE MANAGEMENT DISRUPTION MANAGEMENT

SEPARATION MANAGEMENT

Contract of Objective activation

Refinement & Enhancement ProcessRefinement & Enhancement ProcessRefinement & Enhancement Process

Operator i1 SeFOperator i2 SeF

Operator j1 SeF

Operator j2 SeF

Operator k1 SeF

CoO margin 1

CoO margin 2

Figure 14 : Processus global d’élaboration du contrat d’objectif

Il faut noter que ce processus est ininterrompu dans le temps et constamment actif dans la mesure où il intègre une anticipation temporelle.

En effet à un instant donné, on peut être simultanément par exemple : • en phase de gestion des perturbations pour l’accord opérationnel qui sera

effectif le lendemain • en phase initiale de gestion des ressources pour l’accord opérationnel qui sera

actif dans un mois

Les paragraphes suivants vont détailler les diverses étapes du processus global en décrivant les différents jalons (i.e. les « rounds ») et le rôle de chacun des acteurs durant ces phases.

4.3.1 Le plan opérationnel

Comme il a déjà été mentionné dans ce document, il s’agit de gérer des ressources rares. Il a été admis dans cette étude que la ressource qui allait initialement dimensionner le système face à la demande serait la capacité piste.

La figure suivante schématise le déroulement du plan opérationnel.


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time

AN S Pr ovider s

Air Lines

Air por t s

Disr upt ions

OAr2OAr1

RESOURCE MANAGEMENT DISRUPTION MANAGEMENT

CoO 2

CoO 1

CoO 4

CoO 3

Rotations

Runwaycapacity

Control capacity

Actor preparation phase

Actor publication phase

MANAGEMENTof the REAL

ANTICIPATE DISRUPTION

Disruption forecast(e.g. meteo forecast)

OAf

Figure 15 : Le plan opérationnel

Dans ce cadre, le premier « tour de table » (i.e. le round 1) associera les compagnies aériennes et les aéroports. Les bases de la négociation étant d’une part la demande initiale représentée par l’ensemble des rotations envisagées par les compagnies aériennes et d’autre part la capacité piste globale déclinée localement pour chaque aéroport ou groupes d’aéroports. Les pistes constituent la ressource dont l’utilisation reste la plus rigide, à ce titre il est logique de prendre en compte ce facteur limitant lors de la phase initiale du plan opérationnel.

Ceci revient à dire, tout au moins dans le premier round, que l’on pourrait considérer la capacité de l’espace aérien comme infinie et par extension il en serait de même pour la capacité des ANSPs. Il est clair que ceci est loin d’être la réalité. Cependant on peut considérer que la demande initiale reflétera une réalité opérationnelle basée sur des données historiques et/ou un processus « d’apprentissage » qui régulera les éventuelles demandes inacceptables par le système.

Le plan opérationnel se poursuivra ensuite par un second round, dans lequel seront associés les ANSPs, il permettra d’aboutir à la seconde version de l’accord opérationnel. Celle-ci représentera le premier accord global de tous les partenaires sur la demande (OA Br2B).

La troisième version de l’accord opérationnel, qui sera également la dernière (OA Bf B), n’inclut pas de nouvel acteur mais marque la fin de l’anticipation des perturbations pour basculer dans leur traitement en temps réel. A ce titre elle marque la frontière entre un mécanisme d’amendement ponctuel de l’accord opérationnel et un mécanisme d’amendement continu en boucle fermée par incorporation des données réelles.


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4.3.1.1 Gestion des Ressources dans le Plan Opérationnel

Ce paragraphe se focalise plus particulièrement sur la négociation initiale du plan opérationnel.

Cette phase est orientée vers la gestion des ressources.

Celle-ci va s’articuler autour de deux étapes, désignés sous le terme de round 1 et round 2 qui fourniront les versions 1 et 2 de l’accord opérationnel, respectivement OA Br1B et OA Br2B.

Ces deux phases sont schématisées dans les figures qui suivent.

ROUND 1

Air LinesAir Lines

Demand

time

TIME WINDOW

Air por t sAir por t s

ResourcesOAr1

Figure 16 : Round 1 du plan opérationnel

Cette première étape inclue les aéroports et les compagnies aériennes.

La prise en compte de la capacité de l’espace aérien se fera dans l’étape suivante.


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time

ROUND 2

AN S Pr ovider sAN S Pr ovider s

OAr1

TIME WINDOW

Resources

Demand

OAr2

Resources

Figure 17 : Round 2 du plan opérationnel

Cette seconde étape intègre outre les intervenants initiaux du précèdent round les ANSPs, qu’ils soient civils ou militaires.

Il s’agira ici de parvenir à un accord entre la demande de trafic et les possibilités du contrôle. Actuellement, les règles régissant l’espace sont fixées à l’avance par un lent processus d’ajustements mineurs, et où la demande est régulée de manière à ne pas excéder la capacité des équipements mis en place. A l’inverse, le processus décrit dans ce document (C.f. § 4.3.1.1.3 & § 4.5.1) part d’un espace aérien quasiment vierge et d’un trafic flou, et cherche à préciser conjointement l’un et l’autre de manière harmonieuse.

4.3.1.1.1 Aéroports

Les aéroports représentent les acteurs qui gèrent l'une des ressources rares du système: la capacité piste qui représente la traduction objective de l’ensemble des contraintes imposées à la gestion aéroportuaire.

Pour être plus précis, plutôt que de parler de capacité il serait plus exact de parler de « séquencement » piste. En effet, si en tout état de cause il n’est plus de la responsabilité des aéroports de faire évoluer les aéronefs sur les taxiways et sur les pistes, ce sont néanmoins leurs capacités à assurer la logistique sol conformément à la planification qui autorisera ou non l’utilisation optimale de cette ressource.

Cette ressource comporte bien entendu une limite au-delà de laquelle on ne pourra aller. Cette limite sera fixée par la plus restrictive des capacités. En d’autres termes, la limite maximum de capacité sera soit la cadence piste(s) maximum, soit la capacité de cadencement maximum fournie par l’aéroport. Dans le reste de ce document, il sera admis que le terme capacité piste correspondra à la prise en compte cohérente donc réalisable vis-à-vis de ces deux aspects tout en garantissant la sécurité.


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Il est évident que la capacité piste maximale (i.e. la limite de capacité) est une butée de l’infrastructure aéroportuaire « inaccessible » dans le cadre du plan opérationnel. Il faut systématiquement tenir compte de la robustesse du système vis-à-vis des perturbations exceptionnelles et maintenir une « réserve » pour les gérer.

Les aéroports, comme la majorité des acteurs du système de la navigation aérienne sont engagés dans un processus de rentabilité économique qui les poussent à optimiser leurs opérations. Il est donc important de s’approcher au plus près de leurs capacités maximales tous en préservant le niveau de sécurité et la demande de leurs usagers (e.g. les compagnies aériennes).

Les conditions environnementales (e.g. conditions météorologiques, maintenance des infrastructures) ainsi que la demande évoluent en fonction de la période de l’année considérée. Cependant ces conditions revêtent un caractère généralement récurent qui permet donc un niveau d’anticipation. Cette anticipation sera certes « grossière » à ce stade du plan opérationnel (i.e. round 1), mais est tout à fait en adéquation avec le mécanisme de raffinement lié à la mise en œuvre de la granularité adéquate (principe de remise en cause minimale de la phase précédente).

Pour évaluer ces impacts, il est en particulier possible de s’appuyer sur : • le savoir faire et l’expérience du personnel opérationnel des aéroports • un historique des éléments dimensionnants, à titre d’exemple on peut citer:

o des enregistrements météorologiques o des statistiques : nombre de passagers, défaillance du matériel ou du

personnel (les épidémies de grippe sont plus fréquentes en hiver) • les différents documents de planification et de travaux, tels qu’ils existent

actuellement comme par exemple les Avant-Projets Détaillés (APD) • en fonction de la charge prévisionnelle des pistes et des satellites, il sera

possible d’utiliser des modèles descriptifs permettant d’évaluer des temps de roulage

Tout cela constituera la phase préparatoire au premier round.

4.3.1.1.1.1 Round 1

Lors de l’entrée des aéroports dans la négociation, on pourra plutôt parler de capacités pistes allouées qui seront « calculées » sur la base des éléments décrits ci-dessus. Ces capacités allouées auront été mises en regard de la demande initiale (l’ensemble des rotations) qui aura été publiée préalablement par les compagnies aériennes.

Durant ce round, les aéroports et les compagnies aériennes évalueront l’adéquation entre la demande et les capacités pistes allouées. Les aéroports en fonction de leurs contingences d’exploitation mettront en place avec les compagnies des listes d’arrivées et de départ pour les vols. Il ne faudra cependant pas considérer que la notion de granularité évolutive induit une uniformité des marges associées aux différents objets manipulés dans les différentes phases du plan opérationnel. Dans les listes évoquées ici, certaines seront plus contraintes que d’autres (i.e. des marges plus restreintes) afin de prendre en compte les exigences opérationnelles des acteurs. Par exemple, dans le cas d’une période de faible charge les marges associées aux différents vols pourront être plus grandes que dans la période de rush du matin ou un aéroport satellite aura plus de latitude ayant un trafic moins dense.


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Ces listes seront négociées et pourront le cas échéant faire évoluer la demande initiale et/ou les capacités pistes allouées comme par exemple :

• changement d’horaire d’un vol • réévaluation (augmentation ou diminution) par un aéroport de la capacité piste

proposée. Bien sur, il ne s’agit pas de la capacité maximale, mais bien de l’évaluation initiale de la capacité proposée à l’entrée du round.

• redéfinition d’une rotation en deux rotations indépendantes

Tous ces amendements seront bien entendu issus d’un consensus entre les acteurs ou pour les cas de litige tranchés par le modérateur.

La première version de l’accord opérationnel sera approuvée par tous les acteurs impliqués et éditée par le modérateur. Elle peut être vue comme une capacité aéroportuaire allouée.

Les aéroports auront donc établit des listes de départ et d’arrivée compatibles avec les capacités pistes allouées.

Dans l’attente du round 2, le plan opérationnel se poursuit et il est donc possible de faire ponctuellement des amendements concertés, le processus étant transparent et le modérateur assurant la disponibilité des données aux différents acteurs. Ces modifications seront toujours disponibles et consultables par chacun. Ce mécanisme permet également à des acteurs qui n’étaient pas impliqués dans le premier round, comme les ANSPs, de pouvoir suivre et de préparer le round à venir.

4.3.1.1.1.2 Round 2

A l’entrée du second round, les aéroports auront donc pu affiner si cela s’est avéré nécessaire leurs listes d’arrivée et de départ en accord avec les compagnies. Il convient de noter qu’à ce stade la liste de départ d’un aéroport ne constitue en rien une allocation de slots ou un séquencement des vols sur la piste. Elle doit plus être vue comme un ensemble de vols qui seront fournis au segment air de l’aéroport dans une fenêtre de temps sans préjuger de leur ordonnancement.

Durant le round 2, l’arrivée des nouveaux acteurs que constituent les ANSPs ne modifie pas la logique aéroports (respecter la capacité piste allouée) mais risque plus naturellement d’induire des contraintes au niveau de la séquence des vols.

C’est également à ce moment que le plan opérationnel va entrer dans une phase de gestion des ressources alliant par ailleurs l’anticipation des perturbations. Même si l’échéance temporelle du trafic réel reste encore éloignée, un certain nombre de perturbations peuvent être connues ou probables à moyen terme et de ce fait être intégrées dans l’affinement des ressources aéroportuaires. Il pourrait par exemple s’agir de :

• phénomènes météorologiques • opérations aéroports :

o maintenance/réparation due à un incident o indisponibilité de personnel (e.g. grève)

La seconde version de l’accord opérationnel sera approuvée par tous les acteurs et éditée par le modérateur.

Les aéroports auront donc établit des slots de séquencement (arrivée/départ) compatibles avec les capacités pistes raffinées lors du round. Comme dans le cas des listes de départ et d’arrivée, il ne s’agit pas là d’un séquencement de piste. Les slots se chevaucheront de façon à permettre une réorganisation interne sans remettre en cause l’homogénéité des vols impliqués dans la fenêtre temporelle considérée.


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4.3.1.1.2 Compagnies aériennes

Ce sont les compagnies aériennes qui représentent l’usager final du système de la navigation aérienne. A ce titre, ce sont les acteurs qui initient la demande.

Cette demande est en perpétuelle évolution car très sensible à des éléments socio-économiques. Au nombre de ceux-ci on peut citer comme exemples:

• le prix du pétrole • l’aspect sécuritaire lié le plus souvent à des événements dramatiques • l’aspect saisonnier ou les phénomènes de « mode » de certaines destinations • l’évolution des mentalités (e.g. l’émergence des vols d’affaires) • et bien sur la concurrence acharnée que se livrent les compagnies.

Tout ceci fait qu’il est nécessaire de mettre en place un effort important pour faire preuve de créativité et d’innovation pour satisfaire le client. Car c’est bien là la cible de la compagnie, la satisfaction du client que ce soit un passager ou un tiers qui lui a confié du fret.

Dans cet optique, si on suppose que la sécurité sera toujours la priorité, l’objectif principal de la compagnie restera le respect de la ponctualité à l’aéroport de destination.

Comme mentionné précédemment, l’évolution quasi permanente des attentes des passagers pousse à remettre en cause l’aspect purement répétitif du schéma de planification actuel pour une adaptabilité et une évolutivité accrues de la demande.

Au round 1, les compagnies aériennes fourniront donc en entrée leur demande initiale. Celle-ci sera constituée d’un ensemble de rotations. Une rotation sera définie par plusieurs séquences de city-pair (i.e. ADEP et ADES) qui constituent les segments vol reliés entre eux par des segments sol qui constituent les périodes nécessaires aux opérations aéroportuaires. Une fenêtre horaire sera associée à chaque extrémité de segments pour permettre l’évaluation par les aéroports.

Tout comme dans le cas des aéroports (§ 4.3.1.1.1), à ce stade la granularité se doit d’être élevée. Pour arriver à cette définition initiale des rotations il est en particulier possible de s’appuyer sur :

• Le savoir faire et l’expérience du personnel opérationnel des compagnies • Un historique des éléments dimensionnant, à titre d’exemple on peut citer:

o des enregistrements météorologiques o des statistiques : durée moyenne du vol, consommation moyenne,

temps moyen d’escale à l’aéroport considéré

Il est évidemment nécessaire que la demande globale initiale (i.e. l’ensemble des rotations de toutes les compagnies) soit structurée. La démarche adaptative ne pouvant pas résister au syndrome « tout le monde va partir à la même heure ». Tout comme dans le cas de la capacité « infinie » des ANSPs, on peut considérer que la demande initiale reflétera une réalité opérationnelle basée sur des données historiques et/ou un processus « d’apprentissage » qui régulera les éventuelles demandes inacceptables par le système.

Les compagnies sont alors prêtent à exposer leur demande initiale au premier round.


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4.3.1.1.2.1 Round 1

Comme évoqué dans le § 4.3.1.1.1.1, ce premier round va permettre de confronter la demande à la capacité aéroportuaire allouée évaluée par chaque aéroport.

La négociation permettra de valider et de raffiner les fenêtres horaires des rotations. Il est également envisageable que certaines de ces rotations soient réorganisées (voir § 4.3.1.1.1.1).

Mais le but prioritaire est bien d’adapter les ressources aéroportuaires (i.e. les pistes) à la demande. Dans cette optique, il est plausible d’admettre que lors de la négociation, les aéroports conservent un volant de capacité autorisant une marge de manœuvre acceptable par tous pour pouvoir prendre en compte des vols non exprimés dans la demande initiale et disponible lors du round suivant afin d’éliminer ou tout au moins minimiser l’effet « premier arrivé premier servi ». Ces volants seront partie intégrante du plan opérationnel, en d’autres termes ils respecteront le principe de transparence et seront connus des autres acteurs.

La première version de l’accord opérationnel (capacité aéroportuaire allouée) sera approuvée par tous les acteurs impliqués et éditée par le modérateur.

Les compagnies aériennes auront donc une demande prévue compatible avec les capacités pistes allouées.

Cette demande prévue pourra être amendée en collaboration avec les aéroports dans l’attente du second round et comme mentionné plus haut sera accessible aux ANSPs pour préparer celui-ci.

4.3.1.1.2.2 Round 2

Le second round marque la première prise en compte des capacités liées directement au déroulement du vol. Si cette entrée des ANSPs n’avait qu’une incidence réduite sur les aéroports, en ce qui concerne les compagnies aériennes l’apport est beaucoup plus notable. En effet à ce stade, les segments vols des rotations sont réduits à leur plus simple expression, une city pair.

Les ANSPs, grâce au mécanisme de collaboration transparente du plan opérationnel, ont été à même de préparer une stratégie et une première évaluation des moyens nécessaires à mettre en place pour satisfaire au plus prêt la première version de l’accord opérationnel. Ils sont à même de proposer et de négocier avec les compagnies diverses alternatives pour leurs vols.

Ces alternatives vont être constituées par des trajectoires « stratégiques » qui vont permettre d’effectuer le vol pour les city-pairs définies. Ces alternatives permettront de mettre en place une stratégie approuvée par tous les acteurs qui ne sera pas forcement basée sur la route la meilleure ou la plus courte, mais qui assurera la régularité et la fluidité du trafic à tous les niveaux.

On peut schématiser une trajectoire comme la succession des fenêtres d’entrée et de sortie de l’espace aérien des différents ANSPs traversés pour effectuer la liaison ADEP-ADES. Ces fenêtres marquent également l’interface de coordination entre les différents ANSPs impliqués.

Comme dans le cas des aéroports, les compagnies aériennes vont commencer à introduire une anticipation des perturbations dans leur mécanisme de négociation. Ces perturbations à moyen terme peuvent être de nature diverse, mais on peut citer à titre d’exemple les :

• phénomènes météorologiques • aspects économiques ou politiques :

o taux de remplissage prévu insuffisant


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o instabilité politique d’un pays ou d’une région • opérations compagnies :

o indisponibilité d’aéronef o indisponibilité de personnel

La seconde version de l’accord opérationnel sera donc éditée en ayant pris en compte les contraintes de l’ensemble des acteurs.

A la fin de ce round, les compagnies auront donc une première description de leurs rotations planifiées. Chaque rotation se déclinant via des segments sol et air définis par des slots de départ et d’arrivée aux blocs et une trajectoire de « survol » des différents ANSPs impliqués.

4.3.1.1.3 Air Navigation System Providers

Les ANSPs représentent le second pôle de gestion des ressources rares du système : la capacité de l’espace aérien.

Si la capacité piste, malgré un aspect bicéphale évoqué précédemment dans ce document (§ 4.3.1.1.1) reste facilement conceptualisable, décrire la capacité de l’espace aérien relève d’un tout autre challenge. Ceci est principalement dû à l’interdépendance et l’enchevêtrement des caractéristiques de l’espace aérien lui-même (i.e. sa conception), de l’utilisation qui va en être faite (i.e. le trafic) et la perception de leur combinatoire (i.e. la complexité).

Donc plutôt que de parler de capacité de l’espace aérien à un niveau stratégique, dans le cadre des ANSPs on parlera plutôt d’une capacité de contrôle. La capacité de contrôle peut être définie comme un motif de flux entrants et sortants de l’espace géré par l’ANSP. Chaque ANSP étant maître de sa tactique pour assurer la sécurité, la régularité et la fluidité du trafic dans son espace il aura toute latitude de mettre en place l’organisation (e.g. free flight, réseau de routes) et les moyens nécessaires à la réalisation de ses objectifs.

La démarche incarnée par ce processus tente de surmonter la difficulté de construire une organisation efficace de l’espace aérien en présence d’une demande de trafic très volatile. En effet, si l’activité d’un aéroport est intimement liée à celle de la zone qu’il dessert, le trafic en route rassemble en un endroit donné des appareils répondant à des nécessités socio-économiques très diverses, qui évoluent donc beaucoup plus rapidement. Il est donc vain de vouloir contraindre ce trafic changeant heure après heure à fréquenter un réseau de routes aériennes qui évolue au rythme des ans.

Cette démarche cherche à construire une représentation fonctionnelle du trafic, cohérente avec le service attendu, qui serve de base à une analyse humaine. Cette approche est compatible avec l’établissement d’un catalogue de solutions (i.e. des « play-books »), en permettant d’identifier le scénario correspondant à la demande, ou d’indiquer l’émergence d’une situation inédite requérant une analyse en profondeur (C.f. § 4.5.1). Ce catalogue pourrait alors faire l’objet d’améliorations progressives et continuelles dans le cadre d’une démarche de qualité.

Tout comme dans le cas des aéroports, les ANSPs ont à faire face à des conditions environnementales liées à la période de l’année considérée qui font évoluer la capacité de contrôle. Les ANSPs seront donc amenés eux aussi à évaluer ces impacts afin de déterminer la capacité de contrôle qu’ils seront amenés à assurer lors de leur entrée dans le round 2 (première participation au plan opérationnel).


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Pour se faire ils pourront s’appuyer sur : • le savoir faire et l’expérience du personnel opérationnel • un historique des éléments dimensionnant, à titre d’exemple on peut citer:

o des enregistrements météorologiques o des enregistrements de trafic

Ceci conduira à une première approche de la capacité de contrôle.

Cependant, comme ils ne s’intègreront qu’au second round, il leur est possible d’intégrer d’ors et déjà les perturbations à moyen terme et ainsi d’affiner les capacités de contrôle. Celles-ci pourraient être par exemple :

• phénomènes météorologiques déjà connus • opérations internes :

o maintenance/réparation matériel due à un incident o fermeture/restriction d’espace aérien (e.g. zones militaires, meeting

aérien) o indisponibilité de personnel

• opérations externes, comme par exemple les vols VIP

D’autre part, cette entrée « tardive » dans le plan opérationnel leur permet également de disposer de l’accès à la première version de l’accord opérationnel et aux éventuels amendements faits au cours du round 1. Ceci va permettre :

• d’une part une confrontation immédiate de la demande vis-à-vis des capacités de contrôle et ainsi si nécessaire un nouvel ajustement de celles-ci.

• d’autre part, un « warm-up » qui autorisera les ANSPs à pré-évaluer les alternatives pertinentes à mettre en place pour satisfaire cette demande et initialiser une première synchronisation entre voisins pour assurer l’écoulement du trafic.

Cette évaluation en amont de la demande, bien qu’elle reste interne aux ANSPs (i.e. hors du cadre de transparence du plan opérationnel), aura pour but de favoriser une optimisation du mécanisme décisionnaire du round 2 en apportant des alternatives pertinentes aux acteurs déjà engagés dans le plan opérationnel. Elle ne doit pas être ressentie comme une tentative forcée d’aligner la demande sur les capacités de contrôle.

Le round 2 marque une étape importante du plan opérationnel car c’est la première fois que tous les acteurs sont réunis et il constitue l’entrée « officielle » des ANSPs dans le processus de négociation.

Comme déjà évoqué dans les paragraphes précédents (§ 4.3.1.1.1.2 & § 4.3.1.1.2.2) l’intégration des ANSPs sera surtout marquante par son interaction avec les compagnies aériennes. A ce stade les segments vol de leurs rotations ne sont constitués que du couple ADEP-ADES. Les ANSPs seront à même de proposer aux compagnies une trajectoire avec éventuellement une ou plusieurs alternatives pour chacun des segments vol définit dans les rotations.

Les trajectoires « stratégiques » émises seront de forte granularité et constituées de fenêtres matérialisant les entrées (l’entrée de l’un représentant la sortie du précédent) dans les zones de responsabilité des différents ANSPs traversés par le vol (C.f. § 4.5.1). Ces fenêtres représenteront un volume dans l’espace quadridimensionnel.


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Ces trajectoires auront été non seulement évaluées en fonction des contraintes des ANSPs mais également en prenant en compte des aspects technico-économiques comme par exemple :

• les performances avions • les consommations en kérosène • les préférences des compagnies en matière de survol

L’accord opérationnel dans sa version 2 (capacité allouée du système de navigation) sera approuvé par tous les acteurs. Son édition sera assurée par le modérateur.

Les ANSPs disposeront donc d’une évaluation des flux qu’ils auront à gérer. Ces flux seront constitués par des portions des segments vol (se trouvant dans son espace de contrôle) de toutes les rotations déposées par les compagnies aériennes.

Comme dans le cas des capacités pistes, les ANSPs pourront dans la négociation conserver eux aussi un volant de capacité afin de permettre l’incorporation d’une demande supplémentaire « tardive » (i.e. demande complémentaire). Ces informations seront connues de tous les acteurs (principe de transparence).

Comme pour la première version de l’accord opérationnel, le plan opérationnel se poursuivant, des amendements pourront être apportés par des négociations entre les acteurs pertinents. Le mécanisme de transparence assurant aux autres acteurs la visibilité directe de ceux-ci.

4.3.1.2 Gestion des Perturbations dans le Plan Opérationnel

Cette étape représente le dernier « tour de table » impliquant tous les acteurs avant la confrontation au réel. Il permettra l’édition de la dernière version de l’accord opérationnel liée à la gestion des ressources (OA Bf B). A partir de ce moment toute détection d’une perturbation sera immédiatement traitée pour évaluer les effets induits, élaborer une stratégie de résolution et la répercuter dans l’accord opérationnel.

Sans préjuger de l’empan temporel représenté par l’accord opérationnel, il est cependant plausible de considérer que cette phase de gestion des perturbations sera contemporaine du trafic réel définit dans un ou quelques accord(s) opérationnel précédent(s) celui en cours d’élaboration. Ce qui implique que les événements associés au trafic réel actuel représenteront des perturbations potentielles.

Il est donc nécessaire de mettre en place un mécanisme sophistiqué qui allie une collecte des données en temps réel et un processus réactif de négociation pour évaluer et traiter les perturbations détectées.

Cette phase de gestion amont des perturbations se terminera à partir du moment où l’accord opérationnel deviendra actif, c'est-à-dire lorsque la fenêtre temporelle sera atteinte et l’accord opérationnel final (OA Bf B) activé. On sera alors entré dans la phase de mise à jour de l’accord opérationnel.

4.3.1.2.1 Aéroports

Les aéroports auront affiné les capacités pistes et les slots de séquencement à l’entrée de cette étape.

L’entrée dans la gestion des perturbations sera plus particulièrement propice à l’intégration d’une demande à plus court terme (qui aura pu être préparée lors de la phase d’amendements du round 2). C’est à ce stade que les volants de capacité pourront jouer leur rôle. Ceux-ci étant partie intégrante du processus, donc connues de tous, toute demande surdimensionnée pourra être rejetée.


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La dernière version de l’accord opérationnel sera approuvée et éditée au début de cette phase.

Comme présenté dans la première partie de ce document (ref. 3.2.5. Figure 3) le trafic peut être représenté comme une succession ininterrompue de rotations. L’accord opérationnel actif pourra donc être solidaire du suivant dans la mesure où ils auront des contraintes communes (e.g. le départ et l’arrivée d’un vol ne se trouvent pas dans le même accord opérationnel). En fait pour tous ces vols communs il est fort probable qu’ils aient déjà décollés et soient par conséquent régit par un CoO. Les aéroports auront donc à leur disposition des slots de séquencement qui seront en accord avec les derniers affinements des capacités pistes, l’intégration de la demande complémentaire et des marges associées aux vols déjà actifs. Les slots de séquencement constitueront toujours des espaces d’adaptation (i.e. chevauchement) permettant une réorganisation interne, cependant le nombre d’aéronefs associés à chaque espace sera plus retreint. De plus, l’articulation de ces slots aura été raffinée en prenant en compte les modèles et les contraintes des ANSPs en charge du segment air, de la plate-forme aéroportuaire et des obligations qu’aura pris l’aéroport vis-à-vis des CoOs déjà actifs.

Les aéroports (tout comme les autres acteurs) vont entrer maintenant dans la gestion des perturbations à court terme et des perturbations du réel. Ces perturbations pourront être endogènes ou exogènes.

Au titre des perturbations endogènes, on peut citer : • les opérations aéroportuaires (e.g. alerte à la bombe) • la mise à jour de l’OA en cours (e.g. renégociation d’un CoO) • les perturbations induites par les autres « familles » d’acteurs (e.g. fermeture

d’espace)

Les perturbations exogènes seront associées par exemple : • aux conditions météorologiques (e.g. orage violent) • aux infrastructures terrestres de communication (e.g. fermeture d’un voie

d’accès)

Ils recevront les données en temps réel de façon à alimenter le processus de gestion des perturbations. Ce processus collaboratif permettra d’évaluer les perturbations et d’informer les autres acteurs des actions correctives mises en place. Des initiatives comme CDM-airport [Bib 8][Bib 9]ont déjà mis en place des plate-formes d’évaluations de ce processus dans le cadre de la boucle sol.

4.3.1.2.2 Compagnie aériennes

Durant l’intervalle entre la publication de la seconde version de l’accord opérationnel et le début de la gestion des perturbations, les compagnies aériennes auront fait évoluer la demande à travers deux axes :

• d’éventuels amendements à l’accord opérationnel • la préparation d’une demande complémentaire liée à des contingences à plus

court terme et qui permettra de mettre à profit le mécanisme mis en place au cours des deux rounds précédents (i.e. les volants de capacité). Cette préparation sera d’autant plus simplifiée et optimale que la transparence du processus permettra aux compagnies de coller au plus prêt des disponibilités offertes.

Les ANSPs auront affinés leurs capacités de contrôle et enrichit les trajectoires « stratégiques » et leurs alternatives éventuelles de la demande initiale.

La négociation concernant la demande complémentaire permettra aux compagnies aériennes de bâtir la demande finale au vue des contraintes des autres acteurs.


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Cette demande finale, pourra dans la configuration la plus favorable représenter la concaténation de la demande issue de la seconde version de l’accord opérationnel et de la demande complémentaire. Mais il est également possible que les compagnies aériennes renoncent à certaines rotations pour favoriser la demande complémentaire ou vice versa.

La dernière version de l’accord opérationnel sera approuvée et éditée au début de cette phase de gestion des perturbations.

Les compagnies auront donc une description finale de leurs rotations planifiées. Comme dans le cadre du round 2, chaque rotation se déclinera via des segments sol et air. Ils seront définis par des slots de départ et d’arrivée et par une trajectoire stratégique enrichie par différents ANSPs.

Cette trajectoire enrichie permettra aux opérateurs des compagnies aériennes une préparation initiale des vols. Par exemple, cette trajectoire enrichie pourra être fournie à l’équipage pour préparer son vol.

Les compagnies aériennes au même titre que les autres acteurs vont maintenant entamer la phase de gestion des perturbations. L’échéance temporelle d’activation de l’accord opérationnel étant proche, les acteurs sont de plus en plus affectés conjointement par les perturbations court terme ou du réel.

Les compagnies aériennes seront donc bien évidemment impliquées dans le processus collaboratif de gestion des perturbations décrit dans le chapitre précédent.

4.3.1.2.3 Air Navigation System Providers

Les ANSPs auront mis à profil le temps entre la publication de la version 2 de l’accord opérationnel et l’entrée dans la gestion des perturbations pour raffiner les capacités de contrôle.

Les ANSPs étant responsables de la tactique à appliquer pour la gestion locale de leur espace, il est vraisemblable de penser que suivant la densité de trafic qu’il contrôle chaque ANSP adoptera une gestion de l’espace qui lui est propre et qui sera la plus efficace au regard de ce trafic [Bib 6] .

Un segment vol d’une rotation sera donc amené à traverser des espaces pour lesquels les procédures opérationnelles sont différentes. Il pourra par exemple suivre une séquence du type :

• sectorisé à réseau de routes définies, puis • « Free Flight », puis • « autoroutes », enfin • sectorisé à réseau de routes définies pour la fin du vol.

Cette gestion différente induit que le raffinement effectué à ce stade du plan opérationnel ne conduira pas à une granularité équivalente pour chaque élément du segment vol. Pour un espace « Free Flight » il correspondra à l’affinement des fenêtres d’interface. Pour un espace sectorisé à réseau de routes définies, il y aura non seulement cet affinement des fenêtres d’interface mais l’ANSPs pourra l’enrichir par exemple par une liste de fenêtres d’interface entre secteurs, voire une série de listes alternatives.

Ce mécanisme de raffinement peut être supporté par un ensemble d’outils, parmi lesquels on peut évoquer :

• des simulations fast-time • des calculs d’évaluation de complexité


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En tout état de cause, ces raffinements et les trajectoires « stratégiques » enrichies seront macroscopiques et garderont une granularité importante. En aucun cas elles ne constitueront une trajectoire 4D utilisable par l’équipement bord.

A l’entrée de cette phase, les ANSPs auront donc affiné la demande de la seconde version de l’accord opérationnel et traité les éventuels amendements à celle-ci faits dans l’intervalle précédent.

Les négociations concernant la demande initiale et l’intégration de la demande complémentaire permettront aux ANSPs de définir leur capacité de contrôle finale. Les négociations intégreront bien entendu l’évaluation des perturbations à court terme déjà connues.

La dernière version de l’accord opérationnel (i.e. le trafic planifié) sera alors publiée.

Les ANSPs auront le schéma final du trafic qu’ils auront à gérer. Suivant les ANSPs ce schéma pourra être plus ou moins détaillé en liaison avec les méthodes et la structure de l’espace utilisé. Cependant ils auront tous à disposition une représentation des espaces de « coordination » avec leurs voisins.

Cet ensemble permettra aux ANSPs d’adapter au mieux la logistique et le personnel pour répondre aux exigences du trafic.

La phase de gestion des perturbations va également commencer pour les ANSPs. Comme mentionné dans le paragraphe précédent ils sont affectés conjointement aux autres acteurs par les perturbations court terme ou du réel.

Ils s’intégreront donc tout naturellement dans le processus collaboratif de gestion des perturbations.

4.3.1.2.4 Acteurs additionnels

On peut envisager à cette étape du plan opérationnel la participation d’acteurs additionnels tels que des organismes liés par exemple à :

• la météorologie • la sécurité nationale ou inter états • l’environnement

Cependant, ces opportunités ne seront pas traitées dans ce document.

4.3.1.3 Mise à Jour de l’Accord Opérationnel

Si la phase décrite au paragraphe précédent marquait l’intégration des données du réel dans le plan opérationnel, celle-ci marque le basculement dans le réel de l’accord opérationnel.

L’accord opérationnel final (OA Bf B) et ses amendements liés à la gestion des perturbations est donc devenu actif. Il doit maintenant se confronter au réel et les perturbations qui apparaissent maintenant affectent directement les rotations qu’il planifie.

Si l’accord opérationnel est actif, les rotations qui le constituent ne le sont pas toutes. Il reste donc un champ de négociation pour ces rotations ou segments de rotation qui ne sont pas encore actifs.


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En fait, même si l’accord opérationnel final n’est plus complètement géré par le plan opérationnel, c’est toujours un échelon stratégique qui va mettre en œuvre la négociation. Cet échelon stratégique est le même ou tout du moins utilise les mêmes moyens mis en œuvre lors de la phase de gestion des perturbations décrite ci-dessus. Puisqu’en tout état de cause il s’agit d’appliquer les mêmes règles qu’auparavant mais sur une partie « réduite » de l’accord opérationnel.

4.3.1.3.1 Données Réelles

Les données réelles, étant associées à l’exécution des rotations, sont également de deux types :

• les données sol • les données vol

Pour être tout à fait précis il faudra également introduire un troisième type, qui sont les données d’interface entre le sol et le vol (e.g. AOBT).

Les données sol sont liées à tout ce qui touche l’activité aéroportuaire et représentent l’activité associée à de nombreux types différents d’opérateurs. Elles ne seront pas évoquées ici. Leur présentation et les outils associés à leur gestion sera pris en charge comme évoqué dans le § 4.3.1.2.1 par la boucle sol (i.e. CDM-airport).

Les données vol sont associées au segment vol d’une rotation. A ce titre elles ne se réduisent pas uniquement à la phase de vol proprement dite mais également à tout le transit de l’aéronef entre le bloc aéroportuaire et la piste et vice versa. Ces données seront exploitées par la boucle air (ref 3.2.3. Figure 2). Elle va permettre d’avoir une vision globale du trafic en cours (i.e. une vision continentale) et de son évolution pour d’une part affiner les planifications de l’accord opérationnel actif pour permettre une définition optimale des contrats d’objectifs lors de leur émission (C.f. § 4.3.2.1) et d’autre part d’évaluer les répercussions (mécanisme « what if ») lors de la gestion des perturbations.

4.3.1.3.2 Gestion des perturbations

Les perturbations qui devront être gérées ont un impact direct sur l’accord opérationnel actif, qu’elles impliquent aussi bien le trafic déjà actif que les rotations toujours à l’état planifié.

Il convient cependant ici de faire la distinction entre ces perturbations pour associer le bon niveau de traitement de celles-ci.

L’accord opérationnel et les contrats d’objectifs qui en seront issus ont été élaborés afin d’assurer des critères de capacité et de fluidité du trafic en respectant un niveau de sécurité « global ». Ils n’ont en aucun cas vocation à délivrer aux échelons tactiques un trafic sans conflit. La responsabilité de la séparation entre les aéronefs (i.e. gestion « fine » de la sécurité) reste du ressort de chaque opérateur local (ref. § 4.2.3.2.3). En effet il convient de prohiber toute gestion microscopique au niveau stratégique, et par conséquent elle ne sera donc pas traitée par l’échelon évoqué dans ce paragraphe. Par contre les effets de la gestion de cette perturbation pourront avoir des effets induits qui pourront être traités d’un point de vue stratégique pour éliminer tout au moins minimiser les réactions en chaîne qui pourraient subvenir.

De même, certaines perturbations devront nécessiter des résolutions locales pour des aéronefs directement impactés. Par contre cette même perturbation sera traitée à ce niveau stratégique pour le trafic non actif ou pour le trafic actif mais pour lequel l’échéance temporelle de l’impact est encore relativement éloignée. Par exemple une forte perturbation météorologique sera traitée par un niveau tactique pour les aéronefs directement en contact avec celle-ci. Les décisions éventuelles de re-routage d’un flux seront prises à ce niveau stratégique.


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On voit donc que les perturbations dont la gestion est envisagée ici nécessite l’implication d’un nombre d’acteurs important et très impliqués dans la résolution à court terme.

4.3.2 Contrat d’Objectif

Comme évoqué précédemment dans la première partie de ce document (ref. § 3.2.1) dans un système collaboratif comme celui qui est évoqué ici, il est nécessaire d’obtenir une continuité fonctionnelle et opérationnelle entre les différents acteurs. Il faut donc un lien opérationnel entre tous ces acteurs qui identifie le rôle et le partage des tâches pour chaque acteur et ce par rapport à un objectif clair bien identifié et admis par tous. C’est ce que représente le contrat d’objectif.

Le contrat d’objectif est associé à un segment vol d’une rotation et est émis sur la base des informations raffinées contenues dans l’accord opérationnel.

Les paragraphes suivants vont s’attacher à décrire son évolution pendant le vol et les principes qui régissent sa remise en cause lors de l’apparition d’une perturbation.

4.3.2.1 Cycle de Vie du Contrat d’Objectif

Le contrat d’objectif est issu du processus de raffinement (i.e. le plan opérationnel) qui a conduit à la définition des segments vol de l’accord opérationnel. Un contrat d’objectif va définir les engagements pris par les divers acteurs impliqués dans ce vol. C’est le respect de ces objectifs mutuellement approuvés qui assurera le déroulement planifié de chaque vol et par là même la fluidité et la régularité du trafic associé.

Le but ultime du contrat de service est d’assurer la ponctualité du vol à l’arrivée. Les marges « intermédiaires » étant définies pour permettre aux différents acteurs :

• de remplir leur part du contrat en supportant cet objectif global • d’assurer la coordination et la collaboration • de détecter au plus tôt toute dérive qui remettrait en cause cet objectif afin de

prendre les mesures correctives nécessaires (e.g. évolution tactique, renégociation)

Le cycle de vie du contrat d’objectif est défini par trois états de celui-ci : • édité • actif • terminé

Les paragraphes suivants vont décrire ces trois états.

4.3.2.1.1 Création du Contrat d’Objectif

La création du contrat d’objectif sera déclenchée ∆T avant l’Off Block Time figurant dans l’accord opérationnel. Il sera dans l’état « édité » et sera alors créé par le système d’information sous forme d’un objet à part entière. Celui-ci sera distribué à tous les acteurs impliqués dans ce vol.

Les informations contenues initialement dans l’accord opérationnel seront, en fonction de leur type, d’une part utilisées pour construire le contrat d’objectif (i.e. les marges). D’autre part, distribuées aux intervenants pertinents des niveaux tactiques. Par exemple, la trajectoire enrichie pourra être fournie aux membres de l’équipage de l’aéronef et aux diverses opérateurs sol concernés par ce vol.


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Ce délai, qui sera court, avant le départ effectif de l’aéroport a un double but. D’une part de pouvoir affiner les marges au plus prêt du vol et ainsi de prendre en compte tous les paramètres pertinents (e.g. trafic en cours, perturbations). D’autre part de permettre aux opérateurs des premiers acteurs impliqués d’anticiper et éventuellement de finaliser les derniers aspects tactiques.

Le contrat d’objectif sera diffusé à tous les acteurs dès sa création et il sera de sa responsabilité, en fonction de la tactique qu’il aura mis en place de le notifier à ses opérateurs au moment opportun.

Comme il a déjà été mentionné à maintes reprises dans ce document, le contrat d’objectif est constitué des marges (i.e. volume dans l’espace 4D) négociées et approuvées par chaque acteur. Ces marges sont extraites des informations contenues dans l’accord opérationnel associées au segment vol considéré de la rotation planifiée. Comme mentionné précédemment (C.f. § 4.3.1.2.3), l’accord opérationnel est à même de contenir des trajectoires enrichies décrivant macroscopiquement le cheminement dans l’espace d’un acteur. Celles-ci qui auront permis des évaluations tactiques par les acteurs ne feront pas partie du contrat d’objectif, mais comme mentionné plus haut seront distribuées aux intervenants des niveaux tactiques.

A partir de son édition, les marges du contrat d’objectif seront rigides (i.e. plus aucun affinement de celle-ci) et définiront l’engagement de chaque acteur pour assurer l’objectif final : la ponctualité à l’aéroport de destination.

4.3.2.1.2 Activation du Contrat d’Objectif

L’activation du contrat d’objectif se fera dès que l’aéronef aura fermé ses portes (i.e. quitté le terminal). Il passera donc à l’état « activé ».

Ce changement d’état marquera également le passage du contrat d’objectif au niveau tactique. En effet, le bon déroulement du vol est de la responsabilité des opérateurs des niveaux tactiques des acteurs. Ce sont ces opérateurs qui auront en charge la mise en œuvre opérationnelle nécessaire au respect de la marge approuvée par le niveau stratégique (i.e. l’acteur) tout en assurant la séparation des aéronefs.

Les marges du contrat d’objectif s’inscrivent dans une « enveloppe de vol » (ref. § 4.2.1) prenant en compte les différentes contraintes des acteurs (e.g. performances avion, limitation du contrôle en-route). Si il est vrai que la liberté de manœuvre se réduit plus l’objectif final se rapproche, effet entonnoir (ref. § 4.2.2.1Figure 9), le contrat d’objectif ne se représentera pas forcement dans un schéma aussi strict même si c’est cette approche qui a guidé la négociation. En particulier, les vols qui traverseront des espaces pour lesquels les densités de trafic sont très différentes devraient entrer dans cette catégorie (C.f. Figure 18). En effet, les contraintes que subissent les ANSPs qui gèrent un espace de forte densité (i.e. core area) peuvent les amener à négocier des marges plus réduites. Celles-ci étant plus précises, elles favoriseront la fluidité et la régularité du trafic amenant à minimiser les pics de trafic (i.e. les grumeaux).


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time

traffic density is equivalent for all the airspace

traffic density is different for the various airspace

High density traffic airspace

Figure 18 : exemples d’enveloppes de contrat d’objectif

Dés son activation, le contrat d’objectif est activé pour tous les acteurs qu’il implique. Cependant il suivra l’évolution du vol et évoluera en fonction de celui-ci, pour ne conserver actif que les segments en cours et à venir.

4.3.2.1.3 Terminaison du Contrat d’Objectif

La fin du contrat d’objectif sera marquée par l’arrivée de l’aéronef à son terminal d’arrivée, c'est-à-dire sa connexion au bloc. Il passera alors à l’état « terminé » et ne sera plus disponible dans le système d’information (i.e. l’objet sera détruit). Cependant des enregistrements liés à son exécution seront archivés pour des traitements ultérieurs.

4.3.2.2 Renégociation du Contrat d’Objectif

Le contrat d’objectif représente le contrat de résultats approuvé et « signé » par chacun des acteurs qu’il implique. Ces résultats sont matérialisés par les marges qu’il contient et qui lient les acteurs pour assurer le bon déroulement de la planification. Le non respect de l’une quelconque de ces marges met en péril le déroulement planifié du vol mais induit également des impacts plus ou moins importants au niveau de l’accord opérationnel.

Tous ces impacts doivent donc être évalués et des solutions correctrices apportées. Il faut donc entrer dans un mécanisme de renégociation.

Même si par essence les marges du contrat d’objectif intègrent une possibilité d’adaptation vis-à-vis des perturbations du réel, il existera toujours des perturbations exceptionnelles (e.g. descente d’urgence, malade à bord, détournement) qui déstabiliseront la planification. En outre, nous avons vu que l’accord opérationnel n’a pas pour vocation propre d’assurer la séparation des aéronefs. Leurs effets induits sur le contrat d’objectif devront donc être pris en compte et un nouveau contrat négocié.


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Le nombre de ces renégociations sera un bon indicateur de la robustesse et de l’efficacité du système.

Pour permettre une gestion efficace, le mécanisme de renégociation doit être mis en œuvre dès qu’un acteur anticipe qu’il ne sera pas à même d’honorer son contrat et ce quelle que soit la perturbation qui y conduit.

Entreront dans le mécanisme de renégociation tous les acteurs impliqués dans le contrat d’objectif courant. Il s’agira donc d’un mécanisme de niveau stratégique.

Ce mécanisme devra assurer autant que faire ce peut une minimisation de la remise en cause de l’accord opérationnel et devra donc avoir pour objectif (par ordre décroissant de mise en oeuvre) :

• de tenter de respecter la cible finale du contrat (i.e. la ponctualité à l’aéroport de destination)

• d’avoir un impact minimal sur les autres contrats d’objectif actifs (principe « on time / first served »)

• d’avoir un impact minimal sur les contrats d’objectif édités • de limiter les réactions en chaîne (i.e. l’effet réseau) dans l’accord opérationnel

Ce mécanisme nécessite donc l’implication de l’échelon stratégique qui a une forte connaissance et une grande expérience des opérations afin de soumettre une solution au plus prêt des contingences opérationnelles.

Il sera donc engagé un processus équivalent à celui du round 3 mais restreint, dans un premier temps, aux acteurs directement concernés par le contrat d’objectif non respecté. Si la renégociation ne permet pas de respecter l’objectif final et que cela induit des impacts sur d’autres contrats, le processus inclura de proche en proche les acteurs additionnels pertinent pour la résolution de la crise. Il va de soi qu’à l’issue de la phase de renégociation, le ou les nouveaux contrats d’objectif seront édités. Il sera de la charge de chaque acteur impliqué de communiquer à ses opérateurs les modifications éventuelles liées à son domaine propre de responsabilité .

Ce processus de renégociation pourrait être traité par les intervenants qui sont chargés de la gestion des perturbations dans le cadre de la mise à jour de l’accord opérationnel (C.f. § 4.3.1.3.2).

Comme il a été mentionné plus haut, le volume de renégociations donne une image de l’efficacité du système. Il conviendra donc d’étudier les événements qui ont conduit à une renégociation pour d’une part permettre une amélioration/réglage (e.g. un assouplissement des marges) du système et d’autre part, si cela s’avère nécessaire, de prendre des « sanctions » envers le ou les acteurs responsables. Cette post-analyse sera de la responsabilité du modérateur.


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4.4 L'ESPACE AERIEN DUAL

4.4.1 Motivations et Attentes

4.4.1.1 Un besoin Local de Capacité

L'accroissement du nombre d'aéronefs dans l'espace aérien accroît la complexité de sa gestion par les contrôleurs. Si l'on veut réduire cette complexité en particulier au niveau de la "core area", une des solutions consiste à utiliser les propriétés de l'espace. Plusieurs solutions peuvent être envisagées :

- Accroître la taille des unités de contrôle pour apporter une plus grande cohérence aux actions de contrôle en favorisant l'anticipation.

- Eviter les points de croisement entre routes pour ne pas avoir à gérer de conflits de convergence.

- Ne pas regrouper les aéronefs sur les mêmes axes pour faciliter la compréhension du trafic.

- Systématiser la séparation de trafics opposés.

- Séparer les différents types de vol que sont les montées, les descentes et les survols.

- Proposer des réseaux parallèles pour simplifier le trafic dans chacun des réseaux dans la mesure où la complexité est proportionnelle au carré du nombre d'avions.

Sur la base de ces constats et de l'analyse des caractéristiques du trafic sur la "core area", il apparaît intéressant d'avancer le concept d'espace aérien dual" combinant gestion du trafic par flux et gestion du trafic par districts.

Il s’agit ici de proposer un système original de gestion du trafic aérien permettant de faire face aux pics de demande attendus dans le futur. On peut en effet penser que l’augmentation de la demande se traduira par une augmentation du trafic en route au-dessus de la core area, qui est déjà congestionnée au point d’être à l’origine de nombreuses régulations.

Le mode de gestion décrit ici ne prétend pas à une vocation universelle. Il tente d’accroître la capacité disponible en standardisant les trajectoires des appareils. Ces contraintes induisent nécessairement une perte de souplesse pour les opérateurs aériens, et une perte d’efficacité des trajectoires. Un tel système ne saurait donc être appliqué à tout moment et en tout lieu, mais bien dans des conditions de forte densité, et est naturellement amené à cohabiter et interagir avec d’autres modes de gestion. L’interopérabilité de ces différents systèmes sera supportée par un mécanisme de gestion contractuelle défini dans le contrat d'objectif.


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4.4.1.2 Concepts fondamentaux

Le raisonnement conduisant à la constitution du système proposé ici s’articule autour de plusieurs thèmes.

4.4.1.2.1 Efficacité du contrôle

Le système de surveillance et de contrôle de la navigation aérienne est soumis à un phénomène de saturation : doubler le nombre d’avions quadruple la charge de travail. Ainsi, décharger une unité de contrôle d’une fraction restreinte des appareils sous sa responsabilité a un effet important sur sa charge de travail.

4.4.1.2.2 Classification du trafic

Le trafic aérien n’est pas homogène quant à son volume et à ses attentes vis-à-vis du contrôle.

Le trafic desservant les aéroports, en montée ou en descente, est directement lié à l’activité de la TMA qu’il dessert, dont la croissance est limitée, et qui impose un fort cadencement.

Le trafic de croisière, stabilisé en niveau, s’organise naturellement en grands flux regroupant des avions en provenance et à destination de localités diverses. Ce trafic se concentre naturellement au dessus de la core area, et nécessite une amélioration de l’offre en termes de capacité.

Cette description est délibérément centrée sur le contrôle et non pas sur les avions pris individuellement, qui changent de statut au cours de leur vol.

4.4.1.2.3 Partage du travail

Les tentatives de réforme de la navigation aérienne ont souvent cherché à délester l’opérateur d’une partie de sa charge de travail, en l’assistant par des automatismes. Cette démarche semble buter sur le problème de la responsabilité, l’opérateur responsable en dernier recours exigeant de connaître les tenants et aboutissants de ses décisions. La mise en place de systèmes fonctionnant en parallèle de manière indépendante contourne cet obstacle.

4.4.1.2.4 Maîtrise de la transition

La navigation aérienne est un domaine très sensible en termes de sécurité, et toute innovation doit être graduelle et reposer sur des technologies et des pratiques éprouvées. L’espace aérien dual réserve un espace à l’innovation, appelé à se développer, tout en s’appuyant sur les pratiques actuelles du métier.


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4.4.2 Description de la proposition

4.4.2.1 Principe du partage

A l’intérieur d’une zone à forte densité, l’espace aérien dual repose sur un partage fonctionnel du trafic en deux sous-systèmes :

- Un nombre réduit d’autoroutes à longues portée, prenant en charge les grands flux de trafic, acheminant un grand nombre d’avions en croisière à l’aide de méthodes de navigation innovantes et spécifiquement adaptées aux appareils stabilisés en niveau. L’autoroute n’est pas une organisation destinée à relier directement les aéroports. Elle agrège des flux correspondant à de multiples city pairs.

- Un maillage du territoire européen en districts locaux, dont la mission est d’acheminer les appareils depuis leur terrain de départ (sortie de SID) vers leur autoroute, et de les conduire depuis les autoroutes vers leur terrain de destination (entrée de STAR). Ils assurent aussi la navigation des vols qui n’empruntent pas les autoroutes, parce qu’ils sont trop courts ou que leur route ne correspond pas à un axe majeur. Ces districts emploient des méthodes de contrôle du trafic éprouvées proches de celles employées aujourd’hui (Figure 18).

Figure 19 : Exemple d’organisation locale d’une zone très dense

Le partage est mis en œuvre de manière à ce que les deux systèmes fonctionnent de manière indépendante, chacun opérant comme une boîte noire et étanche pour l’autre.


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4.4.2.2 Implantation physique

L’implantation de l’espace aérien respecte la sécurité aérienne, en ce sens qu’elle garantit que des appareils situés dans deux sous-espaces différents n’entreront jamais en conflit. Des points de passages entre les deux systèmes sont clairement identifiés et régis par des règles claires et explicites. L’implantation de l’espace aérien respecte la sécurité aérienne, en ce sens qu’elle garantit que des appareils situés dans deux sous-espaces différents n’entreront jamais en conflit.

4.4.2.2.1 Organisation horizontale

Horizontalement, le système autoroutier se présente comme un nombre réduit (entre 1 et 6) de rubans de quelques dizaines de nautiques de largeur. Ces rubans supportent deux faisceaux parallèles de voies, chacun dédié à un sens de circulation. La démultiplication de chaque faisceau en voies permet d’augmenter la capacité offerte, et ouvre des perspectives en matière de contrôle.

Le découpage en districts permet la gestion efficace du trafic entre les aéroports, et les entrées et les sorties des autoroutes. Les districts disposent de l’espace suffisant pour accompagner l’intégralité des montées et descentes sans coordination, ce qui nécessite environ 150 miles nautiques (Figure 19).

Figure 20 : Organisation horizontale d’un ruban d’autoroute

4.4.2.2.2 Organisation verticale

C’est l’organisation verticale de l’espace qui permet la coexistence indépendante des deux systèmes. L’espace vertical est découpé en tranches affectées alternativement à l’un puis à l’autre des sous systèmes. Ainsi, chaque système est étanche sans présenter un obstacle infranchissable pour l’autre. On impose alors aux appareils de rester stabilisés à un niveau autorisé sur l’empan des autoroutes, où les systèmes se chevauchent sans jamais s’interpénétrer (Figure 20).

[–] Voie intérieure

[o] Voie centrale

[+] Voie extérieure

Faisceau Est Ouest

Faisceau Ouest Est

Voie extérieure [+]

Voie centrale [o]

Voie intérieure [–]


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Figure 21 : Coupe verticale d’un ruban d’autoroute : organisation en tranches

4.4.2.3 Exploitation

4.4.2.3.1 Système autoroutier

Le ruban autoroutier constitue un espace aérien privilégié doté d’un formidable potentiel pour l’innovation. Les appareils qui l’empruntent sont stabilisés en niveau, et se déplacent de manière prévisible, tous dans la même direction et dans le même sens. Ainsi, la trajectoire d’un appareil n’est plus tridimensionnelle mais monodimensionnelle. Il est possible de tirer profit de cette situation de trois façons complémentaires :

- Simplification du trafic, permettant d’appréhender un plus grand nombre d’appareils.

- Simplification du contrôle, en ayant recours à un système limité d’ordres élémentaires : changement de vitesse et changement de voie (digital Airspace).

- Simplification de la visualisation, remplaçant les fonds de carte par des tableaux synoptiques.

La gestion d’une autoroute est continue sur toute sa longueur, et ne tient aucun compte des frontières nationales. Ainsi, les trajectoires des appareils sont gérées de manière cohérente sur le long terme, afin d’atteindre des objectifs ambitieux en termes de ponctualité.


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4.4.2.3.2 Espace régional

Le contrôle de l’espace régional repose sur des méthodes éprouvées. Sa mission consiste à conduire efficacement les aéronefs entre aéroports et accès autoroutiers.

L’espace régional est divisé en districts autonomes quant à la conduite des opérations. Chaque district est une unité tactique indépendante et organise localement les moyens de contrôle : équipes, procédures, outils, trajectoires, au vu de la configuration spécifique du trafic. Chaque district s’engage sur des résultats de ponctualité concernant chaque vol auprès des autres acteurs du transport aérien.

L’espace régional devrait tirer parti de l’isolement d’une part importante du trafic de croisière :

- Baisse directe du volume du trafic.

- Accroissement de la fiabilité de la prévision.

- Spécialisation fonctionnelle des districts (montées ou descentes).

- Augmentation de l’espace disponible.

4.4.2.3.3 Transitions

Les accès d’un district vers le ruban autoroutier, ainsi que les sorties du ruban autoroutier vers un district nécessitent d’être strictement codifiées. Ces transitions se déroulent dans des zones clairement identifiées. Les aéronefs changeant de système appliquent une procédure de double baïonnette. Le système donnant amorce le mouvement qui est achevé avec l’accord du système acceptant. L’espace régional supervise les mouvements latéraux, alors que les autoroutes supervisent les mouvements verticaux, ce qui préserve l’opacité entre les systèmes (Figure 21).

Figure 22 : Transition par double baïonnette


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4.4.2.4 Gestion des perturbations

L’organisation de l’espace décrite précédemment est pertinente dans le cas, heureusement fréquent, où les aéronefs n’éprouvent pas de difficulté particulière à accomplir leur mission. En outre, des mécanismes additionnels permettent de faire face aux imprévus.

4.4.2.4.1 Perturbations externes

A l’échelle d’un sous-système, celles-ci peuvent être de trois types :

- Non présentation d’un aéronef, ce qui ne pose pas de difficulté particulière.

- Survenue d’un aéronef imprévu, en cas de déroutement. On peut par exemple penser au cas d’un avion isolé devant quitter l’autoroute, ou à une défaillance majeure du système autoroutier. Dans les deux cas, des scénarios seront établis afin de faire face de manière sûre à ces évènements.

- Défaut de ponctualité d’un aéronef. Pour se prévenir contre ce cas, le système autoroutier dispose d’une réserve de capacité lui permettant d’absorber le trafic non ponctuel (qui peut créer un pic de charge local). Ensuite, il adapte la vitesse des appareils pour absorber ce défaut et délivrer un trafic ponctuel en sortie.

4.4.2.4.2 Evènements internes

On distingue les évènements perturbant un nombre limité d’appareil, comme la défaillance d’un aéronef ou d’un aéroport, de ceux qui nécessite une modification de l’espace lui-même. Par exemple, la survenue de turbulences nécessite la fermeture d’une ou plusieurs tranches, ou un phénomène orageux peut forcer le déplacement latéral du ruban autoroutier. Le trafic qui se trouve dans les sections affectées est alors transféré vers une tranche aéronautiquement stable. Le protocole de la coordination induite entre les deux sous-systèmes sera précisé afin de garantir la sécurité.

4.4.2.4.3 3.3.2.4.3. Interactions entre le contrôle et les équipages

Pour des raisons diverses, le contrôle peut être amené à modifier les trajectoires des aéronefs. Pour se prémunir contre les oublis et des incompréhensions qui peuvent entacher cette communication, les positions de contrôle et/ou les systèmes de navigation embarqués seront dotés d’un dispositif garantissant la séparation de l’espace entre autoroutes et districts.

4.4.3 Points ouverts

Ce document expose les principes de base de l’organisation duale de l’espace aérien. De nombreux points restent ouverts, concernant les modalités d’application du concept, sa faisabilité, et son intérêt.


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4.4.3.1 Modalités

Le système autoroutier est un vaste champ d’investigation. Les principales questions portent sur le volume de trafic envisagé, et sur les méthodes de contrôle, et nécessitent une analyse en profondeur s’appuyant sur des études annexes. Les paramètres géométriques du modèle nécessitent un ajustement fin :

- Partage vertical de l’espace, nombre et nature des tranches.

- Position des rubans.

- Nombre et fonction des voies.

4.4.3.2 Faisabilité

Les méthodes de contrôle envisagées dans le cadre autoroutier, et l’évolution du contrôle régional en présence d’autoroutes nécessitent d’être examinées sous l’angle opérationnel de l’acceptation par les opérateurs et de la sécurité aérienne. Il est donc nécessaire d’en valider la pertinence par un protocole d’expérimentation fondé sur des simulations en vraie grandeur.

4.4.3.3 Efficacité

Il est nécessaire de fixer les modalités d’application du concept dans le souci d’en maximiser l’efficacité, tant en termes de trajectoires que de capacité et d’accessibilité. Ces critères doivent être évalués par un processus de validation pouvant être supporté par des simulations arithmétiques.


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4.5 SUPPORTS TECHNOLOGIQUES ET LOGISTIQUES

Les concepts exposés dans ce document ne se conçoivent que s’ils sont supportés par une infrastructure et des méthodes de travail adaptés et permettant à chaque intervenant d’assurer ses objectifs.

Les paragraphes qui suivent, tentent de présenter succinctement et sans se vouloir exhaustifs les supports technologiques et humains qui permettraient de mettre en place et en opération ces concepts.

Les trois axes qui seront abordés dans les paragraphes suivants concernent : • l’approche adaptative de l’espace aérien qui complémentera le plan

opérationnel par son aspect de granularité évolutive. Ceci permettra de définir de plus en plus finement les objets manipulés pendant les différentes phases du plan opérationnel sans remettre en cause les options prises auparavant.

• l’infrastructure globale de collaboration qui devra permettre une disponibilité totale de toutes les données manipulées, en particulier lors du plan opérationnel, pour assurer la transparence et l’efficacité du processus.

• La répartition des objectifs entre les niveaux stratégique et tactiques, ainsi que les objets qui permettront d’assurer une information cohérente de chaque intervenant et ainsi de mettre en place une structure de gestion adéquate.

4.5.1 Un Espace Aérien Adaptatif

L’espace aérien européen est préalablement partagé en districts dont la responsabilité incombe à un ANSP. L’autorité tactique d’un ANSP est absolue dans un district. Elle repose sur une expertise concernant la configuration spécifique de son district, sans se référer à un modèle global. L’ANSP adapte les moyens de contrôle, actifs et passifs, en fonction des services qu’il s’engage à fournir.

La cohérence fonctionnelle des districts (FBA) est un facteur de performance du système proposé. Afin d’améliorer la conduite des opérations de navigation, il est souhaitable que le découpage se fonde sur des bases opérationnelles et fonctionnelles. Ainsi, chaque TMA devra correspondre à un unique district (mais un district peut desservir plusieurs TMA). Le découpage devra préserver la cohérence des dessertes aéroportuaires principales.

Il s’agit d’aménager l’espace aérien de manière constructive, à partir d’une feuille blanche, en s’efforçant de répondre aux besoins exprimés lors de la première phase de négociation entre compagnies aériennes et aéroports.

Ce processus comportera : • un découpage de l’espace en districts. Ce découpage ne sera pas modifié

durant la phase de négociation.


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• une attribution des routes stratégiques. Dans un premier temps, il est nécessaire de décliner la demande de trafic au niveau des districts. Pour ce faire, chaque city-pair se voit attribuer une route stratégique composée d’une succession de districts T

10T, débutant par le district desservant l’aéroport de

départ, et se terminant par le district desservant l’aéroport de destination. • l’établissement du plan de charge directionnel. Cette définition grossière des

vols permet pour chaque district d’établir son plan de charge directionnel. Il est composé de trois listes :

o la liste des montées en provenance des TMA desservies par le district, réparties selon le district acceptant.

o la liste des descentes vers les TMA desservies par le district, réparties selon le district donnant.

o la liste des survols, doublement indexées par le district donnant et le district acceptant.

Idéalement, les survols correspondent à un trafic de croisière stabilisé en niveau. Ce plan de charge s’exprime de façon locale, en ne se basant que sur les relations de voisinage entre districts. Il fournit une description minimale du trafic centrée sur les districts, en décrivant les échanges entre un district et ses voisins. Cette répartition revient à partager la frontière de chaque district suivant le voisin qu’elle borde, et à classer les vols suivant les frontières qu’il traverse. Ainsi, pour les trafics de montée et de descente, cette répartition revient à un partage du district en secteurs angulaires centrés sur la TMA.

• l’estimation temporelle et propagation des marges du round 1. Pour accompagner ce processus spatial, il est nécessaire de répercuter les contraintes temporelles sur lesquelles se sont accordés aéroports et compagnies (fenêtres de décollage et d’atterrissage), à l’aide d’un mécanisme de propagation ad hoc. Ainsi, la demande de trafic s’exprime de manière locale au niveau de chaque district, sous la forme de fenêtres spatio-temporelles d’entrée et de sortie.

• une ébauche tactique. Au vu de la demande locale, chaque district met en place ses grandes orientations tactiques :

o forme de contrôle o armement des positions.

Ce schéma tactique est accompagné d’indicateurs permettant au tacticien d’estimer l’évolution au cours du temps de la saturation des différents éléments mis en place.

• la négociation des marges du round 2. Elle correspond à un raffinement tactique. Pour pouvoir absorber des pics de charge, les districts peuvent contraindre certains vols dans le domaine horizontal, vertical ou temporel. Ces contraintes particularisent les marges déjà approuvées par les acteurs : on se situe dans un processus de raffinement.

10 Dans les cas où la succession des districts traversés par le vol n’apparaît pas clairement de manière univoque, on pourra être amené à considérer des routes stratégiques alternatives. Ces alternatives compliquent le processus, sans en altérer profondément la nature.


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Les contraintes sont initiées par les systèmes les plus critiques, puis répercutées vers ceux disposant de plus de marges de manœuvre. Ils sont ensuite évalués par les acteurs stratégiques concernés au cours d’une phase de type « what if ». Ainsi, les raffinements mis en œuvre remettent rarement en cause ceux approuvés antérieurement. Ces raffinements stratégiques induisent, bien sûr, des évolutions tactiques. Concernant les niveaux de croisière, ces négociations sont multilatérales, intégrant l’ensemble des districts et des compagnies. Concernant les heures et les points d’entrée et de sortie des districts, les négociations sont a priori tripartites entre les deux districts et la compagnie aérienne concernés T

11T.

• l’accord final. A l’issue du round 2, tous les acteurs disposent d’une organisation tactique leur permettant d’assurer l’ensemble des missions sur lesquelles ils se sont engagés. L’ensemble de toutes ces missions mises bout à bout assure la prise en charge du trafic.

4.5.2 Infrastructure de Collaboration

Les concepts exposés dans ce document font une part importante aux mécanismes collaboratifs et à la disponibilité en temps réel d’une masse de données considérables (e.g. positions et intentions des aéronefs, informations météorologiques). Il sera donc nécessaire de disposer d’un système de communication non seulement performant mais également interopérable avec un nombre important de sources de données hétérogènes.

S’il semble assez probable que le système de communication soit global, la question de l’unicité ou de l’hétérogénéité du système de traitement, tout au moins dans le cadre d’une famille d’acteur (e.g. systèmes des ATCCs) reste posée. Cependant il n’en reste pas moins que l’intéropérabilité avec le système d’information supportant le plan opérationnel restera incontournable.

Des études concernant ces notions d’architecture global du système d’information (SWIM [Bib 22]) ou d’espace commun de stockage/traitement de l’information (CAISS [Bib 10]) sont déjà en cours. Ce document n’a pas pour but de donner une description détaillée des exigences ou des modèles de données, mais plutôt d’évoquer les pré requis associés aux concepts présentés.

Définir si le système qui supportera le plan opérationnel sera centralisé ou réparti (e.g. DBMS centralisé ou réparti) n’est pas le point capital à ce stade. Par contre il devra assurer :

• une accessibilité géographique complète • une disponibilité globale a tout moment pour tous les intervenants (i.e. acteurs

ou opérateurs), donc des mécanismes de tolérance aux pannes (e.g. redondance)

• une accessibilité contrôlée aux données, liée à la nature même de celles-ci. En d’autres termes, la consultation transparente de toutes les données mais l’accès à la modification uniquement réservé à l’intervenant adéquat.

• Une discrimination de la présentation associée à la phase courante du processus (i.e. présenter les données associées à la granularité courante)

11 On pourra envisager, dans un but de simplification, de remplacer la compagnie par un modèle de coût représentant la perte d’efficacité de trajectoire induite par le point tournant.


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• utiliser la source la plus pertinente (i.e. qui fournit la donnée la plus précise) ou un mécanisme de fusion pour les données multi-sources.

• des mécanismes d’évaluation (e.g. « what if ») donnant les mêmes résultats quelque soit l’intervenant qui l’a initié indépendamment du système qu’il utilise.

• une interopérabilité avec les systèmes équivalents.

Les données utilisées par le système d’information doivent être les plus pertinentes. La même information peut être fournie ou accessible via plusieurs sources différentes (senseurs ou autres systèmes informatique de traitement). Il est donc nécessaire que les données partagées soient identiques pour chaque intervenant impliqué dans le processus transparent de collaboration. Cela implique qu’il faudra sélectionner la meilleure source ou un mécanisme de fusion pour chaque donnée présentée.

Ce sera en particulier le cas dans le cadre de la gestion tactique du contrat d’objectif où la conscience cohérente de la situation aérienne du pilote et du contrôleur passe par une information commune, pertinente et cohérente.

Dans ce cadre la liaison de données sol/bord (e.g. le datalink via ADS-B et/ou ADS-C) devrait avoir un rôle majeur. Par exemple la disponibilité des intentions de l’aéronef au sol permettra une meilleure anticipation pour le contrôleur voire même une aide à la décision. Il va de soi que l’équipement bord (e.g. FMS à trajectoire 4D) devra également permettre le support de ces possibilités en fournissant en particulier les données de la meilleure qualité possible.

Elle pourra également contribuer à une meilleure adaptabilité du vol vis-à-vis de la situation réelle, en fournissant un moyen de raffiner les informations de la feuille de service de l’équipage par une mise jour directe (i.e. messages uplink raffinant la trajectoire « stratégique ») en temps réel. Il conviendra cependant de définir :

• la portée temporelle des données émises qui conditionnera la fréquence des mises à jour. Une section trop courte de la trajectoire entraînant des mises à jour trop fréquentes et une surcharge de travail de l’équipage pour prendre à son compte et évaluer l’acceptabilité de la solution.

• le délai de préavis de ces mises à jour. En d’autres termes, l’intervalle temporel entre le transfert des données et leur mise en application effective qui permettra à l’équipage de faire son travail dans des conditions acceptables.

Un autre aspect de l’utilisation de la liaison de données sol/bord pourrait être l’utilisation des données de l’équipement aéronautique pour enrichir des informations qui ne concernent pas directement la trajectoire du vol. Par exemple on peut envisager d’utiliser les informations météorologiques connues des aéronefs en complément des sources traditionnelles. Ceci permettra une connaissance accrue des conditions locales (e.g. caractéristiques de la masse d’air ou des orages) rencontrer par les aéronefs.

4.5.3 Organisation et Gestion

Comme déjà évoqué dans ce document (C.f. § 4.3), tout l’enjeu du système est de favoriser un mécanisme de raffinement (i.e. minimiser la remise en cause des résultats de la phase précédente) et de fournir à l’opérateur final une représentation claire de ses objectifs dans un système de gestion de ressources rares.

Si l’intervention d’un niveau stratégique et de niveaux tactiques définit une organisation qui permet à chacun de se concentrer sur ses tâches propres, il est bien sur nécessaire que ces niveaux communiquent et se complètent.

Le système de la navigation aérienne peut être appréhendé suivant deux optiques différentes mais cependant complémentaires :


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• un axe lié à une rotation, que l’on pourrait qualifier d’ « axe longitudinal » • un axe lié à toute l’infrastructure permettant aux aéronefs d’effectuer leurs

rotations, que l’on pourrait qualifier d’ « axe transversal ».

Ces deux optiques devront bien sûr être cohérentes et permettre à tous les intervenants de partager les informations nécessaires et pertinentes pour leur permettre de mener à bien leurs travaux respectifs.

La représentation en niveaux stratégique et tactiques telle que proposée dans la Figure 13 n’implique pas une organisation de type « boite noire » car il est bien évident que les acteurs devront s’appuyer sur leurs tacticiens respectifs pour mener à bien une planification réaliste et efficace. Ce paragraphe constitue une approche de haut niveau de l’organisation managériale du système.

Considérons tout d’abord l’axe transversal. Chaque acteur lors de ses interventions dans le plan opérationnel, doit être en mesure de connaître les « limites acceptables » qui lui sont autorisées pour négocier. Ceci pourra se présenter sous la forme d’un plan de charge (MaP) qui recensera les ressources qu’il a à sa disposition. Ceci bien sur sera issu de l’adéquation tactique qui supportera sa stratégie et donc d’un dialogue interne avec ses tacticiens. Mais il sera également un support pour l’échelon tactique qui pourra planifier la mise en œuvre des moyens nécessaires. Ce plan de charge sera affiné au fur et à mesure du plan opérationnel.

Chacun des plans de charge intégrera bien entendu les données issues de l’accord opérationnel et des données spécifiques à chaque acteur (e.g. organisation d’une salle de contrôle).

Le niveau tactique quand à lui, s’appuiera sur les informations du plan de charge pour définir et enfin mettre en place les moyens adéquates. Ceci se déclinera au niveau opérateur par un plan de service (SeP) qui définira les vols dont il aura la charge.

Ces vols seront décrits par des feuilles de service (SeF). La feuille de service est une particularisation pour un acteur d’un contrat d’objectif, qui fixera les moyens qui lui sont attribués. Ce contrat de moyen autorise cependant certaine flexibilité et/ou adaptation vis-à-vis du réel et des contraintes propres de chaque opérateur.

Dans le cadre de cette vision transversale la flexibilité restera cependant conditionnée au respect de l’interface définie avec son voisin (e.g. respect des marges d’un secteur à l’autre). Il s’agira donc également d’un contrat de résultats vis-à-vis de l’opérateur suivant. Le respect des marges associées aux feuilles de service de tous les opérateurs impliqués dans un vol assurant le respect de la marge du contrat d’objectif acceptée par l’acteur de tutelle.


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La Figure suivante schématise cette approche.

TO 2.1

TO 2.2

TO 2.3

TO 2.4

TO 2.m….

Actor j

TO j.3

TO j.4

TO j.l….

………………

TO 1.4

TO 1.n….TO 1.1

TO 1.2

TO 1.3

Actor 1 Actor 2

TO j.2

Service Plan (SeP)

Master Plan (MaP)

TO j.1

Figure 23 : L’axe transversal du système de la navigation aérienne

Si l’on considère maintenant l’axe longitudinal, la vision se fait dans la perspective d’une rotation. En fait, ce qui suit sera plus restrictif et ne s’intéressera qu’à la vision « réduite » d’un vol (i.e. objet air élémentaire d’une rotation). Pour les aspects concernant les segments sol, le lecteur peut se référer aux documents du projet CDM-airport ([Bib 8][Bib 9][Bib 7]).

Le vol effectué par un aéronef et son équipage va traverser les zones de responsabilité de divers acteurs (i.e. ANSPs). Il sera régit par le contrat d’objectif édité à partir de l’accord opérationnel.


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La Figure suivante schématise cette approche.

Actor 1

TO 1.1

Actor 2

TO 1.2

TO 1.3

TO 1.4

TO 1.n…. TO 2.1

TO 2.2

TO 2.3

TO 2.4

TO 2.m….

Actor j

TO j.1

TO j.2

TO j.3

TO j.4

TO j.l….

………………CoO

SeF

SeF1.1.x

SeF1.3.x

SeF1.n.x

SeF2.2.x

SeF2.4.x

SeFj.1.x

SeFj.1.x

SeF(FlightPlan)

SeF(FlightPlan)

Figure 24 : L’axe longitudinal d’un segment air

Un vol est représentatif d’une partie de la demande. L’opérateur associé (i.e. l’équipage) contrairement à l’opérateur associé aux ressources, ici le contrôleur, n’aura pas en sa possession un plan de service, mais uniquement une feuille de service. Pour faire un parallèle avec la terminologie actuelle, elle s’apparenterait à un plan de vol.

Il constituera la particularisation du contrat d’objectif pour l’équipage et sera entre autre constitué de la concaténation des informations vol (i.e. trajectoire) présentent dans les feuilles de service de tous les autres opérateurs concernés par ce vol. Cependant contrairement à la feuille de service du contrôleur, si elle décrit également un contrat de moyen, le contrat de résultat ne sera pas envers des opérateurs mais envers les acteurs impliqués dans ce contrat d’objectif. L’objectif final étant bien sur la ponctualité à l’aéroport de destination.


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4.6 BENEFICES ESCOMPTES

Le projet SHIFT propose, sur la base des recommandations issues d’ACARE, d’EUROCONTROL et de Gate to Gate et en tenant compte des besoins des utilisateurs, un tout nouveau paradigme de gestion des aéronefs dans la partie en-route (C.f. § 4.1.1).

Les objectifs sont très clairement d’accroître la capacité, l’efficacité et de réduire les coûts de manière globale, tout en maintenant , et voire même en augmentant la sécurité. UCoûts et Efficacité

La vue globale envisagée par le projet SHIFT permet de prendre en compte, dans les différentes phases de négociations, les intérêts, préférences et contraintes de tous les acteurs impliqués, afin d’aller vers des bénéfices globaux mais aussi mutuels. Chaque acteur se rendra aux différentes phases de négociation, avec ses demandes mais également ses contraintes socio-économiques et son propre modèle global de fonctionnement . La solution négociée sera forcément le meilleur compromis possible pour chacun. C’est une réelle avancée dans l’ATM.

La mise en place du contrat d’objectif a pour but premier d’aller vers une réelle ponctualité des aéronefs à l’arrivée comme au départ des aéroports. La composante économique n’a pas pour objectif de satisfaire de manière unique le besoin des compagnies aériennes, mais bien de permettre, de manière globale, une organisation la plus économique possible pour tous les acteurs. C’est donc au travers les contraintes économiques de ces acteurs, qu’ils s’agissent des compagnies aériennes, d’aéroports ou entités de la navigation, qu’au final l’usager, par l’intermédiaire du coût du billet, taxes comprises, en tirera ses bénéfices.

Ces mêmes contrats d’objectifs permettent également une réelle adaptabilité à tous les modes opératoires de gestion du trafic , liés aux particularités des différents trafics et zones locales.

Cette continuité fonctionnelle et opérationnelle à travers le lien que représente le CoO, permet d’améliorer la productivité de tout le système.(C.f § 4.2.1)

La mise en place de l’espace dual, avec la gestion du trafic par flux, permet une réelle augmentation de capacité, s’affranchit des frontières nationales, simplifie le trafic et sa visualisation et donc son contrôle. L’espace dual permet donc une forte augmentation de productivité, liée à une diminution des coûts d’exploitation. Il est assez facile d’imaginer une réduction des coûts de gestion de la navigation aérienne dans ce schéma précis par la mise en place d’automatisme ou par la délégation de séparation au bord.

Une autre réelle avancée proposée par ce concept opérationnel réside dans le fait que ce ne sont plus les contraintes de planification, en appliquant des retards sur les avions au sol , qui sont la base de la gestion du trafic. Grâce aux différentes phases de négociation entre les acteurs et à l’adaptabilité de l’espace aérien, la capacité s’adapte au plus près de la demande, avec une réelle gestion des ressources de tous les acteurs concernés, ce qui aura un retentissement indéniable sur le coût et l’efficacité du système global.


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Sécurité

L’ aspect sécuritaire reste toujours la première préoccupation du projet SHIFT.

Une meilleure collaboration entre tous les acteurs ainsi qu’une meilleure planification supportée par des échanges de données adaptés ne peuvent aller que dans ce sens.

Le niveau tactique tel que décrit à plusieurs reprises dans ce document est toujours en charge du respect des espacements entre aéronefs. Néanmoins, l’intégration au niveau stratégique des méthodes spécifiques à chaque acteur, ainsi qu’une meilleure connaissance des perturbations, devraient permettre aux contrôleurs une anticipation plus réaliste du trafic, leur permettant ainsi d’éviter la gestion de situation à forte probabilité de risque.

La mise en place de l’espace dual (C.f § 4.4.2) permet de dé-saturer les districts locaux des flux de trafic stable en croisière, ce qui a pour conséquences de diminuer la charge de travail des contrôleurs des districts locaux.

De même, cette gestion duale de l’espace permet de minimiser les goulots d’étranglements, de réduire la complexité du trafic en le « spécialisant », de mieux gérer l’incertitude ( C.f. § 4.1.3.1), ce qui a un impact très important sur cette même charge de travail , et de là sur la sécurité.

Flexibilité

La gestion de l’espace aérien proposée dans ce document ainsi que la mise en place des contrats d’objectifs permettent une totale adaptation des districts locaux aux modes opératoires de contrôle , en fonction de leur trafic et de leur problématiques locales .

Les marges du contrat d’Objectif s’adaptant aux contraintes, par exemple de densité du trafic, en sont une preuve. (C.f §4.3.2.1.2)

Il parait évident qu’en fonction de la densité de trafic la modularité des solutions proposées au § 4.5.1 par l’espace aérien adaptatif, permettra une très grande flexibilité.

La maîtrise de l’incertitude telle que présentée § 4.1.3.3, en prenant en compte les différentes perturbations, telles que décrites § 3.2.2.2.2, à travers les marges des contrats d’objectifs , mais aussi de l’adaptation de l’espace aérien, rend notre système plus robuste face aux évènements par exemple météorologiques.

On peut aussi noter que le contrat d’objectif étant un contrat de résultat , l’opérateur trouvera aussi une certaine flexibilité dans la réalisation de sa tâche , du moment qu’il respecte ses marges, c’est à dire la réalisation de son résultat.(C.f . § 4.5.3)

Environnement

Le transport aérien , comme beaucoup d’autres domaines , se doit de prendre en compte l’impact de son activité sur l’environnement.

Le respect de celui ci et en particulier la lutte contre le bruit autour des aéroports et la lutte contre la pollution de l’air est une revendication légitime des populations.


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La possibilité proposée par ce projet de laisser aux districts locaux la mise en place de leur propre mode opératoire, en fonction bien évidemment des besoins inhérents au trafic qu’ils doivent gérer, mais aussi de leurs spécificités environnementales, permet la prise en compte efficace des aspects pollution et bruit qui leur sont propres, ce qui va dans le sens d’une réelle politique de développement durable. L’espace aérien adaptatif permet de coller au plus près des procédures d’exploitation les plus respectueuses des populations, car sa gestion reste locale.

La ponctualité des aéronefs, enjeu principal du projet Paradigm SHIFT, permet également un meilleur respect de toutes les contraintes de bruits liés aux aéroports, et réduit les attentes inutiles, ce qui a forcément une répercussion sur les émissions de gaz.

La prise en compte des contraintes de tous les acteurs du transport aérien lors de l’établissement du CoO permet également aux compagnies de satisfaire au mieux les aspects consommation de carburant et réduire les émissions.

Ces négociations sont vraiment la recherche du juste équilibre entre besoins et contraintes des différents acteurs, dans un soucis de transparence.

Transition

Ce projet ne préconise aucunement une révolution, un « big-bang ».

Bien au contraire, l’approche proposée ici permet d’envisager sereinement une réduction des coûts, à travers un respect accru de la ponctualité, par la mise en place du Contrat d’Objectif, mais aussi propose une solution résolument capacitive que constitue l’implémentation de l’espace dual.

Ces deux éléments, tout en constituant une proposition innovante, laissent la place à une implémentation progressive des mécanismes de négociation ainsi qu’à la mise en place des autoroutes. Comme il a été plusieurs fois répétés dans ce document, les districts locaux restent entièrement responsables des moyens qu’ils mettront en œuvre pour atteindre leur objectif de résultat.

Le projet SHIFT, tout en s’inscrivant dans le cadre des évolutions technologiques, ne fait pas appel à des technologies révolutionnaires et non matures. Nous souhaitons vivement maintenir la place de l’homme dans le système.

Le projet SHIFT appréhendant le vol dans sa globalité, y compris pour les éléments liant les vols entre eux, avec une finalité à la fois opérationnelle et productive, en prenant en compte l’ensemble des composantes du transport aérien, permet d’envisager de réels bénéfices pour tous les acteurs du transport aérien, mais aussi de clarifier le rôle et les responsabilités de chacun dans un soucis de transparence.


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5 CONCLUSION

Ce document fait la synthèse des travaux réalisés tout au long de la première partie du projet SHIFT.

Il fournit un cadre de référence, le paradigme SHIFT, pour faire évoluer la navigation aérienne et les méthodes de travail de ces différents acteurs afin de répondre aux contraintes de performance et de sécurité du trafic futur. Les solutions proposées, le Contrat d'Objectif et l'Espace aérien Dual, ont été élaborées sur la base d'une analyse préalable de la problématique de la circulation aérienne qui fait l'objet de la première partie de ce document.

Ce document doit plus être considéré comme une base de réflexion pour évaluer et définir les axes à investiguer et approfondir dans le futur

Les concepts du paradigme SHIFT représentent des évolutions notoires pour le système de la navigation aérienne. En l'état actuel, ces concepts doivent faire l'objet d'approfondissements théoriques et opérationnels. Les questions qu'ils soulèvent sont multiples et seront répertoriées sous la forme d'un agenda de recherche.


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ANNEXES

A.1 Définitions A.2 Glossaire


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A.1 DEFINITIONS

A.1.1 Acteur

C’est un intervenant qui participe à la négociation et à l’élaboration du plan opérationnel (OP). Il est responsable des résultats du contrat d’objectif (i.e. respect des marges) vis-à-vis des autres acteurs. A ce titre, il sera donc responsable du bon déroulement du plan de service qui incombe aux opérateurs dont il est responsable.

Exemples d’acteur : • un aéroport (Aéroport de Paris) • une compagnie aérienne (United Airline) • un ANSP (SkyGuide)

A.1.2 Modérateur

C’est l’autorité d’arbitrage (i.e. décisionnaire final pour aboutissement à un consensus) du plan opérationnel.

Il est le garant de : • la conduite optimale du processus de négociation et d’élaboration. • la cohérence du plan opérationnel (i.e. de ses diverses accords). • l’accessibilité aux données par les divers acteurs et leurs opérateurs.

Il a le rôle d’éditeur du Contrat d’Objectif.

Il effectuera également la post-analyse et le contrôle du bon déroulement de l’accord opérationnel (i.e. le respect des contrats d’objectif par les différents acteurs). A ce titre il prend aussi en charge le rôle de l’autorité de rétorsion.

A.1.3 Opérateur (TO)

C’est le responsable, vis-à-vis de son acteur de tutelle, de la bonne exécution du plan de service et de la mise en œuvre des moyens.

Exemples d'opérateur: • l’équipage d’un l’avion • une équipe de contrôleurs • un avitailleur

A.1.4 Rotation

Il s’agit d’un ensemble de vols définis par une compagnie qui s’enchaînent dans le temps et qui induisent des contraintes relationnelles dans la chaîne logistique.

C’est l’unité de base opérationnelle d’une compagnies aérienne.

A.1.5 Demande Initiale

Elle représente l’ensemble des rotations proposées par les compagnies aériennes.


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A.1.6 Plan Opérationnel (OP)

Le plan opérationnel représente le processus de négociation impliquant l’ensemble des acteurs qui conduit à l’affinement de la demande initiale.

Il est conceptualisé et approuvé à la fin de chacune des phases de la négociation sous la forme d’une version de l’accord opérationnel.

A.1.7 Accord Opérationnel (OA)

Il s’agit d’une image figée et approuvée par tous les acteurs du plan opérationnel.

Il est constitué de l’ensemble des rotations planifiées pour une fenêtre temporelle de référence.

A.1.8 Contrat d’Objectif (CoO)

Il est associé à un vol et est issu du plan opérationnel.

Il est extrait de l’accord opérationnel et finalisé ∆T avant le début planifié du vol (i.e. ∆T avant OBT).

Il constitue le contrat de résultats associé à un vol pour tous les acteurs impliqués dans ce vol. A ce titre il doit être considéré comme figé à partir de son émission.

Il défini les objectifs (i.e. marges admises et négociées entre les différents acteurs) à partir de l’OBT, la déconnexion de l’aéronef du terminal de départ, jusqu’à son IBT, sa connexion au terminal d’arrivée (i.e. vision G2G).

A.1.9 Marge

C’est l’unité de base du contrat d’objectif.

Elle est issue du processus global de raffinement (i.e. compromis entre acteurs) qui a conduit à l’édition du contrat d’objectif.

Il s’agit de la définition de l’interface entre deux acteurs associés à un vol. Elle peut être vue comme un compromis vis-à-vis des contraintes propres à chacun des acteurs impliqués.

Elle définit une fenêtre ou un volume de l’espace 4D dans lequel un acteur va « recevoir » ou « délivrer » un vol. Les principaux critères pris en compte sont :

• les contraintes de vol, • les préférences compagnie, • les moyens disponibles mis en œuvre par les acteurs, • le coût, • les indicateurs stratégiques de sécurité ([Bib 6] § 1.3.2 & § 1.3.3.3), • une adaptabilité vis-à-vis des perturbations.


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A.1.10 Renégociation

C’est un processus qui est initié dès qu’un acteur anticipe qu’il ne pourra pas remplir le contrat d’objectif. En d’autres termes qu’il ne pourra pas satisfaire le respect de sa marge.

Elle implique les acteurs qui sont toujours associés au déroulement du vol et est guidée par deux grands principes :

• tenter de respecter l’objectif final (i.e. la ponctualité à l’aéroport de destination), • un impact minimum sur les autres vols en cours.

A.1.11 Feuille de Service (SeF)

Elle représente pour chacun des opérateurs concernés la particularisation d’un contrat d’objectif.

Elle définit le contrat de moyen alloué à un opérateur. Cependant, elle autorise à celui-ci une certaine flexibilité et adaptation vis-à-vis du réel et de ses propres contraintes.

Dans le cas d’opérateurs sol, par exemple au sein d’un ANSP, cette flexibilité restera néanmoins conditionnée au respect de l’interface définie avec son voisin. A ce titre elle définira également un contrat de résultats de cet opérateur vis-à-vis de l’opérateur suivant, qui de proche en proche assurera au final le respect de la marge acceptée par l’acteur de tutelle.

A.1.12 Plan de Service (SeP)

Il représente pour un opérateur donné l’ensemble des aéronefs qu’il devra prendre en charge.

En fait, matériellement il est constitué de l’ensemble des feuilles de service de cet opérateur.

Il faut cependant noter que l’équipage d’un aéronef fera exception dans la mesure où il ne disposera pas d’un plan de service mais uniquement d’une feuille de service comme mentionné au § A.1.13.

A.1.13 Plan de Vol

En fait dans la terminologie adoptée, il s’agit de la feuille de service édité pour l’opérateur de l’aéronef (i.e. l’équipage).

Il représente la concaténation des informations de vol (i.e. portion de la trajectoire) présentent dans les feuilles de service de tous les autres opérateurs impliqués dans ce vol.


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A.1.14 Niveau Stratégique

Le niveau stratégique définit des objectifs globaux (i.e. échelle continentale).

Il permet de fédérer et garantir la cohérence globale du système (i.e. la régularité de l’accès aux ressources) et sera basé sur les paramètres transmis par les niveaux tactiques.

Le niveau stratégique bien qu’il se base sur des « informations » fournies par le niveau tactique ne prend en considération que des aspects « macroscopiques » du système afin d’en assurer le bon fonctionnement (i.e. assurer la fluidité et l’homogénéité).

De ce fait, le niveau stratégique ne s’intéressera qu’aux interfaces entre acteurs du système (i.e. planifier des résultats), laissant au niveau tactique le soin de mettre en œuvre les moyens et d’appréhender le niveau « microscopique » du système afin de remplir ces résultats.

Typiquement le contrat d’objectif s'inscrit à un niveau stratégique.

A.1.15 Niveau Tactique

Le niveau tactique, contrairement au niveau stratégique, va définir des objectifs locaux. En d’autres termes, le niveau tactique va être constitué par le processus interne à chaque acteur mis en place pour soutenir la stratégie définie dans le plan opérationnel.

Il va mettre en place et organiser les moyens à l’échelle locale pour remplir les objectifs définis au niveau stratégique. Ces moyens tactiques seront soit « passifs » (e.g. la structure de l’espace aérien) soit « actifs » (e.g. la position de contrôle).

Il est également engagé dans un processus d’affinement qui permettra de coller au mieux à la situation réelle.

Typiquement la feuille de service s’inscrit à un niveau tactique.

A.1.16 Round

Un round représente l’espace temporel associé : • à la négociation et la publication d’une version de l’accord opérationnel

approuvée par tous les acteurs impliqués dans cette étape • au mécanisme d’amendements qui suivra cette publication jusqu’à la prochaine

version de l’accord opérationnel

Le mécanisme d’amendements assurera le raffinement, en accord avec la granularité en cours, d’une portion restreinte de l’accord opérationnel pour assurer une gestion des ressources optimales sans pour autant le remettre en cause fondamentalement.

Il n’aura donc de sens que dans la phase de gestion des ressources.


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A.2 GLOSSAIRE

A ACARE Advisory Council for Aeronautics in Europe ADEP Aerodrome of Departure ADES Aerodrome of Destination AFAS Aircraft in the Future ATM System ADS-B Automatic Dependant Surveillance Broadcast ADS-C Automatic Dependant Surveillance Contract AFS Advanced Functional Simulator ANS Aeronautical Navigation System ANSP Aeronautical Navigation Service Provider ASAS Airborne Separation Assistance Systems ATC Air Traffic Control ATCC Air Traffic Control Center ATFM Air Traffic Flow Management ATM Air Traffic Management

C CAISS Common ATM Information State Space CDM Collaborative Decision Making CFMU Central Flow Management Unit CoO Contract of Objective CWP Controller Working Position

D DBMS Data Base Management System

E ETFMS Enhanced Traffic Flow Management System

F FBA Functional Block of Airspace FMS Flight Management System FMP Flow Management Position

G G2G Gate to Gate GPS Satellite Navigation and Global Positioning System

I IBT In-Block Time

L LDT Landing Time

M


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MAAFAS More Autonomous Aircraft in the Future ATM System MFF Mediterranean Free Flight

N NUP NEAN Update Program

O OA Operational Agreement OBT Off-Block Time OCD Operational Concept Document OP Operational Plan

P PHARE Project for Harmonised Air Traffic Research

R RADE Resolution Advisories Downlink Experiment

S SeF Service Form SID Standard Instrument Departure SRAS Severe Acute Respiratory Syndrome STAR Standard Terminal Arrival Route SWIM System Wide Information Management

T TCAS Traffic Alert and Collision Avoidance System TMA Terminal Area TO Tactical Operator TOSCA Testing Operational Scenarios for Concepts in ATM TOT Take Off Time

U URD User oRiented Description

« paradigm shift » concept opérationnel · paradigm shift is a project started in jan’2004...

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