Régulation des Flux de Trafic Aérien

Chapitre 3

Réseau et conception des

retards

3.1 Introduction

Chaque secteur de contrOle a une capacié en terme de nombred'avions par heure. Quand la demande dépasselore, on ne peut pasaccepter tout les vols en même tempssous peine davoir un dépassement de capacité du secteur aérienplus du tout gérable pares contrrleurs. Pour qu'un aéronef ait autorisation de décollage, une coordination entre la compagnie aériennele contrOle aérienet 'aéroport <appelés parfois partenaires du trafic aérien>devraitavoirieu. Aux cctés dea compagnie aéerienne, l'aéroport fournitles infrastructuresnécessaires au décollage de l'avion, tandis quele contrOle aérien réguleetrafic. La compagnie s'engage certes arespecter sonhoraire vis vis des passagers, mais l'ensemble des partenaires dutrafic aérien se refère au plan de vol rempli par le pilote, oü figure la demande duneheurede départ. Les heures effectivement inscrites peuvent alors sensiblement diverger de l'horaire de la compagnie.

En fonction du trafic, le contrOle aériens'efforce de trouver une possibilité de décollage au plus proche de l heure demandée parle pilote.Son plan de vol est envoyé au centre de contrôle CCR-ENNA). L'allocation de créneaux de décollage slots) insèreevol sans perturber lafluidité du trafic

Pour attribuer une heure de départ le contrôleur vérifie siune place de stationnement estlibre alaéroport dedestinationcomme aux escales, si les voies aériennes ne sont pasencombrées.

3.2 L'espace et ses limites

Contrairement a une idée recue la taille de l espace aérien n'estpas infinie. Un avion ne pourra voler ni au-dessus dun certain niveau en raison de ses performancesni en dessous de celui fixé pares autorités politiques. Ces dernières définissent aussi les heures d exploitation des aéroports et les voies aériennes,une sorte dautoroutesdu ciel.Un

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avion évolue d'ailleurs de manière analogue a une voitureeSia voie est libre : il n' y aura pas de problèmesLe volume detrafic mporte peu s'il se répartit de manière uniformeMais en général, les automobilistes se déplacent tous aux mêmes heuressLorsqu'une autoroute est saturée, la bretelle daccès s'engorge devéhicules l'arrêt. Le phénomène devient plus sensible en période de vacancess Cette situation se produit également dans le trafic aérien, esimites des voies aériennes et des heures dexploitation accentuent encore l'effet d'entonnoir sur les espaces et heures disponiblessPour garantir la sécurité, le contrOle aérien naccorde cependantpas'autorisation de décoller tant que l'état des routes aériennes ne permet pasunbon déroulement du vol.

3.3 Retard au décollage et retard en route

L'équilibre du processus dela ponctualité est précaire, une multitude de causes peuvent l'influencerCependantsi les retards sont désagréables, ils sont toujours le signe visible dun imprévu maîtrisé le contrOle aérien assurela sécurité des usagerset ntervient en séparant les appareilsles uns des autres. l préserve ainsiesavions des abordages en volAu solle contrOleur assure les opérations de roulage, il gère aussiles performances des aéronefspour empêcher que l'un d'eux ne rattrape celui quile précède au décollage afind'éviter queles turbulences de sillage engendrées par un avion ne déstabilisent l'appareil suivant. Toutes ces mesuressont planifiéessChaque mprévu est pris en compte et peut agir sur la ponctualité, maisgrâce au contrOle aérien, pas surla sécurité.

La régulation des flux de trafic aérien est un filtre tactique destiné homogénéiser les vols qui doivent traverser l'espace aérien contrrlél s'agit de limiter le nombre daéronefs pénétrant dans unsecteur donné pendant un intervalle de temps donnéCe planningest raffiné en temps réel par les contrOleurs[motb]

Pour les services de la navigation aérienne, les retards ne sont pas calculés a l'arrivée mais au décollage et durant les survolsqu'on appelle retards ATFM . Avec ces retards ATFM nous pénétrons au cour de la gestion du trafic aérien (ATM ou Air Traffic Management)) Les contraintes du problème ATFM sont les diverses capacitésdes secteurs de contrOlePlusieurs mesures peuvent êtreprisespour respecter ces contraintes

~ changer la route aérienne empruntée

~ retarder le départ

~ modifier la vitesse de l'appareil.

Le retard peut être défini en comparant lheure d'arrivée éstimée l'heure d'arrivée réelle (calculée)

La notion de retard intervient a partir d'undécalagede 0 minutes par rapport a l'heure de décollage initiale éstimée).

Pour des mesures de sécurité si beaucoup de vols sont prévus a a

même période, le système de régulation décale dans le temps es heures de départ. On dit qu'il y a un retard ATFM (Air Trafic Flow Management) dü a la gestion des flux.

Des retards ATFM surviennentlorsque la demande de capacité dépasse l'offre. Cette dernière étant la capacité réellement disponible pour gérer les avionsDans le contrOle aérien, on entend par capacité l'aptitude a guider un certain nombre davions par secteur de contrrle et par unité de temps[FERO4]

L'espace aérien géré parle contrOle aérienest subdivisé endifférents secteurs de contrOle qui ont une capacité connue (par exemple 5 avions par heure). Si cette capacité ne peut pas êtremomentanément fournie par les services dela navigation aérienne, cela va créer des retards.

Les retards ATFM sont un indiceimportant pour calculeres performances d'une entreprise de contrOle aérien.

3.4 Exemple a l'etranger

Un organisme européen de régulation des flux detrafic aérien, (CFMU, i.e. Central Flow Management Unit), situé a Bruxelles est chargé entre autres mesures stratégiques et tactiques de retarderes créneaux de décollage des volsimpliqués dans les secteurs surchargéss L'objectif de ces affectations desretards est de respecteres contraintesde capacité en route fournies par chaque centre de contrrle suivant leur schémas d'ouverture quotidien.LaCFMUconnaissant tous les plans de vols, décide alors de faire attendre uncertainnombre d'avions au sol (en général moins dune heure) afin quecet avionn'ait pas a attendre en l'air une fois a l entrée dune onesaturée[FER044] Les usagers (les compagnies aéeriennes notamment) acceptent ce délais quand il est inférieur a trente minutes ou une heureeAu-dellâ, ils préfèrent déposer un nouveau plan de vol qui leur fera éviteres secteurs régulés (saturés) le chemin sera alorsun peu plus ong,ou e niveau de vol ne sera pas optimal en terme de consommation, mais l'avion peut partir a l'heureLe critère principal d'optimisation de ce problème est la somme des retards attribués, les vols concernés sont souvent mal répartis sur une période detrente minutes et es contrOleurs doivent gérer les pics de trafic en début de périodeeDe plus, l'attribution d'un retard pour un vol est calculée suivant e secteur de contrOle induisant le délai le plus important, ce qui peut entraIner des dépassementsde capacité pour les autressecteurs traversés par le mêmevol[5AL94]

FIG. 3.1 CASA

3.4.1 Organisation a long terme

Le dimensionnement a long terme des services ducontrrle aérien se fait en fonction des prevision de trafic aérien.

3.4.2 Organisation a court terme

Il s'agit d'une repartition des contrOleurs dans l'espace et danse temps.

3.5 Motivation : Le retard, un signe rassurant

L'equilibre du processus dela ponctualite est précaire, une multitude de causes peuvent l'influencerCependantsi les retards sont desagreables, ils sont toujours le signe visible dun imprrvu maîtriss le contrOle aérien assurela sécurité des usagerset ntervient en séparant les appareilsles uns des autres. l préserve ainsiesavions des abordages en volAu solle contrOleur assure les opérations de roulage, il gére aussiles performances des aéronefspour empêcher que l'un d'eux ne rattrape celui quile precede au decollage afind''viter que les turbulences de sillage engendrees par un avion ne déstabilisent l'appareil suivant. Toutes ces mesures sont planiifieessChaque mprrvu est pris en compte et peut agir sur la ponctualité, maisgrâce au contrOle aérien, pas surla sécurité.

La regulation des flux de trafic aérien est un filtre tactique destiné homogeneiser les vols qui doivent traverser l'espace aérien contrrlll s'agit de limiter le nombre daéronefs pénétrant dans unsecteur donné pendant un intervalle de temps donné. Ce planningest raffiné en temps reel par les contrOleurs SAL94]

Pour les services de la navigation aérienne, les retards ne sont pas calculés a l'arrivée mais au décollage et durant les survolsles retards ATFM, comme on les appelle)Avec ces retards ATFM nous pénétrons au cour de la gestion du trafic aérien ATM ouAirTra~c Management).

3.6 Les causes de retards

Certaines des nombreuses causes de retard peuvent se résoudre facilement, d'autres impliquent de nouveaux équipements, de nouvelles procédures et une nouvelle formation qui garantissenta sécurité.

Pour y remédier L'ENNA analyse en permanence, puis met en pratique, les possibilités opérationnelles et techniques pour augmenter la capacité de traitement du contrôle aérien.Sur le plandu personnel, la campagne de recrutement pour pallierle manque de contrrleurs est conduite sans relâcheIl faut cependant serendre a l'évidence avec une croissance annuelle constante, le système confine ases imites et la ponctualité dans le transport aérien ne pourra tre rétablie que sur la base d'une concertation constructive de tous les partenaires. A ce moment là et dans un environnement complexe, lENNA et ses collaborateurs pourraient garantir un vol entoute sécurité.

3.6.1 Les principales causes des retards

Pour garantir la sécurité du trafic aérien, de trrsnombreux facteurs sont coordonnés. Ils sont dordre technique, humain, et naturel. Selon EUROCONTROL, le contrOle aérien en général nest responsable des retards que dans moins de 20% des cas source ECODA). Ainsi d'autres facteurs contribuent-ils nettement plus générer des retards queles services du contrôle aérien.Quelle qu'en soit l'origine, le retard se répercute sur tous es maillons de a chaane. Tout écart ou toute déviation de la norme provoque une réaction en cascade et se traduit par un retard final amplifié.

Hormis les perturbations météorologiques, dont personne n'est responsable et qui peuvent entraIner

~ des fermetures de piste ;

~ le dégivrage;

~ une visibilité diminuée;

~ de dangereux vents de travers. etc.

les facteurs suivants peuvent avoir une influence directe sur a ponctualité du trafic aérien

1. Contrôle aérien: Quand la densité du trafic augmente, le contrOle aérien doit, pour des raisons de sécurité, imiter'acccs aux routes aériennes s'il ne dispose pas desressources en personnel nécessaires a la gestion sure dun plus grand volume de trafic. Autre exemple si un appareil ne parvient pas a

atteindre l'altitude qui lui a été prescrite, le contrrleaérien doit lui trouver une place parmi le trafic dun espace inférieur.Et lorsque le trafic est dense dansles voies aériennes, tous es avions sont contraints de réduire leur vitesse et de perdre ainsi quelques minutes[motb] ;

2. Aéroport : La taille et la configuration dun aéroport influent sur la ponctualité. Des docks dembarquement trop petits pour accepter un avion de grande taille rendent ces derniers difficilement atteignables. Le recours aux bus rallonge estemps de transfert. De plus, si alaéroport de destination 'aire de stationnement prévue est occupée la Centrale européenne de gestion des flux de trafic (CFMU) naccorde pas l'autorisation de décoller et l'avion doit attendre. Si les routes aériennes sont engorgées et la fluidité n'est pas assurée, lavion reste aussi au sol. A noter qu'un avion atterrissant enretard ne peut quasiment pas repartir alheure, vu que le temps de rotation au sol est souvent calculé au plus juste

3. Bagages et passagers : Si un avion doit patienter en attendant que les bagages soient chargés outransbordés et qu'il manque son créneau de décollage (slot) ilsera contraint d'attendre jusqu'â ce qu'un autre slot soitdisponible.Un passager s'attardant trop

4. longtemps dans la salle d'attente peut provoquer a même situation;

5. Compagnies aériennes : Des contraintes de marketing poussent les compagnies a proposer des départs aux mêmes heures, ce qui induit des retards pour desraisons évidentesde sécurité : l'autorisation de sengager sur la piste ne serapas accordée a plusieurs avions en même temps. Autres acteursde retard : équipage de bordindisponible, avarie a un avion

6. Forces aériennes : Certains exercices importants des Forces aériennes peuvent occasionner une réduction des voies aériennes civiles, diminuant ainsi leur capacité

7. Autorités politiques : Des décisions politiques limitentlusage des routes aériennes etles horaires dexploitationdes aéroports par égard pour les riverains (Forces aériennes). Cescontraintes restreignent les possibilités de trafic.

3.7 Local : Statistiques sur les retards

Durant l'année 2005la "<<position des courants de trafic

aérien>> F.M. P (Flow Management Position) a enregistréles activités suivantes :

Sur un total de 17633 vols a destination de la zone <<IFPZ >(Europe Centrale et de l'Ouest) 2697 vols ont étésoumis a l'attribution dun

créneau (Slot) ; ce qui représente 15.29% des vols,les retards enregistrés totalisant 30846minutes (environs 514heures) [EUR03]. Trafic global et délais ATFM

Mois	Traf global	A dest IFPZ	Traf régulé	Tra retardé	Retards (Min)
Janv	11663	1697	88	54	1450
Fév	10933	1616	115	67	2511
Mars	11594	1323	180	98	3718
Avril	11390	1490	220	100	4150
Mai	11480	1575	320	150	4444
Juin	12555	2000	450	200	2505
Juil	12490	1988	400	180	2420
Aout	12655	1990	450	200	2500
Sept	12500	1989	430	190	2450
Oct	12480	1980	400	185	2400
Nov	12380	1970	380	170	2350
Déc	12280	1960	350	150	2280

TAB. 3.1 - Le trafic global et délai ATFM

Mois	Trafic Global	A Destination de IFPZ	Trafic régulé	Trafic retardé	Retards (Min)
JAN	11100	1180	110	35	1050
FEV	11180	1190	112	38	1045
MAR	11220	1200	115	40	1070
AVR	11233	1236	117	47	1087
MAI	11571	1251	237	115	1890
JUIN	11465	1663	268	118	2161
JUIL	12826	1667	365	170	2957
AOUT	13221	1793	464	256	4712
SEPT	12145	1556	315	205	3472
OCT	11625	1026	186	95	2779
NOV	12041	1328	156	103	2067
DEC	12572	1477	206	119	2042
TOTAL	142889	17633	2697	1447	30846

TAB. 3.2 Le délai ATFM

Voici le tableau des << Retards ATFM (en minutes) >

Tableau comparatif (2004/2005)

Voici le tableau comparatif des années 2004et 2005 des taux de croissance (ou de décroissance)

Retards ATFM (Total des Vols Retardés)

Mois	Année 2004	Année 2005	Taux
Janv	60	54	-10%
Fev	70	67	-4.28%
Mars	52	98	+88%
Avril	51	47	-7.84%
Mai	59	115	+194%
Juin	65	118	+81.53%
Juil	88	170	+93.18%
Aout	117	256	+118.80%
Sept	84	205	+144.04%
Oct	40	95	+137.50%
Nov	37	103	+178.37%
Dec	78	119	+52.56%
Total	801	1447	+80.64%

TAB. 3.3 Tableau comparatif des retards (2004/2005)

3.8 La Regulation

3.8.1 Processus d'allocation de créneaux

Ce processus a été inspiré du processus dallocationde créneaux suivi en Europe [ENAO2]

FIG. 3.2 - Gestion de la liste des créneaux a chaque regulation

Nous avons été appelées a concevoir un système qui répond aux besoins du processus suivant

DépOt PLN:

Mois	Année 2004	Année 2005	Taux
JAN	1450	1697	+17.03%
FEV	1364	1616	+18.47%
MAR	1288	1323	+2.71%
AVR	1339	1236	-7.69%
MAI	1386	1251	-9.74%
JUIN	1533	1663	+8.48%
JUIL	1948	1667	-14.42%
AOUT	2110	1793	-15.02%
SEPT	1747	1556	-10.93%
OCT	1454	1026	-29.43%
NOV	1546	1328	-14.10%
DEC	1531	1477	-3.52%
TOTAL	18696	17633	-5.68%

TAB. 3.4 - Tableau des retards
passive .j pg

FIG. 3.3 - Le dépôt du plan de vol

Le depOt du PLN vaut demande de créneau. Ce PLN doitêtredéposé 3 heures avant le << depart block >si le vol traverse une one rrgullee Dans le cas contraire, le délai demandé est de 1 heuree

~ dès que le PLN est traitéle système tactique prralloueun crrneauu L'allocation definitive intervient 2 heures avant ¹EOBTEstimated Off Block Time) ou depart block, il est transmis automatiquement

aux usagers et a l'ATC (service de contrôle) Ce créneaucontenu dansun message d'allocation de Slot fournissant un CTOT Calculated Take Off Time (créneau)

FIG. 3.4 - processus d'allocation de créneau

~ le contrOleur est chargé de veiller aurespect ducréneau un avion peut décoller 5 mn avant son créneauil ne peut plus décoller 0 mn après le créneau. On peut donc dire que le <slot >a une validité de H - 5mn a H + 10mn, oü H est le créneau ;

~ les compagnies aériennes doivent disposer du mêmeterminaldu système tactique de l'ENNA et peuvent y trouver par la suite toutes les données concernant leurs vols ainsi que les causes des retardss

~ les usagers peuvent s'adresser a la FMP pour tout problème particulier concernant un vol

~ l'opérateur aérien (et donc le pilote) recoitunCTOT qui sedéduit d'un COBT (Calculated Off Block Time) en tenant compte d'un temps de roulage forfaitaire définit dans le système tactique pour chaque aérodrome.

FIG. 3.5 - Allocation de créneaux FPFS

Lissage du trafic

Le système d'allocation automatique des slots calcule des CTOT en lissant le trafic si par exemplela capacité dunsecteur estde siix avion par heure ceci se traduit par un avion toutes les diix minutess Principe d'equite

L'allocation automatique des Slots doit respecter a ccronologie d'entrée dans la zone régulée des vols.

FIG. 3.6 ETO

FIG. 3.7 Exemple de regulation

Gestion exhaustive de la capacité

Le calcul des CTOT est réitéré pour tous les secteursde contrrle traversés par chaque vol le système tactique permetde connaatre pour chaque volle secteur responsable du délai retard), mais aussi les secteurs pénalisants N - 1 et N - 2.Ceci permet d'appré hender au niveau de la FMP, si une amélioration dun créneau est opportune ou pas.