WO2010025825A2 - Flughafensteuerungseinrichtung und verfahren zur steuerung des flugbetriebs auf einem flughafen - Google Patents

Flughafensteuerungseinrichtung und verfahren zur steuerung des flugbetriebs auf einem flughafen Download PDF

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WO2010025825A2
WO2010025825A2 PCT/EP2009/006002 EP2009006002W WO2010025825A2 WO 2010025825 A2 WO2010025825 A2 WO 2010025825A2 EP 2009006002 W EP2009006002 W EP 2009006002W WO 2010025825 A2 WO2010025825 A2 WO 2010025825A2
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Florian Piekert
Yves GÜNTHER
Hendrik Stilke
Birgit Gehrken
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0043—Traffic management of multiple aircrafts from the ground
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G—PHYSICS
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0095—Aspects of air-traffic control not provided for in the other subgroups of this main group

Definitions

  • the invention relates to an airport control device having a central database containing a plurality of relevant control data for the processes associated with the execution of a flight and having a plurality of computer-aided subscriber devices connected to the central database, which are each set up for planning and controlling a specialized flight processing sub-process , and at least one analysis unit for analyzing the future traffic situation at the airport, taking into account control parameters, which are requested by a subscriber device, and the control data contained in the database, at least relating to a subprocess of the flight processing.
  • the invention further relates to a method for controlling the operation of an airport with such an airport control device.
  • the steady increase in air traffic creates a need for improved control of the resources needed for flight handling, such as aircraft and airport operations.
  • the aim of the control is to ensure that the required and available resources are better coordinated with each other.
  • This coordination is highly complex due to the variety of technical systems and the diverse technical and economic consequences of changing control parameters.
  • the interests of each participant in the air traffic which are largely independent organizations, are often divergent.
  • the flow of flight processing is therefore significantly influenced by selfish interests of individual participants, such as airline operators, air navigation service providers, service and maintenance companies and possibly also the passengers. It is to be expected that the major European airports in particular will be a bottleneck in air traffic management.
  • the air traffic control conventionally takes place with hierarchically organized computer network systems. Between the networked computerized interconnection systems of the various air traffic control centers, the airport operators, the airline operators and the airline service provider, such as airlines. Catering, fuel supply, maintenance, etc. are now defined interfaces that are used for data exchange for air traffic planning and control.
  • EP 1 428 195 B1 discloses a method for temporally managing a flight of a plurality of aircraft against a specified system resource by an aviation system. The procedure is based on specified data and operational objectives of the aircraft and the system resource. The specific The associated data and operating targets are collected and stored and processed at certain start times for the purpose of predicting a first time of arrival of an approach mark for each aircraft. Furthermore, objective functions are specified which are used to optimize the approach mark times.
  • DE 10 2004 060 237 discloses a method for pre-tactical air traffic planning in connection with a joint negotiation of decisions by the participants involved in the flight handling.
  • Computer network systems are designed to make predictions about the impact of aviation control actions on the control decisions sent to the subordinate computerized interconnected systems and corrective control signals and requests for control decisions communicated to the superordinated computerized interconnection systems. Using such predictions, it is possible for each process owner to simulate the impact of control decisions on the process controlled by the process owner in the handling of air traffic.
  • GB 2 430 278 A discloses a global neural network for resolving conflicts in flight handling.
  • the network communicates decision-supporting information directly to the pilot, pilots, airline operators and airport operators.
  • US 2005/0090969 A1 also describes a system and a method for controlling airport operations.
  • the system has decision-support tools to improve the exchange of information between the independent flight participants.
  • decision-supporting databases of the airline operators as well as a central database of decision-making by the airport operator are envisaged.
  • the object is achieved with the airport control device of the type mentioned above in that the subscriber devices are further configured to analyze each desired control parameters using the at least one analysis unit and the computer-assisted negotiation of the respective desired control parameters such that in an iterative process using the at least one Analysis unit analyzable planning proposals for the flight handling of participating subscriber facilities by modifying control parameters are modifiable, acceptable or deniable.
  • control parameters can then be modified, accepted or rejected by the participants. This provides a transparent, iterative negotiation process of the control parameters that are relevant for the flight handling with regard to the effects for all participants.
  • At least one subscriber device for modulating the negotiation of control parameters by other subscriber devices is set up in such a way that computer-aided planning software capable of compromising Proposals can be displayed to the participating subscriber facilities and control parameters can be defined as binding by the moderator subscriber device.
  • the negotiation process is characterized by the egoistic interests of the individual participants, it is thus proposed that at least one subscriber device be provided for modulating the negotiation of control parameters.
  • This moderator user equipment has, in contrast to central control equipment of the airport operator, primarily the task of moderating the independent negotiation process between the participants and not to control centrally by instruction. Due to the analyzability of the planning proposals, there is the possibility that computer-aided planning proposals proposed by the moderator user device can be displayed to the participating user devices, whereby the participating user devices can transparently recognize the advantages and disadvantages of the planning proposals on the basis of the analysis results. Only in the event that the subscriber facilities themselves do not agree, the moderator user equipment can also set control parameters as binding and withdraw from the disposition process of the individual participants.
  • This provides a technical system for supporting computerized negotiation using any negotiation protocol over any number of airport parameters and airport processes in an airport control center to control the airport.
  • the flight handling is a complex technical process in which different functions intermesh, such as the control of the aircraft by the pilot, the parent traffic management by the pilots, the technical equipment of the aircraft on the ground, such as refueling , the passenger handling etc.
  • the airport controller is capable of managing the control parameters and processes necessary for the operational control of an airport.
  • the individual participants (stakeholders) involved in the flight processing are able to carry out the changes or specifications that they deem necessary for the setting of the control parameters and processes.
  • the airport control facility evaluates the inputs and predicts the expected traffic development of the airport. If a participant is satisfied with their parameter settings and the results derived from them, they can incorporate these attitudes into the negotiation process as a possible suggestion.
  • the airport control device is set up in such a way that it automatically administers the procedure of the negotiation procedure on which the respective negotiation protocol is based.
  • each participant's planning proposal is forwarded to all other involved stakeholders. These have the option of modifying the planning proposal so that it can be forwarded as a new planning proposal in an iterative process until an acceptable compromise has finally been found.
  • the negotiation process is accompanied by the moderator instance, which can intervene in disputes and, if necessary, bring about a decision.
  • the at least one analysis unit is set up to determine benefit factors that each reflect the subscriber-related benefit of an analyzed planning proposal for a subscriber.
  • the subscriber facilities are then set up to negotiate the planning proposals depending on the benefit factors and a total benefit factor for the overall process.
  • an optimization of the flight handling is achieved depending on the individual benefit and the overall benefit, whereby the impact on planning proposals can be made transparent on the basis of the individual benefit factors and the overall benefit factor.
  • the selfish interests of the individual participants can advantageously be influenced by rating points in order to achieve a result that is in line with the overall interests in flight handling.
  • the subscriber devices are preferably set up to negotiate the planning proposals as a function of evaluation points of individual subscriber devices, wherein the subscriber devices are assigned evaluation points which are modified as a function of their compromise behavior during the negotiation of planning proposals.
  • a reward and punishment system is created, which rewards a compromising behavior of the participants and a selfish, uncompromising behavior of participants is punished.
  • a participant with a high rating score will be able to assert their interests rather than a participant with low rating points.
  • the evaluation points thus serve to prioritize the planning proposals or the control parameters of the individual participants contained therein.
  • the subscriber facilities are set up to negotiate planning goals and priority weights for the planning goals to be taken into account in the negotiation of planning proposals.
  • the planning proposals required for the flight handling are negotiated between the participants, but also the planning objectives and priority weights to be used in the selection of the control parameters. These may differ for the individual participants due to their different individual interests with the result that each participant makes a different optimization of the control parameters.
  • prior negotiation of common pia- objectives and priority weights are counteracted by selfish interests and a common basis for decision-making is found.
  • Figure 1 Block diagram of an airport control device for
  • Figure 2 flowchart of the method for controlling the flight operation at an airport.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an airport control device 1 for controlling flight operations at an airport, which has a central database 2 with flight operating plans AOP stored there as well as copies AOP-C of flight operating plans.
  • the flight operation plans AOP contain the control parameters necessary for controlling the technical operation of the flight operation including the associated control processes.
  • these are the control parameters necessary for the control of the individual aircraft at the airport, such as the assignment of service times of airport resources, as well as the control parameters necessary for the handling of the aircraft and their passengers.
  • TOP # 1, TOP # 2, ... TOP #n participating in the flight handling have the possibility of accessing AOP-C of the flight operation plans AOP via a data network 3 in order to not only read them out but as a suggestion for changes to the flight operations plan AOP by adapting control parameters in the flight operations plan AOP to communicate to TOP participants in order to negotiate an optimized AOP flight plan.
  • the database 2 can have more control and control devices 4a, 4b access that fulfill different tasks.
  • the database 2 can e.g. be supplied with up-to-date data on the condition of the airport and the surrounding area necessary for the production of a flight operations plan AOP.
  • state data can be, for example, current approach times of aircraft, weather data, runway clearances and runway closures, etc.
  • a moderator subscriber unit TOP MOD is provided, which finally activates a negotiated flight operations plan AOP as a higher-level unit and releases it as binding.
  • FIG. 2 shows a flowchart of the method for controlling the flight operation at the airport using the airport control device 1 outlined in FIG.
  • the subscriber device TOP in a Step a) started a negotiation process.
  • step b) the relevant subscriber devices TOP # 1, TOP # 2, TOP #n are started as to whether these subscriber devices TOP want to participate in the negotiation process.
  • the moderator user equipment TOP MOD sets in a step c) a time to which the subscriber equipment TOP must have agreed on an acceptable modified flight operation plan AOP.
  • a step d) the individual subscriber devices TOP # 1, TOP # 2, TOP #n decide whether they want to participate in the negotiation process. If they do not want to attend, then the procedure for these subscribers TOP is over. Otherwise, in a step e), access to the common database 2 makes it possible to access the information necessary for negotiating the flight schedules AOP.
  • a step f1), f2), ... fn) the individual subscriber devices TOP # 1, TOP # 2, TOP #n now have a possibility by analyzing the future traffic situation at the airport when changing control parameters, the effects on the individual participants TOP to test any changes that may have been made.
  • the individual subscriber devices decide in a step gl), g2) and gn) whether the proposed change fed into the database 2 by the initiator in step gl) is acceptable Qa) or not (no). If the proposal is unacceptable, the subscriber equipment TOP will transmit to the database 2 a better counterproposal prepared during the analysis as a copy AOP-C of a flight operations plan AOP (step h)).
  • step i) In the event that the negotiation time set by the moderator user equipment TOP-MOD in step c) has expired (step i)) or the alternative proposal of the flight operation plan AOP has been accepted by all participants, an activation of the flight operation plan AOP takes place in step j) by the moderator user equipment TOP-MOD, so that this negotiated flight operation plan AOP is now valid and the negotiation process has ended. Otherwise, the moderator user device TOP-MOD in step k) examines the status of the decisions by the subscriber devices TOP and in an analysis of the future traffic situation at the airport the alternatives proposed in step h) with regard to the effects on the overall process are examined.
  • the current proposal will continue to be used as a basis and the negotiation process will continue iteratively. If, however, the moderator user device TOP-MOD concludes in step I) that there is a better and more negotiable solution, then in step m) the new proposed solution is made the current solution by being stored in the database 2 and the negotiation process is terminated Based on this alternative proposal of the moderator user equipment TOP-MOD iteratively continued.
  • the moderator subscriber unit TOP-MOD has the option, through the step j), of determining, by the step j) and the steps k), l) and m), control parameters as binding and these either in the sequence of steps k), l) and m) as a guideline in the iterative negotiation process or to fix it in the form of a binding flight operations plan AOP.
  • AOP In the joint negotiation of flight plans AOP usually the selfish individual interests of the subscriber units TOP come into play.
  • the selection of optimized control parameters and the approval of modified flight plans AOP-C can be based on benefit factors, which reflect the benefit of an analyzed planning proposal for a participant.
  • a further benefit factor can be provided for the overall benefit of the complex technical process, which is preferably monitored by the moderator user equipment TOP-MOD.
  • An increase in the score point number can also take place if there are an early initiation of changes to the flight operations plan AOP. This is a reward that the Fugabwicklung is not disturbed by short-term control changes that are desired by the individual participants TOP and the associated participants or may even be necessary for the settlement.

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Abstract

Eine Flughafensteuerungseinrichtung (1) mit einer zentralen Datenbank (2) enthaltend eine Vielzahl von für die Flugabwicklung relevanten Steuerungsdaten und mit einer Mehrzahl von mit der zentralen Datenbank (2) verbundenen rechnergestützten Teilnehmereinrichtungen (TOP), die jeweils zur Planung und Steuerung eines spezialisierten Teilprozesses der Flugabwicklung eingerichtet sind, und mit mindestens einer Analyseeinheit zur Analyse der zukünftigen Verkehrssituation am Flughafen unter Berücksichtigung von mindestens auf einen Teilprozess der Flugabwicklung bezogenen Steuerungsparametern, die von einer Teilnehmereinrichtung (TOP) gewünscht werden, und der in der Datenbank (2) enthaltenden Steuerungsdaten wird beschrieben. Die Teilnehmereinrichtungen (TOP) sind weiterhin zur Analyse jeweils gewünschter Steuerungsparameter mit Hilfe der mindestens einen Analyseeinheit und zur rechnergestützten Aushandlung der jeweils gewünschten Steuerungsparameter derart eingerichtet, dass in einem iterativen Prozess mit Hilfe der mindestens einen Analyseeinheit analysierbare Planungsvorschläge für die Flugabwicklung von beteiligten Teilnehmereinrichtungen (TOP) durch Änderung von Steuerungsparametern modifizierbar, akzeptierbar oder ablehnbar sind.

Description

Flughafensteuerungseinrichtung und Verfahren zur Steuerung des Flugbetriebs auf einem Flughafen
Die Erfindung betrifft eine Flughafensteuerungseinrichtung mit einer zentralen Datenbank enthaltend eine Vielzahl von relevanten Steuerungsdaten für die mit der Durchführung eines Fluges verbundenen Prozesse und mit einer Mehrzahl von mit der zentralen Datenbank verbundenen rechnergestützten Teilnehmereinrichtungen, die jeweils zur Planung und Steuerung eines spezialisierten Teilprozesses der Flugabwicklung eingerichtet sind, und mit mindestens einer Analyseeinheit zur Analyse der zukünftigen Verkehrssituation am Flughafen unter Berücksichtigung von mindestens auf einen Teilprozess der Flugabwicklung bezogenen Steuerungsparametern, die von einer Teilnehmereinrichtung gewünscht werden, und der in der Datenbank enthaltenden Steuerungsdaten.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Flughafens mit einer solchen Flughafensteuerungseinrichtung.
Die stetige Zunahme des Luftverkehrs führt zu einem Bedarf nach verbesserter Steuerung der für die Flugabwicklung nötigen Ressourcen, wie der Luftfahrzeuge und des Ablaufs am Flughafen. Durch die Steuerung soll erreicht werden, dass die benötigten und verfügbaren Ressourcen besser aufeinander abgestimmt werden. Diese Koordination ist aufgrund der unterschiedlichsten technischen Systeme und der vielfältigsten technischen und wirtschaftlichen Folgen bei einer Änderung von Steuerungsparametern höchst komplex. Zudem sind die Interessen der einzelnen am Flugverkehr beteiligten Teilnehmer, die größtenteils voneinander unabhängige Organisationen bilden, oftmals voneinander abweichend. Der Ablauf bei der Flugabwicklung ist daher wesentlich durch egoistische Interessen der einzelnen Teilnehmer, wie beispielsweise Fluglinienbetreiber, Flugsicherungsdienstleister, Service- und Wartungsunternehmen und möglicherweise auch der Passagiere geprägt. Es ist zu erwarten, dass insbesondere die großen europäischen Verkehrsflughäfen einen Engpass in der Abwicklung des Luftverkehrs darstellen werden. Bereits heute werden diese Flughäfen nahe an ihrer Kapazitätsgrenze betrieben, so dass kapazitätsmindernde Ereignisse, wie z.B. geänderte Wetterbedingungen, zu großen Einbrüchen in der mittleren Pünktlichkeit der Flugbewegungen führt. Dies resultiert in einer Unzufriedenheit der Passagiere, erhöhten Kosten für die Fluggesellschaften und verminderter Verkehrssicherheit durch zusätzliche Flugzeuge im Flughafennahbereich aufgrund von Warteschleifen.
Die Luftverkehrssteuerung erfolgt herkömmlich mit hierarchisch organisierten Computerverbundsystemen. Zwischen den vernetzten Computerverbundsystemen der verschiedenen Flugsicherungszentren, den Flughafenbetreibern, den Fluglinienbetreibern (Airlines) und den Dienstleistem zur Abwicklung von Flügen, wie z.B. Catering, Treibstoffversorgung, Wartung etc. existieren mittlerweile definierte Schnittstellen, die für einen Datenaustausch zur Luftverkehrsplanung und -Steuerung genutzt werden.
Y. Günther, A. Inard, B. Werther, M. Bonnier, G. Spies, A. Marsden, M. Tem- me, D. Böhme, R. Lane und H. Niederstrasser: Total Airport Management (O- perational Concept & Logical Architecture), Version 1.0, Eurocontrol und DLR, Paris/Braunschweig, 2006 ist ein für die Zukunft geplantes technisches Konzept für die Steuerung von Flughäfen beschrieben, bei dem eine interaktive, taktische und strategische Planung durch die beteiligten Funktionseinheiten am Flugabwicklungsprozess untereinander erfolgen soll. Der Prozess wird durch Datenaustausch in Echtzeit und durch einen Entscheidungsprozess durch Interaktion zwischen den Akteuren und verschiedenen Funktionseinheiten unterstützt.
EP 1 428 195 B1 offenbart ein Verfahren zur zeitlichen Verwaltung eines Fluges einer Vielzahl von Flugzeugen gegenüber einer spezifizierten Systemressource durch ein Luftfahrtsystem. Das Verfahren ist auf spezifizierte Daten und Betriebsziele der Flugzeuge und der Systemressource gegründet. Die spezifi- zierten Daten und Betriebsziele werden gesammelt und gespeichert und an bestimmten Anfangszeitpunkten zur Vorhersage einer ersten Zeit des Errei- chens einer Anflugsmarke für jedes Flugzeug verarbeitet. Weiterhin werden Zielfunktionen spezifiziert, die zur Optimierung der Anflugsmarkenzeiten genutzt werden.
DE 10 2004 060 237 offenbart ein Verfahren zur prätaktischen Luftverkehrsplanung in Verbindung mit einer gemeinschaftlichen Aushandlung von Entscheidungen durch die an der Flugabwicklung beteiligten Teilnehmer. Computerverbundsysteme sind zur Erstellung von Prognosen über die Auswirkung von Steuerungseingriffen auf den Luftverkehr in Abhängigkeit von den an die untergeordneten Computerverbundsysteme übermittelnde Steuerungsentscheidungen und von an die übergeordneten Computerverbundsysteme übermittelten korrigierenden Steuerungssignale und Anfragen nach Steuerungsentscheidungen ausgebildet. Mit Hilfe solcher Prognosen ist es für jeden Prozessinhaber möglich, die Auswirkungen von Steuerungsentscheidungen für den jeweils von dem Prozessinhaber kontrollierten Prozess bei der Abwicklung des Luftverkehrs zu simulieren.
GB 2 430 278 A offenbart ein globales, neurales Netzwerk zur Lösung von Konflikten bei der Flugabwicklung. Das Netzwerk kommuniziert Entscheidungen unterstützende Informationen direkt zu dem Piloten, Lotsen, Fluglinienbetreibern und Flughafenoperateuren.
Auch die US 2005/0090969 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Steuerung von Flughafenoperationen. Das System hat entscheidungsunterstüt- zende Werkzeuge, um den Austausch von Informationen zwischen den voneinander unabhängigen Teilnehmern an der Flugabwicklung zu verbessern. Hierzu sind entscheidungsunterstützende Datenbanken der Fluglinienbetreiber sowie eine zentrale entscheidungsunterstützende Datenbank des Flughafenbetreibers vorgesehen. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Flughafensteuerungseinrichtung und ein Verfahren zur Steuerung des Flugbetriebs auf einem Flughafen anzugeben, dass unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Interessen ohne Notwendigkeit einer grundsätzlichen zentralen Entscheidungsautorität einer Aushandlung von Steuerungsparametern zwischen den Teilnehmern ermöglicht, die eine für den einzelnen und die Gesamtheit akzeptable Flugabwicklung sicherstellt.
Die Aufgabe wird mit der Flughafensteuerungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Teilnehmereinrichtungen weiterhin zur Analyse jeweils gewünschter Steuerungsparameter mit Hilfe der mindestens einen Analyseeinheit und zur rechnergestützten Aushandlung der jeweils gewünschten Steuerungsparameter derart eingerichtet sind, dass in einem iterativen Prozess mit Hilfe der mindestens einen Analyseeinheit analysierbare Planungsvorschläge für die Flugabwicklung von beteiligten Teilnehmereinrichtungen durch Änderung von Steuerungsparametern modifizierbar, akzeptierbar oder ablehnbar sind.
Es wird vorgeschlagen, in einem iterativen Prozess die von den einzelnen Teilnehmereinrichtungen gewünschten und durch Steuerungsparameter festgelegten Planungsvorschläge für die Flugabwicklung mit Hilfe mindestens einer Analyseeinheit zur Analyse bereitzustellen, so dass die betroffenen Teilnehmer sich jeweils Klarheit über die Auswirkungen der Planungsvorschläge machen können. In einem automatisierten computergestützten Verbundsystem können die Steuerungsparameter durch die Teilnehmer dann modifiziert, akzeptiert oder abgelehnt werden. Damit wird ein hinsichtlich der Auswirkungen für alle Teilnehmer transparenter, iterativer Aushandlungsprozess der für die Flugabwicklung relevanten Steuerungsparameter bereitgestellt.
Vorzugsweise ist mindestens eine Teilnehmereinrichtung zur Moderation der Aushandlung von Steuerungsparametern durch andere Teilnehmereinrichtungen derart eingerichtet ist, dass rechnergestützt kompromissfähige Planungs- vorschlage den beteiligten Teilnehmereinrichtungen aufzeigbar und Steuerungsparametern durch die Moderator-Teilnehmereinrichtung als bindend festlegbar sind.
Da der Aushandlungsprozess durch die egoistischen Interessen der einzelnen Teilnehmer geprägt ist, wird somit vorgeschlagen, dass mindestens eine Teilnehmereinrichtung zur Moderation der Aushandlung von Steuerungsparametern vorgesehen ist. Diese Moderator-Teilnehmereinrichtung hat, im Gegensatz zu zentralen Steuerungseinrichtungen des Flughafenbetreibers, primär die Aufgabe, den selbständigen Aushandlungsprozess zwischen den Teilnehmern moderierend zu begleiten und nicht durch Weisung zentral zu steuern. Durch die Analysierbarkeit der Planungsvorschläge bietet sich die Möglichkeit, dass rechnergestützt kompromissfähige Planungsvorschläge durch die Moderator- Teilnehmereinrichtung den beteiligten Teilnehmereinrichtungen aufgezeigt werden, wobei die beteiligten Teilnehmereinrichtungen aufgrund der Analyseergebnisse die Vor- und Nachteile der Planungsvorschläge transparent erkennen können. Nur für den Fall, dass sich die Teilnehmereinrichtungen selbst nicht einig werden, kann die Moderator-Teilnehmereinrichtung auch Steuerungsparameter als bindend festlegen und dem Dispositionsprozess der einzelnen Teilnehmer entziehen.
Damit wird ein technisches System zur Unterstützung von computergeführten Verhandlungen anhand beliebiger Verhandlungsprotokolle über eine beliebige Anzahl von Flughafenparametern und Flughafenprozessen in einem Flughafenleitstand zur Steuerung des Flughafens bereitgestellt.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Flugabwicklung ein komplexer technischer Ablauf ist, bei dem unterschiedliche Funktionen ineinandergreifen, wie beispielsweise die Steuerung des Fluggerätes durch den Piloten, die übergeordnete Verkehrsleitung durch die Lotsen, die technische Ausrüstung des Fluggerätes am Boden, wie beispielsweise Auftanken, die Passagierabfertigung etc. Die Flughafensteuerungseinrichtung ist in der Lage, die für die operationeile Steuerung eines Flughafens notwendigen Steuerungsparameter und Prozesse zu verwalten. Die bei der Flugabwicklung involvierten einzelnen Teilnehmer (Stakeholder) sind in der Lage, die nach ihrer Meinung erforderlichen Änderungen oder Vorgaben für die Einstellung der Steuerungsparameter und Prozesse durchzuführen. Die Flughafensteuerungseinrichtung wertet die Eingaben aus und prädiziert die zu erwartende Verkehrsentwicklung des Flughafens. Sofern ein Teilnehmer mit seinen Parametereinstellungen und den daraus abgeleiteten Ergebnissen zufrieden ist, kann er diese Einstellungen als einen möglichen Vorschlag in die Verhandlungsdurchführung einfließen lassen. Andere Teilnehmer sind nun in der Lage, diese Vorschläge zu analysieren und gegebenenfalls alternative Vorschläge zu erörtern und so den Prozess der Entscheidungs- findung optimal auf die jeweiligen Ziele abzugleichen. Die Flughafensteuerungseinrichtung ist dabei so eingerichtet, dass sie automatisch die nach dem jeweilig gewählten Verhandlungsprotokoll zugrunde liegende Vorgehensweise des Verhandlungsablaufes verwaltet. Bei dem Verhandlungsprozess wird jeder Planungsvorschlag eines Teilnehmers an alle anderen beteiligten Stakeholder weitergeleitet. Diese haben die Möglichkeit, den Planungsvorschlag zu modifizieren, um ihn dann als neuen Planungsvorschlag solange in einem iterativen Prozess weiterzuleiten, bis letztendlich ein akzeptabler Kompromiss gefunden wurde. Der Aushandlungsprozess wird durch die Moderator-Instanz begleitet, die in Streitfällen schlichtend eingreifen kann und gegebenenfalls eine Entscheidung herbeiführt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Analyseeinheit zur Ermittlung von Nutzenfaktoren, die jeweils den teilnehmerbezogenen Nutzen eines analysierten Planungsvorschlages für einen Teilnehmer widerspiegeln, eingerichtet ist. Die Teilnehmereinrichtungen sind dann zur Aushandlung der Planungsvorschläge in Abhängigkeit der Nutzenfaktoren und eines Gesamtnutzenfaktors für den Gesamtprozess eingerichtet. Damit wird eine Optimierung der Flugabwicklung in Abhängigkeit von dem individuellen Nutzen und dem Gesamtnutzen erreicht, wobei die Auswirkungen auf Planungsvorschläge anhand der individuellen Nutzenfaktoren und des Gesamtnutzenfaktors transparent gemacht werden können. Die egoistischen Interessen der einzelnen Teilnehmer können vorteilhaft durch Bewertungspunkte beeinflusst werden, um ein den Gesamtinteressen bei der Flugabwicklung gerechtes Ergebnis zu erzielen. Hierdurch sind die Teilnehmereinrichtungen vorzugsweise zur Aushandlung der Planungsvorschläge in Abhängigkeit von Bewertungspunkten einzelner Teilnehmereinrichtungen eingerichtet, wobei den Teilnehmereinrichtungen Bewertungspunkte zugeordnet sind, die in Abhängigkeit ihres Kompromissverhaltens bei der Aushandlung von Planungsvorschlägen modifiziert werden.
Auf diese Weise wird ein Belohnungs-, Bestrafungs-System geschaffen, bei dem ein kompromissfähiges Verhalten der Teilnehmer belohnt und ein egoistisches, kompromissablehnendes Verhalten von Teilnehmern bestraft wird. Bei der Durchsetzung von Planungsvorschlägen wird es einem Teilnehmer mit hoher Bewertungspunktezahl ermöglicht, seine Interessen eher durchzusetzen, als einem Teilnehmer mit geringen Bewertungspunkten. Die Bewertungspunkte dienen somit zur Priorisierung der Planungsvorschläge bzw. der daran enthaltenden Steuerungsparameter der einzelnen Teilnehmer.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Teilnehmereinrichtungen zur Aushandlung von Planungszielen und von Prioritätsgewichten für die bei der Aushandlung von Planungsvorschlägen zu berücksichtigenden Planungsziele eingerichtet sind. Es werden somit nicht nur zwischen den Teilnehmern die für die Flugabwicklung erforderlichen Planungsvorschläge ausgehandelt, sondern die bei der Auswahl der Steuerungsparameter zugrunde zu legenden Planungsziele und Prioritätsgewichte. Diese können für die einzelnen Teilnehmer aufgrund ihrer voneinander unterschiedlichen individuellen Interessen voneinander abweichen mit der Folge, dass jeder Teilnehmer eine andere Optimierung der Steuerungsparameter vornimmt. Durch die vorherige Aushandlung gemeinsamer Pia- nungsziele und Prioritätsgewichte wird den egoistischen Interessen entgegengewirkt, und es wird eine gemeinsame Entscheidungsbasis gefunden.
In entsprechender Weise wird die Aufgabe durch das Verfahren zur Steuerung des Flugbetriebes auf einem Flughafen mit den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 9 gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - Blockdiagramm einer Flughafensteuerungseinrichtung zur
Steuerung des Flugbetriebes auf einem Flughafen;
Figur 2 - Flussdiagramm des Verfahrens zur Steuerung des Flugbetriebes auf einem Flughafen.
Figur 1 lässt ein Blockdiagramm einer Flughafensteuerungseinrichtung 1 zur Steuerung des Flugbetriebes auf einem Flughafen erkennen, die eine zentrale Datenbank 2 mit daran abgespeicherten Flugbetriebsplänen AOP sowie Kopien AOP-C von Flugbetriebsplänen hat. Die Flugbetriebspläne AOP enthalten die zur Steuerung des technischen Ablaufs des Flugbetriebes notwendigen Steuerungsparameter einschließlich der damit verbundenen Steuerungsprozesse. Dies sind einerseits die zur Steuerung der einzelnen Flugzeuge auf dem Flughafen notwendigen Steuerungsparameter, wie die Zuordnung von Nutzungszeiten von Flughafenressourcen, sowie die mit der Abfertigung der Flugzeuge und deren Passagiere notwendigen Steuerungsparameter.
Insgesamt kann mit einem solchen, an sich bekannten Flughafenbetriebsplan der komplexe technische Ablauf der Flugabwicklung, in den eine Vielzahl von Teilnehmern involviert sind, die zudem teilweise voneinander unterschiedlichen Organisationen angehören, koordiniert und gesteuert werden.
An der Flugabwicklung beteiligte Teilnehmerorganisationen TOP #1 , TOP #2, ... TOP #n haben die Möglichkeit über ein Datennetzwerk 3 auf Kopien AOP-C der Flugbetriebspläne AOP zuzugreifen, um diese nicht nur auszulesen, sondern als Vorschlag für Änderungen an dem Flugbetriebsplan AOP durch Anpassung von Steuerungsparametem in dem Flugbetriebsplan AOP den ande- ren Teilnehmern TOP mitzuteilen, um auf diese Weise einen optimierten Flugbetriebsplan AOP auszuhandeln.
Auf die Datenbank 2 haben weitere Leit- und Steuerungseinrichtungen 4a, 4b Zugriff, die andersartige Aufgaben erfüllen. Mit Hilfe dieser Leit- und Steuerungseinheiten 4a, 4b kann die Datenbank 2 z.B. mit zur Herstellung eines Flugbetriebsplan AOP notwendigen aktuellen Daten über den Zustand des Flughafens und der Umgebung davon gespeist werden. Derartige Zustandsda- ten können beispielsweise aktuelle Anflugszeiten von Flugzeugen, Wetterdaten, Landebahnfreigaben und Landebahnsperrungen etc. sein. Der Zugriff der Leit- und Steuerungseinheiten 4a, 4b auf die Datenbank 2 erfolgt über ein Datenkommunikationsnetzwerk 5.
Zur Moderation der Aushandlung eines Flugbetriebsplans AOP unter den Teilnehmern TOP #1 , TOP #2, ... TOP #n ist eine Moderator-Teilnehmereinheit TOP MOD vorgesehen, die letztendlich einen ausgehandelten Flugbetriebsplan AOP als übergeordnete Einheit aktiviert und als bindend freigibt.
Figur 2 lässt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Steuerung des Flugbetriebs an Flughafen unter Nutzung der in Figur 1 skizzierten Flughafensteuerungseinrichtung 1 erkennen.
Wenn von mindestens einem der Teilnehmereinrichtungen TOP #1 , TOP #2, ... TOP #n ein Problem bei der Ausführung des geltenden Flugbetriebsplans AOP erkannt wird oder eine Änderung desselben zur Optimierung des Flugbetriebsplans AOP sinnvoll erscheint, wird von der Teilnehmereinrichtung TOP in einem Schritt a) ein Aushandlungsprozess gestartet.
Im Schritt b) wird an die betroffenen Teilnehmereinrichtungen TOP #1 , TOP #2, TOP #n gestartet, ob diese Teilnehmereinrichtungen TOP an dem Aushandlungsprozess teilnehmen möchten. Die Moderator-Teilnehmereinrichtung TOP MOD setzt in einem Schritt c) eine Zeit fest, bis zu der sich die Teilnehmereinrichtungen TOP auf einen akzeptablen modifizierten Flugbetriebsplan AOP geeinigt haben müssen.
In einem Schritt d) entscheiden die einzelnen Teilnehmereinrichtungen TOP #1, TOP #2, TOP #n darüber, ob sie an dem Aushandlungsprozess teilnehmen möchten. Wenn sie nicht teilnehmen möchten, ist das Verfahren für diese Teilnehmereinrichtungen TOP dann beendet. Ansonsten wird in einem Schritt e) durch Zugriff auf die gemeinsame Datenbank 2 ein Zugriff auf die zur Aushandlung der Flugbetriebspläne AOP erforderlichen Informationen ermöglicht.
In einem Schritt f1), f2), ... fn) haben die einzelnen Teilnehmereinrichtungen TOP #1, TOP #2, TOP #n nun eine Möglichkeit durch Analyse der zukünftigen Verkehrssituation am Flughafen bei Änderung von Steuerungsparametern die Auswirkungen auf von den einzelnen Teilnehmern TOP möglicherweise präfe- rierten Änderungen auszutesten.
Die einzelnen Teilnehmereinrichtungen entscheiden dann in einem Schritt gl), g2) und gn), ob der vom Initiator im Schritt gl) in die Datenbank 2 eingespeiste Änderungsvorschlag akzeptabel ist Qa) oder nicht (nein). Falls der Vorschlag nicht akzeptabel ist, wird von den Teilnehmereinrichtungen TOP ein bei der Analyse ausgearbeiteter besserer Gegenvorschlag als Kopie AOP-C eines Flugbetriebsplans AOP an die Datenbank 2 übertragen (Schritt h)).
Für den Fall, dass die von der Moderator-Teilnehmereinrichtung TOP-MOD im Schritt c) festgesetzte Aushandlungszeit abgelaufen ist (Schritt i)) oder der alternative Vorschlag des Flugbetriebsplans AOP von allen Teilnehmern akzeptiert wurde, erfolgt im Schritt j) eine Aktivierung des Flugbetriebsplans AOP durch die Moderator-Teilnehmereinrichtung TOP-MOD, so dass dieser ausgehandelte Flugbetriebsplan AOP nunmehr Gültigkeit hat und der Aushandlungsprozess beendet ist. Andernfalls wird von der Moderator-Teilnehmereinrichtung TOP-MOD im Schritt k) der Status der Entscheidungen durch die Teilnehmereinrichtungen TOP ü- berprüft und in einer Analyse der zukünftigen Verkehrssituation am Flughafen die im Schritt h) abgelegten Alternatiworschläge hinsichtlich der Auswirkungen auf den Gesamtprozess untersucht. Für den Fall, dass die Moderator- Teilnehmereinrichtung TOP-MOD keinen besseren Vorschlag hat, wird der aktuelle Vorschlag als Basis weiter genutzt und der Aushandlungsprozess iterativ weitergeführt. Falls die Moderator-Teilnehmereinrichtung TOP-MOD jedoch im Schritt I) zum Schluss kommt, dass es eine bessere und verhandlungsfähigere Lösung gibt, wird im Schritt m) der neue Lösungsvorschlag durch Abspeicherung in der Datenbank 2 zu der aktuellen Lösung gemacht und der Aushandlungsprozess wird auf Basis dieses Alternatiworschlags der Moderator- Teilnehmereinrichtung TOP-MOD iterativ weitergeführt.
Die Moderator-Teilnehmereinheit TOP-MOD hat durch den Schritt j) die Möglichkeit, durch den Schritt j) und die Schritte k), I) und m) Steuerungsparameter als bindend festzulegen und diese entweder in der Schrittfolge k), I) und m) als Vorgabe im iterativen Aushandlungsprozess zurückzuleiten oder in Form eines bindenden Flugbetriebsplans AOP zu fixieren.
Bei der gemeinschaftlichen Aushandlung von Flugbetriebsplänen AOP kommen in der Regel die egoistischen Einzelinteressen der Teilnehmereinheiten TOP zum Tragen. Die Auswahl optimierter Steuerungsparameter und die Zustimmung zu geänderten Flugbetriebsplänen AOP-C kann anhand von Nutzenfaktoren erfolgen, die jeweils teilnehmerbezogen den Nutzen eines analysierten Planungsvorschlags für einen Teilnehmer widerspiegeln. Ein weiterer Nutzenfaktor kann für den Gesamtnutzen des komplexen technischen Ablaufs vorgesehen sein, der vorzugsweise durch die Moderator-Teilnehmereinrichtung TOP-MOD überwacht wird.
Um trotz der grundsätzlichen Einzelinteressen den einzelnen Teilnehmereinrichtungen TOP die Zustimmung zu Kompromisslösungen zu erleichtern, kön- nen Bewertungspunkte vergeben werden, die das Kompromissverhalten der einzelnen Teilnehmereinrichtungen TOP in der Vergangenheit widerspiegeln. Ein Teilnehmer mit z.B. hoher Bewertungspunktezahl aufgrund eines in der Vergangenheit sehr kompromissbereiten, proaktiven Verhaltens kann Bewertungspunkte einsetzen (verbrauchen), um einen Änderungswunsch von Steuerungsparametern höher zu gewichten, als Änderungswünsche von anderen Teilnehmern. So können Teilnehmer durch Zustimmung zu für sie nicht so optimalen Steuerungsparametern, die jedoch noch akzeptabel sind, die Bewertungspunktezahl verbessern, um bei kritischen Entscheidungen eine für die anderen Teilnehmern oder den Gesamtprozess nicht optimale Lösung einer Aushandlungsprozedur durchzusetzen, wie beispielsweise die erheblich bevorzugte Abfertigung eines Luftfahrzeugs oder die Möglichkeit einer frühzeitigen Landung vor anderen, in einer Warteschleife befindlichen Luftfahrzeugen.
Eine Erhöhung der Bewertepunktezahl kann auch bei einer frühzeitigen Initiierung von Änderungen des Flugbetriebsplans AOP erfolgen. Damit wird honoriert, dass die Fugabwicklung nicht durch kurzfristige Steuerungsänderungen gestört wird, die von den einzelnen Teilnehmereinrichtungen TOP und den daran angeschlossenen Teilnehmern gewünscht werden oder zur Abwicklung möglicherweise sogar zwingend notwendig sind.

Claims

Patentansprüche
1. Flughafensteuerungseinrichtung (1) mit einer zentralen Datenbank (2) enthaltend eine Vielzahl von relevanten Steuerungsdaten für die mit der Durchführung eines Fluges verbundenen Prozesse und mit einer Mehrzahl von mit der zentralen Datenbank (2) verbundenen rechnergestützten Teilnehmereinrichtungen (TOP), die jeweils zur Planung und Steuerung eines spezialisierten Teilprozesses der Flugabwicklung eingerichtet sind, und mit mindestens einer Analyseeinheit zur Analyse der zukünftigen Verkehrssituation am Flughafen unter Berücksichtigung von mindestens auf einen Teilprozess der Flugabwicklung bezogenen Steuerungsparametern, die von einer Teilnehmereinrichtung (TOP) gewünscht werden, und der in der Datenbank enthaltenden Steuerungsdaten, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmereinrichtungen (TOP) weiterhin zur Analyse jeweils gewünschter Steuerungsparameter mit Hilfe der mindestens einen Analyseeinheit und zur rechnergestützten Aushandlung der jeweils gewünschten Steuerungsparameter derart eingerichtet sind, dass in einem iterativen Prozess mit Hilfe der mindestens einen Analyseeinheit analysierbare Planungsvorschläge für die Flugabwicklung von beteiligten Teilnehmereinrichtungen (TOP) durch Änderung von Steuerungsparametern modifizierbar, akzeptierbar oder ablehnbar sind.
2. Flughafensteuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilnehmereinrichtung (TOP-MOD) zur Moderation der Aushandlung von Steuerungsparametern durch andere Teilnehmereinrichtungen (TOP) derart eingerichtet ist, dass rechnergestützt kompromissfähige Planungsvorschläge den beteiligten Teilnehmereinrichtungen (TOP) aufzeigbar und Steuerungsparameter durch die Moderator-Teilnehmereinrichtung (TOP-MOD) als bindend festlegbar sind.
3. Flughafensteuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Analyseeinheit zur Ermittlung von Nutzenfaktoren, die jeweils teilnehmerbezogen den Nutzen eines analysierten Planungsvorschlags für einen Teilnehmer widerspiegeln, eingerichtet ist, wobei die Teilnehmereinrichtungen (TOP) zur Aushandlung der Planungsvorschläge in Abhängigkeit der Nutzenfaktoren und eines Gesamtnutzenfaktors für den Gesamtprozess eingerichtet sind.
4. Flughafensteuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmereinrichtungen (TOP) zur Aushandlung der Planungsvorschläge in Abhängigkeit von Bewertungspunkteständen einzelner Teilnehmereinrichtungen (TOP) eingerichtet sind, wobei den Teilnehmereinrichtungen (TOP) Bewertungspunktestände zugeordnet sind, die in Abhängigkeit ihres Kompromissverhaltens die Bewertungspunktestände bei der Aushandlung von Planungsvorschlägen modifiziert werden.
5. Flughafensteuerungseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmereinrichtungen (TOP) zur Aushandlung von Planungszielen und von Prioritätsgewichten für die bei der Aushandlung von Planungsvorschlägen zu berücksichtigenden Planungsziele eingerichtet sind.
6. Verfahren zur Steuerung des Flugbetriebs auf einem Flughafen mit einer Flughafensteuerungseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen iterativen Aushandlungsprozess von Steuerungsparametern für die mit der Durchführung eines Fluges verbundenen Prozesse durch an der Flugabwicklung beteiligte Einheiten mittels rechnergestützter Teilnehmereinrichtungen (TOP), wobei von den an der Aushandlung beteiligten Teilnehmereinrichtungen (TOP) mindestens bezogen auf ihren jeweiligen Teilprozess der Flugabwicklung eine Analyse der zukünftigen Verkehrssituation am Flughafen unter Berück- sichtigung von mindestens auf einen Teilprozess der Flugabwicklung bezogene Steuerungsparametern, die von einer Teilnehmereinrichtung (TOP) gewünscht werden, und der in einer Datenbank (2) enthaltende Steuerungsdaten erfolgt und eine Modifizierung der Steuerungsparameter und einer nachfolgenden Analyse solange erfolgt, bis ein von allen Teilnehmereinrichtungen (TOP) akzeptierter Kompromiss- Planungsvorschlag vorliegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Moderator-Teilnehmereinrichtung (TOP-MOD) die Aushandlung der Steuerungsparameter durch rechnergestützte Vorlage kompromissfähiger Planungsvorschläge und/oder der für alle Teilnehmer bindenden Festlegung von Steuerungsparametem moderiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Ermittlung von Nutzenfaktoren, die jeweils teilnehmerbezogenen Nutzen eines analysierten Planungsvorschlags für einen Teilnehmer widerspiegeln, und Aushandlung der Planungsvorschläge durch die Teilnehmereinrichtungen (TOP) in Abhängigkeit der Nutzenfaktoren und in Abhängigkeit eines Gesamtnutzenfaktors für den Gesamtprozess der Flugabwicklung.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Aushandlung der Planungsvorschläge in Abhängigkeit von Bewertungspunktestände einzelner Teilnehmereinrichtungen (TOP), wobei die Bewertungspunktestände der Teilnehmereinrichtungen (TOP) in Abhängigkeit des Unterstützungsverhaltens der Teilnehmereinrichtungen (TOP) bei der Aushandlung von Planungsvorschlägen modifiziert werden.
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