Was ist ein automatisches FOD-Erkennungssystem?

Was ist ein automatisches FOD-Erkennungssystem?

Ein automatisches FOD-Erkennungssystem ist eine Gruppe von Sensoren, die Fremdkörper auf der Flugplatzbefestigung findet und den Flugplatzbetreiber alarmiert.

FOD steht für Fremdkörper (Foreign Object Debris). ICAO und EASA definieren ihn als unbelebten Gegenstand innerhalb der Bewegungsfläche. Er hat weder eine betriebliche noch eine luftfahrttechnische Funktion und kann den Flugbetrieb gefährden. Die FAA definiert FOD als jeden Gegenstand, ob belebt oder nicht, an einem unpassenden Ort, der Personen verletzen oder Luftfahrzeuge beschädigen kann. Zu FOD gehören Befestigungselemente, Werkzeuge, Reifenteile sowie Bruchstücke von Beton oder Asphalt.

Ein benannter Fall ist der Concorde-Absturz vom 25. Juli 2000. Ein Concorde-Reifen überrollte einen Verschleißstreifen aus Titanlegierung, der von einer DC-10 stammte. Diese DC-10 war fünf Minuten zuvor gestartet. Trümmer des Reifens trafen den Flügel, und Tank 5 barst.

Warum FOD wichtig ist

AC 150/5220-24 nennt drei Arten von Schaden. FOD kann Flugzeugreifen durchschneiden. Er kann in Triebwerke gelangen. Er kann sich in Mechanismen festsetzen, die den Flugbetrieb beeinflussen. Auch der Strahl eines Triebwerks kann FOD mit hoher Geschwindigkeit fortschleudern und Menschen verletzen.

Wie die Sensoren arbeiten

Die FAA definiert die Sensortypen nach ihrem primären Erkennungsprinzip:

• Ein Radar-System sendet und empfängt Funksignale, um Objekte zu erkennen.
• Ein elektrooptisches System nutzt sichtbares Licht. Es analysiert die Kameradaten mit Bildverarbeitung, also der digitalen Auswertung der Sensordaten.
• Ein Hybrid-System nutzt Daten von einem Radar und einem elektrooptischen Sensor.
• Ein mobiles Radar ist ein Radar auf einem Fahrzeug, das die Oberfläche vor ihm abtastet.

Die AC begrenzt die Technik nicht, die ein Flugplatz verwenden darf. Sie erwähnt keine künstliche Intelligenz. Die AC führt die Eigenschaften der 2009 auf dem Markt erhältlichen Systeme auf und legt Leistungsanforderungen fest, die jede Technik erfüllen muss.

Systemtypen

FAA AC 150/5220-24 (2009) nennt vier Typen. Die Tabelle gibt die Eigenschaften der damals erhältlichen Systeme an.

Stationäre Systeme überwachen kontinuierlich. Mobile Systeme ergänzen die menschliche Inspektion.

Was die FAA verlangt

AC 150/5220-24 legt Mindestleistungen für die Ausrüstung fest:

• Das System muss den Referenzzylinder und eine golfballgroße Kugel erkennen, dazu 90 Prozent einer Gruppe typischer FOD-Objekte.
• Es muss zwei Objekte als getrennt erkennen, wenn sie höchstens 3 m voneinander entfernt sind.
• Es muss ein Objekt auf 5 m genau orten.
• Fehlalarme dürfen bei Systemen mit visueller Erkennung einen pro Tag nicht überschreiten und bei Systemen ohne visuelle Erkennung drei pro Tag, gemittelt über 90 Tage.
• Kontinuierliche Systeme sollten im Allgemeinen innerhalb von 4 Minuten nach einem FOD-Vorfall aktualisieren.
• Jedes System muss seine Leistung bei Regen, Schnee und Nacht nachweisen und ein Datenprotokoll über Alarmzeit und Ort führen.
• Das System muss den Flugplatzbetreiber über jede Stelle im Überwachungsbereich informieren, an der keine Erkennung möglich ist.

Die Piste ist der primäre Überwachungsbereich. Andere befestigte Bewegungsflächen haben eine niedrigere Priorität. Die AC legt eine Nutzungsdauer von mindestens 10 Jahren fest.

Die Anwendung der AC ist grundsätzlich nicht verpflichtend. Verpflichtend ist sie für Geräte, die mit Mitteln des Airport Improvement Program oder der Passenger Facility Charge beschafft werden.

Was ein Flugplatz bei der Wahl eines Systems abwägt

Die AC nennt die Faktoren, die ein Flugplatzbetreiber berücksichtigen kann:

• die Anzahl und Art der Luftfahrzeuge
• die Größe und Lage der Überwachungsbereiche
• die Empfindlichkeit der Ausrüstung, denn höhere Empfindlichkeit bedeutet in der Regel mehr Fehlalarme
• den Wartungsbedarf der Ausrüstung
• das Klima, denn starker Regen oder Schnee können Sensoren beeinträchtigen
• die Fähigkeit des Personals, auf Alarme zu reagieren und FOD zu entfernen

Was nach einem Alarm geschieht

Ein Alarm sagt dem Flugplatzpersonal, dass ein Sensor ein Objekt gefunden hat. Die Bedienoberfläche kann in der Betriebszentrale, in der Wartungszentrale oder im Tower stehen. Der Flugplatz entscheidet, wie er sein Personal anweist, das FOD zu entfernen. Er entscheidet auch, wie er die Flugsicherung anweist, Luftfahrzeuge umzuleiten, wenn das Risiko hoch ist.

FAA AC 150/5210-24A nennt zwei Fälle. Ist das FOD keine unmittelbare Gefahr, entfernt man es, sobald es der Betriebsplan zulässt. Ist es eine unmittelbare Gefahr, muss das FOD-Programm einem Flugplatzaufseher erlauben, den Betrieb für eine Zeit anzuhalten. Die FAA empfiehlt Flugplätzen, dafür Verfahren mit ihrer Flugsicherungseinrichtung abzustimmen.

Der Flugplatz sollte festhalten, wie er jeden FOD-Gegenstand entdeckt hat, wann und wo, was es war und welche Quelle möglich ist. Die FAA lädt Flugplätze ein, Daten zu Art, Ort und Quelle an die nationale FOD-Datenbank zu melden.

Ersetzt das System die Inspektion?

Nein. Die FAA-Anleitung besagt, dass FOD-Erkennungssysteme nicht als sicherheitskritische Systeme ausgelegt oder zertifiziert sind. Flugplätze können sie nicht anstelle vorgeschriebener Inspektionen verwenden. Ein Flugplatz, der eines besitzt, kann seine anderen Funktionen nutzen, aber nur ergänzend und beratend.

ICAO Anhang 14 verlangt tägliche Inspektionen der Bewegungsfläche. Bei der Code-Zahl 3 oder 4 sind mindestens zwei vorgeschrieben. FAA AC 150/5220-24 nennt das Flugplatzpersonal den primären Sensor für FOD.

FOD-Kontrollen ohne Automatisierung

Die Inspektion ist die Grundlage jedes FOD-Programms. Dies sind die wichtigsten Verfahren:

• Inspizieren Sie die Bewegungsfläche mindestens einmal täglich, und häufiger in Baustellenbereichen und nach einem Unfall, Vorfall oder Verschütten. EASA ergänzt Inspektionen nach extremem Wetter.
• Fahren Sie die Piste in zwei oder mehr Durchgängen ab, um die Breite jeder Inspektionszone zu verringern. Befahren Sie die Stichrollwege, denn Inspektoren übersehen sie oft.
• Inspizieren Sie zu Fuß, um Bereiche zu erreichen, die ein Fahrzeug nicht erreicht, etwa Gras.
• Verwenden Sie zusätzliche Lichter an Fahrzeugen für Nachtinspektionen.
• Lassen Sie Mieter und Luftfahrtunternehmen an den Inspektionen teilnehmen und FOD melden, das sie sehen.

Einige Flugplätze führen FOD-Walks durch. Personal, Partner und Freiwillige sammeln FOD von Hand ein. Die FAA weist darauf hin, dass bei diesen Walks nicht immer Ort und Herkunft jedes Gegenstands erfasst werden.

Was die FAA in Tests gefunden hat

Die FAA testete vier Systemtypen, um die Mindestanforderungen festzulegen. Die Berichte sind:

• ein Radarsystem in Providence, DOT/FAA/AR-10/33
• ein elektrooptisches System am Chicago O’Hare, DOT/FAA/AR-11/13
• ein Hybridsystem am Boston Logan, DOT/FAA/TC-12/22
• ein mobiles Radarsystem an drei Flughäfen, DOT/FAA/AR-11/12

In einer späteren FAA-Studie am Boston Logan verglich die FAA eine Piste mit Hybridsystem mit einer Piste, die nur menschlich inspiziert wurde. Über 18 Monate fand das System 139 Gegenstände, Menschen fanden 21. Von den 139 waren 95 Wildtierkadaver. Am Seattle-Tacoma fand das System über 12 Monate 102 Gegenstände, Menschen fanden 30. Von den 102 waren 37 Wildtierkadaver. Die FAA weist außerdem auf Bedenken wegen der Zahl der Fehlalarme hin.

Drohnen und KI-Kameras

Die AC definiert Bildverarbeitung, aber nicht künstliche Intelligenz. Die FAA testete ein kleines unbemanntes Luftfahrzeug mit einem Deep-Learning-Algorithmus. Die Tests fanden am Cape May County Airport und am Atlantic City International Airport statt. Der Arbeitsablauf erkannte 96 Prozent der FOD-Objekte, die die AC vorgibt. Er erfüllte nur einige der Anforderungen der AC. Er braucht Verbesserungen bei Fehlalarmen, der Verarbeitungszeit, einer Alarmschnittstelle sowie bei der Erkennung bei schwachem Licht und schlechtem Wetter.

Woher FOD stammt

Die AC nennt als Quellen das Personal, die Flugplatzinfrastruktur (Befestigungen, Befeuerung und Beschilderung), die Umgebung und die Ausrüstung. Sie stützt sich auf eine einjährige Flugplatzstudie. Über 60 Prozent der Gegenstände waren aus Metall, 18 Prozent aus Gummi, und fast 50 Prozent waren dunkel gefärbt. Typische Teile von der Befestigung sind Beton- und Asphaltstücke, Fugenmaterial aus Gummi und Farbsplitter.

AC 150/5380-6C weist darauf hin, dass Befestigungsschäden lose Teile erzeugen können, die Propeller treffen oder in Strahltriebwerke gelangen. Sie sagt, dass alle Befestigungsinspektionen FOD berücksichtigen sollten. AC 150/5210-24A nennt schadhafte Befestigungen mit Abplatzungen oder Rissen als Quelle. Sie ergänzt, dass Tests zeigen, dass Risse und Fugen die wichtigsten Quellen für angesaugte Fremdkörper sind. Sie fordert Flugplätze auf, sie zu reinigen.

Kosten

Die FAA-Unterlage zur Boston-Logan-Studie nennt eine Installationskosten von etwa 1,7 Millionen US-Dollar für 7 000 ft Piste 9/27. Die Kosten-Nutzen-Analyse der FAA, DOT/FAA/TC-22/47, gibt an, dass Schätzungen der jährlichen weltweiten Kosten von FOD bis zu 22,7 Milliarden US-Dollar reichen. Keine der beiden Zahlen ist ein Preis für einen anderen Flugplatz.

Vorschriften

EASA ADR.OPS.B.016 verlangt vom Flugplatzbetreiber ein FOD-Kontrollprogramm. Das Programm umfasst Verfahren zur Erkennung von FOD durch planmäßige Überwachung und Inspektion der Bewegungsfläche. Es verlangt außerdem die Erfassung von Daten, um Quellen und Trends von FOD zu finden. ICAO Anhang 14 verlangt tägliche Inspektionen der Bewegungsfläche und die Überwachung der Befestigungen, um FOD zu vermeiden. Keine der beiden Vorschriften verlangt ein automatisches System.

In den Vereinigten Staaten verlangt 14 CFR 139.305(a)(4) die unverzügliche Entfernung von Schlamm, Erde, Sand, losem Zuschlagstoff, Trümmern, Fremdkörpern, Gummiablagerungen und anderen Verunreinigungen. Die Entfernung muss so vollständig sein, wie es praktisch möglich ist. Abschnitt 139.327 verlangt tägliche Inspektionen an zertifizierten Flugplätzen. AC 150/5210-24A beschreibt diese Inspektionen an manchen Flugplätzen als das wichtigste Mittel zur Erkennung von FOD.