Stack (Warteschleifen auf mehreren Höhenebenen) – Luftfahrtbetrieb

1. Einführung in den Aviation Stack

Ein Stack in der Luftfahrt ist eine vertikal organisierte Abfolge von Flugzeugen, die jeweils im gleichen Warteschleifenmuster, jedoch auf unterschiedlichen, von der Flugsicherung zugewiesenen Höhen über einem Navigationsfix fliegen. Diese Konfiguration ist entscheidend für die Steuerung großer Mengen ankommender Flüge, wetterbedingter Verzögerungen oder betrieblicher Einschränkungen an stark frequentierten Flughäfen. Durch die präzise vertikale und laterale Anordnung der Flugzeuge sorgen Lotsen für sichere Staffelung, geordnete Sequenzierung und effiziente Aufnahme von Ankunftsverzögerungen.

Stacks sind meist um ein VOR, NDB oder einen RNAV-Wegpunkt, den sogenannten Holding Fix, zentriert und nutzen sowohl vertikalen als auch lateralen Luftraum. Im Gegensatz zu ausgedehntem Vektoring konzentrieren Stacks das Halten auf ein kleines Gebiet, minimieren den Treibstoffverbrauch und vereinfachen die Sequenzierung – besonders in Spitzenzeiten oder wenn Anflüge nicht verfügbar sind. Sie sind ein Kernelement des modernen Terminal-Luftraummanagements.

2. Das Warteschleifenmuster: Baustein des Stacks

Ein Warteschleifenmuster ist eine rennstreckenförmige Flugbahn, die an einem bestimmten Fixpunkt verankert ist. Jedes Flugzeug im Stack fliegt dieses Muster auf seiner zugewiesenen Höhe. Das Standardmuster besteht aus:

• Zwei geraden Strecken (ein- und ausgehend)
• 180-Grad-Standardkurven, die die Strecken verbinden
• Zeit- oder distanzbasierten einfliegenden Strecken (typischerweise 1 Minute bei oder unter 14.000 Fuß, 1,5 Minuten darüber)

Warteschleifen fangen Verzögerungen auf, sequenzieren Ankünfte und bieten einen Sicherheitsabstand bei Wetter oder Überlastung. Sie sind auf Anflugkarten dargestellt und unterliegen strikten Geschwindigkeitsbegrenzungen, die je nach Höhe variieren und von ICAO sowie FAA definiert sind.

3. Der Holding Fix: Anker des Stacks

Der Holding Fix ist der exakte Punkt, um den der Stack organisiert wird. Er wird in der Regel definiert durch:

• Eine VOR-, NDB- oder DME-Station
• Einen Schnittpunkt von Radialen oder Kursen
• Einen GPS-/RNAV-Wegpunkt

Dieser Fix muss leicht identifizierbar und gut innerhalb des geschützten Luftraums platziert sein, frei von kollidierenden Routen oder Hindernissen. Orientierung, Streckenlänge und Kurvenrichtung werden in der Holding-Freigabe übermittelt und sind entscheidend für die Integrität und Sicherheit des Stacks.

4. Vertikale Staffelung: Fundament der Stack-Sicherheit

Vertikale Staffelung zwischen den Flugzeugen ist im Stack zwingend erforderlich. Die Standardmindestabstände sind:

• 1.000 Fuß unter FL290 (Flugfläche 290)
• 2.000 Fuß auf oder über FL290 (außer im RVSM-Luftraum, dann 1.000 Fuß bis FL410)

Lotsen achten strikt auf diese Staffelungen und geben erst dann eine niedrigere Höhe frei, wenn diese geräumt wurde. Die Einhaltung der Höhen wird per Radar und Transponder überwacht, sodass der gesamte Stack jederzeit sicher gestaffelt bleibt.

5. EFC-Zeit: Planbarkeit und Funkverlust

Die EFC-Zeit (Expect Further Clearance) ist ein zentrales Element der Holding-Freigabe. Sie gibt den Piloten an, wann sie weitere Anweisungen zum Verlassen der Warteschleife erwarten können. Kommt es zu einem Funkverlust, wird die EFC-Zeit zur autorisierten Zeit für das Verlassen der Schleife und das weitere Vorgehen gemäß Freigabe. Dies sorgt für Planbarkeit und gewährleistet die Einhaltung internationaler Verfahren bei Sprechfunkverlust.

6. Geschützter Luftraum: Sicherheitsbuffer für den Stack

Der geschützte Luftraum um einen Stack umfasst alle Ebenen des Warteschleifenmusters, sowohl vertikal als auch lateral. Seine Abmessungen sind in ICAO Doc 8168 und nationalen Vorschriften definiert und berücksichtigen:

• Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit der Flugzeuge
• Navigationsgenauigkeit und Systemtoleranzen
• Winddrift und Kurvenradius
• Hindernisfreiheit

Lotsen stellen sicher, dass alle Flugzeuge innerhalb des geschützten Luftraums ihres zugewiesenen Stacks bleiben, und das Design des Bereichs verhindert Konflikte mit angrenzendem Verkehr oder Luftraumnutzern.

7. FIFO-System: Faire und geordnete Sequenzierung

Stacks arbeiten nach dem FIFO-Prinzip (First-In, First-Out). Flugzeuge werden in der Reihenfolge ihres Eintreffens am Holding Fix sequenziert. Das erste Flugzeug erhält die niedrigste Höhe und wird zuerst für den Anflug oder die Weiterführung freigegeben. Mit dem Verlassen eines Flugzeugs steigen die darüber liegenden Maschinen auf die jeweils nächste verfügbare Ebene ab, um die Reihenfolge und Fairness zu wahren. Ausnahmen gibt es nur bei Notfällen oder ATC-Prioritäten.

8. Multi-Stack- und Linked-Stack-Management

In komplexem Luftraum oder an großen Drehkreuzen können Lotsen mehrere Stacks an unterschiedlichen Fixpunkten betreiben oder verkettete Stacks nutzen, um Verzögerungen auf Strecke und im Terminal zu koordinieren. Dadurch wird die Haltenachfrage verteilt, der Verkehr nach Bahn oder Anflugstrom getrennt und ein strategisches Flow-Management ermöglicht. Vorgelagerte Stacks halten Flugzeuge weiter entfernt vom Flughafen zurück und geben sie frei, sobald im Terminal-Stack Platz ist.

9. ATC-Verfahren: Erteilen und Verwalten von Stack-Freigaben

Eine Standard-Stack-Holding-Freigabe umfasst:

1. Richtung vom Fix (z. B. „Halten nördlich des ABC VOR“)
2. Name des Holding Fix
3. Radial/Kurs/Bearing/Route
4. Streckenlänge oder Zeit
5. Kurvenrichtung (Standard rechts, links falls angegeben)
6. Zugewiesene Höhe
7. EFC-Zeit

Lotsen überwachen die Flugzeuge im Stack kontinuierlich, prüfen die Einhaltung und geben Sinkflüge erst frei, wenn die unteren Ebenen geräumt sind. Moderne Radar- und Automatisierungssysteme unterstützen die Visualisierung von Stacks, helfen bei der effizienten Sequenzierung mehrerer Flugzeuge und sichern die Sicherheit.

10. Pilotenpflichten im Stack

Piloten, denen eine Stack-Ebene zugewiesen wurde, müssen:

• Die Holding-Freigabe wiederholen und bestätigen
• Den Holding Fix einstellen und identifizieren
• Das richtige Einflugverfahren bestimmen und durchführen (direkt, parallel, Träne)
• Das Muster präzise fliegen sowie zugewiesene Höhe und Geschwindigkeit einhalten
• Das Ein- und Verlassen der Warteschleife melden, falls erforderlich
• Für weitere ATC-Anweisungen aufmerksam bleiben
• Bei Bedarf das Verfahren für Sprechfunkverlust unter Verwendung der EFC-Zeit befolgen

Moderne Avionik und RNAV/FMS-Systeme unterstützen die Musterpräzision, dennoch bleiben manuelle Aufmerksamkeit und Kommunikation unerlässlich.

11. Radarerkennung und Visualisierung

Lotsen nutzen Radar- und Überwachungssysteme, um Flugzeuge innerhalb eines Stacks zu verfolgen – mit Anzeige von eindeutigen Transpondercodes, Höhe und Position. Mehrere Flugzeuge können über demselben Fix erscheinen, werden jedoch durch die Höhe unterschieden. Automatisierungstools versetzen Datenblöcke und heben die Stack-Belegung hervor, reduzieren Unübersichtlichkeit und unterstützen schnelle Entscheidungen.

12. Typische betriebliche Anwendungsfälle

Ankunftssequenzierung an großen Drehkreuzen

An Flughäfen wie Heathrow, Frankfurt oder JFK puffern Stacks überschüssige Ankünfte während der Spitzenzeiten. Die Flugzeuge werden im Stack sequenziert und je nach Bahnkapazität zum Anflug freigegeben.

Wetterbedingte Verzögerungen und Bahnsperrungen

Bei schlechtem Wetter oder Sperrungen werden anfliegende Flugzeuge in Stacks gehalten, bis die Bedingungen einen sicheren Anflug und eine Landung erlauben.

Vorgelagertes Delay-Management

Lotsen können Stacks weit entfernt vom Flughafen einrichten, um Verkehr zurückzuhalten, bevor der Terminal-Luftraum ausgelastet ist, und damit Ankunftsspitzen glätten.

Notfälle und besondere Situationen

Stacks bieten Flexibilität für das Integrieren von Durchstartverfahren, das Management von Notfällen oder besondere Anforderungen – die Flugsicherung kann Ebenen, Staffelung oder Sequenzierung nach Bedarf anpassen.

13. Rechtlicher Rahmen

Stack- und Warteschleifen-Verfahren sind standardisiert durch:

• ICAO Doc 4444 (PANS-ATM): Definiert Stack-Management, Staffelung und Lotsenverfahren
• ICAO Doc 8168 (PANS-OPS): Legt geschützten Luftraum und Hindernisfreiheit fest
• FAA AIM Abschnitt 5-3-7: US-spezifische Holding-Verfahren und Geschwindigkeitsbegrenzungen
• Nationale AIPs: Lokale Abweichungen und veröffentlichte Stack-Positionen

Die Einhaltung gewährleistet internationale Konsistenz, Sicherheit und Interoperabilität.

14. Vorteile und Einschränkungen

Vorteile

Einschränkungen

15. Fazit: Warum Stacks wichtig sind

Der Stack ist ein wesentliches Werkzeug im Luftverkehrsmanagement und ermöglicht es der Flugsicherung, eine sichere, geordnete und effiziente Sequenzierung anfliegender Flugzeuge in Zeiten von Überlastung, Wetterstörungen oder betrieblichen Einschränkungen zu gewährleisten. Durch die Nutzung des vertikalen Luftraums halten Stacks den Ankunftsstrom aufrecht, minimieren Risiken und unterstützen die komplexen Anforderungen moderner Terminalumgebungen. Fortschrittliche Verfahren, Automatisierung und internationale Vorschriften sorgen dafür, dass Stacks weiterhin ein Eckpfeiler der Flugsicherheit und Effizienz bleiben.