Czym jest automatyczny system wykrywania FOD?

Czym jest automatyczny system wykrywania FOD?

Automatyczny system wykrywania FOD to zestaw czujników, które wykrywają ciała obce na nawierzchni lotniskowej i alarmują zarządcę lotniska.

FOD oznacza ciała obce (foreign object debris). ICAO i EASA definiują je jako nieożywiony przedmiot w obrębie pola ruchu naziemnego. Nie ma on funkcji operacyjnej ani lotniczej i może stanowić zagrożenie dla operacji statków powietrznych. FAA definiuje FOD jako każdy przedmiot, żywy lub nie, w niewłaściwym miejscu, który może zranić ludzi lub uszkodzić statek powietrzny. Do FOD zalicza się łączniki, narzędzia, odłamki opon oraz kawałki betonu lub asfaltu.

Znanym przypadkiem jest katastrofa Concorde’a z 25 lipca 2000 roku. Opona Concorde’a najechała na tytanowy pasek zużycia z DC-10. Ten DC-10 wystartował pięć minut wcześniej. Odłamki opony uderzyły w skrzydło, a zbiornik 5 pękł.

Dlaczego FOD ma znaczenie

AC 150/5220-24 wymienia trzy rodzaje szkód. FOD może przeciąć opony statków powietrznych. Może dostać się do silników. Może utknąć w mechanizmach wpływających na operacje lotnicze. Podmuch silników odrzutowych może też rozpędzić FOD z dużą prędkością i zranić ludzi.

Jak działają czujniki

FAA określa typy czujników według ich podstawowej metody wykrywania:

• System radarowy nadaje i odbiera sygnały radiowe, aby wykrywać obiekty.
• System elektrooptyczny używa światła widzialnego. Analizuje dane z kamery przetwarzaniem obrazu, czyli cyfrową analizą danych czujnika.
• System hybrydowy używa danych z radaru i czujnika elektrooptycznego.
• Radar ruchomy to radar na pojeździe, który skanuje powierzchnię przed nim.

AC nie ogranicza technologii, z której może korzystać lotnisko. Nie wspomina o sztucznej inteligencji. AC wymienia cechy systemów dostępnych na rynku w 2009 roku i podaje wymagania wydajnościowe, które musi spełniać każda technologia.

Typy systemów

FAA AC 150/5220-24 (2009) wyróżnia cztery typy. Tabela podaje cechy systemów dostępnych na rynku w tym czasie.

Systemy stacjonarne zapewniają ciągły nadzór. Systemy ruchome uzupełniają inspekcję wykonywaną przez człowieka.

Czego wymaga FAA

AC 150/5220-24 określa minimalne parametry działania sprzętu:

• System musi wykryć referencyjny walec, kulę wielkości piłki golfowej oraz 90 procent grupy typowych obiektów FOD.
• System musi rozróżnić dwa obiekty jako oddzielne, gdy znajdują się nie dalej niż 3 m od siebie.
• Musi określić położenie obiektu z dokładnością do 5 m.
• Alarmy fałszywe nie mogą przekraczać jednego dziennie w systemach z wizualnym wykrywaniem i trzech dziennie w systemach bez niego, uśrednionych z 90 dni.
• Systemy ciągłe powinny zazwyczaj aktualizować dane w ciągu 4 minut od zdarzenia FOD.
• Każdy system musi wykazać działanie w deszczu, śniegu i w nocy oraz prowadzić zapis czasu i położenia alarmu.
• System musi poinformować zarządcę lotniska o każdym miejscu w obszarze nadzoru, w którym wykrycie jest niemożliwe.

Droga startowa jest głównym obszarem nadzoru. Pozostałe utwardzone pola ruchu mają niższy priorytet. AC określa okres eksploatacji projektu na co najmniej 10 lat.

Stosowanie AC zasadniczo nie jest obowiązkowe. Jest obowiązkowe dla sprzętu kupionego ze środków Airport Improvement Program lub Passenger Facility Charge.

Czym kieruje się lotnisko przy wyborze systemu

AC wymienia czynniki, które zarządca lotniska może wziąć pod uwagę:

• liczba i typ statków powietrznych
• wielkość i położenie obszarów nadzoru
• czułość sprzętu, ponieważ większa czułość zwykle oznacza więcej alarmów fałszywych
• potrzeby konserwacyjne sprzętu
• klimat, ponieważ silny deszcz lub śnieg mogą pogarszać działanie czujników
• zdolność personelu do reagowania na alarmy i usuwania FOD

Co dzieje się po alarmie

Alarm informuje personel lotniska, że czujnik wykrył obiekt. Interfejs użytkownika może znajdować się w centrum operacji lotniska, w centrum utrzymania ruchu lub w wieży kontroli lotów. Lotnisko decyduje, jak poinformować personel o usunięciu FOD. Decyduje też, jak poinformować kontrolę ruchu lotniczego, aby w razie dużego ryzyka przekierować statki powietrzne.

FAA w AC 150/5210-24A podaje dwa przypadki. Jeśli FOD nie stanowi bezpośredniego zagrożenia, należy go usunąć, gdy pozwala na to harmonogram operacji. Jeśli stanowi bezpośrednie zagrożenie, program kontroli FOD musi pozwalać nadzorcy lotniska wstrzymać na chwilę operacje. FAA zaleca, aby lotniska uzgodniły procedury w tym zakresie z jednostką kontroli ruchu lotniczego.

Lotnisko powinno zapisać, jak wykryło każdy obiekt FOD, kiedy i gdzie, czym był oraz jego możliwe źródło. FAA zaprasza lotniska do przekazywania danych o typie, położeniu i źródle do krajowej bazy danych FOD.

Czy system zastępuje inspekcję?

Nie. Wytyczne FAA stwierdzają, że systemy wykrywania FOD nie są projektowane ani certyfikowane jako systemy krytyczne dla bezpieczeństwa. Lotniska nie mogą ich używać zamiast wymaganych inspekcji. Lotnisko, które taki system ma, może korzystać z jego innych funkcji, ale tylko w charakterze uzupełniającym i doradczym.

ICAO Załącznik 14 wymaga codziennych inspekcji pola ruchu naziemnego. Wymaga co najmniej dwóch dla kodu lotniska 3 lub 4. FAA w AC 150/5220-24 nazywa personel lotniska głównym czujnikiem FOD.

Kontrola FOD bez automatyzacji

Inspekcja jest podstawą każdego programu FOD. Oto główne praktyki:

• Kontrolować pole ruchu naziemnego co najmniej raz dziennie, a częściej na placach budowy i po wypadku, incydencie lub wycieku. EASA dodaje inspekcje po ekstremalnej pogodzie.
• Wykonać dwa lub więcej przejazdów wzdłuż pasa startowego, aby zmniejszyć szerokość każdej strefy inspekcji. Przejechać krótkie odcinki dróg kołowania, ponieważ inspektorzy często je pomijają.
• Kontrolować pieszo, aby dotrzeć do obszarów, których nie sięga pojazd, na przykład trawników.
• Używać dodatkowych świateł na pojazdach podczas nocnych inspekcji.
• Pozwolić najemcom i przewoźnikom lotniczym uczestniczyć w inspekcjach i zgłaszać zauważony FOD.

Niektóre lotniska organizują spacery FOD. Personel, partnerzy i wolontariusze zbierają FOD ręcznie. FAA zauważa, że podczas tych spacerów nie zawsze zapisuje się położenie i pochodzenie każdego obiektu.

Co FAA ustaliła w testach

FAA przetestowała cztery typy systemów, aby ustalić minimalne wymagania wydajnościowe. Raporty to:

• system radarowy w Providence, DOT/FAA/AR-10/33
• system elektrooptyczny na lotnisku Chicago O’Hare, DOT/FAA/AR-11/13
• system hybrydowy na lotnisku Boston Logan, DOT/FAA/TC-12/22
• ruchomy system radarowy na trzech lotniskach, DOT/FAA/AR-11/12

W późniejszym badaniu FAA na lotnisku Boston Logan porównano pas z systemem hybrydowym z pasem kontrolowanym wyłącznie przez człowieka. Przez 18 miesięcy system znalazł 139 obiektów, a ludzie znaleźli 21. Spośród 139, 95 to były szczątki dzikich zwierząt. Na lotnisku Seattle-Tacoma, przez 12 miesięcy, system znalazł 102 obiekty, a ludzie 30. Spośród 102, 37 to były szczątki dzikich zwierząt. FAA odnotowuje też obawy dotyczące liczby fałszywych wykryć.

Drony i kamery AI

AC definiuje przetwarzanie obrazu, ale nie sztuczną inteligencję. FAA przetestowała mały statek bezzałogowy z algorytmem uczenia głębokiego. Testy odbyły się na lotniskach Cape May County i Atlantic City International. Przepływ pracy wykrył 96 procent obiektów FOD określonych w AC. Spełnił tylko niektóre wymagania AC. Wymaga pracy nad fałszywymi wykryciami, czasem przetwarzania, interfejsem alarmów oraz wykrywaniem przy słabym świetle i złej pogodzie.

Skąd pochodzi FOD

AC wymienia jako źródła personel, infrastrukturę lotniska (nawierzchnie, oświetlenie i oznakowanie), środowisko oraz sprzęt. AC przywołuje roczne badanie na lotnisku. Ponad 60 procent przedmiotów stanowił metal, 18 procent guma, a blisko 50 procent miało ciemną barwę. Typowe przedmioty pochodzące z nawierzchni to odłamki betonu i asfaltu, materiał gumowy ze spoin i odpryski farby.

AC 150/5380-6C zwraca uwagę, że uszkodzenia nawierzchni mogą wytwarzać luźny materiał, który uderza w śmigła lub dostaje się do silników odrzutowych. Stwierdza, że wszystkie inspekcje nawierzchni powinny obejmować FOD. AC 150/5210-24A wymienia jako źródło nawierzchnię w złym stanie, z łuszczeniem lub pęknięciami. Dodaje, że badania pokazują, iż główne źródła ciał obcych zasysanych przez silniki to pęknięcia i spoiny. Prosi lotniska o ich usuwanie.

Koszt

Prezentacja FAA o badaniu na lotnisku Boston Logan podaje koszt instalacji około 1,7 miliona dolarów amerykańskich za 7 000 stóp pasa 9/27. Analiza kosztów i korzyści FAA, DOT/FAA/TC-22/47, podaje, że szacunki rocznego globalnego kosztu FOD sięgają 22,7 miliarda dolarów amerykańskich. Żadna z tych liczb nie jest ceną dla innego lotniska.

Przepisy

EASA ADR.OPS.B.016 wymaga, aby operator lotniska prowadził program kontroli FOD. Program obejmuje procedury wykrywania FOD przez monitorowanie i inspekcję pola ruchu naziemnego według harmonogramu. Wymaga też zbierania danych, aby znajdować źródła i trendy FOD. ICAO Załącznik 14 wymaga codziennych inspekcji pola ruchu naziemnego oraz monitorowania nawierzchni, aby unikać FOD. Żaden z tych zapisów nie wymaga systemu zautomatyzowanego.

W Stanach Zjednoczonych 14 CFR 139.305(a)(4) wymaga szybkiego usuwania błota, brudu, piasku, luźnego kruszywa, odpadów, ciał obcych, osadów gumy i innych zanieczyszczeń. Usunięcie ma być tak pełne, jak to jest praktycznie możliwe. Sekcja 139.327 wymaga codziennych inspekcji na lotniskach posiadających certyfikat. AC 150/5210-24A opisuje te inspekcje jako główny sposób wykrywania FOD na niektórych lotniskach.