ASEAN Air Traffic Management and Airspace Operation

【Long Range Arrival Traffic Flow Management (LRATFM)】

広域における航空機の到着交通流管理

In the Asia-Pacific region, we are conducting research and development on a unique arrival management system called LRATFM (Long Range Air Traffic Flow Management), particularly targeting the ASEAN region where an increase in air transportation demand is expected. As shown in Figure 1, the FIR (Flight Information Region) in the ASEAN region has a distinctive shape. For example, the Singapore FIR, which manages air traffic arriving at Singapore Changi International Airport, encompasses a wide area of up to approximately 900NM in the northeast direction from Changi Airport. On the other hand, in the directions adjacent to the FIRs controlled by Malaysia and Indonesia, the airspace controlled by their respective ANSPs (Air Navigation Service Providers) is smaller and subject to limitations. Figure 2 illustrates the network structure of air traffic arriving at Changi International Airport, indicating that aircraft arrive from all directions. Therefore, for air traffic arriving from the northeast direction, an operational approach is being considered where the ANSP takes the lead, while for traffic arriving from directions with airspace restrictions, the airlines would play a more prominent role in the arrival management.

アジア環太平洋地域では、LRATFM（long range air traffic flow management）と呼称される独自の到着管理の研究開発を、特に航空輸送の需要増加が見込まれるASEAN 地域を対象に進めています。図1に表すように、ASEAN 地域のFIR は特徴的な形状をしています。例えば、シンガポールのチャンギ国際空港に到着する航空交通を管理するシンガポールFIRは、北東方面にはチャンギ空港から最大で約900NM の広範囲を包括するのに対して、マレーシアとインドネシアが管轄するFIR に隣接する方面では自国のANSP（air navigation service provider）が管制する空域が小さく、制限を受けています。図2に、チャンギ国際空港に到着する航空交通のネットワーク構造を表します。このように、航空機はチャンギ国際空港に全方向から到着することがわかります。そこで、北東方面からチャンギ空港に到着する航空交通はANSP、空域の制限を受ける方面からは航空会社が主導する到着管理の運用が検討されています。

[1] 伊藤恵理, "航空交通管理システム概論", コロナ社, 2023年2月.

[2] M. Schultz, D. Lubig, E. Asadj, J. Rosenow, E.Itoh, S.Athota. and V. Duong, "Implementation of a Long-Range Air Traffic Flow Management for the Asia-Pacific Region," in IEEE Access, vol. 9, pp. 124640-124659, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3110371.

We have conducted collaborative research with Nanyang Technological University and German Universities, proposing the operational concept of LRATFM for Changi Airport and evaluating its effectiveness. In this study, we set a waypoint approximately 250NM away from Changi Airport as the Target Time Over (TTO) reference point, where the specified passage time for arriving aircraft is established before the initiation of controller-guided arrival sequencing. For long-haul flights with a range of over 2200NM, we suggested that congestion near the airport can be significantly alleviated by adjusting the passage time through speed control until reaching the TTO reference point. We have applied data analysis methods and queueing models  developped for the AMAN design for managing air traffic to Haneda Airport, contributing to the development of the air traffic management system in the ASEAN region.urthermore, we provide our research findings not only in academic papers but also to the International Civil Aviation Organization (ICAO), a specialized agency of the United Nations, for incorporation into the development of international standards.

これまでに、南洋理工大学等との共同研究を実施し、チャンギ空港を対象としたLRATFM の運用コンセプトが提案し、その有効性が評価しました。同研究では、管制官による到着間隔づけのための誘導が始まる前の、チャンギ空港から約250NM 離れたウェイポイントを、到着機の通過時間を指定するTTO（target time over）参照地点に設定します。そして、2200NM 以上の航続距離がある長距離便に対して、TTO参照地点に到達するまでに速度制御で通過時間を調整することによって、空港近傍の混雑を大幅に緩和できることを示唆しました。羽田空港に到着する航空交通を管理するAMAN設計に応用したデータ分析手法や待ち行列モデルを応用し、ASEAN地域の航空交通管理システムの構築に貢献しています。さらに、研究成果を学術論文だけでなく、国連の専門機関であるICAO（国際民間航空機関）に提供し、国際基準策定に反映しています。

【Resilient Airspace Operation (RAO)】

レジリエントな空域運用

It is predicted that the global air traffic demand will double in the next 20 years, with a focus on the ASEAN region. Flow-Centric Operations (FCO) is a recently proposed concept in air traffic management (ATM) that aims to achieve greater capacity in en-route airspace. This concept involves controlling groups of air traffic flows instead of traditional airspace-based control, prioritizing and harmonizing flights, and reducing the workload of air traffic controllers. It is considered a necessary approach to appropriately manage the complexity of air traffic situations that arise in the context of Free Route Airspace (FRA), where individual aircraft choose and optimize their routes based on their own criteria.

今後20年間で世界の航空交通需要は2倍になり、その中心はASEAN地域に集中すると予測されています。Flow-Centric Operations (FCO)は、最近提唱された航空交通管理(ATM)の概念であり、エンルート空域においてより大きな容量を実現するための可能な運用だと考えられます。このコンセプトは、従来の空域ベースの管制ではなく、航空交通流のグループを対象に管制することで、フライトを順序立てて調和させ、航空交通管制官の負荷を軽減するアイデアに基づいています。また、個々の航空機が自身の基準に基づいてルートを選択し最適化する自由経路空域(FRA)の背景において発生する航空交通の複雑さを適切に管理するために必要なアプローチと考えられています。

In the FRA, aircraft can choose the shortest flight routes, but this can lead to congestion bottlenecks in areas that differ from traditional routes. Figure 4 illustrates the FRA boundaries, flight routes, areas where flight routes intersect, and areas where air traffic congestion occurs in the Singapore FIR. For example, the C80 area, which experiences the highest air traffic congestion, is a concern as it becomes congested with flights departing and arriving at Singapore Changi Airport and domestic flights in Malaysia, significantly increasing the workload of air traffic controllers. Therefore, in this research, a collaborative study with Nanyang Technological University is being conducted to achieve resilient air traffic operations in FRA. The congestion prediction model developed for AMAN/DMAN/SMAN design at Haneda Airport is being applied to study operational measures to alleviate congestion in bottleneck areas.

FRAでは、航空機は最短の飛行経路を選択できますが、従来の経路とは異なるエリアに渋滞が集中するボトルネックが生じます。図4は、シンガポールFIRにおけるFRAおよび飛行経路、飛行経路が交差するエリア、航空交通の渋滞が生じるエリアを図示しています。航空交通の輻輳が最も多いC80エリアでは、シンガポール チャンギ空港の離着陸便とマレーシアの国内便などが混雑し、航空管制官の作業負荷を大きくすることが懸念されています。そこで本研究では、FRAにおけるレジリエントな航空交通の運用を実現するために、南洋理工大学と共同研究を実施しています。これまでに羽田空港におけるAMAN/DMAN/SMAN設計のために開発した渋滞予測モデルを応用し、ボトルネックエリアに生じる混雑を解消する運用を研究しています。