L’era digitale delle torri di controllo

L’era digitale delle torri di controllo

Nella gestione del traffico aereo le torri di controllo remote sono ormai realtà, ma già si pensa al passo successivo: torri remote multiple dalle quali controllare più aeroporti in simultanea. La sperimentazione è iniziata e gli aspetti multimodali in ambienti virtuali giocano un ruolo chiave.

Aumenta il traffico nei cieli europei. Nell’ultimo anno in Europa hanno circolato 10 milioni di aerei su cui hanno viaggiato 1,6 miliardi di passeggeri. Numeri importanti, che vedranno un’ulteriore crescita entro il 2030 quando i voli saliranno fino a 16,9 milioni ogni anno. Con SESAR – il programma di studio, gestione e modernizzazione dello spazio aereo europeo –  ed investimenti per 1,5 miliardi di euro, l’Unione Europea intende affrontare l’incremento del traffico aereo dei prossimi anni continuando a garantire i più elevati standard di sicurezza e riducendo al minimo i ritardi e le cancellazioni dei voli. Ma per il sistema di gestione del traffico aereo non sarà una sfida semplice.

L’intero sistema ATM (Air Traffic Management) dovrà essere aggiornato con tecnologie innovative e nuove procedure operative, e le trasformazioni coinvolgeranno inevitabilmente anche gli aspetti umani e organizzativi, strettamente connessi a quelli tecnologici.

Si passa al digitale

Un passo importante verso un più efficiente e moderno sistema di controllo del traffico aereo è già stato compiuto con l’entrata in funzione delle prime Torri di Controllo Remote. Si tratta di un sistema di digitalizzazione del traffico aereo, dove un sofisticato insieme di videocamere panoramiche e microfoni ad alta definizione comunicano via wireless con un hub remoto, una stanza dove monitor dedicati trasmettono ai controllori tutte le informazioni necessarie per il controllo del traffico aereo. La prima è entrata in funzione nell’aeroporto svedese di Örnsköldsvik, nel 2015, dopo un anno di sperimentazioni. Dalla gestione remota di piccoli aeroporti si è passati poi alla sperimentazione in aeroporti a più  alta densità di traffico.

In Italia il primo passo è stato compiuto da ENAV (la società che gestisce il traffico aereo civile) presso una delle sale operative della torre di Milano Malpensa con il progetto RACOON (Remote Airport Concept Of OperatioN), parte del programma europeo SESAR. Attraverso RACOON, dalla torre di Malpensa sono stati gestiti oltre 100 movimenti tra decolli e atterraggi sull’aeroporto di Linate. La torre di controllo del primo ha quindi svolto le funzioni di quella del secondo, nonostante i 60 chilometri che separano i due aeroporti. “Le operazioni da torre remota non hanno avuto impatto negativo sulle prestazioni dei controllori nella gestione del traffico e non hanno richiesto modifiche rilevanti nel metodo di lavoro convenzionale” afferma Michela Terenzi di Deep Blue, responsabile in RACOON della valutazione delle prestazioni umane.

Quella di Malpensa è stata la prima sperimentazione al mondo sulla gestione in remoto di un aeroporto ad alta densità di traffico. “Voli veri”, ha puntualizzato Iacopo Prissinotti, direttore delle attività internazionali di ENAV,  anche se da Linate i controllori erano pronti ad intervenire in caso di necessità.

Quella delle torri remote singole è oramai una realtà attiva in diversi aeroporti europei e degli Stati Uniti ma il settore ATM sta già guardando alla prossima grande sfida, quella delle Torri Remote Multiple.

Centralizzare il controllo del traffico aereo

Far fronte all’incremento del traffico aereo dei prossimi anni aumentando la sicurezza e l’efficienza delle torri di controllo e allo stesso tempo riducendone i costi. Come? Tramite le Torri Remote Multiple (MRT), hub forniti di tecnologie in grado di gestire il controllo del traffico aereo da remoto di più aeroporti in simultanea.

Inizialmente concepita come una soluzione facile ed economica, ma adatta solo ad aeroporti di piccole dimensioni e basso traffico, la tecnologia è adesso in fase di sperimentazione anche per la gestione del traffico aereo di grandi aeroporti.

Il concetto di Torre Remota Multipla è stato per la prima volta testato nel novembre 2017 nel DLR Air Traffic Validation Center a Braunschweig, in Germania, dove una singola torre remota ha gestito più di trenta operazioni all’ora degli aeroporti ungheresi di Budapest, Pápa e Debrecen. Il progetto fa parte del programma SESAR 2020 e coinvolge HungaroControl, Frequentis AG, DLR e Selex ES GmbH (Leonardo LTD).

I test sono proseguiti nel marzo 2018 con due banchi di prova in parallelo. Il primo, progettato dal consorzio del progetto Remote Tower for Multiple Airports,  si è svolto in Germania e ha visto i controllori di volo gestire 22 differenti scenari con l’ausilio di diverse funzioni di supporto. Durante le validazioni, della durata di 50 minuti ciascuna, gli esperti hanno potuto valutare i livelli di sicurezza, i carichi di lavoro e le prestazioni generali dei controllori coinvolti.

Il secondo test si è svolto invece in Norvegia con la società di tecnologia e consulenza INDRA,  che ha proceduto a una ricreazione 3D completa dell’ambiente delle torri degli aeroporti norvegesi di Røst, Haugesund e Bodø, insieme ad Avinor, fornitore norvegese di servizi di navigazione aerea. Durante la simulazione tre esperti controllori di volo hanno lavorato su tre scenari diversi con traffico e complessità crescenti. Dopo gli esercizi, sono state condotte interviste per valutare aspetti quali la consapevolezza della situazione, il carico di lavoro percepito, i limiti operativi, la fattibilità e gli strumenti per raggiungere una maggiore capacità di analisi. Il test ha fornito informazioni e risultati di grande valore, primo su tutti l’aver dimostrato la possibilità di gestire simultaneamente più aeroporti, fornendo una solida base su cui fondare gli sviluppi previsti dal progetto. I test in parallelo di SESAR sono un primo passo verso la gestione da remoto, da un’unica postazione di controllo, del traffico di diversi aeroporti in simultanea.

La sfida è stata raccolta anche in Italia da ENAV con il nuovo piano industriale per il quadriennio 2018-2022. Attualmente ENAV gestisce il traffico aereo nazionale da 4 centri di controllo (Roma, Milano, Padova e Brindisi), che assistono gli aerei in fase di rotta, e da 45 torri di controllo in altrettanti aeroporti, dalle quali vengono gestiti decolli, atterraggi e movimentazione al suolo degli aeromobili. Infine, il servizio di avvicinamento nelle fasi di salita e discesa viene svolto generalmente da alcune torri di controllo e solo per i maggiori aeroporti nazionali da alcuni dei centri di controllo.

Con un investimento di circa 650 milioni di euro in 5 anni, ENAV prevede di consolidare i centri di controllo di Roma e Milano, facendo loro assorbire anche le attività di quasi tutti i centri di avvicinamento dislocati sulle torri di controllo. Una vera e propria rivoluzione tecnologica avverrà anche negli aeroporti di Brindisi e di Padova, che diverranno i due hub dai quali progressivamente verranno gestite da remoto le torri di controllo e le principali attività di altri aeroporti.

“Ma nulla può sostituire il fattore umano che per il controllo è fondamentale”, spiega Claudio Biagiola, responsabile della torre di controllo di Malpensa per ENAV. E infatti gli investimenti di ENAV non saranno rivolti soltanto allo sviluppo e all’implementazione di nuove piattaforme tecnologiche ma anche alla formazione e all’addestramento del proprio personale e alla modernizzazione di alcune infrastrutture propedeutiche alla transizione al nuovo modello operativo; questo, una volta entrato a regime, consentirà anche la centralizzazione delle attività di monitoraggio e manutenzione, con una netta riduzione dei costi e dei tempi di intervento e, si prevede, con un aumento della produttività.

MOTO e gli stimoli multimodali

Con il passaggio al nuovo modello di gestione del traffico aereo cambierà anche una parte del lavoro dei controllori di volo, che dovranno sapersi ambientare al nuovo scenario di lavoro da remoto, alle nuove tecnologie e alle competenze che queste richiederanno e ai diversi carichi di lavoro. Parallelamente alle nuove implementazioni tecnologiche è quindi fondamentale studiare l’impatto che queste avranno sul lavoro umano, che continuerà ad essere fondamentale ed insostituibile.

Fino ad oggi i progressi delle prestazioni umane nella gestione del traffico aereo di torre si sono concentrati principalmente su un unico senso: la vista. Esiste quindi un potenziale ancora inesplorato, che riguarda l’utilizzo degli altri sensi percettivi e quindi un possibile miglioramento della performance dei controllori di volo operanti nelle torri remote. In questo nuovo campo di ricerca si inserisce il progetto europeo MOTO (Multimodal Remote Tower in Virtual Reality Environment), finanziato all’interno del programma SESAR e che come Deep Blue ci vede impegnati nel ruolo di coordinatori.

Il progetto, iniziato nel giugno 2016 e durato 24 mesi, ha avuto come obiettivo l’identificazione dei principali stimoli multimodali (e multisensoriali) richiesti dalle torri di controllo remote per il miglioramento del “senso di presenza” sperimentato dai controllori del traffico aereo; ovvero, per il miglioramento di tutte quelle percezioni e stimoli che vanno oltre la vista, e che contribuiscono a creare un maggiore senso di consapevolezza e di realtà per chi lavora in realtà virtuali e/o remotizzate. Così si inganna il cervello, facendogli credere di essere davvero in quella torre di controllo di fronte alla quale stanno passando aeroplani: grazie agli stimoli multisensoriali si aumenta il senso di presenza e di conseguenza aumentano le prestazioni dei controllori di volo.

Il primo esperimento di convalida ha visto la partecipazione di 15 controllori che hanno lavorato all’interno di un ambiente di realtà virtuale attraverso l’utilizzo della piattaforma HTC Vive Head Mounted Display. Ai partecipanti è stato richiesto di gestire differenti scenari realistici di operazioni da torri di controllo, con differenti livelli di complessità via via crescenti e in quattro condizioni di modalità sensoriali: visuale; visuale e uditiva; visuale e tattile; visuale, uditiva e tattile. Tramite l’utilizzo di segnali e indicatori neurofisiologici (elettroencefalogramma, elettrocardiogramma, risposta cutanea galvanica ed elettrooculogramma), sviluppati dai neuroscienziati del gruppo di ricerca guidato dal Prof. Fabio Babiloni dell’Università La Sapienza di Roma, sono stati investigati la performance, il senso di presenza, la capacità di mantenere una piena consapevolezza di tutti gli aspetti rilevanti e il carico di lavoro cognitivo dei controllori di volo partecipanti all’esperimento. La validazione è stata poi completata con la somministrazione di un questionario soggettivo.

La prima fase di validazione di MOTO ha avuto il merito di dimostrare che l’attivazione di una coppia di stimoli multimodali (visivi e uditivi o visivi e vibrotattili) di supporto ai controllori di volo favorisce la loro performance, ne riduce il carico di lavoro e ne aumenta il senso di realtà e di presenza. Al contrario, se i feedback multimodali vengono forniti tutti e tre contemporaneamente, si assiste a una riduzione della prestazione, probabilmente dovuta ad un sovraccarico di stimoli difficili da gestire dal cervello.

La sperimentazione di MOTO è poi proseguita passando da un contesto virtuale ad uno più realistico, presso la piattaforma di torre di controllo remoto dell’ENAC (l’ente che si occupa dei molteplici aspetti della regolazione dell’aviazione civile) a Tolosa, in Francia. In questa piattaforma sono stati integrati una serie di prototipi sviluppati in MOTO, con lo scopo di amplificare i feedback multimodali forniti ai controllori: questi prototipi fornivano uno stimolo sensoriale alla volta o al massimo a coppie, sulla base dei risultati della prima fase. I risultati della seconda fase hanno permesso di tracciare una prima rotta per i prossimi studi sui supporti multimodali da inserire nelle torri remote.

I vantaggi per il settore ATM

Gli studi di MOTO su torri remote multimodali in ambienti di realtà virtuale potrebbero portare notevoli vantaggi per la digitalizzazione del sistema di gestione del traffico aereo e saranno altrettanto utili anche per lo sviluppo delle torri multiple.

Inoltre, un primo strumento messo a disposizione da MOTO è la piattaforma di realtà virtuale utilizzata in una delle validazioni: un tool economico, flessibile, adattabile a differenti scenari e che permette di introdurre e testare nuovi concetti e di eseguire training, sperimentazioni e validazioni.

Un importante momento di confronto sulle torri di controllo remote si avrà durante l’International Symposium Remote Tower 2018, che si terrà il 9 e 10 ottobre 2018 a Tolosa. L’evento si rivolge a tutti i potenziali attori del controllo del traffico aereo (dalla ricerca fino all’industria) e sarà l’occasione anche per  MOTO per condividere esperienze ed aggiornamenti sullo stato di avanzamento della digitalizzazione delle torri di controllo.