TRAFFIC COLLISION AVOIDANCE SYSTEM

TCAS II

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Introduction

Le TCAS (Traffic alert and Collision Avoidance System) également appelé ACAS (Airborne alert and Collision Avoidance System) selon l'OACI (Organisation de l'aviation civile internationale), est un instrument de bord d'avion destiné à éviter les collisions en vol entre aéronefs. Le terme ACAS est généralement utilisé pour désigner la norme ou le concept et le terme TCAS pour la mise en œuvre. Cependant, les deux termes sont souvent utilisés de manière interchangeable.
La Commission européenne a publié une règle d'application rendant obligatoire la version 7,1 de l'ACAS II dans l'espace aérien de l'Union européenne à partir du 1er décembre 2015 pour tous les avions dont la masse maximale certifiée au décollage dépasse 5700 kg ou autorisée à transporter plus de 19 passagers, sauf les aéronefs sans équipage. Les aéronefs qui ne sont pas mentionnés ci-dessus, mais qui sont équipés sur une base volontaire de l'ACAS II, doivent être équipés de la version 7,1.

Le TCAS est conçu pour fonctionner à la fois de manière autonome et indépendante des équipements de navigation aérienne et de tout système au sol utilisé pour la fourniture de services de la circulation aérienne.
Grâce à des antennes, le TCAS interroge les transpondeurs conformes aux normes de l'OACI des avions qui se trouvent à proximité. En se basant sur les réponses reçues, le système suit la distance oblique, l'altitude (lorsqu'elle est incluse dans le message de réponse) et le relèvement du trafic environnant.
Le TCAS peut émettre deux types d'alertes :
- les avis de trafic TA, qui visent à aider les pilotes dans l'acquisition visuelle de l'aéronef intrus et à les alerter pour qu'ils soient prêts à recevoir un avis de résolution potentiel.
- les avis de résolution RA, qui sont des manoeuvres d'évitement recommandées au pilote. Un RA indiquera au pilote la plage de vitesses verticales à l'intérieur de laquelle l'avion doit être piloté pour éviter la menace. Un RA peut être généré pour tous les avions équipés d'un transpondeur d'altitude Mode S ou Mode A/C ; l'intrus n'a pas besoin d'être équipé de TCAS II. Lorsque l'avion intrus est également équipé d'un système TCAS II, les deux systèmes coordonnent leurs RA via la liaison de données Mode S, afin de sélectionner des capteurs de résolution complémentaires. Le TCAS II ne détecte pas les aéronefs non équipés de transpondeur ou les aéronefs équipés d'un transpondeur non opérationnel.

Principe de fonctionnement

Le TCAS II est un système interrogatif et coopératif, qui questionne les transpondeurs des avions proches sur la fréquence 1030 MHz. L'avion interrogé répond ensuite sur la fréquence 1090 MHz et entamera si nécessaire un dialogue avec le TCAS s'il est lui-même équipé du même système TCAS II et au-dessus, ce afin de coordonner les actions indiquées aux pilotes en cas de risque de collision.
Le TCAS interroge toutes les secondes environ tous les avions équipés de transpondeur mode A, C ou S (en fonctionnement) dans sa zone de détection (un cercle de 30 NM de rayon). En fonction des réponses des transpondeurs des trafics détectés, le calculateur détermine la position de ceux-ci en deux transpondeurs Mode A sans report d'altitude ou trois dimensions transpondeur Mode C avec report d'altitude ou Transpondeur Mode S ou ADS-B. Il est capable d'interroger et suivre plus de 45 appareils simultanément et d'en afficher jusqu'à 30.
Le type d'information affiché et le cas échéant de message généré par le TCAS dépend de la position et de la distance du trafic détecté par rapport à l'avion dans le plan vertical et horizontal.
Le calculateur reçoit également en entrée des informations externes (position des volets, contacteur de train, alarme cisaillement de vent, avertisseur de décrochage) lui permettant d'inhiber certains de ses messages de résolution RA lorsqu'il est près du sol ou près de son plafond pratique, de manière à privilégier les ordres de résolution cohérents (éviter de donner un ordre de descente près du sol par exemple) ou pour éviter de générer de fausses alertes en approche avec d'autres avions au sol. Les messages TCAS sont inhibés également en cas d'alerte WINDSHEAR (Cisaillement de vent) ou GPWS (proximité du sol), alertes qui sont prioritaires.
Source du paragraphe Wikipédia

ACAS X - Prévention du futur

Au lieu d'utiliser un ensemble de règles codées, la logique d'alerte de l'ACAS X est basée sur une table de consultation numérique optimisée par rapport à un modèle de probabilités de l'espace aérien et un ensemble de considérations opérationnelles et de sécurité. Le modèle de probabilités ACAS X fournit une représentation statistique de la position future de l'aéronef. Elle prend également en compte les objectifs de sécurité et d'exploitation du système permettant d'adapter la logique à des procédures ou configurations particulières de l'espace aérien.
Ceci est intégré dans un processus d'optimisation appelé programmation dynamique afin de déterminer la meilleure ligne de conduite à suivre en fonction du contexte du conflit. Pour ce faire, on utilise un système de récompenses par rapport aux coûts afin de déterminer les mesures les plus avantageuses (c'est-à-dire maintenir un espacement sécuritaire tout en mettant en œuvre une manœuvre d'évitement rentable). Les paramètres clés de la pertinence opérationnelle et de l'acceptabilité des pilotes comprennent la réduction au minimum de la fréquence des alertes qui entraînent des inversions/passages d'altitude intempestifs intentionnels ou des avis perturbateurs lors de rencontres non critiques.
L'ACAS X devrait permettre d'améliorer la sécurité tout en réduisant le taux d'alerte inutile. Le système utilisera le même matériel (antennes et affichages) que le système TCAS II actuel et la même gamme des RA comme dans la version 7.1 du TCAS II sera utilisée. Il n'y aura aucun changement dans la façon dont les RA sont affichés et annoncés au pilote, à l'exception des RA "Maintain Vertical Speed and Crossing Maintain Vertical Speed", qui sur ACAS X, seront annoncés au moyen du même signal sonore que les RA "descend or Climb or Reversal Descent or Reversal Climb" (si le RA Maintain Vertical Speed est un RA inversé). Par conséquent, les pilotes et les contrôleurs ne percevront aucun changement lors de la transition vers le nouveau système, qui sera entièrement compatible avec les systèmes TCAS II actuels. Il est prévu que l'ACAS Xa remplacera à terme le TCAS II.