Systemfähigkeit in der Validierung: Das DLR Validierungszentrum Luftverkehr

Abstract

Das Wachstum im Luftverkehr und die Steigerung der Verkehrskapazität standen lange Jahre im Blickpunkt der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet des Luftverkehrsmanagements (Air Traffic Management – ATM). Veränderungen im soziokulturellen Umfeld und die Verlagerung der Wachstumsentwicklung im Zuge der Globalisierung stellen die Entwicklung des Luftverkehrs in Europa vor neue Herausforderungen. Im Fokus steht mehr und mehr ein effizienter, emissionsarmer und umweltfreundlicher Betrieb, der neue innovative Technologien nutzt und die dafür erforderlichen Organisationsstrukturen und Betriebsverfahren bereitstellt. Die hierfür zu entwickelnden Konzepte müssen robust gegenüber Störungen und gleichzeitig flexibel hinsichtlich der anfallenden Verkehrsmengen sein. Die Bereitstellung transparenter Informationen und eine abgestimmte, kollaborative Entscheidungsfindung sind Schlüsselelemente für ein hochvernetztes zukünftiges Luftverkehrsmanagement. Eine Infrastruktur zur Simulation und Bewertung derartiger Konzepte und Systeme muss an die gestiegenen Anforderungen hinsichtlich Komplexität und Vernetzung des zukünftigen Luftverkehrssystems angepasst sein. Eine die Konzeptentwicklung begleitende Validierung erfordert zudem die kontinuierliche Überprüfung aller Entwicklungsschritte – von ersten Konzeptideen bis hin zur Erprobung von Prototypen und deren Einsatz unter realitätsnahen Bedingungen. Beim Durchlaufen der Validierungsphasen müssen Modellierungsansätze, Bewertungsindikatoren und Validierungshypothesen konsistent gehalten und mit jedem Schritt überprüft und verglichen werden. Das DLR Institut für Flugführung hat daher im Jahr 2012 seine bestehenden Validierungsanlagen und –werkzeuge erweitert und zum Validierungszentrum Luftverkehr zusammengefasst. Es verfügt sowohl über analytische Werkzeuge und Simulationsmodelle für frühe Phasen der Validierung als auch über hochkomplexe und vernetzbare Echtzeitsimulatoren für alle Arbeitsbereiche des Luftverkehrsmanagements. Zusammen mit den Fähigkeiten der DLR Flugversuchsträger und den umfangreichen Feldtesteinrichtungen am Forschungsflughafen Braunschweig können auch weitere externe Anlagen und Installationen in die Bewertungsumgebung des Validierungszentrums integriert werden. Vorgestellt wird der Aufbau des Validierungszentrums und die methodische Nutzung der vorhandenen Einrichtungen. Die Bedeutung der Durchgängigkeit verwendeter Modelle, Indikatoren und Metriken als Bestandteil einer systematischen Validierungskette wird anhand beispielhafter Ergebnisse verdeutlicht. Dabei werden die Anforderungen an die Systemfähigkeit der ATM Validierung für die Evaluierung moderner und durch zahlreiche Wechselwirkungen miteinander verknüpfter ATM-Komponenten aufgezeigt.