PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 92 Transport 2013 Paulina Staczyk, Anna Stelmach Politechnika Warszawska, Wydzia Transportu ANALIZA WPYWU ELEMENTÓW INFRASTRUKTURY KRYTYCZNEJ NA GOTOWO OPERACYJN PORTU LOTNICZEGO Rkopis dostarczono, kwiecie 2013 Streszczenie: W artykule przedstawiono problem oceny bezpieczestwa w porcie lotniczym majc na uwadze okrelenie,,infrastruktur krytycznych portu lotniczego. W obecnych czasach, kiedy z problemem przemocy oraz aktami bezprawnej ingerencji mamy do czynienia bardzo czsto, problem bezpieczestwa staje si coraz bardziej istotnym. W celu analizy bezpieczestwa portu lotniczego naley okreli podstawowe pojcia zwizane z infrastruktur portu lotniczego oraz jej elementami a take okreli w jakim stopniu wpywaj one na poziom bezpieczestwa. Wielkoci za pomoc, której mona okreli poziom bezpieczestwa jest niezawodno. Port lotniczy charakteryzuje si struktur szeregowo-równoleg i jest w stanie gotowoci w momencie, gdy w czasie wykonywania operacji lotniczej bdzie istniaa, co najmniej jedna minimalna cieka zdatnoci umoliwiajca realizacj tej operacji. Sowa kluczowe: gotowo operacyjna, infrastruktura krytyczna portu lotniczego 1. WSTP Transport lotniczy jest jednym z najbardziej bezpiecznych form transportu we wspóczesnym wiecie, dlatego te coraz wiksza ilo ludzi wybiera ten wanie rodek transportu w celu odbycia dalekiej i szybkiej podróy. Na przeomie wierwiecza zainteresowanie transportem lotniczym ulego radykalnym zmianom, co byo spowodowane powstaniem konkurencji. Przewonik lotniczy, który utrzymywa dotychczas monopol w danym rejonie, pobiera due kwoty za przelot, dlatego te stanowio to ograniczenie w upowszechnieniu tego rodzaju transportu. Obecnie, kiedy mamy do wyboru kilka, a nawet kilkanacie linii lotniczych moemy wybra, czy lecie rejsowym samolotem i paci wicej czy tanimi liniami lotniczymi. Dla porównania, bilet lotniczy irlandzkiego przewonika Ryanair z Krakowa do Mediolanu kosztuje mniej ni bilet kolejowy z Krakowa do Warszawy, pomijajc czasy podróy, które w tym przypadku s porównywalne.
212 Paulina Staczyk, Anna Stelmach Literatura dotyczca portów lotniczych, ich eksploatacji i zagadnie funkcjonowania nie jest zbyt obszerna. Tym niemniej moemy tu wymieni takie pozycje jak; [1], [3], [11] - dotyczce utrzymania technicznego elementów infrastruktury oraz [2], [4], [6], [7], [12] - metod modelowania i symulacji. W zwizku z rosncym zainteresowaniem transportem lotniczym nie tylko przez pasaerów a take inne osoby, np. terrorystów istotnym staj si pojcie gotowoci operacyjnej oraz bezpieczestwa w porcie lotniczym. 2. PORT LOTNICZY Lotnisko jest to wydzielony obszar na ldzie, wodzie lub innej powierzchni w caoci lub czci przeznaczony do wykonywania startów, ldowa i naziemnego ruchu statków powietrznych, wraz ze znajdujcymi si w jego granicach obiektami i urzdzeniami budowlanymi o charakterze trwaym, wpisany do rejestru lotnisk. Rysunek 1 przedstawia plan portu lotniczego im. F. Chopina w Warszawie. Natomiast port lotniczy to lotnisko uytku publicznego wykorzystywane do lotów handlowych okrelony, jako zoony organizm, którego zadaniem jest stworzenie odpowiednich warunków do obsugi pasaerów i towarów odbywajcych podróe przy wykorzystaniu statków powietrznych. Niestety w jego dziaalnoci dochodzi równie do sytuacji kryzysowych [13]. W portach lotniczych wykonywane s operacje ldowania i startów statków powietrznych[8]: - ldowanie 1 VFR - ldowanie IFR 2 - start VFR 3 - start 4 IFR Do wykonywania lotów VFR na lotnisku kontrolowanym musz by spenione okrelone warunki, wykonywane mog by one jedynie midzy wschodem i zachodem soca, na wysokoci do 6100 m z prdkoci poddwikow. Dla wykonywania lotu IFR statek powietrzny powinien by wyposaony w rodki cznoci i urzdzenia nawigacyjne. Port lotniczy to zoony system techniczny, w którym realizowane s liczne procesy eksploatacyjne. Mona je podzieli w nastpujcy sposób: - Utrzymanie techniczne elementów infrastruktury - Kontrola stanu eksploatacyjnego elementów infrastruktur - Operacja startów i ldowa statków powietrznych - Zapewnienie sub ruchu lotniczego 1 Ldowanie zazwyczaj ostatni etap lotu polegajcy na sprowadzeniu statku powietrznego na ziemie. 2 IFR Instrument Flight Rules skrót oznaczajcy przepisy wykonywania lotów wedug wskaza przyrzdów. 3 VFR Visual Flight Rules skrót oznaczajcy przepisy wykonywania lotów z widocznoci. 4 Start pocztkowa faza lotu polegajca na oderwaniu statku powietrznego od ziemi i rozpoczcie lotu.
Analiza wpywu elementów infrastruktury krytycznej na gotowo operacyjn portu lotniczego 213 - Suby kontroli ruchu lotniczego - Suby informacji oraz suby alarmowe w odniesieniu do ruchu statków powietrznych na drogach startowych i koowania oraz wykonujcych loty w rejonie lotniska - Obsuga naziemna statków powietrznych - Obsuga naziemna pasaerów i ich bagau oraz poczty i adunków - Kontrole paszportowa i celna pasaerów - Kontrola bezpieczestwa i procesy zwizane z ochron przed atakami bezprawnej ingerencji Rys. 1. Plan Lotniska Chopina (ródo:[5])
214 Paulina Staczyk, Anna Stelmach 3. POJCIE INFRASTRUKTURY KRYTYCZNEJ Podstawowym aktem prawnym dotyczcym zarzdzania kryzysowego jest Ustawa z dnia 26 kwietnia 2007 r. o zarzdzaniu kryzysowym, która to pojcie infrastruktury krytycznej okrela jako systemy oraz wchodzce w ich skad powizane ze sob funkcjonalne obiekty, w tym obiekty budowlane, urzdzenia, instalacje, usugi kluczowe dla bezpieczestwa pastwa i jego obywateli oraz suce zapewnieniu sprawnego funkcjonowania organów administracji publicznej, instytucji i przedsibiorców. Naley zaznaczy, i obejmuje ona take systemy transportowe i komunikacyjne, w tym porty lotnicze. Do najwaniejszych obiektów infrastruktury portowej podlegajcej szczególnej ochronie naley zaliczy: - terminale (w tym pasaerski) - wiee kontroli ruchu lotniczego - generatory energetyczne - magazyny paliw i smarów - systemy klimatyzacyjne i wentylacyjne - bocznice kolejowe - ujcia wody - pyty postojowe statków powietrznych - hangary - inne urzdzenia lub obiekty uznane prze prezesa ULC lub zarzdzajcego lotniskiem za kluczowe dla ochrony lotnictwa cywilnego przed aktami bezprawnej ingerencji. Terminal czyli ogólnodostpna strefa portu lotniczego ma bezporedni wpyw na jego funkcjonowanie jako caoci i realizowane za jego porednictwem przewozy. Wraliwo terminalu wynika przede wszystkim z faktu przebywania w nim osób postronnych i pasaerów, którzy nie podlegali jakimkolwiek kontrolom. Z punktu widzenia ochrony portu lotniczego istotne znaczenie ma bardzo dua powierzchnia do nadzoru. Infrastruktur portu lotniczego mona podzieli na trzy skadowe elementy, które tworz cao i s ze sob powizane funkcyjnie. Do elementów tych naley zaliczy: - Cz lotnicz lotniska, jest to obszar trwale przeznaczony dla startów i ldowa statków powietrznych oraz do zwizanego z tym ruchu statków powietrznych, wraz z urzdzeniami sucymi do obsugi tego ruchu, obejmujca w szczególnoci pole manewrowe oraz pyty postojowe - Scentralizowan infrastruktur portu lotniczego, s to elementy infrastruktury i urzdzenia w porcie lotniczym suce do wykonywania usug obsugi naziemnej, obejmujca system odpraw pasaerów i bagau, pomieszczenia sortowni bagau oraz tamocigi suce do transportu bagau wewntrz terminalu lotniska, naziemne stacje zasilania w energi elektryczn, system informacji lotniskowej - Lotnicze urzdzenia naziemne, obiekty i urzdzenia do kierowania, kontroli, nadzoru i zabezpieczenia obsugi ruchu lotniczego takie jak: - Urzdzenia radiokomunikacyjne - Urzdzenia radiolokacyjne - Urzdzenia radionawigacyjne - Wzrokowe pomoce nawigacyjne - Automatyczne systemy pomiarowe parametrów meteorologicznych
Analiza wpywu elementów infrastruktury krytycznej na gotowo operacyjn portu lotniczego 215 W przypadku wystpienia sytuacji kryzysowej w lotnictwie cywilnym zarzdzajcy lotniskiem zwouje sztab kryzysowy, który prowadzi dziaania z poziom centrum. W jego skad wchodz: - zarzdzajcy lotniskiem lub wyznaczona przez niego osoba odpowiedzialna za ochron lotniska - przedstawiciele: - Suby Cywilnej - sub ochrony - lotniskowego organu sub ruchu lotniczego - jednostek ochrony przeciwpoarowej - sub medycznych i sanitarnych - waciwego przewonika lotniczego W zakresie przeciwdziaania aktom bezprawnej ingerencji oraz ich skutkom sztab dziaa w porozumieniu z organami administracji rzdowej.[2] 4. POJCIE GOTOWOCI OPERACYJNEJ PORTU LOTNICZEGO Szczególn cech elementów infrastruktury lotnisk powinna by bardzo dua niezawodno. Stan niezawodnoci eksploatacyjnej któregokolwiek z jej elementów wynika zazwyczaj wykonywania planowej obsugi technicznej lub kontroli aktualnego stanu. Dla skrócenia czasu obsug, zalecane jest czne wykonywanie planowych obsug. Drogi startowe i pozostae elementy infrastruktury portu lotniczego podlegaj planowym, doranym i awaryjnym kontrolom stanu i obsugom technicznym. Stan gotowoci operacyjnej portu lotniczego zdefiniowano jako stan eksploatacyjny, w którym: - moliwe jest kontynuowanie podejcia do ldowania i ldowanie - moliwe jest wykonanie odlotu po zakoczeniu obsugi naziemnej Modelujc w sposób zgodny z planem, procedurami i przepisami ruchu lotniczego port lotniczy mona zaoy, e ma on szeregowo-równoleg struktur niezawodnociow. Mona równie przyj, e jest on w stanie gotowoci operacyjnej, jeeli w czasie wykonywania operacji lotniczej bdzie istniaa co najmniej jedna minimalna cieka zdatnoci (zdatna droga startowa i zbiór zdatnych lotniczych urzdze naziemnych, do wykonywania operacji lotniczej na okrelonym kierunku drogi startowej) umoliwiajca realizacj tej operacji. Stan gotowoci operacyjnej portu lotniczego jest zdeterminowany przez identyfikowalne czynniki (losowe i zdeterminowane) o znanych rozkadach prawdopodobiestwa, opisujce: struktur niezawodnociow, ruch lotniczy i warunki meteorologiczne. Gotowo operacyjn portu lotniczego mona wyrazi w postaci zbioru stanów AA umoliwiajcych realizacj danych operacji Op przez statek powietrzny s w czasie i [8]:
216 Paulina Staczyk, Anna Stelmach AA(Op,s i,r,p SE )=<SL(Op,i,R,p SE ),WA(i),SP(s i )> (1) AA(Op,s i,r,p SE ) SL(Op,i,R,p SE ) zbiór stanów gotowoci operacyjnej portu lotniczego do realizacji operacji Op przez statek powietrzny s w czasie i zbiór stanów zdatnoci struktury portu lotniczego do realizacji operacji Op przez statek powietrzny s w czasie i WA SP(s i ) R p SE s i zbiór warunków meteorologicznych w czasie i, w którym operacj wykonuje statek powietrzny s i w danym porcie lotniczym zbiór wymaga statków powietrznych klasy s obsugiwanych w czasie i program obsugowy dróg startowych portu lotniczego prawdopodobiestwa bezawaryjnej pracy urzdze technicznych w porcie lotniczym dany (np. wylosowany) dla chwili i egzemplarz statku powietrznego obsugiwanego przez port lotniczy definiowany przez jego klas s Op{A,D} rodzaj operacji lotniczej (ldowanie lub start statku powietrznego) A ldowanie Op B start (2) Zbiór stanów zdatnoci struktury portu lotniczego SL mona zdefiniowa w nastpujcy sposób: SL(Op,i,R,p SE )=<DA(Op,i,R),SE(i,p SE ),KP,PAW> (3) DA SE KP PAW dugo rozporzdzalna stan eksploatacyjny kategoria oprzyrzdowania nawigacyjnego rodzaj nawierzchni drogi startowej Kady ze stanów zdatnoci wystpujcych w zbiorze zdatnoci SL mona opisa zmienna stanu zdatnoci X sz (i) w postaci ogólnej: Xsz 1, - gdy dany element struktury portu lotniczego spenia odpowiednie warunki () i 0, - w przeciwnym przypadku Zbiór meteorologicznych warunków wykonywania lotów:
Analiza wpywu elementów infrastruktury krytycznej na gotowo operacyjn portu lotniczego 217 WA(i)=<lv(i), nv p (i)> (4) lv(i) nv p (i) zbiór meteorologicznych warunków widzialnoci w porcie lotniczym zbiór meteorologicznych warunków wiatrowych w porcie lotniczym Zbiór wymaga statków powietrznych: SP(s i )=<rl(s i ), V sk (s i )> (5) rl(s i ) V sk (s i ) zbiór wymaga dotyczcych drogi startowej warto dopuszczalnej skadowej poprzecznej wektora wiatru przyziemnego Ostatecznie mona zdefiniowa funkcj celu gotowoci operacyjnej portu lotniczego jako: R postaci: sz :, F X i AA N R (6) 1 F X i X s, p, R, KP, lv i nv i, V s (7) N p Nm sz sz i SE p sk i N pnm s i N p Nm zbiór liczb rzeczywistych liczno naboru statków powietrznych N(p Nm ) o rozkadzie prawdopodobiestwa p Nm wystpowania poszczególnych klas statków w naborze Na rys. 2 zaprezentowano ogólny schemat postpowania w procesie badania gotowoci operacyjnej portu lotniczego. Wykorzystujc zdefiniowan funkcj celu (7), mona okreli niezawodno portu lotniczego. Okrela ona prawdopodobiestwo wykonania operacji lotniczej w ruchu lotniskowym, w sposób zgodny z planem, procedurami i przepisami ruchu lotniczego, dla okrelonej zbiorowoci statków powietrznych. Okrela ona w jakim stopniu odpowiednie elementy infrastruktury, tj. rodzaj nawierzchni oraz dugo drogi startowej, stan eksploatacyjny lotniska, warunki meteorologiczne, itp. wpywaj na gotowo operacyjn portu lotniczego. m
218 Paulina Staczyk, Anna Stelmach Dane charakterystyki: - lotniska - pogody i inne Baza danych Generator liczb losowych stan: - portu lotniczego - pogody Dane charakterystyki klas statków powietrznych Filtr danych Generator liczb losowych klasa statku powietrznego Wyniki funkcja celu gotowoci operacyjnej portu lotniczego Rys. 2. Schemat badania gotowoci operacyjnej portu lotniczego (ródo: opracowanie wasne) 5. PODSUMOWANIE Infrastruktura krytyczna, w odniesieniu do portu lotniczego, okrela wszystkie powizane ze sob funkcjonalne obiekty majce wpyw na gotowo operacyjn oraz na bezpieczestwo portu lotniczego, który moe by obiektem niepodanych dziaa osób trzecich. Dlatego te, wprowadzenie pojcia funkcji gotowoci operacyjnej okrelajcej spenienie warunków niezbdnych do realizacji koniecznych operacji w ruchu lotniczym przez statek powietrzny, naley rozpatrywa w powizaniu z badaniem infrastruktur krytycznych danego portu lotniczego. Analizy tego typu maj bezporedni zwizek z badaniem niezawodnoci portu lotniczego. Na niezawodno portu lotniczego maj wpyw okrelone wielkoci, takie jak: stany zdatnoci portu lotniczego, warunki meteorologiczne, wymagania i rodzaj statku powietrznego, program obsugowy dróg startowych portu lotniczego oraz urzdzenia techniczne w porcie lotniczym. Wyznaczenie i uwzgldnienie wpywu elementów infrastruktury krytycznej portu lotniczego moe posuy do przeprowadzenia analiz ryzyka w portach lotniczych.
Analiza wpywu elementów infrastruktury krytycznej na gotowo operacyjn portu lotniczego 219 Bibliografia 1. Airport Service Manual. ICAO Doc 9137 - AN/898. 2. A method of Estimating the Capacity of Air Traffic Sectors - An Interim Report. CAA (UK) DORA Research Paper 7301, 2001. 3. Annex 6, 10, 14 ICAO of the Convention on International Civil Aviation-Aerodromes (Fourth Edition July 2004). 4. Ashford N., Wright P.; Airport Engineering. J. Wiley & Sons, 1984 5. Cielak G.: Infrastruktura krytyczna lotnisk kuracja ze skutkami ubocznymi, :Terroryzm, 2010, Korespondencja z pracownikiem PAP 6. Gilbo E. P.: Airport Capacity. Representation, Estimation, Optimization. IEEE Transaction on Control Systems Technology, Vol.1, pp.144-154. 1993 7. Horonjeff R., Fransis X., Mc Kelevey: Planing and design of airport. Mc Graw-Aill Book Company, New York, NY 10020 8. Kozowski M.: Metoda oceny gotowoci operacyjnej portu lotniczego. Rozprawa doktorska, WT PW, Warszawa 2004. 9. Kozowski M., Malarski M.: Wyznaczanie zdatnoci operacyjnej portu lotniczego. Prace naukowe Politechniki Radomskiej Transport nr 1 (17) 2003, Radom 2003 10. Malarski M., Skorupski J.: Modelowanie i Optymalizacja. Metody i zastosowania. Modelowanie pracy portu lotniczego wykorzystujce kongesti ruchu. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2002. 11. Procedures for Air Traffic Services - Aircraft Operations. ICAO Doc 8168 - OPS/611 12. Stelmach A.: Metoda oceny procesu ruchu lotniczego w rejonie lotniska. Praca doktorska, WT PW, 2005 13. Ustawa Prawo Lotnicze z dnia 3 lipca 2002r. IMPACT ANALYSIS OF CRITICAL INFRASTRUCTURE FOR OPERATIONAL AVAILABILITY OF THE AIRPORT Summary: The article discusses the problem of safety assessment at the airport whereas the term critical infrastructure of the airport. In these times when the problem of violence and acts of unlawful interference we have to do very often, the issue of security is becoming increasingly important. In order to analyze the security of the airport to define the basic concept of the airport infrastructure and its components, and determine the extent to which they affect the level of security. The amount by which you can specify the level of security is reliability. Airport is characterized by a series-parallel structure and is ready when the time air operations, there will be at least a minimum fitness path thus providing the operation. Keywords: operational availability, airport critical infrastructure