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Gegenstand der Erfindung ist allgemein ein
System, das zur Versorgung des Bodenpersonals an einem
Flughafen mit Informationen ausgelegt ist, und ein
Führungssystem zum Abstellen von Flugzeugen in Flughäfen,
und spezieller ein zur Führung des das Flugzeug
steuernden Piloten mit höchster Genauigkeit, so dass dieser das
Flugzeug genau an einer sorgfältig vorbestimmten
Anhaltestelle anhalten kann, konzipiertes System.
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Für diesen Zweck bestimmte Systeme des Stands der
Technik basieren auf Techniken, die sich von der
erfindungsgemässen unterscheiden. Ein System dieser Art ist
aus SE 403 999 bekannt.
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Alle Systeme des Stands der Technik basieren auf
der Methode, nach der das Bugrad des Flugzeugs über eine
Anzahl von im Boden eingebetteten Sensoren rollen muss,
die aufeinanderfolgend in einer Reihe in
Bewegungsrichtung des Flugzeugs angeordnet sind. Bei allen oben
erwähnten Systemen werden Induktionsschleifen verwendet,
deren Anzahl je nach Marke unterschiedlich ist, in der
Regel weisen sie jedoch zwischen 15 und 3 Schleifen pro
Flugzeugtyp auf. Alle diese Systeme weisen wesentliche
Nachteile auf, insbesondere hinsichtlich des
Erfordernisses, die Schleifen in den Boden zu verlegen und der
Neigung solcher Schleifen, als Folge von in den
Betonplatten auftretenden Bewegungen zu brechen, wodurch das
Vorfeld oder die Abstellfläche zur Reparatur der
Schleifen für lange Zeiträume abgesperrt werden muss.
Sowohl die Systeme dieser Art als auch Systeme des Stands
der Technik anderer Art, die auf dem Weltmarkt erhältlich
sind, können nicht dazu verwendet werden, eine andere
Information als die zum Abstellen des Flugzeugs bestimmte
bereitzustellen oder anzuzeigen.
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Hauptzweck dieser Erfindung ist es, ein System
der eingangs genannten Art bereitzustellen, das alle
Erfordernisse hinsichtlich Zuverlässigkeit, vielseitiger
Anwendbarkeit und Genauigkeit erfüllt und das
insbesondere zur Verwendung bei auf Zivilflughäfen ankommenden
und genau gegenüber einer Fluggastbrücke oder einer
anderen sorgfältig vorbestimmten Anhaltestelle auf einem
Flughafenparkfeld anzuhaltenden Flugzeugen konzipiert
ist. Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist es, die
im Boden eingebetteten Schleifen des Stands der Technik
durch ein System zu ersetzen, bei dem keine störende
Beeinflussung des Bodens auf dem Parkfeld erforderlich
ist.
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Die Erfindung beruht auf dem Prinzip der
Verwendung von Mikrowellen zur Führung und Information des
Flugzeugpiloten über die genaue Anhalteposition. Das
Andocksystem enthält eine Anzeigeeinheit, die gegenüber
der genauen endgültigen Anhaltestelle des Flugzeugs
angebracht ist. In der Anzeigeeinheit oder in deren
unmittelbarer Nähe ist zur Abstrahlung von auf das Flugzeug
gerichteten Funkwellen eine Mikrowellenantenne
angebracht. Durch Messung der Differenz zwischen den
abgegebenen und reflektierten Funkwellen (Rückstrahlung) kann
die Position des Flugzeugs mit grosser Genauigkeit von
einem Computer analysiert werden.
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Wird die Anzeigeeinheit nicht für den Zweck des
Abstellens von Flugzeugen verwendet, ist das Steuersystem
der Anzeigeeinheit mit dem FIDS-System (Flight
Information and Destination System - Fluginformations- und
Zielsystem) des Flughafens verbunden, wodurch die
Anzeigeeinheit als Informationsanzeige dienen kann, die das
Bodenpersonal am Flughafen mit Informationen versorgt und
Flugnummern ankommender Flugzeuge, Ankünfte,
Ankunftszeiten, Kraftstoffvorräte, Flugnummern abfliegender
Flugzeuge, Abflüge, Abflugzeiten und Ortszeiten anzeigt.
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Durch Zusammenschalten des Steuersystems des
Andocksystems mit dem FIDS-System des Flughafens kann ein
grosser Teil der Einrichtungen auf dem Flughafenparkfeld
wie die Fluggastbrücke am Vorderausgang, die
Fluggastbrücke am Hinterausgang, Bodenversorgungsanlagen,
Gepäckhandhabesysteme und Rückschleppsysteme je nach Typ des
ankommenden Flugzeugs voreingestellt werden.
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Luftfahrtministerien und Fluglinien haben ihre
Forderungen und Wünsche hinsichtlich verbesserter
Sichtverhältnisse und Genauigkeit bestehender Andocksysteme
ausgesprochen. Darüber hinaus hat die Forderung nach mehr
vom FIDS-System bereitgestellte Informationen zu einem
Versuch, Mittel für eine höhere Genauigkeit beim
Abstellen von Flugzeugen zu konzipieren, und zur Entwicklung
eines für das Bodenpersonal ausgelegten
Informationssystems geführt. Dieses System trägt die Bezeichnung APIS
(Aircraft Parking und Information System - Flugzeug-
Abstell- und Informationssystem).
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Die von den Fluglinien vorgebrachten Forderungen
und Wünsche könnten wie folgt zusammengefasst werden:
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1. Verbesserte Informationen über die
Seitenposition.
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2. Verbesserte Sichtbarkeit der Anzeigeeinheit in
hellem Sonnenlicht und kein Blenden im Dunkeln.
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3. FIDS-Informationen, wenn die
Abstellsystemanzeige nicht für den Zweck des Abstellens von
Flugzeugen benutzt wird.
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4. Zusätzliche automatische Funktionen.
Die Mitarbeiter des Luftfahrtministeriums haben
verbesserte Bedienungszugänglichkeit und
vereinfachte Programmierungs- und
Wartungsprozeduren gefordert. Die Forderungen des
Luftfahrtministeriums könnten wie folgt zusammengefasst
werden:
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1. Die Anzeige soll keine Steuersysteme oder
anderen empfindlichen Einrichtungen enthalten.
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2. Das Steuersystem soll in Bodenhöhe, z.B. im
Dienstgebäude, angebracht sein.
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3. Alle Sensoren im Vorfeld sollen leicht zu
ersetzen sein.
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4. Alle Systemprogrammierungen sollen dem
Luftfahrtministerium zugänglich sein.
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5. Alle Bauteile des Systems sollen standardmässig
und auf dem Markt erhältlich sein.
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Die Verwendung von mehr automatischen
Vorrichtungen und schnellere Abfertigung sowie auch die Verwendung
von zwei Brücken am gleichen Flugsteig (OTW BRIDGE - Over
The Wing Bridge) führten zu vermehrter Forderung nach
Kommunikationsmöglichkeiten zwischen den
FIDS-/Abstellsystemen und den Fluggastbrücken, um jegliches Risiko
einer Beschädigung von Flugzeugen weitestgehend zu
eliminieren und das gleichzeitige Manövrieren der beiden
Fluggastbrücken durch die Bedienperson zu erleichtern.
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Ein Abstellen mit hoher Genauigkeit ist
insbesondere dann wichtig, wenn Flugzeuge vieler verschiedener
Typen auf ein und demselben Vorfeld empfangen werden
sollen und wenn Vorgänge bezüglich des An- und Von-Bord-
Gehens von Passagieren mit Hilfe von Fluggastbrücken
vonstatten gehen, die direkt mit dem Flugzeug verbunden
sind, und insbesondere hinsichtlich Flugzeugen des Typs
DC-9, wenn eine OTW-Brücke verwendet wird.
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Das Abstellsystem APIS wurde speziell mit der
Absicht entwickelt, allen oben angeführten Bedürfnissen
und Forderungen zu entsprechen. Die Anzeigeeinheit stellt
über ein "INOGON"-Mittellinien-Leuchtsignal Informationen
über die Seitenposition und über alphanumerische
Anzeigemodule vom Typ "FERRANTI PACKARD" Informationen über die
Längsposition bereit.
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Durch Kommunikation mit dem FIDS kann das
neuartige Abstellsystem das Bodenpersonal mit den gewünschten
Informationen hinsichtlich Flugnummern ankommender und
abfliegender Flugzeuge sowie auch deren Ankunfts- und
Abflugzeiten versorgen.
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Das System entspricht allen von der
Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation ICAO vorgebrachten
Forderungen und Empfehlungen. Die Informationen über die
Seitenposition sind für den Piloten im linken Sitz
ausgeführt.
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Ziel bei dem APIS-System war es, standardmässige
Bauteile zu verwenden, die entweder leicht zu ersetzen
oder leicht zu reparieren sein sollen. Die das gesamte
Abstellsystem steuernde und überwachende Zentraleinheit
befindet sich im Dienstgebäude, wodurch sichergestellt
wird, dass die Programmierung und das Ersetzen
fehlerhafter Bauteile drinnen und auf ergonomisch korrektem Niveau
erfolgen kann.
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Des weiteren wurde dem Aspekt grosse Bedeutung
beigemessen, die vom System bereitgestellten
Informationen sogar bei starkem Sonnenlicht sichtbar zu
machen, was bei den meisten auf dem Markt erhältlichen
Systemen ein Problem darstellt. Ein weiteres Ziel war es,
mit Hilfe des APIS die Anzeige weiterer für die Piloten
sowie für das in verschiedenen das Flugzeug betreffenden
Bereichen arbeitende Personal nützlicher Informationen
wie die Flugnummer, Ankunft- und Abflugzeiten, aktuelle
Zeit usw. zu ermöglichen.
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Das APIS-System umfasst vier Hauptkomponenten:
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- Anzeigeeinheit 1
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- Steuersystem 2
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- Bedienfeld 3
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- Radar 4.
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Alle Informationen für die Piloten werden auf der
Anzeigeeinheit 1 angezeigt, die an der Wand 6 des
Terminal-Gebäudes 5 genau vor dem Cockpit angebracht ist.
Das Steuersystem 2 überträgt vom Radar 4 und vom
Bedienfeld 3/FIDS (Fluginformations- und Zielsystem) 11
erhaltene Informationen. Ob das APIS-System über das
Bedienfeld 3 oder vom FIDS 11 gesteuert werden soll, kann durch
Betätigen einer auf dem Bedienfeld 3 an der
Fluggastbrücke 12 befindlichen Drucktaste bestimmt werden.
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In Fig. 1 sind allgemein die verschiedenen
Komponenten des APIS-Systems und ihre Verbindung
untereinander dargestellt.
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Des weiteren ist in Fig. 1 ein
Beschaltungssystemplan dargestellt.
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Im folgenden werden die Hauptkomponenten
ausführlicher beschrieben.
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Die Anzeigeeinheit 1, bei der es sich um eine
Komponente des APIS-Systems handelt, ist zur Versorgung
des Piloten mit allen Informationen, die er zur Führung
des Flugzeugs in Seiten- und Längsrichtung benötigt, um
es an der Anhaltestelle abzustellen, ausgelegt. Diese
Informationen stehen über zwei Sichteinheiten, nämlich
die alphanumerischen Anzeigen 7 und das Mittellinien-
Leuchtsignal 8 vom Typ Inogon, zur Verfügung. Die
alphanumerischen Anzeigen versorgen auch das betreffende
Bodenpersonal mit Informationen vom FIDS.
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Es sind zwölf alphanumerische Anzeigen 7
vorhanden, wobei die Abmessungen jeder Anzeige 213 x
150 mm betragen.
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Jede alphanumerische Anzeige 7 besteht aus 35
Punkten, die in sieben vertikalen Reihen und fünf
horizontalen Reihen angeordnet sind. Der Punktdurchmesser
beträgt 24 mm.
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Eine Seite jedes Punkts ist mit einer Leuchtfarbe
versehen und die gegenüberliegende Seite mit einer
mattschwarzen Farbe.
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Die verschiedenen Zeichen werden mit Hilfe
elektromagnetischer Spulen gebildet, die bei Betätigung
die das Zeichen zu bildenden Punkte so drehen, dass die
angewählten Punkte mit ihren Leuchtfarben-Seiten nach
aussen zeigen. Um die Punkte wieder in ihre ursprüngliche
Position zu drehen, wird die Spulenpolarität
umgeschaltet. Folglich ist zum Drehen der Punkte kein
Stromverbrauch erforderlich.
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Infolge der Leuchtfarbe wird der Kontrast jedes
Zeichens mit zunehmendem Licht erhöht, also z.B. bei
hellem Sonnenlicht, aber auch im Dunkeln wird eine
ausserordentliche Sichtbarkeit erzielt, wenn die Punkte
beleuchtet sind.
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Die alphanumerischen Anzeigen werden von der
Steuereinheit im Dienstgebäude und von drei
Stromversorgungseinheiten, die jeweils vier alphanumerische
Einheiten mit Strom versorgen, gesteuert. Die auf einer
Leiterplatte vorgesehene Stromversorgungseinheit ist die
einzige elektronische Einrichtung bei der Anzeige. Sie
wurde speziell zur Versorgung der alphanumerischen
Anzeigen entwickelt.
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Die Einrichtung zur Beleuchtung der
alphanumerischen Anzeigen 7 wird eingeschaltet, wenn die Lichtstärke
des umgebenden Lichts zu gering ist. Die Lichtstärke wird
von einer Fotozelle erfasst.
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Das Mittellinien-Leuchtsignal 8 besteht aus einem
Moiré-Schirm, der von sechs kompakten Leuchtstoffröhren
mit jeweils 36 W beleuchtet wird, so dass auch diese
Einheit beleuchtet oder verdunkelt werden kann.
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Bei dem Mittellinien-Leuchtsignal handelt es sich
um das Fabrikat Inogon, das auf zahlreichen Flughäfen mit
zufriedenstellenden Ergebnissen verwendet wird.
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Bei dem Steuersystem 2 handelt es sich um die
Marke Omron. Es ist zusammen mit seinen zugehörigen
Verbindungsleisten in einem Kasten montiert. Die
Abmessungen des Kastens betragen 500 x 550 x 210 mm
(Breite, Höhe, Tiefe). Das Gehirn des Systems ist ein
Mikrocomputer 10 vom Typ Omron Sysmac C200H.
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Bei allen Einheiten einschliesslich dem
Mikrocomputer handelt es sich um standardmässige Einheiten,
die weltweit in den meisten Ländern erhältlich sind.
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Der Mikrocomputer ist zur Kommunikation mit einem
Hauptcomputer ausgelegt. Bei der
Kommunikationsschnittstelle handelt es sich um RS-232C oder RS-422. RS-422
ermöglicht die Kommunikation mit mehreren APIS-Systemen,
höchstens jedoch mit 32. Die Kommunikation erfolgt über
ASCII-Zeichen gemäss dem Omron
Leitrechnerverbindungsstandard.
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Neben dem Mikrocomputer und seinen Eingängen und
Ausgängen enthält der Kasten die folgenden Einrichtungen:
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- 24 V Gleichspannungsversorgungsaggregat
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- Leistungsschalter
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- Relais
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- Verbindungsleisten.
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Der Mikrocomputer kontrolliert ständig den Status
der Sensoren und die Informationen vom Bedienfeld 3 oder
vom FIDS-System 11. Das Computer-Programm verarbeitet die
Informationen und überträgt bei Bedarf die Signale sowohl
an die Anzeige 1 als auch an das Bedienfeld 3/FIDS-System
11.
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Das Bedienfeld 3 wurde in Zusammenarbeit mit
Fluglinien und den Mitarbeitern des Luftfahrtministeriums
für den Landvetter Flughafen ausgelegt und besteht aus
acht grossen Drucktasten, die für die acht am häufigsten
auftretenden Flugzeugtypen bestimmt sind. Zwei
zusätzliche Tasten sind vorhanden, über die schrittweise, nach
vorne und nach hinten, Zugang zu Informationen, die
mehrere andere Flugzeugtypen betreffen, erhalten werden
kann. Bei Auswahl des Flugzeugtyps über diese Tasten wird
der Flugzeugtyp auf einer auf dem Bedienfeld an der
Fluggastbrücke befindlichen Minianzeige angezeigt.
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Sobald der gewünschte Flugzeugtyp angezeigt ist,
startet das APIS-System automatisch nach einer
Verzögerung von ca. 3-4 Sekunden.
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Insgesamt können zwischen 25 und 30 verschiedene
Flugzeugtypen mittels dieser Tasten überwacht werden. Ein
gewöhnlicher Not-Aus-Schalter zur Unterbrechung aller
Bewegungen der Fluggastbrücke und des Andocksystems
befindet sich auf dem Bedienfeld in der Fluggastbrücke.
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Zur Erfassung des Abstands zwischen dem Flugzeug
und der Fluggastbrücke wird ein die
Mikrowellentechnologie verwendener Radar 4 benutzt. Mikrowellen mit einer
sehr kurzen Wellenlänge werden von der Antenne abgegeben,
vom Flugzeug reflektiert und dann wieder von der Antenne
empfangen. Der Abstand zwischen der Abstrahlung und dem
Empfang einer Welle wird berechnet und in eine
Stromschleife umgewandelt, die von der SPS-Einheit empfangen
wird. In der SPS-Einheit wird der Strom von der
Stromschleife mittels einer im Programm gespeicherten Tabelle
in Abstand umgewandelt.
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Der Radar 4 befindet sich in unmittelbarer Nähe
der APIS-Anzeige 1 und erfasst Abstände von bis zu 100 m
vom Terminal-Gebäude 5. Die Leistung beträgt nur 5 mW,
was mit dem Flugzeugradar mit einer Leistung von 50 kW
verglichen werden sollte. Die Mikrowellen sind für
Menschen und Einrichtungen vollkommen unschädlich.
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Im folgenden wird die Funktionsweise des "APIS"-
Führungssystems kurz beschrieben.
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Schritt 1 Der Typ des ankommenden Flugzeug.
wird entweder manuell am Bedienfeld
3 oder automatisch über das FIDS-
System 11 ausgewählt.
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Auf dem Bedienfeld 3 der
Bugladebrücke (NL-Brücke) befindet sich
eine Taste zur Auswahl der
automatischen oder manuellen Einstellung
des APIS-Systems. Wurde der Typ des
ankommenden Flugzeugs durch
automatische Mittel über das FIDS-
System ausgewählt, werden die
Fluggastbrücken 13, 14 automatisch
in die korrekte Anfangsposition
plaziert.
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Wird hingegen das APIS-System manuell
aktiviert, zeigt die alphanumerische
Anzeige "NL IN" oder "NL UP" an, wenn sich
die NL-Brücke 13 nicht in ihrer korrekten
Position befindet, und "OT IN", wenn sich
die OTW-Brücke 14 nicht in ihrer
korrekten Position befindet. Haben die
Fluggastbrücken 13, 14 ihre korrekten
Anfangspositionen eingenommen, geht das
System zu Schritt 2 über.
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Schritt 2 Das Steuersystem 2 sendet
Informationen über den ausgewählten
Flugzeugtyp zu der die alphanumerischen
Anzeigen 15 versorgenden
Leiterplatte, die den Flugzeugtyp gemäss dem
folgenden Beispiel anzeigen:
Flugzeugtyp
Alphanumerische Anzeige
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Darüber hinaus sendet das
Steuersystem Signale an das
Annäherungsgeschwindigkeits-"Thermometer" 16
und veranlasst das Aufleuchten des
Mittellinien-Leuchtzeichens 8. Das
entsprechende ausgewählte
Flugzeugtypsymbol fängt an zu blinken.
Gleichzeitig werden die
Fluggastbrücken 13, 14 arretiert und
können nicht mehr bewegt werden. Das
System steht nun in Bereitschaft für
die Erfassung des Flugzeugs durch
den Radar 4.
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Schritt 3 Hat der Radar das Flugzeug entdeckt,
und befindet sich das Flugzeug 20 m
von der Anhalteposition, wird das
Flugzeugtypsymbol in einem
Dauerlicht gezeigt.
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Schritt 4 Befindet sich das Flugzeug 13 m von
der Anhalteposition, wird das Licht
der beiden untersten Reihen des
Annäherungsgeschwindigkeits-"Thermometers" 16 ausgeschaltet.
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Schritt 5 Befindet sich das Flugzeug 12 m von
der Anhalteposition, wird das Licht
der nächsten beiden unteren Reihen
des Annäherungsgeschwindigkeits-
"Thermometers" 16 ausgeschaltet.
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Schritt 6 Für jeden Meter, den sich das
Flugzeug der Anhalteposition nähert,
wird das Licht von zwei weiteren
Reihen am
Annäherungsgeschwindigkeits-"Thermometer" ausgeschaltet.
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Schritt 7 Muss das Flugzeug nur noch einen
Meter zur Anhalteposition
zurücklegen, sind nur noch die beiden
obersten Reihen des
Annäherungsgeschwindigkeits-"Thermometers"
beleuchtet.
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Schritt 8 Hat das Flugzeug die korrekte
Anhalteposition erreicht, wird das Licht
der beiden obersten Reihen des
Annäherungsgeschwindigkeits-"Thermometers" ausgeschaltet, und das
"STOP"-Zeichen in der unteren
Anzeige leuchtet auf. Das den
Flugzeugtyp anzeigende Symbol auf der
oberen Anzeige wird ausgeschaltet.
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Schritt 9 Ist das Flugzeug korrekt abgestellt
(innerhalb eines vorbestimmten
Toleranzbereichs), zeigt die obere
Anzeige "OK" an. Bewegt sich das
Flugzeug zu weit, blinkt die Anzeige
"TOO/FAR" (ZU WEIT). Nach einer
vorbestimmten Zeit werden sämtliche
Lichter des ganzen Systems
ausgeschaltet.
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Im folgenden wird die Funktionsweise des APIS-
Systems kurz beschrieben.
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Alle APIS-Systeme kommunizieren mit dem FIDS 11,
das kontinuierlich Informationen an die APIS-Systeme
überträgt. Eine Beschreibung von in den alphanumerischen
Anzeigen zu unterschiedlichen Zeiten angezeigten
Informationen folgt unten.
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Schritt 1 Der betreffende Flugzeughalteplatz
ist nicht besetzt, und das
ankommende Flugzeug ist noch nicht
gelandet.
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Die Anzeige zeigt an:
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Flugnummer 158
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Ankunft von GOT
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Schritt 2 Das ankommende Flugzeug ist
gelandet. Die Anzeige wird wie unter
Schritt 2 beschrieben beleuchtet.
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Schritt 3 Das ankommende Flugzeug ist korrekt
abgestellt.
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Die Anzeige zeigt an:
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Abflug Nr. 117
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Ziel MMA
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Schritt 4 Verlässt das abfliegende Flugzeug
den Flugzeughalteplatz, wird die in
Schritt 3 angezeigte Information
gelöscht, und das APIS-System wartet
auf neue Informationen vom FIDS.
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Informationen an das FIDS hinsichtlich "Block On"
(Sperre an) und "Block Off" (Sperre aus) könnten auch
gegeben werden.