RELAÇÃO ENTRE O FLUXO DE TRÁFEGO E A OCORRÊNCIA DE ACIDENTES AERONÁUTICOS

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1 ISSN RELAÇÃO ENTRE O FLUXO DE TRÁFEGO E A OCORRÊNCIA DE ACIDENTES AERONÁUTICOS Área temática: Logística Cleibson Aparecido Almeida contato@cleibsonalmeida.blog.br Cesar Eduardo Leite cesarl@ucb.br Resumo: O Fluxo de Tráfego Aéreo no Brasil é controlado no pelo Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA), que determina regras de conduta para usuários e operadores do Espaço Aéreo do Brasil. Por outro lado a ocorrência de acidentes aeronáuticos vem se mostrando em crescimento nos últimos anos, e cabe aos envolvidos, assim como à comunidade acadêmica, estudar meios de minimizar seu impacto à sociedade. Dessa forma, este estudo aborda de forma Macroscópica, a relação entre o Fluxo de Tráfego Aéreo e a ocorrência de acidentes na região do Estado de São Paulo. Utilizando-se da técnica de correlação linear observa-se uma correlação com grau moderado, projetando a necessidade de se modelar esta relação no fluxo de tráfego. Assim, a pesquisa propõe a inclusão de um componente que torne explicito os acidentes aeronáuticos (variável acidental) nas modelagens que tratam do assunto, considerando que o resultado tem a sua paridade em toda a Teoria do Fluxo de Tráfego. Palavras-chaves:

2 1. INTRODUÇÃO Após a criação da ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil) em 2005 o setor de aviação civil brasileiro tem registrado cada vez mais voos, seja na aviação regular, táxi aéreo ou aviação geral, bem como um aumento de aeronaves cadastradas no registro aeronáutico brasileiro (RAB). Ao mesmo tempo, o CENIPA (Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos) tem percebido que a taxa de acidentes aeronáuticos tem aumentado, porém não há estudos na área de teoria do fluxo de tráfego que relacionem acidentes aeronáuticos com fluxo de tráfego aéreo. Dentro do contexto nacional, existe uma movimentação crescente de aeronaves em todas as regiões do Brasil, com destaque para o Estado de São Paulo onde o tráfego aéreo é demasiadamente maior do que as demais regiões. Em consonância ao fluxo de tráfego aéreo, na visão macroscópica da teoria do fluxo de tráfego, a taxa de acidentes aeronáuticos também é predominantemente maior na região do Estado de São Paulo. No contexto apresentado até o momento, é possível notar que o fluxo de tráfego aéreo e os acidentes aeronáuticos, estão aumentando, porém, na literatura, não há indícios que comprovem a relação entre essas duas variáveis. De fato, tem-se uma ideia empírica de que esses dois fatores possam estar relacionados, porém se torna necessário segregar de forma temporal um conjunto de dados com essas duas variáveis a fim de comprovar a influência de uma variável na outra. Sendo assim, este artigo propõe a análise da existência da relação entre o fluxo de tráfego aéreo e a taxa de acidentes aeronáuticos registrados nos últimos 5 (cinco anos) na região que compreende o Estado de São Paulo com o objetivo de identificar lacunas existentes na modelagem de fluxo de tráfego aéreo. 1. Referencial Teórico Para atender ao objetivo proposto no capítulo anterior, este trabalho apresenta uma fundamentação teórica sobre o tema, composta pelos seguintes assuntos: a) Teoria do fluxo de tráfego; b) Espaço aéreo; c) Tráfego aéreo e d) Acidentes aeronáuticos Teoria do fluxo de tráfego A teoria do fluxo de tráfego tem como objetivo o estudo e a análise de cenários diversos, os quais apresentam grande complexidade de serem observados em condições reais. Assim, pretende-se, em um ambiente simulado e controlado, observar o conjunto de modelos matemáticos que podem explicar 2

3 diversos níveis de tráfego, permitindo escolher as melhores opções para cada caso real. (RODRIGUES, 2012) Rodrigues (2012) afirma que o estudo da Teoria do Fluxo de Tráfego teve início nos anos trinta com o objetivo de relacionar as variáveis de fluxo, densidade e velocidade, buscando descrever matematicamente as interações entre os veículos, vias e a infraestrutura de sinalização, semáforos, entre outros. Esse estudo se baseou nas equações que descrevem como o fluxo de água se comporta, e, assim também, poderiam descrever como se comporta o escoamento do tráfego de veículos. Em 1950, James Lighthill e Gerald Whithan, especialistas em Dinâmica dos Fluídos, pensavam como essas equações poderiam expressar o volume e a quantidade de movimento. Hoje, trabalhos recentes estudam como a tomada de decisão do motorista em uma entrada na pista, numa rotatória, no semáforo, pode influenciar o fluxo de tráfego nestes pontos. As grandezas físicas envolvidas nessa análise, e que podem descrever os modelos de tráfego, são o fluxo, a densidade e a velocidade; as quais podem ter seu desempenho avaliado por: a densidade ρ(x;t) representa o número de veículos em determinado espaço; a velocidade u(x;t) representa a distância percorrida pelo veículo em determinado tempo; o fluxo q(x;t) representa a taxa de veículos que passagem em um determinado trecho, num determinado período de tempo. Conforme explica Silva (2007), o enfoque da análise (macroscópica, microscópica ou mesoscópica) varia desde a análise de correntes de tráfego, vista como uma massa indivisível, até os elementos individuais que as compõem. No enfoque Macroscópico tem-se a concentração ou densidade dada por k, representando o número de veículos presentes numa determinada extensão de via em um momento específico. Considere-se que o trecho de via X é limitado pelas seções S e S, S1 e S 1, representado na Figura 1. Figura 1 - Medição de fluxo numa seção de via Fonte: Silva,

4 No enfoque Macroscópico tem-se a concentração, ou densidade, representando o número de veículos presentes num determinado trecho da via, num mesmo momento. Assim, num determinado instante t, numa fotografia que é tirada da via, pode-se contar N veículos e calcular a concentração que é dada pela expressão: Nesta pesquisa será utilizada a abordagem Macroscópica, onde se avaliam as correntes de tráfego formando uma massa contínua, análoga ao estudo da Hidrodinâmica. Assim, ela avalia o fluxo de tráfego como o comportamento de uma massa contínua de veículos, se movimentando no espaço, em um determinado tempo. Considerando que a presente pesquisa estuda a aviação, pode-se inferir que existe analogia entre o estudo do Fluxo de Tráfego convencional e o Tráfego Aéreo, para a qual se avaliam os limites espaciais, mencionados anteriormente, como sendo agora, o Espaço Aéreo Espaço Aéreo Conforme explica Medau (2011), o espaço aéreo do Brasil representa todo o espaço que sobrepõe ao território brasileiro e seus limites oceânicos. Este espaço está dividido em áreas de informação de voo e de controle de tráfego aéreo, de acordo com a densidade de tráfego e serviços necessários. Segundo a Instrução do Comando da Aeronáutica ICA , temos as seguintes definições para o espaço aéreo (DECEA, 2013): Espaço Aéreo Inferior - compreendido entre o solo ou água e o nível de voo 245 ( pés), inclusive; Espaço Aéreo Superior - possui como limite inferior o nível de voo 245, exclusive, e não possui limite superior (ilimitado); Região de Informação de Voo (FIR Flight Information Region) - onde é prestado o serviço de informação de vôo e alerta (corresponde a maior parte do espaço aéreo brasileiro); No Brasil existem 5 (cinco) FIRs, conforme ilustra a Figura 2. Outras três definições importantes dentro do conceito de espaço aéreo são a aerovia, regras de voo visual e por instrumento. Segundo Medau (2011), são definidas da seguinte forma: Aerovia (AWY) - área de controle em forma de corredor que promove auxílios de rádio para a navegação. Seu objetivo é ordenar o tráfego aéreo de forma a permitir os serviços de controle e o gerenciamento do fluxo dentro de determinada rota; 4

5 Regras de Voo Visual (VFR) - no caso de voo visual, o piloto tem a responsabilidade de manter referências visuais com o solo e as distâncias mínimas de nuvens de acordo com o tipo de espaço aéreo; Regras de Voo por Instrumentos (IFR) - no caso de voo por instrumentos, não é necessária visibilidade externa, onde o piloto pode operar dentro de nuvens e em condições mínimas de visibilidade e referências externas, já que a condução do voo é feita por meio dos equipamentos de bordo. Figura 2 - Regiões de Informação de Voo do Brasil Medau (2011) afirma que, após a Convenção de Aviação Civil ocorrida em 1944, em Chicago E.U.A., a International Civil AviationOrganization - ICAO passou a emitir recomendações de interesse de todos os países sobre assuntos relacionados com a aviação civil, com vistas a promover o desenvolvimento do transporte aéreo internacional. A ICAO define estratégias que servem como guia para o conceito de espaço aéreo, em conjunto com os usuários, coordenadores do Sistema de Tráfego Aéreo, aeroportos, agências ambientais e representantes de governos. Os objetivos buscados são: segurança, capacidade, eficiência, ambiente e acesso Figura 3. Dependendo do tipo de serviço prestado, os espaços aéreos são classificados de A até G, e para cada tipo classificação são definidas as regras de operação, o serviço requerido aos órgãos de controle, 5

6 espaços mínimos de separação entre aeronaves, limites de velocidade, os equipamentos de comunicação necessários e a exigência ou não de autorização de tráfego aéreo. Figura 3- Objetivos da ICAO A ATS - Air Traffic Service inicia esta classificação de espaços aéreos definindo a divisão em IFR Instrument Flight Rules e VFR -Visual Flight Rules, como ilustra a Figura 4. Figura 4 - Classificação dos espaços aéreos ATS 6

7 Os voos desenvolvidos em uma área de controle terminal devem respeitar suas regras de separação entre as aeronaves, para as quais, no caso da TMA - Terminal Control Area - São Paulo o controle é feito através da cobertura do radar de aproximação e o controlador de tráfego aéreo, que emitem autorizações específicas para cada aeronave, de forma que o distanciamento lateral e/ou vertical estejam assegurados. Neste trabalho serão considerados os voos desenvolvidos dentro da abrangência da TMA São Paulo Tráfego Aéreo Segundo Silva (2002), considera-se Tráfego Aéreo, o movimento de todas as aeronaves em voo ou operando na área de manobras de um aeródromo (ICA ), segundo um plano de voo que define uma rota a ser percorrida. A rede de rotas sob a responsabilidade do espaço aéreo do Brasil fica estabelecida como sendo aquelas que operam nos espaços com extensão equivalente a Milhas Náuticas (NM), e os demais espaços aéreos controlados, com aproximadamente 5,8 milhões de movimentos anuais, controlados através de órgãos de tráfego aéreo instalados em pontos pré-definidos no território nacional. Segundo Ferreira & Rosa (2013), o Gerenciamento de Tráfego Aéreo (Air Traffic Management - ATM) tem por objetivo manter o cumprimento dos horários previstos de pousos e decolagens das aeronaves, conforme seus planos de voo, atendendo as exigências operacionais de segurança e otimizando o fluxo do tráfego aéreo, sempre condicionado à quantidade de movimentos aéreos simultâneos que um setor comporta. No Controle de Tráfego Aéreo (Air TrafficControl -ATC) e dentro das limitações impostas pelas autoridades provedoras de ATS, é definido pela capacidade de um ATC de operar com precisão, pois neles está confiada a tarefa de prevenção de incidentes no tráfego aéreo. Assim, a principal responsabilidade de um ATM é a de definir estruturas, procedimentos e as regras de utilização do espaço aéreo, com vistas à demanda de tráfego aéreo. O ATM tem como responsabilidade definir: as necessidades de implantação de órgão de controle de tráfego aéreo; condições para o uso eficaz do espaço aéreo, definindo aerovias, procedimentos de pouso e decolagem, limites de áreas controladas, etc; possíveis ações em cada seguimento do espaço aéreo; os espaços em que controladores poderão/deverão definir a separação entre as aeronaves. 7

8 De acordo com Ferreira & Rosa (2013), o Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo (Air Traffic Flow Management - ATFM) tem como objetivo controlar o fluxo da malha aérea, onde se espera que os horários do plano de voo sejam cumpridos conforme o previsto. O ATFM tem o papel de buscar um fluxo ótimo de tráfego aéreo, e esta atividade é executada em fases que antecedem o voo, sendo elas: Planejamento estratégico: com início 6 meses antes do voo e encerramento 48 horas antes do voo, é quando se coordenam o balanceamento da demanda e capacidade, e tem como foco o planejamento de ações para os casos de congestionamentos; Planejamento pré-tático: tem início na véspera e se encerra até duas horas antes do voo, são projetadas demandas junto aos órgãos de controle, considerando variações na infraestrutura aeronáutica e aeroportuária, assim como nas condições meteorológicas; Planejamento tático: tem início duas horas antes do voo e se encerra na aterrissagem, compreendendo as atividades de monitoramento de voo e do espaço aéreo, monitorando a ocorrência de eventos imprevistos. Figura 5 - Rotas existentes na aviação civil brasileira A Portaria do DECEA, de 18 de novembro de 2013, aprova a reedição da Instrução ICA , do Comando da Aeronáutica que estabelece as Regras do Ar e Serviços de Tráfego Aéreo, e contém as 8

9 que, em conformidade com a Convenção de Aviação Civil Internacional, regulamenta ações sobre os serviços de tráfego aéreo (DECEA, 2013). Com isso, cabe à ATFM acomodar os voos em rotas, níveis e aeroportos desejados com base no planejamento antecipado dos referidos voos, o que, ocasionalmente pode forçar uma realocação de decolagens de alguns aeroportos. A Figura 5 ilustra um mapeamento das rotas de aviação civil no território brasileiro. Na figura anterior, é possível observar que a concentração de rotas envolvendo o Estado de São Paulo é maior do que as rotas que envolvem outras regiões do Brasil. Assim, é válido ressaltar que este estudo leva em conta os fluxos que chegam ou saem da região de São Paulo Acidentes Aeronáuticos De acordo com a NSCA 3-13, as ocorrências aeronáuticas no Brasil são classificadas em quatro níveis: a) acidentes, b) incidentes graves, c) incidentes e d) ocorrência de solo. Dentre essas, o acidente é o tipo de ocorrência que causa o maior problema para a sociedade, gerando danos físicos e/ou materiais para pessoas e empresas (CENIPA, 2014). Por obrigação do Anexo 13, ICAO (2013), e conforme a NSCA 3-13, CENIPA (2014) todo acidente aeronáutico é investigado, sendo caracterizado como uma...ocorrência aeronáutica relacionada à operação de uma aeronave tripulada, havida entre o momento em que uma pessoa nela embarca com a intenção de realizar um voo até o momento em que todas as pessoas tenham dela desembarcado ou, no caso de uma aeronave não tripulada, toda ocorrência havida entre o momento que a aeronave está pronta para se movimentar, com a intenção de voo, até a sua inércia total pelo término do voo, e seu sistema de propulsão tenha sido desligado e, durante os quais, pelo menos uma das situações seguintes ocorra: a) uma pessoa sofra lesão grave ou venha a falecer como resultado de: - estar na aeronave; - ter contato direto com qualquer parte da aeronave, incluindo aquelas que dela tenham se desprendido; ou - ser submetida à exposição direta do sopro de hélice, de rotor ou de escapamento de jato, ou às suas consequências. b) a aeronave sofra dano ou falha estrutural que: - afete a resistência estrutural, o seu desempenho ou as suas características de voo; ou - normalmente exija a realização de grande reparo ou a substituição do componente afetado. 9

10 c) a aeronave seja considerada desaparecida ou esteja em local inacessível. Além disso, os acidentes aeronáuticos ocorrem nos mais diversos locais geográficos compreendidos entre o local de decolagem até o pouso da aeronave durante determinada rota. No cenário brasileiro, o Estado de São Paulo se destaca por ser a região com os maiores índices de acidentes (21,2%) nos últimos 5 anos, conforme ilustra a Figura 6. Figura 6 - Acidentes aeronáuticos entre 2009 e 2013 no Brasil 2. Trabalhos Relacionados No trabalho desenvolvido por Woo et al. (2011), o volume de tráfego aéreo foi relacionado com erros humanos no controle do espaço aéreo da Coréia do Sul. Nas comparações realizadas pelos autores foi comprovado que o número de acidentes aeronáuticos aumentou conforme o aumento do volume de 10

11 tráfego aéreo e ao mesmo tempo comprovou que os aumentos dos erros humanos, por parte dos controladores de voo, estão diretamente relacionados ao volume do tráfego aéreo. Já Skorupski (2010) realizou uma pesquisa com o objetivo de relacionar acidentes e incidentes com o tráfego aéreo na Polônia. Segundo o autor, o uso de técnicas estatísticas para previsão de acidentes é ineficiente devido ao baixo índice de acidentes e visto que as técnicas estatísticas são exigentes em relação ao tamanho da amostra. Para contornar esta dificuldade, o autor utilizou modelos de simulação com o uso de redes petri estocásticas utilizando seis possíveis cenários e obteve como resultado a probabilidade de que incidentes de tráfego aéreo possuem 60% de transformarem em acidentes. Com isso, o autor ressalta a importância de pesquisas que visem a previsão/diminuição de acidentes aeronáuticos, mesmo sugerindo que sua simulação precisa de repetibilidade para se tornar um modelo confiável. Com os exemplos mostrados nos parágrafos anteriores, nota-se a importância dos estudos que relacionam tráfego aéreo e acidentes aeronáuticos, visto que esses dois temas possuem relações entre si. 3. Metodologia 4.1. Classificação da pesquisa De acordo com Chehuen Neto (2012), este trabalho é classificado da seguinte forma: Quanto a natureza: pesquisa aplicada; Quanto a abordagem do problema: pesquisa quali-quantitativa; Quanto aos objetivos gerais: exploratória; Quanto aos procedimentos técnicos de coleta de dados: bibliográfica e documental Cenário do Estudo O estudo compreendeu as variáveis acidentes aeronáuticos e fluxo de tráfego de aeronaves no espaço aéreo do Estado de São Paulo, entre os anos de 2009 e Coleta e tabulação dos dados Os dados utilizados na pesquisa foram coletados das bases históricas de voos, no website da ANAC ( e acidentes aeronáuticos, através da assessoria de estatística do CENIPA. Para padronizar os dados coletados em duas diferentes fontes, ANAC e CENIPA, foi definido a utilização de informações referentes aos 5 (cinco) últimos anos, devido a maior acessibilidade a esses dados. 11

12 Inicialmente os dados foram segregados para adequar a periodicidade mensal. Nessa tabulação, com o apoio do software QLIKVIEW, foram contabilizados de forma mensal todos os voos e acidentes de forma pareada compreendendo o período entre janeiro de 2009 até dezembro de Nessa tabulação foram excluídos todos os acidentes ocorridos com aeronaves experimentais, visto que essas aeronaves não têm voos regulares Método para análise dos dados A metodologia utilizada para analisar os dados foi a estatística descritiva. Segundo Bruni (2008), a estatística descritiva tem a função de resumir os dados e as informações investigadas na pesquisa com foco na praticidade e simplicidade. A técnica estatística utilizada neste estudo foi a correlação linear simples. 4. Resultados e Discussão A Figura 7 mostra a relação entre acidentes aeronáuticos e tráfego aéreo no Estado de São Paulo entre 2009 e 2013 (últimos 5 anos). Percebe-se uma correlação moderada positiva (p=0,52), ou seja, é um indicativo de que o aumento do tráfego aéreo influencia no aumento da taxa de acidentes dentro dessa delimitação regional. Figura 7 - Relação entre acidentes aeronáuticos e tráfego aéreo no Estado de São Paulo entre 2004 e

13 Na abordagem convencional da Teoria do Fluxo de Tráfego não se tem avaliação do componente acidente, o que este estudo mostra como intimamente ligada aos resultados, assim identifica-se uma nova variável no processo de modelagem do Fluxo de Tráfego, a Variável Acidental. A Variável Acidental vem contribuir negativamente para o desenvolvimento do Fluxo de Tráfego, prejudicando todos e quaisquer resultados, dentro de uma dinâmica imprevisível, porém constante. A Variável Acidental se mostra importante no Fluxo de Tráfego Aéreo, com vistas a contribuir para a melhoria do Setor Aeronáutico, visto que as tendências de aumento de frotas de aeronaves e rotas devem ser constantes nos próximos anos, o que afeta diretamente todos os usuários deste setor. Em se avaliando o Setor Aeronáutico, tem-se a mesma perspectiva de que o comportamento ocorra para outros Setores/Áreas do Transporte, assim, esse trabalho de pesquisa apresenta a necessidade de novos modelos de Fluxo de Tráfego, que contemplem a nova variável identificada, cabendo à comunidade acadêmica uma melhor exploração do assunto. 5. Conclusão Este artigo apresentou uma análise da relação entre acidentes aeronáuticos e fluxo de tráfego aéreo com a identificação de um componente, chamado variável acidental, como proposta para inclusão em modelagens que envolva o fluxo de tráfego aéreo. Assim, é sugerido que novos estudos sejam realizados com simulações após a inclusão deste componente e espera-se que as taxas de acidentes diminuam, causando menos impacto à sociedade. REFERÊNCIAS BRUNI, A. L. Estatística aplicada a gestão empresarial. 2ª. ed. São Paulo: Atlas, CENIPA. NSCA Comando da Aeronáutica. Brasília CHEHUEN NETO, J. A. Metodologia da pesquisa científica: da graduação à pós graduação. Curitiba: CRV, DECEA. ICA Comando da Aeronáutica. Rio de Janeiro DECEA. Portaria nº 112/SDOP. Brasília FERREIRA, D. M.; ROSA, L. P. Utilização de Algoritmos Genéticos para Sequenciamento de Partidas em Aeroportos. Universidade de Brasília. Brasília

14 ICAO. Convenio sobre avición civil internacional. Organización de Aviación Civil. Chicago MEDAU, J. C. Análise de Capacidade do Lado Aéreo de Aeroportos Baseada em Simulação Computacional: Aplicação ao Aeroporto de São Paulo Congonhas. Universidade de São Paulo. São Paulo RODRIGUES, S. Geometria e simulação de rotatórias. Universidade Federal do Paraná. Curitiba SILVA, A. M. G. D. SISTEMA DE SIMULAÇÃO A ACELERADO PARA ANÁLISE DE FLUXO DE TRÁFEGO AÉREO. INPE. São José dos Campos SILVA, P. C. M. D. Teoria do fluxo de tráfego. Universidade de Brasília. Brasília SKORUPSKI, J. Analysis of the Relation between Serious Incident and Accident in Air Traffic. Logistics and Transport, v. 11, n. 2, WOO, C. M.; EUIYOOKWANG; YOUN, C. C. Air traffic volume and air traffic control human errors. Journal of Transportation Technologies, 1, July ZOHREH, N.; DONOHUE, G.; SHERRY, L. Analyzing Relationships Between Aircraft Accidents and Incidents. International Conference Research in Air Transportation. [S.l.]: [s.n.]