Tese de doutoramento. Ciências de Engenharia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

La tesis aborda como problema de investigación si el test de conciencia situacional nivel 1 para tripulantes técnicos, cumple con su propósito de medición, dentro de los márgenes de error permitido. Para responder a esta interrogante se ha efectuado una investigación aplicada. El método del estudio es psicométrico que corresponde a las investigaciones descriptivas no causales, que trata de hallar correspondencia entre una variable y otra para determinar la validez y la confiabilidad, posibilitando la obtención de un producto que en el pres ente estudio es el test de conciencia situacional. Para la evaluación la conciencia situacional la autora creó el Test de Conciencia Situacional nivel 1 para tripulantes técnicos con operaciones nacionales regulares y no regulares La población estuvo representada por 18 comandantes de aeronaves que realizan vuelos nacionales regulares y no regulares. El estudio encontró que test de medición de conciencia situacional nivel 1 presenta validez de contenido aún para el 0.01 de significatividad, validez predictiva que va desde un índice de predictividad del 60 % cuando se parte del BT, hasta el 84 % que viene de un coeficiente de correlación de 0.92 La confiabilidad por la correlación inter test y subtest total presentan coeficientes que van desde 0,49 entre ambos sub test con un índice de fiabilidad de 0.70 hasta un coeficiente de 0.92. La confiabilidad por el método de la consistencia interna halla coeficientes que van desde 0.71 hasta 0.92 indicado que la prueba elaborada tiene constancia y precisión de medición. A través de este test es posible medir conciencia situacional nivel 1 en una forma confiable y válida y con costos bajos en empresas aerocomerciales con cultura y políticas semejantes a la del estudio, contribuyendo con la seguridad operacional.

Esta dissertação de mestrado apresenta os resultados de uma pesquisa que buscou verificar se as normas vigentes no Brasil para os alojamentos dos tripulantes de navios mercantes são efetivas em propiciar boas condições de habitabilidade e segurança. O processo utilizado para esta verificação foi o de comparar tais normas com recomendações e determinações de diversas fontes. A opção por este objeto de pesquisa se justifica uma vez que atualmente, após mais de duas décadas de decadência da indústria naval e da frota mercante brasileiras, há um grande número de navios em construção. Além disso, a vida útil dos navios é de aproximadamente trinta anos, o que significa que a inadequação das normas segundo as quais são construídos implicaria em consequências de longo prazo e difíceis de serem revertidas, em função da complexidade dos navios. Por outro lado, a Organização Marítima Internacional e outras fontes citam o projeto dos alojamentos como um dos fatores que podem influenciar no aumento do número de casos e na intensidade da fadiga entre os tripulantes, com reflexos na incidência de erros humanos e, consequentemente, de acidentes marítimos. Um indicador da existência de deficiências na configuração dos espaços de alojamento é o número de acidentes pessoais neles ocorridos, relativamente alto quando comparado com o das áreas de trabalho e operação da embarcação, onde o risco de acidentes é consideravelmente maior. A confrontação das normas vigentes no Brasil com recomendações e determinações das diversas fontes consultadas evidenciou que estas admitem condições mais desfavoráveis do que as aceitas para embarcações destinadas a fins especiais e em navios de algumas marinhas de guerra. Ademais, sua análise revelou que não especificam os níveis considerados apropriados ao conforto térmico, acústico, iluminação e vibrações, o que indica que estão desatualizadas e aponta para a necessidade de sua revisão com base em estudos atuais. / This Master\'s dissertation presents the results of research which seeks to establish whether the prevailing standards for crew accommodation in merchant shipping in Brazil is effective in providing good conditions of habitability and safety. The verification process used was to compare such standards with recommendations and requirements from several different sources. The justification for this choice of research is that following more than two decades of decline in the shipbuilding sector and the Brazilian merchant navy, there are now a large number of ships once more under construction in indigenous shipyards. Since ships have a useful life of approximately thirty years, this means failure to adhere to construction standards would imply long term consequences, difficult to revert in the light of the complexity of vessels. Conversely, the International Maritime Organization as well as other sources, cites the onboard accommodation project as one of the factors that can impact the number of cases of fatigue and its intensity among crew members. This in turn is reflected in the level of human error and consequently, maritime accidents. One indicator of deficiencies in accommodation configuration is the number of personal accidents that occur in them, relatively high compared with onboard working and operational areas where risk of accidents is considerably greater. The comparison of the prevailing standards in Brazil with recommendations and requirements of several sources which have been consulted, revealed that these tolerate conditions which are less favorable than those acceptable in special purpose vessels and in the ships of some navies. Additionally, comparison showed that standards prevailing in Brazil fail to specify the levels deemed appropriate for thermal and acoustic comfort, lighting and vibration. The indication is that such are out-of-date - pointing to a need for review based on current studies.

Esta dissertação de mestrado apresenta os resultados de uma pesquisa que buscou verificar se as normas vigentes no Brasil para os alojamentos dos tripulantes de navios mercantes são efetivas em propiciar boas condições de habitabilidade e segurança. O processo utilizado para esta verificação foi o de comparar tais normas com recomendações e determinações de diversas fontes. A opção por este objeto de pesquisa se justifica uma vez que atualmente, após mais de duas décadas de decadência da indústria naval e da frota mercante brasileiras, há um grande número de navios em construção. Além disso, a vida útil dos navios é de aproximadamente trinta anos, o que significa que a inadequação das normas segundo as quais são construídos implicaria em consequências de longo prazo e difíceis de serem revertidas, em função da complexidade dos navios. Por outro lado, a Organização Marítima Internacional e outras fontes citam o projeto dos alojamentos como um dos fatores que podem influenciar no aumento do número de casos e na intensidade da fadiga entre os tripulantes, com reflexos na incidência de erros humanos e, consequentemente, de acidentes marítimos. Um indicador da existência de deficiências na configuração dos espaços de alojamento é o número de acidentes pessoais neles ocorridos, relativamente alto quando comparado com o das áreas de trabalho e operação da embarcação, onde o risco de acidentes é consideravelmente maior. A confrontação das normas vigentes no Brasil com recomendações e determinações das diversas fontes consultadas evidenciou que estas admitem condições mais desfavoráveis do que as aceitas para embarcações destinadas a fins especiais e em navios de algumas marinhas de guerra. Ademais, sua análise revelou que não especificam os níveis considerados apropriados ao conforto térmico, acústico, iluminação e vibrações, o que indica que estão desatualizadas e aponta para a necessidade de sua revisão com base em estudos atuais. / This Master\'s dissertation presents the results of research which seeks to establish whether the prevailing standards for crew accommodation in merchant shipping in Brazil is effective in providing good conditions of habitability and safety. The verification process used was to compare such standards with recommendations and requirements from several different sources. The justification for this choice of research is that following more than two decades of decline in the shipbuilding sector and the Brazilian merchant navy, there are now a large number of ships once more under construction in indigenous shipyards. Since ships have a useful life of approximately thirty years, this means failure to adhere to construction standards would imply long term consequences, difficult to revert in the light of the complexity of vessels. Conversely, the International Maritime Organization as well as other sources, cites the onboard accommodation project as one of the factors that can impact the number of cases of fatigue and its intensity among crew members. This in turn is reflected in the level of human error and consequently, maritime accidents. One indicator of deficiencies in accommodation configuration is the number of personal accidents that occur in them, relatively high compared with onboard working and operational areas where risk of accidents is considerably greater. The comparison of the prevailing standards in Brazil with recommendations and requirements of several sources which have been consulted, revealed that these tolerate conditions which are less favorable than those acceptable in special purpose vessels and in the ships of some navies. Additionally, comparison showed that standards prevailing in Brazil fail to specify the levels deemed appropriate for thermal and acoustic comfort, lighting and vibration. The indication is that such are out-of-date - pointing to a need for review based on current studies.

Nos últimos anos, os países desenvolvidos vêm dedicando crescentes esforços para integrar o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) no espaço aéreo controlado, visando sua utilização para fins civis. Embora este tema ainda não tenha consenso quanto aos critérios a serem adotados, é de comum acordo na comunidade que, no mínimo, devam ser mantidos os atuais níveis de segurança (\"Safety\") praticados pela aviação civil mundial. Neste cenário, a convivência entre aeronaves comerciais, com cada vez mais passageiros e aeronaves não tripuladas, traz sérias preocupações com relação à capacidade que o sistema atual de navegação, controle, vigilância e de Gerenciamento de Tráfego Aéreo tem para lidar com situações de perigo decorrentes da aproximação entre estas duas categorias de aeronaves. Neste contexto, esta tese propõe uma modelagem de um VANT, tendo-se como ponto de partida os conceitos de robô móvel, cujo modelo de inteligência é fundamentado em Inteligência Artificial Distribuída (IAD), implementável segundo o paradigma de Sistemas Multi-Agentes (SMA) e que leve em consideração os principais requisitos de \"Safety\" exigidos pelo \"Communication Navigation System/Air Traffic Management\" (CNS/ATM), de modo a permitir a futura inserção destas aeronaves no espaço aéreo controlado. / During the last years, developed countries are conducting efforts to integrate Unmanned Aircraft Vehicles (UAVs) to the controlled airspace, aiming at their civilian use. So far, there has been no common consensus on the criteria to be adopted by the community that should, at least, keep the minimum safety levels international aviation has already attained. In this scenario, commercial aircrafts - with more and more passengers - and UAVs will share the same space. There will be a lot of concern related to the actual navigation, control and surveillance system capacity as well as to the air traffic control management ability to handle potentially dangerous situations due to the approximation between aircrafts of these two categories. Based on this scenario, this thesis proposes an UAV modeling having as starting point the mobile robot concept, of which the intelligence model based on Distributed Artificial Intelligence, can be implemented by using the Multi Agent Systems paradigm. This paradigm should take the main safety requirements as an obligation, as defined by the Communication Navigation System/Air Traffic Management (CNS/ATM), as a way of handling the future insertion of UAVs into the controlled airspace.

Nos últimos anos, os países desenvolvidos vêm dedicando crescentes esforços para integrar o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) no espaço aéreo controlado, visando sua utilização para fins civis. Embora este tema ainda não tenha consenso quanto aos critérios a serem adotados, é de comum acordo na comunidade que, no mínimo, devam ser mantidos os atuais níveis de segurança (\"Safety\") praticados pela aviação civil mundial. Neste cenário, a convivência entre aeronaves comerciais, com cada vez mais passageiros e aeronaves não tripuladas, traz sérias preocupações com relação à capacidade que o sistema atual de navegação, controle, vigilância e de Gerenciamento de Tráfego Aéreo tem para lidar com situações de perigo decorrentes da aproximação entre estas duas categorias de aeronaves. Neste contexto, esta tese propõe uma modelagem de um VANT, tendo-se como ponto de partida os conceitos de robô móvel, cujo modelo de inteligência é fundamentado em Inteligência Artificial Distribuída (IAD), implementável segundo o paradigma de Sistemas Multi-Agentes (SMA) e que leve em consideração os principais requisitos de \"Safety\" exigidos pelo \"Communication Navigation System/Air Traffic Management\" (CNS/ATM), de modo a permitir a futura inserção destas aeronaves no espaço aéreo controlado. / During the last years, developed countries are conducting efforts to integrate Unmanned Aircraft Vehicles (UAVs) to the controlled airspace, aiming at their civilian use. So far, there has been no common consensus on the criteria to be adopted by the community that should, at least, keep the minimum safety levels international aviation has already attained. In this scenario, commercial aircrafts - with more and more passengers - and UAVs will share the same space. There will be a lot of concern related to the actual navigation, control and surveillance system capacity as well as to the air traffic control management ability to handle potentially dangerous situations due to the approximation between aircrafts of these two categories. Based on this scenario, this thesis proposes an UAV modeling having as starting point the mobile robot concept, of which the intelligence model based on Distributed Artificial Intelligence, can be implemented by using the Multi Agent Systems paradigm. This paradigm should take the main safety requirements as an obligation, as defined by the Communication Navigation System/Air Traffic Management (CNS/ATM), as a way of handling the future insertion of UAVs into the controlled airspace.

Esta pesquisa trata o Problema de Programação de Tripulantes (PPT), presente no planejamento operacional das empresas aéreas. O principal objetivo do PPT é atribuir o conjunto de tripulantes requeridos para a operação dos voos de uma malha aérea de maneira a minimizar o custo total da tripulação, levando em conta a legislação pertinente e a satisfação dos tripulantes. O PPT é normalmente dividido na literatura em dois subproblemas independentes, modelados e resolvidos sequencialmente: Problema de Determinação de Viagens (PDV) e Problema de Atribuição de Escalas (PAE). Esta decomposição não incorpora os atributos (disponibilidade, qualificação, senioridade e preferências individuais) dos tripulantes de forma global, o que não permite uma estimativa real de custo e afeta a qualidade da solução final. O estado da arte envolve a solução integrada do PPT, eliminando a necessidade de se resolver inicialmente o PDV e permitindo a obtenção de uma solução mais realista. O PPT, no entanto, é de natureza combinatória. Assim sendo, esta pesquisa propõe e explora modelos baseados em programação linear inteira e em heurísticas para a solução integrada do PPT. Essas heurísticas incorporam fundamentos da meta-heurística GRASP, da heurística de economias de Clarke e Wright e da heurística day-by-day. Os modelos foram testados com sucesso para a solução de instâncias baseadas na malha real de três empresas aéreas brasileiras. / This doctoral research treats the Crew Scheduling Problem (CSP), as part of the airlines operational planning. The CSP consists of optimally assigning the required crew members to planned flights, in such a way that it minimizes the total cost of the aircrew, taking into consideration the proper legislation and the satisfaction of the crew members. The CSP is usually divided into two independent subproblems, modeled and solved sequentially: Crew Pairing Problem (CPP) and Crew Rostering Problem (CRP). This decomposition does not incorporate all the crew members attributes (availability, qualification, seniority and individual preferences), which does not lead to a real cost estimate and affects the quality of the final solution. The state of the art involves the integrated solution of CSP, without solving the CPP at first and providing a more realistic solution. The CSP, however, has a combinatorial nature. This research proposes and explores models based on integer linear programming and on heuristics to solve the CSP in an integrated way. These heuristics incorporate GRASP metaheuristic, Clarke and Wright savings heuristic and day-by-day heuristic. The models were successfully tested to solve instances related to the networks of three Brazilian airlines.

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:59:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 27 / Nenhuma / As escalas de tripulações em companhias aéreas é um fator importante na logística de operações dessas empresas e um problema interessante para a aplicação de Pesquisa operacional. Os custos com tripulantes no transporte aéreo são extremamente altos, superiores a 20% dos custos de operações das empresas. Diante desse contexto, este trabalho vem abordar o problema de rotações de tripulações em empresas aéreas. Uma rotação de tripulação – crew pairings – é uma seqüência de etapas ou segmentos de vôo que começam e terminam em uma base domiciliar de tripulantes. O objetivo deste planejamento é encontrar um subconjunto dessas rotações com custo mínimo e que cubra todas as etapas de vôo na programação da empresa atendendo as restrições inerentes ao problema. O trabalho desenvolveu uma solução para o problema com um modelo set covering/set partitioning, primeiramente, promovendo, uma solução inicial viável que foi aplicada, numa segunda etapa, a um processo de otimização utilizando a meta-heurística Busca Tabu e jan / The flight scheduling crews in airliners are an important factor in logistic of operations of a these companies and interesting problem for the application of Operational Research. The costs with crew members in the air transportation are extremely high, superior 20% of the costs of operations of the companies. So, this study presents an approach of the crew pairing problem in airlines. The objective of this planning is to find a subgroup of these pairings with minimum cost and that it covers all the flight legs in the programming of the airliners taking care of the inherent restrictions to the problem. The solution for the problem implemented a set covering/set partitioning model, first, promoting, a viable initial solution that was applied, in one second stage, to optimize process using the meta-heuristic Tabu Search and time windows. The results had disclosed values satisfactory, demonstrating solutions that, compared with the real solution, had promoted minimization indices superior 70%. The validation

Esta pesquisa trata o Problema de Programação de Tripulantes (PPT), presente no planejamento operacional das empresas aéreas. O principal objetivo do PPT é atribuir o conjunto de tripulantes requeridos para a operação dos voos de uma malha aérea de maneira a minimizar o custo total da tripulação, levando em conta a legislação pertinente e a satisfação dos tripulantes. O PPT é normalmente dividido na literatura em dois subproblemas independentes, modelados e resolvidos sequencialmente: Problema de Determinação de Viagens (PDV) e Problema de Atribuição de Escalas (PAE). Esta decomposição não incorpora os atributos (disponibilidade, qualificação, senioridade e preferências individuais) dos tripulantes de forma global, o que não permite uma estimativa real de custo e afeta a qualidade da solução final. O estado da arte envolve a solução integrada do PPT, eliminando a necessidade de se resolver inicialmente o PDV e permitindo a obtenção de uma solução mais realista. O PPT, no entanto, é de natureza combinatória. Assim sendo, esta pesquisa propõe e explora modelos baseados em programação linear inteira e em heurísticas para a solução integrada do PPT. Essas heurísticas incorporam fundamentos da meta-heurística GRASP, da heurística de economias de Clarke e Wright e da heurística day-by-day. Os modelos foram testados com sucesso para a solução de instâncias baseadas na malha real de três empresas aéreas brasileiras. / This doctoral research treats the Crew Scheduling Problem (CSP), as part of the airlines operational planning. The CSP consists of optimally assigning the required crew members to planned flights, in such a way that it minimizes the total cost of the aircrew, taking into consideration the proper legislation and the satisfaction of the crew members. The CSP is usually divided into two independent subproblems, modeled and solved sequentially: Crew Pairing Problem (CPP) and Crew Rostering Problem (CRP). This decomposition does not incorporate all the crew members attributes (availability, qualification, seniority and individual preferences), which does not lead to a real cost estimate and affects the quality of the final solution. The state of the art involves the integrated solution of CSP, without solving the CPP at first and providing a more realistic solution. The CSP, however, has a combinatorial nature. This research proposes and explores models based on integer linear programming and on heuristics to solve the CSP in an integrated way. These heuristics incorporate GRASP metaheuristic, Clarke and Wright savings heuristic and day-by-day heuristic. The models were successfully tested to solve instances related to the networks of three Brazilian airlines.

Aircraft crew members are exposed to cosmic rays of galactic and solar origin and secondary radiations produced due to interaction of primary cosmic rays with the atmosphere. Thus, it is necessary to estimate the dose that aircrew members receive and to evaluate the risks associated with their exposure. Radiation exposure scenarios were elaborated in computational scope in order to provide conversion coefficients (CCs) that relate measurable quantities (fluence) with limiting quantities (such as the effective dose). Knowing the particle fluence rate in a specific altitude, latitude and longitude, it is possible to determine the effective dose rate using these CC's. Aircraft crews are usually in sitting posture when exposed to cosmic radiation at altitudes of common flights. There are no studies in the literature using anthropomorphic phantoms in the sitting posture to calculate the effective dose rate at flight altitudes. In this study, effective dose per fluence conversion coefficients were calculated using the MCNPX code and the male and female UFH/NCI hybrid anthropomorphic phantoms in standing and sitting postures. Conversion coefficients were obtained in the isotropic irradiation geometry. CCs were calculated for neutrons, protons, photons, electrons, and positrons sources, which are the particles that most contribute to the dose at flight altitudes. The effective dose rate was calculated from the effective dose per fluence conversion coefficients and the fluence rate spectrum obtained by the EXPACS data package. The effective dose rate was also obtained using the fluence rate spectrum calculated by the MCNP6 software. The differences between the effective dose rate calculated for the phantom in the standing and sitting posture are less than 1%, showing that the posture does not contribute considerably to the dose of aircrew members. However, the dose rate calculated using the UFH/NCI phantom in the standing posture are 7 to 12 % higher than the dose rate obtained from the EXPACS package (which uses reference phantoms of ICRP 110) and are very close to experimental values of dose equivalent presented in other studies. Thus, the calculation of the effective dose rate using the UFH/NCI phantoms presents conservative results compared to those calculated using the ICRP reference phantoms and close to values obtained experimentally. The aim of this study was also estimate the dose to the fetus of pregnant crewmembers in a common flight. To estimate the dose to the fetus, CCs were calculated in the isotropic geometry for neutrons, protons, photons, electrons, positrons, and muons using a pregnant woman phantom and the MCNPX code. The dose rate was obtained from the conversion coefficients of equivalent dose per fluence and the fluence rate of cosmic radiation at an altitude of 12.3 km and under typical conditions of a flight from Vancouver to Frankfurt, whose average flight time is 9 hours. The results indicate that the equivalent dose to the fetus can exceeds the ICRP recommended fetal dose limit of 1 mSv after 6 or 7 round trips flights between Vancouver and Frankfurt. / Os tripulantes de aeronaves estão expostos a níveis elevados de radiação cósmica que tem origem galáctica, solar e de radiações secundárias produzidas devido à interação com a atmosfera. Assim, é necessário estimar a dose que estes indivíduos recebem e avaliar os riscos associados à sua exposição. Para isto, cenários de exposição à radiação foram elaborados em âmbito computacional a fim de fornecer coeficientes de conversão (CC’s) que relacionam grandezas mensuráveis (como a fluência) com grandezas limitantes (como a dose efetiva). Sabendo a taxa de fluência de partículas numa região onde um indivíduo é exposto, é possível determinar a taxa de dose efetiva usando estes CC’s. Tripulantes de aeronaves normalmente se encontram na postura sentada quando expostos à radiação cósmica em altitudes de voos convencionais. Como não foi encontrado na literatura estudos utilizando simuladores antropomórficos na postura sentada para o cálculo da taxa de dose efetiva em altitudes de voos tripulados, nesse trabalho, foram realizados cálculos de coeficientes de conversão de dose efetiva por fluência utilizando o código MCNPX e os simuladores antropomórficos híbridos UFH/NCI masculino e feminino nas posturas vertical e sentada e na geometria de irradiação isotrópica. Os CC’s foram calculados para as partículas que mais contribuem para a dose em altitude de voos tripulados, que são nêutrons, prótons, fótons, elétrons e pósitrons. A taxa de dose efetiva foi calculada a partir dos coeficientes de conversão de dose efetiva por fluência e do espectro da taxa de fluência obtidos pelo pacote de dados EXPACS. A taxa de dose efetiva também foi obtida utilizando os espectros de taxa de fluência calculados pelo software MCNP6. As diferenças entre a taxa de dose efetiva calculada para o simulador na postura vertical e sentada são menores do que 1 %, mostrando assim que a postura não influencia no cálculo da taxa de dose em tripulantes de aeronaves. Contudo, os valores da taxa de dose calculados utilizando o simulador UFH/NCI na postura vertical são de 7 a 12 % maiores do que os obtidos do pacote EXPACS (que utiliza os simuladores de referência da ICRP 110) e muito próximo a valores experimentais de equivalente de dose apresentados em outros trabalhos. Assim, o cálculo da taxa de dose efetiva a partir de CC’s usando os simuladores UFH/NCI apresenta resultados conservadores em relação aos calculados utilizando o simulador de referência da ICRP e próximo de valores obtidos experimentalmente. Outro objetivo desse trabalho foi estimar a dose no feto de tripulantes gestantes, considerando parâmetros de um voo real. Para estimar a dose no feto, foram calculados CC’s na geometria isotrópica para nêutrons, prótons, fótons, elétron, pósitrons e múons utilizando o simulador de mulher grávida e o código MCNPX. A taxa de dose foi obtida a partir dos coeficientes de conversão de dose equivalente por fluência e da taxa de fluência da radiação cósmica a uma altitude de 12,3 km e nas condições típicas de um voo de Vancouver a Frankfurt, que tem duração média de 9 horas. Os resultados mostram que a dose equivalente no feto ultrapassam o limite de 1 mSv, que é o limite de dose no feto durante a gestação considerado aceitável de acordo com a publicação 103 da ICRP, em até 7 voos de ida e volta entre Vancouver e Frankfurt. / São Cristóvão, SE