Ce que la Sécurité Maritime Peut Apprendre de l’Aviation : L’Histoire du TCAS et du TAWS

Comment l’aviation a relevé le défi de l’évitement de collision—et quelles leçons s’appliquent à la mer.

Lorsque nous pensons à améliorer la sécurité en mer, il serait insensé de ne pas regarder vers le ciel. L’aviation évolue dans un environnement bien plus impitoyable que le maritime : trois dimensions au lieu de deux, des vitesses mesurées en centaines de nœuds, et des marges d’erreur mesurées en secondes plutôt qu’en minutes. Pourtant, au cours des cinquante dernières années, l’industrie aéronautique a réalisé des améliorations remarquables en matière de sécurité—particulièrement dans la prévention des deux types d’accidents les plus catastrophiques : les collisions en vol et l’impact contrôlé avec le sol.

Les technologies qui ont émergé de cet effort—TCAS (Traffic Collision Avoidance System) et TAWS (Terrain Awareness and Warning System)—offrent des leçons profondes pour ceux d’entre nous qui travaillent à rendre les mers plus sûres.

Le Problème : Les Limitations Humaines dans un Environnement à Haute Vitesse

Pendant la majeure partie de l’histoire de l’aviation, l’évitement de collision reposait sur le même principe qui gouverne encore une grande partie de la navigation maritime : voir et éviter. Les pilotes étaient censés maintenir une séparation visuelle avec les autres aéronefs. Les contrôleurs aériens fournissaient une couche de sécurité supplémentaire, mais en fin de compte, les yeux du pilote étaient la dernière ligne de défense.

Cela fonctionnait de manière acceptable dans les premiers temps de l’aviation. Mais à mesure que le ciel devenait encombré et que les avions volaient plus vite, les limitations devenaient mortellement évidentes. Le taux de rapprochement entre deux jets s’approchant de face peut dépasser 1 000 nœuds—ce qui signifie qu’à partir du moment où un pilote aperçoit un point sur le pare-brise jusqu’au moment de l’impact, il pourrait ne s’écouler que quelques secondes. Les temps de réaction humains sont tout simplement inadéquats.

De même, l’« impact contrôlé avec le terrain » (CFIT)—où un aéronef parfaitement fonctionnel est dirigé vers le sol, souvent par mauvaise visibilité—est resté une cause principale d’accidents mortels jusque dans les années 1970. Les pilotes, désorientés ou distraits, descendaient vers des montagnes ou un terrain qu’ils ne voyaient pas venir.

TCAS : Le Gardien Électronique Contre la Collision en Vol

Le Traffic Collision Avoidance System est né d’une intuition simple mais puissante : les aéronefs transportent déjà des transpondeurs qui diffusent leur identité et leur altitude. Et si ces transpondeurs pouvaient communiquer entre eux, indépendamment du contrôle au sol ?

TCAS fonctionne en interrogeant activement les transpondeurs des aéronefs voisins. Lorsque le TCAS de votre aéronef émet un signal radio, tout transpondeur à portée répond avec son identité et son altitude. En chronométrant ces réponses et en les suivant sur plusieurs interrogations, TCAS construit une image tridimensionnelle du trafic autour de vous—leur distance, altitude relative, et crucialement, leur taux de rapprochement.

Le génie de TCAS réside dans ses prédictions. Il ne vous dit pas seulement où se trouvent les autres aéronefs maintenant—il calcule où ils seront, et si vos trajectoires se croiseront.

Lorsque les calculs indiquent un danger, TCAS émet des alertes en deux étapes progressives :

Ce qui rend TCAS particulièrement élégant, c’est sa capacité de coordination. Lorsque deux aéronefs équipés de TCAS sont sur trajectoire de collision, leurs systèmes communiquent via liaison de données pour assurer des manœuvres complémentaires. Si un aéronef reçoit l’ordre de monter, l’autre reçoit l’ordre de descendre. Le système empêche le scénario cauchemardesque où les deux pilotes font le même choix d’évitement.

L’Interface Humaine : Comment Commander une Action Instantanée

L’aspect peut-être le plus instructif de TCAS et TAWS pour les concepteurs maritimes est la façon dont ces systèmes communiquent avec les pilotes. L’aviation a appris par une expérience amère que l’interface entre machine et humain est tout aussi critique que la technologie sous-jacente.

Considérez ce à quoi fait face un pilote : un cockpit rempli d’instruments, bavardage radio, bruit de moteur, et la charge cognitive de gérer un vol complexe. Dans cet environnement, le système de sécurité doit injecter un avertissement qui capte instantanément l’attention et déclenche la réponse correcte.

La réponse de l’aviation combine trois canaux simultanément :

1. Audio Distinctif

Les avertissements vocaux sont soigneusement conçus pour percer le bruit du cockpit et le trafic radio. TCAS utilise des phrases comme « Traffic, traffic » pour les avis et « Climb, climb ! » ou « Descend, descend ! » pour les ordres. TAWS est encore plus urgent : « Terrain, terrain—pull up ! » La formulation est standardisée mondialement—les mots exacts sont obligatoires, pas simplement suggérés. Un pilote formé au Brésil entendra des commandes identiques à celui formé en Norvège.

Fait amusant : Les premières recherches en facteurs humains suggéraient que les voix féminines attiraient plus l’attention des pilotes masculins—conduisant à surnommer le système « Bitching Betty » dans l’aviation militaire nord-américaine (ou « Nagging Nora » au Royaume-Uni).

2. Affichage Visuel

TCAS superpose ses informations directement sur l’indicateur de vitesse verticale (VSI)—un instrument que le pilote surveille déjà. Lorsqu’un Avis de Résolution est émis, des arcs colorés apparaissent sur le cadran VSI : le rouge montre la plage de vitesse verticale qui mènera à la collision (la zone « à éviter »), tandis que le vert montre la plage sûre vers laquelle le pilote doit voler. Il n’y a aucune ambiguïté : volez vers le vert, loin du rouge.

C’est crucial. Le système ne se contente pas de dire au pilote quoi faire—il le lui montre, sur un instrument qu’il surveille déjà, dans des couleurs qui ne nécessitent aucune interprétation.

3. Hiérarchie de Priorité

Lorsque plusieurs systèmes rivalisent pour l’attention, l’aviation a établi une préséance claire. Les avertissements TAWS (terrain) ont priorité sur TCAS (trafic), parce que heurter le sol est plus immédiatement mortel qu’une collision potentielle qui pourrait encore être évitée. Les systèmes sont conçus pour ne pas entrer en conflit : si TCAS commande une descente mais que le terrain se trouve en dessous, TAWS prendra le dessus avec « Pull up ! »

Comparez cela aux alarmes maritimes typiques : un bip, peut-être un voyant clignotant, peut-être un message texte sur un écran que le capitaine doit lire et interpréter tout en gérant simultanément la barre, les voiles, et l’équipage. Le contraste est saisissant.

Comparez Cela au COLREG : Le Problème d’Ambiguïté Maritime

Considérez maintenant comment fonctionne l’évitement de collision maritime. Le Règlement International pour Prévenir les Abordages en Mer—COLREG—est un chef-d’œuvre de jurisprudence du dix-neuvième siècle. Codifié pour la première fois en 1972, il établit un cadre de règles qui déterminent quel navire doit céder le passage dans toute rencontre.

Le problème ? Elles nécessitent une interprétation.

Prenez une simple situation de croisement sous la Règle 15. Un navire à moteur s’approchant de votre tribord a la priorité ; vous devez vous écarter. Assez clair. Mais qu’est-ce qui constitue un « croisement » ? À quel angle une situation de dépassement devient-elle une situation de croisement ? Les Règles disent qu’un navire venant de plus de 22,5 degrés en arrière du travers est en train de dépasser—mais comment un capitaine mesure-t-il précisément cet angle la nuit, par mer agitée, avec un feu qui s’approche et qui pourrait être à un mille ou à trois ?

Cela s’aggrave quand voile rencontre voile. La Règle 12 gouverne les voiliers : lorsque les deux ont le vent de côtés différents, le navire avec le vent sur bâbord s’écarte. Lorsque les deux ont le vent du même côté, le navire au vent s’écarte. Mais voici où l’esprit marin commence à tourner : que faire si je ne peux déterminer de quel côté l’autre navire a le vent ? La Règle 12(a)(iii) ordonne au navire bâbord amures de s’écarter—mais cela présuppose une connaissance que le capitaine pourrait ne pas posséder, surtout la nuit ou à distance.

Considérez ensuite la hiérarchie de la Règle 18. Les navires à moteur doivent s’écarter des voiliers. Sauf quand le voilier dépasse. Sauf dans les chenaux étroits sous la Règle 9, où un voilier « ne doit pas gêner » un navire qui ne peut naviguer en sécurité qu’à l’intérieur du chenal. Qu’est-ce qui constitue « gêner » ? Les Règles ne le disent pas. À quel point un chenal doit-il être étroit ? Le capitaine doit juger.

La Règle 17(a)(ii) permet au navire prioritaire de « prendre des mesures pour éviter la collision par sa propre manœuvre » quand il devient apparent que le navire non privilégié ne prend pas les mesures appropriées—mais quand cela devient-il apparent ? Les Règles n’offrent aucune réponse numérique. Pendant ce temps, les taux de rapprochement augmentent.

La différence fondamentale avec l’aviation est frappante : TCAS supprime entièrement l’interprétation. « Climb, climb ! » ne fait l’objet d’aucun débat. Le capitaine d’un yacht à voile, en revanche, peut se retrouver à dérouler un arbre de décision d’une complexité extraordinaire : Est-ce un voilier ou un navire à moteur ? Sur quel bord sont-ils ? Sommes-nous en train de croiser ou de dépasser ? Est-ce un chenal étroit ? Est-ce que je gêne ou ai-je la priorité ? Que pensent-ils de la situation ?

Le COLREG suppose que les deux parties analyseront correctement la situation et arriveront à la même conclusion. Quand elles ne le font pas—et elles ne le font souvent pas—le résultat est confusion, quasi-collisions, et parfois tragédie.

TAWS : Voir le Sol Avant de le Heurter

Le Terrain Awareness and Warning System aborde une menace différente mais tout aussi mortelle. Le système original d’alerte de proximité du sol (GPWS), développé par C. Donald Bateman chez Honeywell dans les années 1960, utilisait un radioaltimètre pour mesurer la hauteur de l’aéronef au-dessus du sol directement en dessous. Si l’aéronef descendait trop rapidement vers le terrain, des alarmes retentissaient.

Mais le GPWS précoce avait une limitation critique : il ne pouvait voir que directement vers le bas. Si un aéronef volait en palier vers une pente de montagne ascendante, le système ne détecterait pas la menace avant qu’il ne soit trop tard.

Le TAWS moderne (aussi appelé Enhanced GPWS ou EGPWS) résout cela grâce à une combinaison de positionnement GPS et d’une base de données de terrain numérique mondiale. Le système sait où se trouve chaque montagne, colline, et obstacle. Il compare continuellement la position et la trajectoire actuelles de l’aéronef à cette base de données, fournissant un avertissement préalable des conflits de terrain—même du terrain qui se trouve devant plutôt qu’en dessous.

Lorsque TAWS détecte une menace, les pilotes entendent des avertissements incontestables : « Terrain, terrain—pull up ! » ou « Too low—terrain ! » Le système a été crédité de l’élimination virtuelle des accidents CFIT parmi les aéronefs ainsi équipés.

Le Facteur Humain : Quand la Technologie Rencontre la Culture

La technologie seule ne peut garantir la sécurité. La tragique collision aérienne d’Überlingen en 2002 l’a démontré avec une clarté dévastatrice.

Dans la nuit du 1er juillet 2002, un Tupolev Tu-154 de Bashkirian Airlines transportant 69 personnes (dont 52 enfants) et un Boeing 757 cargo DHL étaient sur trajectoire de collision au-dessus du sud de l’Allemagne. Les deux aéronefs étaient équipés de TCAS. Le système a fonctionné exactement comme prévu—il a ordonné au Tupolev de monter et au Boeing de descendre.

Mais presque au même moment, un contrôleur aérien—travaillant seul et débordé—aa donné au Tupolev l’instruction de descendre. L’équipage russe, formé selon le principe que les instructions du contrôleur avaient la priorité, obéit à l’humain plutôt qu’à la machine. L’équipage du Boeing suivit son TCAS et descendit. Les deux appareils entrèrent en collision. Les 71 personnes à bord des deux aéronefs périrent.

Cette leçon—que les systèmes de sécurité doivent être utilisés de manière identique par toutes les parties, partout—a des implications profondes pour la technologie maritime. L’ambiguïté tue.

Bus de Données : Le Système Nerveux des Aéronefs Modernes

Pour ceux qui connaissent le NMEA 2000 sur les bateaux, l’approche de l’aviation en matière de communication de données offre des parallèles intéressants—et des contrastes.

La norme dominante dans l’aviation commerciale a été ARINC 429, déployée pour la première fois au début des années 1980 sur des aéronefs comme le Boeing 757 et l’Airbus A310. Contrairement au réseau bidirectionnel NMEA 2000, ARINC 429 est strictement unidirectionnel : un seul émetteur diffuse vers jusqu’à 20 récepteurs via une paire de fils torsadés. Cette simplicité assure un timing déterministe—vous savez toujours quand les données arriveront—mais nécessite de nombreux câblages séparés, ajoutant poids et complexité.

Les aéronefs modernes comme le Boeing 787 utilisent un mélange de technologies : ARINC 664 (essentiellement de l’Ethernet déterministe) pour les systèmes principaux, avec le CAN bus (ARINC 825) gérant les fonctions moins critiques. Les commutateurs du panneau supérieur d’un 787, par exemple, communiquent via CAN bus—éliminant des dizaines de câblages individuels.

Le monde maritime, avec NMEA 2000 basé sur la technologie CAN bus, a dans certains cas surpassé l’architecture patrimoniale de l’aviation. Mais l’approche rigoureuse de l’aviation concernant la redondance, la détection d’erreurs et le comportement déterministe offre des leçons sur la façon de rendre de tels systèmes véritablement fiables pour les applications critiques de sécurité.

Cadre Réglementaire : Comment l’Aviation Fait Respecter la Sécurité

La sécurité aérienne n’est pas optionnelle. Le cadre réglementaire, coordonné par l’OACI (Organisation de l’Aviation Civile Internationale) et appliqué par les autorités nationales comme la FAA (États-Unis) et l’EASA (Union Européenne), impose des équipements spécifiques pour des opérations spécifiques.

Le TCAS II est requis sur tous les aéronefs commerciaux de plus de 30 sièges ou d’une masse maximale au décollage supérieure à 5 700 kg. Le TAWS est obligatoire pour les aéronefs à turbine avec six sièges passagers ou plus. Ce ne sont pas des recommandations—ce sont des exigences légales, et les aéronefs ne peuvent pas opérer sans elles.

Le monde maritime a traditionnellement adopté une approche réglementaire plus légère. L’AIS (Système d’Identification Automatique) est obligatoire pour les navires commerciaux au-delà de certaines tailles, mais les embarcations de plaisance en sont largement exemptées. L’évitement de collision reste fondamentalement dépendant du Règlement International pour Prévenir les Abordages en Mer et de la vigilance humaine.

Alors que la technologie rend les systèmes de sécurité sophistiqués plus abordables et pratiques pour les navires plus petits, la question se pose : la réglementation maritime devrait-elle suivre l’exemple de l’aviation ?

Leçons pour le Monde Maritime

Que peuvent retenir ceux d’entre nous qui travaillent sur la sécurité maritime de l’expérience de l’aviation ? Plusieurs principes émergent :

• Automatiser les décisions critiques en temps. Lorsque les vitesses de rapprochement dépassent les temps de réaction humains, la technologie doit intervenir. Le TCAS n’attend pas que le pilote calcule les trajectoires—il effectue les mathématiques en continu et émet des commandes quand nécessaire.
• Rendre les alertes non ambiguës. « Montez, montez ! » ne laisse aucune place à l’interprétation. Les alarmes maritimes disent trop souvent à l’équipage que quelque chose ne va pas sans spécifier clairement quoi faire.
• Standardiser à l’échelle mondiale. Überlingen a enseigné à l’aviation que les variations nationales dans les procédures de sécurité créent une confusion mortelle. Toute technologie maritime d’évitement de collision doit fonctionner de manière identique dans le monde entier.
• Concevoir pour le pire cas. Le TCAS assume que le contrôle du trafic aérien a échoué. Le TAWS assume que le pilote ne peut pas voir à l’extérieur. Les systèmes de sécurité efficaces doivent fonctionner quand tout le reste a mal tourné.
• Intégrer plutôt que superposer. Les systèmes d’aéronefs modernes partagent les données de manière transparente via des bus standardisés. Les systèmes maritimes restent trop souvent des îlots, obligeant l’équipage à intégrer mentalement les informations de sources multiples sous stress.

Les mers ne seront jamais aussi réglementées que les cieux. Les plaisanciers jouiront toujours de libertés que les pilotes privés ne peuvent qu’envier. Mais alors que la technologie rend les systèmes de sécurité sophistiqués plus petits, moins chers et plus pratiques, l’opportunité existe d’apporter l’évitement de collision de niveau aviation aux navires de toutes tailles. La question n’est pas de savoir si la technologie de sécurité maritime devrait apprendre de l’aviation—c’est à quelle vitesse nous pouvons appliquer ces leçons pour sauver des vies en mer.

Cet article s’appuie sur des informations publiquement disponibles provenant d’autorités aéronautiques, de rapports d’enquête d’accidents et de sources industrielles. L’auteur est un ancien pilote avec une expérience directe des systèmes décrits.