مدل های زمان بندی برای کنترل ترافیک بهینه هواپیما درفرودگاه های شلوغ: ملاحظات مربوط به تاخیر، اولویت ها، عدالت و نقض قوانین

Scheduling models for optimal aircraft traffic control at busy airports: Tardiness, priorities, equity and violations considerations

مجله الزویر – Elsevier

سال ۲۰۱۷

چکیده

این مطالعه به بررسی بهینه سازی زمان واقعی عملیات برخاست و فرود در مناطق شلوغ کنترل پایانه در رابطه با ازدحام ترافیک می پردازد. مناطق پایانه ای، از نقاط مهم و تنگنا های اصلی سیستم کنترل ترافیک هوایی به خصوص در فرودگاه های اروپا می باشد که در آن احتمال امکانات محدودی برای ساخت زیر ساخت های جدید وجود دارد. مسئله زمان واقعی مدیریت موثر عملیات هواپیما، به شدت چالش بر انگیز است زیرا استفاده از قوانین ایمنی در مدل های بهینه سازی و در نظر گرفتن شاخص های عملکردی مختلف مناسب برای محاسبه راه حل های کیفی خوب، لازم است. با این حال عملا، هیچ گونه تابع هدف شناخته شده وجود ندارد و کنترل گر های ترافیکی اغلب از قوانین زمان بندی ساده استفاده می کنند. در این مقاله، فرمولاسیون های برنامه نویسی خطی صحیح ترکیبی برای بررسی توازن بین شاخص های عملکردی مختلف پیشنهاد می شود ضمن این که محدودیت های ایمنی با یک دقت مدل سازی بالا در نظر گرفته خواهد شد. آزمایشات در دو فرودگاه اصلی ایتالیا یعنی میلانو مالپنسا و رم فیومیچینو با شبیه سازی مجموعه های مخلف اختلافات برخاست و فرود هواپیما انجام می شوند. نمونه های با اندازه کاربردی برای بهینه سازی از طریق یک سالور تجاری حل می شوند. راه حل های بهینه نیز با یک قاعده زمان بندی رایج مقایسه می شوند. یک تحلیل رایانشی جامع امکان انتخاب این راه حل ها را می دهد به طوری که قادر به یافتن بهترین تطابق و تعادل میان شاخص های مختلف و در نتیجه بررسی معرف ترین فرمول است.

Abstract

This work addresses the real-time optimization of take-off and landing operations at a busy terminal control area in case of traffic congestion. Terminal areas are becoming the bottleneck of the entire air traffic control system, in particular in the major European airports, where there is a limited possibility to build new infrastructure. The real-time problem of effectively managing aircraft operations is particularly challenging, since it is necessary to incorporate the safety regulations into the optimization model and to consider numerous performance indicators that are important to compute good quality solutions. However, in practice there is no well-recognized objective function and traffic controllers often use simple scheduling rules. In this paper, mixed integer linear programming formulations are proposed to investigate the trade-off between various performance indicators of practical interest, while taking into account the safety constraints with a high modeling precision. Experiments are performed for the two major Italian airports, Milano Malpensa and Roma Fiumicino, by simulating various sets of random landing and take-off aircraft disturbances. Practical-size instances are solved to (near)optimality via a commercial solver. The optimized solutions are also compared with a commonly used scheduling rule. A comprehensive computational analysis makes possible the selection of those solutions that are able to find a good compromise among the various indicators and, consequently, the investigation of the most representative formulation.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

خرید ترجمه آماده ورد