Airport ground movement scheduling

Abstract

O tráfego aéreo no mundo está em crescimento e para a maioria dos aeroportos não e uma opção expandir os terminais ou as pistas, fazendo com que estes tentem maximizar a eficiência operacional. Muitos aeroportos estão a operar perto da sua capacidade m áxima. Horas de ponta implicam engarrafamentos e causam simultâneos atrasos ao longo de toda a cadeia de operações com consequências para passageiros, companhias aéreas e aeroportos. Por estes motivos há uma necessidade de otimização dos movimentos no solo que ocorrem nos aeroportos. Existem três grandes problemas no que diz respeito as operações dos aeroportos: o sequenciamento das partidas e chegadas; a gestão das operações que precedem a "luz verde" para que o avião possa sair do stand; e os movimentos no solo entre o stand e a pista (e o oposto). O âmbito deste trabalho enquadra-se nos movimentos no solo que interagem com os dois outros problemas de sequenciamento mencionados e fornece decisões em tempo real. O problema dos movimentos terrestres consiste em estabelecer o roteamento dos aviões desde o stand até a pista para levantarem voo, ou no caminho inverso, e sequenciar os seus movimentos. A nossa abordagem consiste numa otimização rápida que considera um conjunto de aviões a moverem-se de, e para, a pista, e uma rede condicionada pela planta do aeroporto. Considera, ainda, restrições tais como: de rota; separações entre aviões devido ao jet blast; velocidade de cada avião; de tempo para chegadas e partidas, num ambiente em constante mudança. O objetivo e minimizar o consumo de combustível enquanto os aviões estão no solo (da perspetiva das companhias aéreas) e minimizar o tempo despendido em cada slot de janela temporal na ocupação do espaço terrestre do aeroporto, garantindo todas as regras de segurança. Também os passageiros e o ambiente beneficiam de um conjunto de movimentações em terra otimizadas. A otimização proposta fornece uma solução heuristica rápida para cada evento em tempo real respeitando todas as regras estabelecidas no Ad- vanced Surface Movement, Guidance and Control Systems (A-SMGCS) da Organização Internacional de Aviação Civil (ICAO).

Worldwide air tra c tends to increase and for many airports it's no longer an option to expand terminals and runways, so airports are trying to maximize their operational e ciency. Many airports already operate near their maximum capacity. Peak hours imply operational bottlenecks and cause chained delays across ights impacting passenger, airlines and airports. Therefore there is a need for the optimization of the ground movements at the airports. There are three major problems concerning airport operations: the departures and arrivals sequencing on the runways; the sta management operations preceding the green light for aircraft to leave the gate; and the ground movement between the gate and the runway (and reverse). The scope of this work is the ground movement problem that interacts with the other two scheduling problems mentioned and provides decisions in real-time. The ground movement problem consists of routing the planes from the gate to the runway for takeo or on reverse path, and to schedule their movements. Our approach proposes a fast optimization system that considers a set of planes moving to and from a set of runways along a given road network conditioned by the airport ground layout. It considers constraints such as the route constraints, separation between aircrafts due to jet blast, aircraft movement speeds, timing constraints for arrivals and departures in a constantly changing environment. The objective is to minimize fuel consumptions on the ground (from the airline perspective) and to minimize the time spent on the time window slot for occupying the airport ground (from the airports perspective) while granting all safety regulations at all times. Also passengers and the environment bene t from an optimized ground movement. The optimization approach proposed provides a fast heuristic solution for each real-time event generated respecting all the rules established by Advanced Surface Movement, Guidance and Control Systems (ASMGCS) of the International Civil Aviation Organization (ICAO).