Motiverad av det viktiga problemet med trängselkostnader (de beräknades vara $ 2 miljarder 1991) inom lufttransporter och observera att markförseningar är mer att föredra än flygburna förseningar, har vi formulerat och studerat flera heltal programmeringsmodeller för att tilldela markhållningsförseningar optimalt i ett allmänt nätverk av flygplatser, så att den totala (mark plus luftburen) förseningskostnaden för alla flygningar minimeras. All tidigare forskning om detta problem har begränsats till fallet med en enda flygplats, som försummar "nedåt-väg"-effekter på grund av överföring av förseningar mellan på varandra följande flygningar som utförs av samma flygplan. Vi formulerar flera modeller, och sedan föreslå en heuristisk algoritm som finner en genomförbar lösning till heltalsprogrammet genom avrundning den optimala lösningen av LP avkoppling. Slutligen presenterar vi omfattande beräkningsresultat med målet att få kvalitativa insikter om problemets beteende under olika kombinationer av inmatningsparametrarna. Vi visar att problemet kan lösas i rimliga beräkningstider för nätverk med minst så många som 6 flygplatser och 3000 flygningar. Problemen med trafikstockningar blir allt mer akuta på många stora europeiska och amerikanska flygplatser. För europeiska flygbolag beräknades den totala årliga förseningskostnaden på grund av trängsel (inklusive kostnader för passagerare) uppgå till 5 miljarder dollar 1989 (Terrab 1990). För amerikanska flygbolag påstås den direkta förseningskostnaden på grund av trängsel uppgå till cirka 2 miljarder dollar per år. Med tanke på att USA:s flygindustris totala vinster sällan överstiger 1 miljard dollar, är trängselproblem ett fenomen av obestridlig betydelse. Begränsad kapacitet är den största orsaken till trängsel. Problemet med flygplatskapaciteten är att den är mycket varierande, eftersom den är starkt påverkad av bland annat väderförhållanden (synlighet, vind, nederbörd). Det är inte ovanligt att man stöter på förhållandet 2:1 och till och med 3:1 mellan flygplatsens högsta och lägsta kapacitet. Lösningen på detta problem varierar beroende på den planerade tidshorisonten. Långsiktiga strategier omfattar uppförande av ytterligare flygplatser, uppförande av ytterligare banor vid befintliga flygplatser, förbättrad flygkontrollteknik och förfaranden samt användning av större luftfartyg. Tillvägagångssätt på medellång sikt omfattar en ändring av luftfartygsflödets temporalmönster för att eliminera perioder av "toppefterfrågan". Kortsiktiga strategier har en planeringshorisont på 6–12 timmar och omfattar, viktigast av allt, markhållningspolitik. Denna politik motiveras av det grundläggande faktum att flygburna förseningar är mycket dyrare än markförseningar, eftersom de förstnämnda inbegriper bränsle, underhåll, avskrivningar och säkerhetskostnader. Utgångspunkten för den underliggande markhållningspolitiken är således att man kan hålla ett flygplan på marken före start, så att flygplanet, när det anländer till sin destination, inte behöver vänta i luften innan landningen. Markhållning har använts i flera år. Federal Aviation Administration driver en Air Traffic Control System Command Center (ATCSCC, tidigare kallad Central Flow Control Facility) i Washington, D.C., utrustad med enastående informationsinsamling kapacitet. ATCSCC är dock i första hand beroende av sin expert på flygledare snarare än av beslutsstöd eller optimeringsmodeller för att utveckla flödesstyrning och markhållningsstrategier. Problemet med att fastställa hur mycket (om alls) varje luftfartyg måste hållas på marken före start (och eventuellt även i luften under flygningen, t.ex. genom en hastighetsminskning på rutten) för att minimera den totala (mark plus luftburen) förseningskostnaden kommer att kallas markhållningsproblem (GHP). Statiska och dynamiska versioner av GHP kan särskiljas. I de statiska versionerna, marken (och luftburna) håller beslutas en gång i början av Eftersom vart och ett av ett stort antal flygplan utför mer än en flygning på en viss dag, "nätverk" (eller "ner-the-road") effekter kan vara viktigt: När ett visst flygplan försenas, i många fall nästa flygning som utförs av samma flygplan kommer också att försenas. Vid en navflygplats kan dessutom ett flygplan som anländer sent försena avgången för flera flygningar, med tanke på den nuvarande tidtabellspraxis som betonar passageraröverföringar. Såvitt vi vet har tidigare forskning om GHP försummat nätverkseffekterna och begränsats till problemet med en enda flygplats. Odoni (1987) verkar vara den första som gett en systematisk beskrivning av problemet. Andreatta och Romanin-Jacur (1987) föreslog en dynamisk programmeringsalgoritm för en flygplats statiska probabilistiska GHP med en tidsperiod. Terrab föreslog en effektiv algoritm för att lösa den en-flygplats statiska deterministiska GHP, samt flera heuristik för en-flygplats probabilistiska GHP. Han föreslog också en två-flygplats formulering och en stängd tre-flygplats formulering för den statiska deterministiska GHP. Slutligen behandlade Richetta (1 991) enflygplatssdynamiska probabilistiska GHP. Det verkar som om det hittills inte har gjorts någon betydande forskning om effekterna av markhållningspolitiken på ett helt nätverk av flygplatser. I detta dokument behandlas GHP med flera flygplatser för första gången. Genom att använda en matematisk programmeringsmetod löser vi det deterministiska nätverket GHP i en allmän miljö. Vi föreslår flera heltal programmering formuleringar som har de viktiga fördelarna med att vara anmärkningsvärt enkel, samtidigt fånga de väsentliga specifikationer av problemet, och tillräckligt flexibel för att rymma olika grader av modellering detalj. Vi presenterar flera strukturella insikter om de parametrar som påverkar problemet, baserat på omfattande beräkningserfarenhet. Viktigast av allt är att vårt tillvägagångssätt gör det möjligt att lösa problem av realistisk storlek, t.ex. 6 flygplatser och 3 000 flygningar under rimliga beräkningstider. Vår strategi kan därför användas för att tilldela markinnehav för åtminstone en större del av nätverket av de viktigaste amerikanska eller europeiska flygplatserna. Även om vi fokuserar på den statiska multi-airport GHP, våra algoritmer kan också användas dynamiskt genom att lösa problemet, låt oss säga varannan timme, när bättre kapacitetsberäkningar blir tillgängliga. Konturerna i detta dokument är följande: Avsnitt 1 definierar problemet och ger heltal programmering formuleringar av tre versioner av det. I avsnitt 2 föreslås en heurism baserad på lösningen av en linjär programmeringsavslappning. Avsnitt 3 ger insikter om de parametrar som påverkar beteendet hos problemet, baserat på en omfattande serie av faktiska körningar. I avsnitt 4 sammanfattas slutligen dokumentets resultat och anges riktlinjer för framtida forskning.
Sedan, Multi-Airport Ground Holding Problem togs upp av REF.
The Multi-Airport GroundHolding Problem in Air Traffic Control
{'venue': None, 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Mathematics']}