Но даже после того, как пассажиры пристегнуты, ожидание может продолжаться — когда самолет покидает выход на посадку только для того, чтобы сесть на взлетно-посадочную полосу, присоединившись к длинной очереди рейсов, ожидающих взлета. Такая загруженность взлетно-посадочной полосы может заставить самолет работать на холостом ходу в течение часа и более, сжигая ненужное топливо.Теперь инженеры Массачусетского технологического института разработали модель очередей, которая предсказывает, как долго самолет будет ждать перед взлетом с учетом погодных условий, движения на взлетно-посадочной полосе, а также графиков входящих и исходящих рейсов. Модель может помочь авиадиспетчерам более эффективно направлять вылеты, сводя к минимуму загруженность взлетно-посадочных полос.
Например, если диспетчер знает, что самолет вряд ли взлетит в течение получаса, он может оставить самолет у выхода на посадку, чтобы не участвовать в резервном копировании взлетно-посадочной полосы.Хамса Балакришнан, доцент кафедры аэронавтики, космонавтики и инженерных систем Массачусетского технологического института, говорит, что во время испытаний в различных аэропортах США модель побуждала диспетчеров задерживать полеты в определенное время дня, что привело к значительной экономии топлива.«В ходе наших полевых испытаний мы показали, что были периоды времени, когда можно было сократить время руления на 20 процентов, задерживая самолет», — говорит Балакришнан. «Каждый самолет, удерживаемый воротами, экономит от 16 до 20 галлонов топлива, потому что он не работает на холостом ходу. И это в сумме».
Балакришнан и бывший аспирант Иоаннис Симаякис опубликовали свои результаты в журнале Transportation Science. Команда работает над аэропортами по всей стране для дальнейшего тестирования модели.Как долго до взлета?
Ряд факторов может способствовать перегруженности аэропортов, что может привести к образованию пробок между вылетающими рейсами. В 2007 году Балакришнан проанализировал операции вылета в международном аэропорту Джона Ф. Кеннеди, международном аэропорту Ньюарк Либерти и международном аэропорту Филадельфии и показал, что эти узлы были загружены от 10 до 20 процентов времени: в Ньюарке пассажиры, путешествующие в периоды загруженности, испытывали в среднем Время руления на взлетно-посадочной полосе составляет 52 минуты по сравнению с 14 минутами в менее загруженные периоды.Балакришнан говорит, что индивидуальные решения о том, когда самолеты отталкиваются от ворот, могут усугубить проблему.«В основном это происходит на лету», — говорит она. «Иногда, если есть диспетчер с большим опытом или интуицией, они могут действительно решить, что они будут сдерживать самолеты.
Однако исторически сложилось так, что они этого не делают, они просто отпускают всех. Вот почему у вас есть очереди из 40 самолет ждет на взлетно-посадочной полосе. И вы хотите избежать этого ».Чтобы не допустить увеличения очередей на взлетно-посадочной полосе, Балакришнан и Симаякис разработали модель для прогнозирования времени руления.
Модель состоит из двух модулей; первый рассчитывает время полета самолета от выхода на посадку до взлетно-посадочной полосы с учетом любых взаимодействий с другими прибывающими и вылетающими рейсами. Например, самолету, направляющемуся к чистой взлетно-посадочной полосе, возможно, придется пересечь активный сегмент, что приведет к задержке его руления.
Второй модуль оценивает задержку в очереди на взлетно-посадочную полосу — время, необходимое для взлета самолета после присоединения к очереди на взлет.Модель учитывает ряд входных данных, включая условия видимости, время отката вылетающих рейсов и конфигурацию взлетно-посадочной полосы, и определяет выходные данные, включая количество взлетов каждые 15 минут, общее количество выруливающих самолетов, количество самолетов, ожидающих в очереди. для взлета и сколько времени самолету, вероятно, придется ждать перед взлетом.
Подготовка к вылету (замер)Балакришнан и Симаякис протестировали модель, используя данные из базы данных показателей работы авиационной системы Федерального управления гражданской авиации, которая содержит время отката и время взлета для каждого рейса, вылетающего из 77 крупных аэропортов США.
База данных также включает конфигурации взлетно-посадочных полос и местные погодные условия в каждом аэропорту.Команда использовала данные за 2011 год из Newark Liberty для обучения модели, а затем использовала модель для прогнозирования загруженности аэропорта и длины очередей на взлет, используя время задержки с 2007 по 2010 год.
Исследователи обнаружили, что результаты модели совпадают с фактическими данными за оба года, прогнозирование длины очередей плюс-минус два самолета.Балакришнан говорит, что модель очередей дает авиадиспетчерам точные прогнозы того, как будет выглядеть загруженность аэропорта, если они предпримут определенные действия, такие как постоянное отталкивание самолетов от выхода на посадку.
Затем диспетчеры могут использовать эти прогнозы для корректировки времени отката, чтобы избежать дублирования взлетно-посадочной полосы.«Если вы прогнозируете, что только 10 самолетов взлетят в следующие 15 минут, вам, вероятно, не придется выпускать 25 самолетов из ворот», — говорит Балакришнан. «В конечном счете, вы хотите найти нужное количество самолетов, которые вам нужно выпустить, чтобы убедиться, что у вас нет огромных скоплений на земле, и в то же время вы не истощите взлетно-посадочную полосу».Помимо Newark Liberty, команда протестировала модель очередей в бостонском международном аэропорту Логан, аэропорту Ла Гуардия в Нью-Йорке, международном аэропорту Шарлотты Дуглас в Северной Каролине и аэропорту Филадельфии.
Пока что результаты показывают, что модель может быть легко реализована в процедурах вылета — важная цель, поскольку ожидается, что в ближайшие годы национальная авиационная система столкнется с масштабными перегрузками.«В 2022 году будет общесистемная перегрузка, и есть уверенность в том, что большая часть выгод от управления операциями в аэропортах будет исходить от какой-то системы учета вылета», — говорит Балакришнан. «Что вам нужно для измерения количества отправлений, так это способ предсказать, что на самом деле произойдет, и использовать это для измерения.
Поэтому мы создаем модели, которые помогут нам в этом».