Forscher vom Dartmouth College und der Carnegie Mellon University haben eine neues Modell für die Flugplanung am Flughafen Dies verspricht, die Überlastung des Luftverkehrs zu bewältigen, ohne bestimmte Fluggesellschaften systematisch gegenüber anderen zu bevorzugen.

An den verkehrsreichsten Flughäfen ist die Kombination aus geringer Kapazität und starkem Flugverkehr eine Hauptursache für Verzögerungen in den USA, die laut der Studie jährlich über 30 Milliarden US-Dollar kosten. Infolgedessen werden derzeit erhebliche Anstrengungen unternommen, um Planungsrichtlinien zu überprüfen und effizientere Modelle zu erforschen.

Gerechtigkeit, die treibende Kraft

Das neue Planungsmodell verspricht, die mit dem Flugverkehr verbundenen Verspätungen zu verringern, ohne die Lande- und Startpositionen der einzelnen Fluggesellschaften zu priorisieren.

Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Transportwissenschaft, konzentriert sich auf „Gerechtigkeit“ bei der Planung, um sicherzustellen, dass alle Fluggesellschaften und Passagiere die Vorteile der Reduzierung der Verkehrsstaus teilen.

"Frühere Studien haben sich ausschließlich auf die allgemeinen Vorteile für das gesamte System konzentriert, einschließlich der Vorteile für alle Fluggesellschaften und alle Passagiere", sagte er Vikrant Vaze, Assistenzprofessor für Ingenieurwissenschaften am Dartmouth College und Mitautor der Studie. „Dies reicht jedoch nicht aus, insbesondere wenn die Gefahr besteht, dass die Vorteile ungleich verteilt werden. Wenn das Eigenkapital nicht berücksichtigt wird, können einige Fluggesellschaften und Fluggäste alle Vorteile nutzen, während andere möglicherweise nichts gewinnen. “

Das neue Modell mit dem Namen "Integriertes Modell zur Kapazitätsauslastung und -planung unter Berücksichtigung von Eigenkapitalanforderungen" (ICUSM-E) berücksichtigt erstmals das Eigenkapital zwischen Fluggesellschaften. Während es Modelle gibt, die die Luftverkehrskapazität am Tag des Betriebs zuweisen, konzentriert sich dieses Modell auf geplante Eingriffe, die vor dem Veröffentlichen von Plänen und dem Markieren von Tickets erfolgen.

Das Model

Bei der Ausarbeitung des neuen Modells verglichen die Forscher die Schätzungen der Flughafenkapazität mit den von den Fluggesellschaften angeforderten bevorzugten Flugplänen.

Mit diesen Daten erstellten sie Fahrpläne, die die Überkapazitätsplanung während der Hauptverkehrszeiten der Flughäfen einschränken. Diese Anpassungen optimierten die Terminplanung vor allem durch eine gerechte Verlagerung der Nachfrage zwischen den Fluggesellschaften. In einigen Fällen erwogen sie, die Nachfrage direkt durch den Wegfall einiger Flüge zu verringern.

Sie betrachteten auch den allgemeinen Fall, dass jedem Flug ein Gewicht zugewiesen wird, das auf den Kosten von Flugplaninterventionen wie Umplanen oder Annullieren basiert, und Mechanismen, die von Fluggesellschaften verwendet werden, um die relativen Umplanungskosten durch nicht monetäre Kreditvergabe oder einen auf Geldauktionen basierenden Mechanismus zu bestimmen .

Darüber hinaus haben die Forscher in ihrer laufenden Arbeit die Spieltheorie verwendet, um auf ihrem Planungsmodell aufzubauen. Die Spieltheorie hilft den Forschern dabei, die Kompromisse zwischen Effizienz und Fairness bei Änderungen des Flugplans zu erklären, indem sie die Anreize jeder Fluggesellschaft mit denen der Flughäfen abwägen können.

Unter Berücksichtigung all dieser Überlegungen und Variablen erstellten die Forscher ihr Planungsmodell. Anschließend testeten sie es zunächst mathematisch mit einer leicht vereinfachten Version des Modells und verwendeten dann Daten zu Bedarf, Betrieb und Kapazität am New Yorker John F. Kennedy Airport.

"Das Testen und Validieren des Forschungsmodells auf einem Flughafen wie JFK ermöglicht es uns zu bestätigen, dass die Theorie der Kompromisse zwischen Eigenkapital und Effizienz mit der Realität der stark frequentierten Flughäfen in den USA übereinstimmt", sagte Vaze in einer Erklärung.

Indem sie ihr Modell am Flughafen JFK testeten, konnten die Forscher effektiv nachweisen, dass sie auch auf den verkehrsreichsten Flughäfen ohne größere Effizienzverluste Eigenkapital zwischen den Fluggesellschaften erzielen können.

"Eine einzige Studie kann nicht alle Engpassprobleme an Flughäfen wie JFK beseitigen. In diesem Papier wird jedoch darauf hingewiesen, dass wichtige Möglichkeiten bestehen, um die daraus resultierenden Prozesse und Richtlinien gerechter zu gestalten - praktisch ohne Kosten." Alexandre Jacquillat, Assistant Professor für Operations Research und Public Policy bei Carnegie Mellon und Co-Autor der Studie, sagte in einer Erklärung.

Nächste Schritte

Während die Forscher voranschreiten, werden sie daran arbeiten, die Interessen einzelner Fluggesellschaften in das Planungsmodell einzubeziehen.

"Ein Manko der vorliegenden Studie ist, dass sie zwar das Eigenkapital berücksichtigt, es den Fluggesellschaften jedoch nicht ausdrücklich erlaubt, ihre eigenen Beiträge zur Gestaltung der Flughafenplanungsmechanismen zu leisten “, sagte Vaze. "Die nächsten Schritte, an denen wir gerade arbeiten, konzentrieren sich auf die Entwicklung von Mechanismen, bei denen die Fluggesellschaften ihre eigenen Eingaben in den Planungsprozess einbringen können."

Dazu müssen die Forscher ein effizientes Mittel finden, mit dem die Fluggesellschaften ihre gewünschten Inputs vorschlagen und Methoden entwickeln können, um diese Inputs zu kombinieren und Zeitpläne zu entwerfen, die den verschiedenen Interessengruppen zugute kommen, erklärte er.