Sekvensering av flygplan

Transkript

1 TNK081 Tillämpad Kommunikationsoptimering Tobias Andersson Projektuppgift Sekvensering av flygplan

2 Bakgrund Redan idag har många flygplatser i världen nått sitt kapacitetstak och tvingas tacka nej till flygbolag som önskar starta och landa där. Då kapaciteten utnyttjas till fullo finns inte mycket utrymme för att hantera eventuella störningar vilket lätt leder till det uppstår köer och förseningar, speciellt under rusningstid (peak-hour). Den trånga resursen på flygplatsen är ofta landningsbanan och det mest naturliga sättet att öka kapaciteten för landningar och starter är förstås att bygga ytterligare en bana. Detta är dock mycket dyrt och belagt med flera andra svårigheter, som tex miljökrav. Ett annat sätt att öka det maximala antalet rörelser (starter och landningar) per timme är att utnyttja den befintliga infrastrukturen på ett effektivare sätt. Vortex Ett flygplan som har bärkraft på vingarna (mao flyger) ger upphov till sk wake vortex, virvelvindar, som kan vara mycket kraftiga. Ju större och tyngre planet är desto kraftigare blir vindarna. När ett flygplan startar eller landar på en bana tar det en viss tid innan dessa vindar har försvagats tillräckligt för att det ska vara säkert för ytterligare ett plan att starta eller landa. På grund av detta finns det säkerhetsavstånd mellan olika flygplan som alltid måste respekteras. Eftersom ett stort plan ger upphov till kraftiga vindar men själv är mindre känsligt för vindpåverkan, medan ett litet plan är mer känsligt och ger upphov till mindre kraftiga vindar, så är säkerhetsavstånden beroende av planens storlek. Om ett litet plan nyss landat och ett stort plan står på tur så är det ett litet säkerhetsavstånd, medan det omvända naturligtvis också gäller. Sekvensering Säkerhetsavstånden, och därmed tiden, mellan två landande (eller startande) flygplan är alltså olika beroende av storlek och vikt. Detta innebär att antal rörelser per tidsenhet på en bana är beroende av i vilken ordning planen landar. Genom att på ett smart sätt sekvensera ordningen på planen skulle således en flygledare kunna öka kapaciteten på landningsbanan. Uppgift Er uppgift är att skapa en applikation som automatiskt tilldelar landningstider till flygplan som ska landa på en flygplats. Den manuella processen kan vara att ett flygplan kommer i närheten av kontrolltornet (ca 10 minuter från landning) och då begär och får en landningstid av en flygledare. Det vanligaste är att flygledaren använder first-come-first-served regeln för att bestämma i vilken ordning flygplanen ska landa. Då planet begär landningstid finns det en tidigaste tid som det är möjligt för planet att klara av. Ofta kan det krävas att den sista biten av flygningen blir oekonomisk för att det ska vara möjligt att hinna fram till denna tid, vilket innebär att det inte finns något incitament för flygplanet att landa före den tidtabellbestämda tiden, utan att det i stället uppstår en extra kostnad om planet landar för tidigt. Målet för flygplanet är således att landa så nära den planerade tiden som möjligt, men hellre lite före än lite efter, eftersom flygbolagen i möjligaste mån vill undvika förseningar. Då flygplanen har med sig en begränsad mängd bränsle finns det också en senaste tid då planet kan landa. Att ge ett flygplan en landningstid efter denna är inte förenligt med gällande säkerhetsföreskrifter.

3 Flygplanen som kommer till den aktuella flygplatsen finns i tre viktklasser; lätt (L), medium (M) och tung (H) och flygplatsen har också föregått med gott exempel genom att ange säkerhetsavstånden i tid i stället för sträcka. Det erforderliga avståndet mellan två landande flygplan framgår av Tabell 1. På rad 4 i Tabell 1 står M L 113. Detta tolkas som att om ett plan i viktklass M har landat så måste det gå 113 sekunder innan ett plan av viktklass L får landa. Vikt, ledande Vikt, följande Säkerhetsavstånd [s] L L 90 L M 68 L H 68 M L 113 M M 90 M H 68 H L 135 H M 113 H H 90 Tabell 1: Säkerhetsavstånd I Bilaga 1 finns data som kan användas för att testa applikationen. Datan är sorterad i kolumner där varje rad motsvarar ett flygplan. Kolumnerna är : A/C 14 TA 1071 ETL 1671 STL 1781 LTL 3230 där A/C är ett id-nummer på planet, TA den tid då planet begär en landningstid, ETL den tidigaste tid planet kan landa, STL den tid som planet ska landa enligt tidtabellen, LTL den tid då planet senast måste landa och W viktklassen på planet. Om ni tycker att 100 flygplan är för mycket att arbeta med kan ni börja med att kika på tex de 10 första planen. Datan kan också hittas på eller gå in på och klicka på Courses, där ni också kan hitta dessa instruktioner i pdf-format. Statiskt vs Dynamiskt I den applikation ni utvecklar kan ni (om ni vill) anta att ni känner till all data innan ni gör er sekvensering. Så är naturligtvis inte fallet i verkligheten; flygledarna har enbart en grov uppfattning om när ett speciellt plan kommer att dyka upp och kan egentligen inte sortera in det i någon kö förrän det begärt en landningstid. Om ni vill utveckla en dynamisk algoritm måste ni således anta att tornet inte får kännedom om ett plan förrän tidpunkten TA, och därefter tar ett beslut om när planet ska få landa. Detta kan då innebära att han måste ändra landningstiden för något annat plan, vilket kan göra att det är lämpligt att anta en frystid, dvs en senaste tidpunkt då ett flygplans landningstid inte får ändras. W M

4 Bilaga 1: Data H M M H M H M M H H L H H M M H H H M M M L L H L M L L H L H H M M L M L H H M L L M L L L H H M H

5 L L M L L M M H H M L H H M H L L L H H H H H M H L H L L H M M H H M L H L M L H L L L H M H L H M