Optimización estática de la secuencia de aterrizajes en entornos con varias pistas

Abstract

Este proyecto se ocupa de la resolución del problema de secuenciar los aterrizajes de un conjunto de aviones en un aeropuerto (ALP) considerando un entorno estático. En los aeropuertos es habitual que el gestor aeroportuario se enfrente a problemas de capacidad que se agravan en determinadas épocas del año, días concretos o rangos horarios. Esta circunstancia se manifiesta en forma de retrasos generalizados, ya que, cuando en un aeropuerto congestionado es necesario modificar el horario de un vuelo, reajustar la planificación hace que muchos otros se vean afectados. Aumentar la capacidad de los aeropuertos (pistas de aterrizajes y puertas de embarque) se ha convertido en un factor limitante a la hora de hacer frente a la creciente demanda de vuelos en la actualidad. Uno de los principales factores que determinan el rendimiento y eficiencia de las pistas de aterrizaje son los criterios de separación requeridos entre los aterrizajes y despegues de los aviones. Debido a su complejidad, es muy difícil encontrar la solución óptima al problema en la mayoría de los casos. El colapso no afecta solamente a la infraestructura del aeropuerto, sino también en los espacios para estacionar coches, en las zonas reservadas para taxis, en la necesidad de contar con conexiones ferroviarias y, sobre todo, en que las terminales cuenten con suficientes slots para que las aeronaves puedan operar. Sin embargo, otro problema y de mayor relevancia es la saturación de las rutas. En puntos del planeta como el Atlántico Norte o el Sudeste Asiático se viven auténticas autopistas de aviones, cuyo número crece año a año y puede ocasionar retrasos y cancelaciones. Para obtener soluciones al problema presentado, se utilizan los algoritmos de recocido simulado (SA) y búsqueda en entornos variables (VNS). Para comparar el desempeño de ambas técnicas se resuelven cinco problemas de dimensiones 10, 15, 20, 30 y 50 aviones, respectivamente

This project deals with solving the problem of sequencing the landings of a set of airplanes at an airport (ALP) considering a static environment. It is usual for the airport manager to face capacity problems that worsen at certain times of the year, specific days or time ranges. This circumstance manifests itself in the form of generalized delays, since when a congested airport needs to modify the schedule of a flight, readjusting the planning causes many others to be affected. Increasing the capacity of airports (runways and boarding gates) has become a limiting factor when it comes to coping with the growing demand for flights today. One of the main factors that determine the performance and efficiency of runways are the separation criteria required between aircraft landings and takeoffs. Due to its complexity, it is very difficult to find the optimal solution to the problem in most cases. The collapse does not only affect the infrastructure of the airport, but also in spaces for parking cars, in areas reserved for taxis, in the need to have rail connections and, above all, in which the terminals have enough slots so that the aircraft can operate. However, another problem and of greater relevance is the saturation of the routes. In areas of the planet such as the North Atlantic or Southeast Asia real motorways of airplanes live, whose number grows every year and can cause delays and cancellations. To obtain solutions to the presented problem, the Simulated Annealing (SA) and Variable Neighbourhood Search (VNS) algorithms are used. To compare the performance of both techniques, five problems of dimensions 10, 15, 20, 30 and 50 aircraft, respectively, are solved.