Marc Melgosa defensa la seva tesi sobre la gestió dels fluxos de trànsit aeri i de la capacitat

La gestió dels fluxos de trànsit i de la capacitat (ATFCM) té com a objectiu mantenir la demanda de trànsit prevista per sota de la capacitat estimada dels aeroports i els sectors de l’espai aeri. Actualment, les iniciatives de gestió de la demanda i de gestió de la capacitat es duen a terme separadament. Donada una previsió de trànsit, els diferents proveïdors de serveis de navegació aèria assignen els seus recursos proporcionant les sectoritzacions de l’espai aeri. Després l’administrador de la xarxa tracta les sobrecàrregues restants mitjançant l’assignació de retards utilitzant l'algoritme CASA, basat en l'ordenació per ordre d’arribada. A alguns vols també se’ls pot canviar la ruta o se’ls pot restringit l’altitud del creuer per tal d’evitar zones congestionades requerint la presentació d’un nou pla de vol.

Així doncs, les sectoritzacions prèviament escollides poden ser no òptimes una vegada s’implementin les iniciatives de gestió de la demanda. A més, la flexibilitat dels usuaris de l’espai aeri és limitada ja que no poden expressar les seves preferències. Altrament, la demanda i la capacitat es mesuren actualment comptant el nombre d’arribades com a proxy de la càrrega de treball del control del trànsit aeri. No obstant això, aquesta mètrica no pot evaluar la dificultat de gestionar diferents patrons de trànsit dins els sectors, la qual cosa condueix a la utilització de marges de capacitat.

Aquest PhD es centra en superar les limitacions de l’actual sistema d’ATFCM indicades anteriorment mitjançant la introducció de mètrics de complexitat (en lloc del número d’arribades) per a mesurar el trànsit, la millor consideració de les preferències dels usuaris de l’espai aeri permetent la possibilitat d’utilitzar trajectories alternatives per a evitar la congestió de l’espai aeri, i la integració holística de la gestió de la demanda i de la capacitat en el mateix problema d’optimització.

Primer, s’estudia la integració de dues iniciatives de gestió de la capacitat: DAC i FCA. S’obtenen beneficis quan la integració és dinàmica. Després, es proposa un nou concepte operacional on els usuaris de l’espai aeri tenen l'opció de proposar trajectories alternatives i l’administrador de la xarxa és el responsable de la gestió de la demanda (assignació de retards i elecció de la trajectòria utilitzada) i de la capacitat (selecció de la sectorització de l’espai aeri) considerant l’optimització de tota la xarxa.

Aquest concepte operacional es formula amb dos models de DCB que aborden només la gestió de la demanda i tres models holístics on la gestió de la demanda i de la capacitat es consideren conjuntament en el mateix problema d’optimització. Un primer model es centra en escollir la millor trajectòria i assignació de retard per vol, mentre que el trànsit s'avalua mitjançant el número d’arribades als volums de trànsit. Es resol un cas d’estudi realista on s’utilitzen les regulacions històriques aconseguint un 76.84% menys de retard a l'arribada si es compara amb els sistema actual.

Un dels tres models holístics de s’estudia en detall, en concret el que utilitza mètriques de complexitat i optimitza les sectoritzacions de l’espai aeri escollint entre un seguit de configuracions disponibles  Aquest model es tracta amb un nou mètode híbrid presentat en aquest PhD i que combina la simulació del recuit i la programació dinàmica. En un primer cas d'estudi, aquest nou mètode es compara amb el mètode exacte resolt amb Gurobi proporcionant un millor rendiment principalment quan la dificultat del problema augmenta.

En un segon cas d’estudi es realitza un estudi de sensibilitat del paràmetre que modela una penalització per a diferents configuracions consecutives. Finalment, es resol un escenari a gran escala amb el mètode híbrid proporcionant un 74.01% menys de retard a l'arribada i un 28.47% menys en el cost de la sectorització resultant en comparació amb un escenari de referència que representa les millors condicions del sistema actual.