Vluchtschema's die een beetje zorgvuldig ontworpen bewegingsruimte bieden, kunnen de frustratie van oplopende vertragingen en annuleringen op de luchthaven voorkomen. Door te focussen op de vroege fasen van de planning van het vluchtschema en vertragingen op verschillende schalen, onderzoekers hebben modellen ontwikkeld om schema's te helpen maken die minder vatbaar zijn voor vertragingen en gemakkelijker te repareren zijn als ze eenmaal zijn verstoord.

Herhuisvesting van passagiers en middelen in de nasleep van een vertraging kost de luchtvaartmaatschappijen - een sector die opereert met een winstmarge van minder dan twee procent - miljarden dollars per jaar. Een vermindering van vertragingen, annuleringen en hun trapsgewijze stroomafwaartse effecten zouden de Amerikaanse luchtvaartindustrie en reizigers enorm ten goede komen, aldus de onderzoekers.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Computers en operationeel onderzoek , kijkt naar vluchtschema's in de vroege fase en routeplanning van vliegtuigen. Het vereist een proactieve benadering bij het ontwerpen van cascadebestendige schema's, in plaats van de reactieve benadering van het proberen om te gaan met vertragingen nadat ze zich hebben voorgedaan.

"Er is een overweldigende hoeveelheid gegevens die wordt gegenereerd uit de tijdige prestatiegegevens van luchtvaartmaatschappijen, " zei Lavanya Marla, een professor in industriële en enterprise systems engineering en hoofdauteur. "Het is een uitdaging om het beste model te vinden om de onzekerheid in het luchtvaartsysteem te kwantificeren om de tijdige prestaties en kostenbesparingen te verbeteren. Ons onderzoek toont aan dat de bestaande modellen de trapsgewijze stroomafwaartse impact van de ene oplossing niet van de andere kunnen onderscheiden, die van cruciaal belang is voor de luchtvaartmaatschappijen voor de besluitvorming."

Het team, waaronder ook Vikrant Vaze, een professor in de techniek aan het Dartmouth College, en Cynthia Barnhart, kanselier en een professor in engineering aan het Massachusetts Institute of Technology, gebruikte historische gegevens van Amerikaanse luchtvaartmaatschappijen om de routering van vliegtuigen aan te passen om vertragingen te voorkomen en te minimaliseren zoals ze vandaag de dag bestaan.

Vliegtuigroutering verwijst naar de route die een enkel vliegtuig aflegt tussen door de Federal Aviation Administration verplichte onderhoudscontroles die doorgaans plaatsvinden in een cyclus van 72 uur en meerdere vluchten. Het team scherpt deze laag van het systeem aan omdat het een soort goede plek raakt waar ze denken dat planningsaanpassingen de meeste impact kunnen hebben. "Van de tientallen miljarden dollars aan vertragingskosten die jaarlijks optreden, bijna een derde is het gevolg van vertragingseffecten via vliegtuigroutes, "Zei Vaze. "Dus dit is een zeer belangrijke laag van het systeem om op te focussen."

De onderzoekers construeerden verschillende modellen om te helpen bepalen welke soorten oplossingen de meeste flexibiliteit bieden bij het verminderen van vertragingscascades. Eén set modellen is uitsluitend gericht op het vermijden van de uitkomsten van de slechtst denkbare vertragingen, en een tweede houdt rekening met allerlei soorten vertragingen die zich voordoen - extreem tot alledaags.

De onderzoekers evalueerden de verschillende modellen door te kijken naar het percentage vluchtvertragingen en passagiersverstoringen als gevolg van de verschillende soorten vertragingen. Marla en haar team ontdekten dat de mogelijkheid om de minder ernstige dagelijkse soorten vertragingen te beheersen, de meeste voordelen oplevert voor passagiers.

"Het is niet zo dat het ene of het andere model op zich een betere oplossing geeft, ' zei Marla. 'Ze geven verschillende oplossingen. De beste keuze hangt af van de patronen van evoluerende vertragingen, de meest relevante evaluatiestatistieken, en op welke oplossing het beste aansluit bij de prioriteiten van het ministerie van Transport, de passagiers en de luchtvaartindustrie."

"De sleutel tot het verbeteren van de prestaties van complexe en onzekere systemen zoals die in de luchtvaart ligt vaak in het intelligent combineren van geavanceerde wiskundige modellen, zorgvuldige aandacht voor gegevens uit de echte wereld, en gedetailleerde simulatietools voor systeemevaluatie, ' zei Barnhart.