Toplam yakıt tüketiminin enküçüklenmesi ve pist kapasitesinin en etkin şekilde kullanımı için bir yaklaşma sıralama modeli

Abstract

Bu çalışmada, terminal hava sahaları içerisinde tek piste sahip bir havalimanına gelen ve giden uçakların sıralanması problemi ele alınmıştır. Bu doğrultuda, pist kapasitesinin etkin kullanımı için hem hava ve yerdeki toplam gecikmenin hem de toplam yakıt tüketiminin enküçüklendiği çok amaçlı karma tamsayılı doğrusal olmayan bir programlama (MINLP) modeli geliştirilmiştir. Modelde kullanılan yakıt tüketim fonksiyonları hava hızı, irtifa, yatış açısı ve uçağın aerodinamik özelliklerini içermektedir. Bu fonksiyonlar ile uçakların uçuş profilleri ve vektör manevralarının daha doğru bir şekilde temsil edilmesi sağlanmıştır. Geliştirilen model Sabiha Gökçen Havalimanı (LTFJ) trafik verilerine dayalı farklı operasyon senaryoları ve zaman pencereleri için GAMS/DICOPT kullanılarak çözülmüştür. Uçakların hedeflenen zamanından önce operasyonlarına izin verilmeden zaman penceresinin genişletilmesi durumunda mevcut ilk gelen ilk hizmet alır (FCFS) prensibine kıyasla toplam gecikmede %26,8 ve toplam yakıt tüketiminde %9,2 oranlarında iyileştirmelerin olduğu görülmüştür. Kalkış operasyonlarına öncelik verilmesi durumunda ise bu iyileşme oranlarının toplam gecikmede %81,6 ve toplam yakıt tüketiminde %5,7'ye ulaştığı saptanmıştır.

This study addresses to the problem of arrival-departure scheduling for a single-runway airport within the terminal maneuvering areas. In this respect, a multi-objective mixed integer nonlinear programming (MINLP) model is developed to minimize total delay and total fuel consumption. The fuel consumption functions used in the model include airspeed, altitude, bearing angle variations and aerodynamic properties of the aircraft. These functions provide a more accurate representation of flight profiles and vector maneuvers of aircraft. Based on traffic data of Istanbul Sabiha Gökçen Airport (LTFJ), the model has been solved for different operational scenarios and time windows using GAMS/ DICOPT. When the extended time windows are used without allowing any early operations before their estimated arrival/departure times, total delay and total fuel consumption are improved by, 26.8% and 9.2% respectively compared to the first available first service (FCFS) principle. In case departures have priority over arrivals, the improvements reached 81.6% in total delay and 5.7% in total fuel consumption.