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Optimierung und Simulation von Flughafenlandebahnen

Die Wettbewerbsfähigkeit der Flughäfen hängt zunehmend davon ab, wieweit es gelingt, genügend Kapazität für den wachsenden Flugverkehr bereitzustellen. Einen Engpass bilden dabei die verfügbaren Start- und Landebahnen, besonders in den Spitzenzeiten. Flugzeuge, die auf freie Landebahnen warten müssen, verbrauchen bei den Warteschleifen in der Luft erhebliche Mengen Treibstoff, oft über dichtbesiedeltem Gebiet. Eine optimale Ausnutzung vorhandener Landebahnen ist daher sowohl von wirtschaftlicher wie auch ökologischer Bedeutung.

Stehen mehrere Landebahnen zur Verfügung, so kann es durch besondere Zuweisung der unterschiedlichen Flugzeugtypen zu den Bahnen gelingen, Abfolgen, die besonders große Sicherheitsabstände benötigen, zu vermeiden. Schwere Flugzeuge ziehen besonders starke Luftwirbel hinter sich her, auf die leichte Flugzeuge besonders empfindlich reagieren, der Abstand muss hier besonders groß sein.

Wirbelschleppen: Unterschiedlich große Luftwirbel erfordern unterschiedliche Sicherheitsabstände

Ein stochastisches Simulationssystem ermittelt die durchschnittliche Wartezeit pro Flugzeug für gegebene Zuweisungstrategien, abhängig von der Intensität der Ankünfte. Mit Genetischen Algorithmen und Ansätzen aus der 'neuro-dynamischen' Optimierung werden gute Zuweisungstrategien ermittelt. Dadurch wird es möglich, durch diese rein organisatorische, weitgehend kostenneutrale Maßnahmen, mehr Flugzeuge pro Stunde landen zu lassen, ohne dass sich die Wartezeit erhöht.

Landebahnzuweisung: eine geschickte Zuweisung der Landebahnen kann die erforderlichen Sicherheitsabstände minimieren

Literatur

  • N. Bäuerle , O. Engelhardt-Funke and M. Kolonko: Routing of Airplanes to Two Runways: Monotonicity of Optimal Controls. Prob.in the Engineering an Informational Sciences, 18 (2004), 533-560. [pdf-file]
  • F. Büchting, P. Huhn: "Scheduling Departures at Airports - A Mixed Interger Linear Programming Approach", OR Proceedings 2005, Springer
  • N. Bäuerle, O. Engelhardt-Funke and M. Kolonko : On the Waiting Time of Arriving Aircrafts and the Capacity of Airports with One or Two Runways Europ. J. Operational Research, 177 (2007) 1180-1196 [pdf-file]
  • Rainer Kiehne (DLR Köln) and Michael Kolonko: "Reducing Delays by Optimized Runway Assignment" in: "Airports: Performance, Risks, and Problems" Editors: Pierre B. Larauge and Martin E. Castille Nova Science Publishers, 2009, ISBN: 978-1-60692-393-1 [pdf-file]
 

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