Flygscheman som tillåter lite noggrant utformat vickrum kan förhindra frustrationen av forseningar och inställda flygplatser. Genom att fokusera på de tidiga faserna av flygtidsplanering och förseningar i olika skalor, forskare har utvecklat modeller för att skapa scheman som är mindre mottagliga för förseningar och lättare att åtgärda när de förstörs.

Passagerar- och resursinkvartering i kölvattnet av en försening kostar flygbolagen – en industri som har mindre än två procents vinstmarginaler – miljarder dollar varje år. Minska förseningar, avbokningar och deras kaskadeffekter nedströms skulle i hög grad gynna den amerikanska flygindustrin och resenärerna, sa forskarna.

Studien, publiceras i tidskriften Datorer och operationsforskning , tittar på tidtabell för flygplan och flygplansruttplanering. Det tar ett proaktivt tillvägagångssätt för att utforma kaskadresistenta scheman, snarare än det reaktiva tillvägagångssättet att försöka hantera förseningar efter att de inträffat.

"Det finns en överväldigande mängd data som genereras från flygbolagens resultatrekord i tid, " sa Lavanya Marla, professor i industri- och företagssystemteknik och huvudförfattare. "Det är utmanande att hitta den bästa modellen för att kvantifiera osäkerheten i flygsystemet för att förbättra prestanda i tid och kostnadsbesparingar. Vår forskning visar att de befintliga modellerna inte kan särskilja den kaskadande nedströmseffekten av en lösning över en annan, vilket är avgörande för flygbolagen för beslutsfattande."

Laget, som även inkluderar Vikrant Vaze, professor i teknik vid Dartmouth College, och Cynthia Barnhart, kansler och professor i teknik vid Massachusetts Institute of Technology, använde historiska data från amerikanska flygbolag för att justera flygplansrutt för att hjälpa till att förhindra och minimera förseningar från den omfattning som de finns idag.

Flygplansrutt hänvisar till den rutt som ett enstaka flygplan tar mellan underhållskontroller på uppdrag av Federal Aviation Administration som vanligtvis sker under en 72-timmarscykel och flera flygningar. Teamet finslipar på det här lagret av systemet eftersom det träffar en sorts sweet spot där de känner att schemaläggningsjusteringar kan få störst effekt. "Av de tiotals miljarder dollar i förseningskostnader som uppstår årligen, nästan en tredjedel är ett resultat av fördröjning-kaskadeffekter genom flygplanets routningar, " sa Vaze. "Så det här är ett mycket viktigt lager av systemet att fokusera på."

Forskarna konstruerade olika modeller för att hjälpa till att avgöra vilka typer av lösningar som erbjuder mest flexibilitet för att minska fördröjningskaskader. En uppsättning modeller fokuserar bara på att undvika resultatet av de värsta förseningarna, och en andra överväger alla typer av förseningar som uppstår - extrema till vanliga dagligen.

Forskarna utvärderade de olika modellerna genom att observera andelen flygförseningar och passagerarstörningar som beror på de olika typerna av förseningar. Marla och hennes team fann att det att ha förmågan att kontrollera de mindre allvarliga dagliga förseningarna ger mest nytta för passagerarna.

"Det är inte så att den ena eller den andra modellen i sig ger en bättre lösning, " Sa Marla. "De ger olika lösningar. Det bästa valet beror på mönstren för utvecklingsförseningar, de mest relevanta utvärderingsstatistiken, och om vilken lösning som passar bäst med transportdepartementets prioriteringar, passagerarna och flygbranschen."

"Nyckeln till att förbättra prestandan hos komplexa och osäkra system som de inom flyget ligger ofta i att intelligent kombinera sofistikerade matematiska modeller, noggrann uppmärksamhet på verkliga data, och detaljerade simuleringsverktyg för systemutvärdering, sa Barnhart.