¿Los algoritmos de gestión del flujo de tráfico aéreo se basan principalmente en técnicas de programación lineal?

La programación lineal (LP) es un método de optimización que encuentra el valor más alto (o más bajo) posible de un conjunto de ecuaciones lineales dado un número de restricciones lineales.

Hay una serie de objetivos en la gestión del tránsito aéreo que pueden describirse mediante ecuaciones lineales. El rendimiento de la pista, por ejemplo: el doble de aviones puede verse como "el doble de bueno". O retraso: un minuto de retraso de un avión de pasajeros con 400 pasajeros es tan malo como 2 minutos de retraso de un avión de pasajeros con 200 pasajeros (ambos tienen 400 minutos-pasajero de retraso). Los modelos matemáticos basados ​​en estas relaciones lineales pueden ayudar a los controladores/planificadores del tráfico aéreo a tomar decisiones.

Existen limitaciones obvias para la programación lineal. No todo se puede modelar como una relación lineal. A menudo, las relaciones son más complejas y los modelos lineales se ajustarán mal porque la relación no es lineal en absoluto. En el modelado ATFM, generalmente se utilizan variables enteras binarias que solo pueden tomar valores de cero o uno, por lo que se resuelve un programa lineal entero binario (BIP). ¿Y 40 minutos de retraso de un avión de 10 pasajeros son tan malos como 1 minuto de retraso de un avión de 400 pasajeros? Este tipo de relaciones tienden a evitar que el avión pequeño despegue: siempre vale la pena dejar que un avión más grande salte la cola. Quizás un componente cuadrático en la 'función de costo' traería una solución aquí.

Por lo tanto, se necesitan modelos más avanzados. También se utilizan métodos como la programación lineal entera (ILP), la programación lineal entera mixta, la programación cuadrática entera mixta y algoritmos de optimización más avanzados.

Otro problema es que, si bien estos métodos de optimización pueden encontrar la mejor estrategia posible, no son necesariamente fáciles de entender. A los controladores de tráfico aéreo no les gusta que les digan qué hacer, necesitan entender por qué se propone una estrategia para poder pensar en el futuro y crear escenarios hipotéticos. Es imposible programar cada escenario hipotético en el modelo de optimización, por lo que a veces el controlador deberá desviarse de la solución propuesta. Sin comprender lo que había planeado el algoritmo, es difícil para un controlador predecir los efectos colaterales de su desviación del plan propuesto.

El software de gestión de llegadas tempranas funcionó razonablemente bien cuando el tiempo acompañaba, pero dio sugerencias irremediablemente equivocadas cuando un par de tormentas inutilizaron las rutas de aproximación normales. La flexibilidad y la comunicación bidireccional entre el sistema y el controlador son esenciales para hacer un buen producto, hay mucho más que elegir el algoritmo de optimización adecuado.

En Europa, la gestión de la red utiliza el algoritmo de asignación de franjas horarias asistido por computadora (CASA) en el sistema de gestión de flujo táctico mejorado para asignar las franjas horarias de salida. El algoritmo CASA es una heurística que sigue el principio de "primero en planificar, primero en servir" y cambia los intervalos de tiempo de salida de los vuelos que, de lo contrario, violarían las capacidades del sector. Eurocontrol describe el Algoritmo CASA en el Manual de Usuario de Gestión de Capacidad y Flujo de Tránsito Aéreo :

De acuerdo con el principio de 'primero planificado, primero servido', el sistema extrae todos los vuelos que ingresan al espacio aéreo especificado y los secuencia en el orden en que habrían llegado al espacio aéreo en ausencia de cualquier restricción.

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Además de este proceso fundamental, una serie de otros mecanismos actuarán para compensar factores tales como modificaciones y planes de vuelo recibidos con retraso.

Esto no es lo mismo que la optimización lineal.