Daha önce Havayolu 101’de de incelendiği gibi, sık uçan yolcular havalimanlarında kalkış için sıraya giren uçaklarında uzun vakitler geçirmekte.

Gerek havalimanlarının, gerek havayollarının ve gerekse de hava seyfüsefer hizmetleri sağlayıcılarının işlerini daha da zorlaştıran bu fenomenin etkilerini azaltabilmek için halihazırda Eurocontrol, FAA, ICAO gibi bir çok kurum ve kuruluş, temel kavram ve konseptler geliştirmeye devam etmekte.

Bunlardan en holistik olanını; A-CDM konseptini geçtiğimiz günlerdeki bir yazımızda anlatmıştık.

Bu kez, dünyanın en önde üniversitelerinden biri olan MIT (Massachusetts Institute of Technology) tarafından, bu problemin etkilerini azaltmaya yönelik geliştirilmiş yeni bir matematiksel modellemeden bahsedeceğiz.

MIT’deki mühendisler, pistlerdeki trafiği, havalimanının günlük uçuş tarifesini ve anlık hava koşulları gibi etkenleri hesaba katarak, körükten ayrılan bir uçağın kalkış için ne kadar bir süre bekleyeceğini öngörebilen sanal bir matematiksel model geliştridiler.

Model, hava trafik kontrolörlerinin kalkışları daha verimli yönlendirerek pistlerdeki sıkışıklığı azaltabilmelerini hedefliyor.

Örneğin, körükten ayrılmak için onay bekleyen bir uçağın, bu model yardımıyla, körükten ayrılması durumunda kalkış için yarım saatten fazla beklemek zorunda kalacağını gören bir kontrolör, havalimanındaki şartlar ölçüsünde uçağın körükten ayrılmasına izin vermeyerek pist ve taksi yolu ağına ilave yük bindirmemiş olabilecek.

Zira pist bekleme pozisyonundan itibaren kalkış için sıraya giren uçakların öncelikle taksi yollarında, kalkış talebinin pistin kalkış kapasitesi arzı tarafından hızlıca karşılanamadığı günün yoğun saatlerinde ise daha geriye yani aprona doğru yığılmalara sebep olduğu gözlemlenmekte.

İşte bu noktada MIT mühendislerini modeli geliştirmeye iten sebep, bu sorun ile kaynağında mücadele edilmesi gerekliliği; yani körükten ayrılmak isteyen uçaklara körükten ayrılma izninin daha etkin bir şekilde verilmesini sağlayabilme ihtiyacı olmuş.

MIT’den Doç. Dr. Hamsa Balakrishnan, Amerika’daki çeşitli havalimanlarında yapmış oldukları saha testlerinde kontrolörlerin bu model yardımıyla daha fazla uçağı körükte tutma eğilimi gösterdiklerini aktardı.

Balakrishnan ayrıca, modelin uygulandığı saha testlerinde, uçakların körükten ayrılmasına izin vermeyerek taksi sürelerini %20 oranında azaltabildiklerini söylüyor.

Yine aynı testlerden elde edilen sonuçlara göre, model yardımıyla körükten ayrılmamasına karar verilen her uçak, uçuş başına yaklaşık 60 ila 75 litre yakıt tasarrufu sağlıyor.

Balakrishnan’ın eski doktora öğrencisi Ioannis Simaiakis ile birlikte konu ile ilgili yayınladıkları son bilimsel makaleye merak edenler bu link üzerinden erişebilir.

Kalkış yapacak olan uçakların havalimanlarında “kuyruk buruna” sıraya dizilmelerinin arkasında bir çok farklı sebep olabiliyor.

2007 yılında çalışmalarına başlayan Balakrishnan, o yıllarda John F. Kennedy, Newark Liberty ve Philadelphia Havalimanlarını incelemiş ve bu hub niteliğindeki havalimanlarındaki bir günün yaklaşık %10 ila %20 oranındaki diliminde sıkışıklık yaşandığını tespit etmişti.

Hatta Newark Havalimanı’nda kalkış için geçirilen taksi süresi normal zamanlarda 14 dakika sürüyor iken, günün yoğun (peak) saatlerinde 52 dakikaya kadar çıkabilmekteydi.

Söz konusu bu çalışmaların ürünü olan bir diğer bilimsel yayına merak edenler bu link üzerinden erişebilirler.

Kontrolörler aslında tecrübelerine güvenerek, sıkışıklıkların önüne geçmek için hazır olan her uçağa push-back izni vermeyebilir.

Ancak FAA tarafından yayınlanan veriler, kontrolörlerin genellikle böyle bir eğilim içinde olmadığını gösteriyor ve havalimanlarında kalkış sırasında bekleyen uçak sayısının 40’a kadar çıktığı görülebiliyor.

Geliştirilen Modelin Ayrıntıları

İşte bu aşırı seviyelere ulaşabilen kalkış için sıraya giren uçak sayısını azaltabilmek için MIT mühendisleri söz konusu bu yeni modeli geliştirdi.

Model esas olarak iki modülden oluşuyor.

Birincisi, körükten ayrılan bir uçağın durma ve kalkmaları da dail olmak üzere, pist başına gitme süresini hesaplarken, ikincisi ise ilgili pistten kalkmak için sıraya giren bir uçağın kalkana kadar sırada geçirdiği süreyi tahmin ediyor.

Model, görüş koşulları, pist konfigürasyonları (iniş-kalkış modları), push-back zamanı gibi girdileri dikkate alarak, her 15 dakikada gerçekleşebilecek kalkış sayıları, körükten ayrılıp pist başına hareket eden uçak sayısı, kalkış için sırada bekleyen uçak sayısı ve uçakların kalkış öncesi sırada ne kadar bekleyecekleri gibi çıktıları tahmin etmekte.

Modelin geliştirilmesi ve test edilmesi sürecinde mühendisler FAA’e ait Aviation Systems Performance Metrics adı verilen ve Amerika’daki en yoğun yetmiş yedi havalimandaki uçuşların push-back saati, kalkış saati, havalimanındaki pist konfigürasyonları ve yerel hava koşulları bilgileri de içeren veri tabanından faydalanmışlar.

Modelin nihai test aşamalarında Newark Havalimanı’nın 2007 ve 2010 yıllarına ait push-back saati verisi kullanılarak havalimanındaki sıkışıklık ve kalkış için sırada bulunan uçak sayısının uzunluğu tahmin edilmeye çalışılmış ve her iki yıl için de modelin ortaya koyduğu kalkış sırasındaki uçak sayısı çıktısı 1-2 uçak mertebesindeki hata payı ile gerçek verilere benzerlik göstermiştir.

Geliştirilen bu kalkış sıralaması modeli, kontrolörlere uçakların körükten ayrılmalarına izin vermeleri durumunda havalimanında yaşanacak olan sıkışıklığını öngörmelerine yardımcı olmalarını sağlayabilecek.

Modelin vereceği tahminler böylece kontrolörlerin push-back saatlerini ayarlayarak pistlerdeki yığılmaları önlemelerine yardımcı olabilecek.

Örneğin, modelin havalimanındaki koşulları dikkate alarak 15 dakika içinde sadece 10 uçağın kalkış yapabileceğini öngördüğü durumlarda kontrolörlerin –mümkün olduğunca – bundan daha fazla uçağın körükten ayrılmasına izni vermesinin önüne geçilebilecek.

Dolayısıyla MIT tarafından geliştirilen bu matematiksel modellemenin en önemli faydası, belirli bir anda havalimanında gereksiz sıkışıklığa sebep olmayacak şekilde körüklerden en fazla kaç adet uçağın ayrılmasına izin verilebileceğini söylemek.

Yukarıda da bahsedildiği gibi, Newark Havalimanı’ndaki veriler üzerinden güvenilirliği test edildikten sonra model, aradan geçen yıllar içerisinde yine Amerika’daki Boston Logan, LaGuardia, Charlotte Douglas ve Philadelphia Havalimanları’nda da uygulandı.

Şu ana kadar elde edilen sonuçlar, modelin kalkış sıralaması planlaması için uygulanabilir olduğunu göstermekte.

2022 yılında FAA artık Amerika Birleşik Devletleri’ndeki hava trafiği ağında genel bir sıkışıklığın oluşmaya başlayacağını öngörmekte.

MIT ile birlikte National Science Foundation’ın da finansman desteği sağladığı ve 2007 yılından beri geliştirilen bu yeni kalkış sıralaması modelinin bu sıkışıklığın etkilerini azaltacak yönde etki göstereceğine şüphe yok ancak MIT’nin bilimsel bir araştırma olarak başlatarak geliştirdiği bu modelin bir yazılım haline getirilerek ileriki yıllarda ticari bir ürüne dönüşüp dönüşmeyeceğini bizlere zaman gösterecek.