Decisão colaborativa com utilização de Teoria dos Jogos para o sequenciamento de partidas em aeroportos

Abstract

A Tomada de Decisão Colaborativa (CDM) é um paradigma operacional no qual as decisões são baseadas em informações completas, atualizadas e compartilha- das entre todos os parceiros envolvidos no gerenciamento do fluxo de tráfego aéreo (ATFM). No escopo aeroportuário, este compartilhamento de informações, valores e preferências agregam ao cenário uma maior qualidade quanto às decisões no gerenciamento das decolagens de aeronaves. Entretanto, no contexto operacional brasileiro da atualidade, esta tarefa depende exclusivamente da experiência do controlador, que, de maneira empírica, decide a alocação dos horários reais de par- tida para um sequenciamento adequado de decolagens das aeronaves que desejam ingressar no espaço aéreo. Exposta esta limitação, a presente pesquisa foi concebida a fim de tratar o pro- blema do gerenciamento de partidas em aeroportos. É proposta uma abordagem experimental de gerenciamento colaborativo de partidas com a utilização da Teoria dos Jogos, onde cada agente no modelo é uma aeronave a impactar o cenário das movimentações aéreas nos aeroportos sob análise. Esta nova modelagem é cha- mada de Gerenciamento Colaborativo de Partidas (CoDMAN). Esta abordagem se propõe a prover uma sequência eficiente de decolagens, fundamentada na negocia- ção entre os agentes em um cenário dinâmico modelado com os princípios da Teoria dos Jogos e da Tomada Colaborativa de Decisão (CDM). Um protótipo foi desenvolvido na linguagem C++ e as simulações foram elabo- radas com base em planos de voo reais válidos para o Aeroporto Internacional de Brasília no mês de fevereiro de 2013. A interface com os sistemas radar foi simu- lada por meio do tratamento de todos os voos que causam impacto na TMA-Brasília para o referido período. Os resultados obtidos foram satisfatórios. As otimizações no sequenciamento das decolagens puderam reduzir o custo associado aos atrasos em até vinte e três porcento, comprovando a eficácia da modelagem proposta. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Collaborative Decision Making (CDM) is an operational paradigm in which the de- cisions are based on complete, up-to-date and shared information among all the stakeholders involved in the Air Traffic Flow Management (ATFM). Within the airports operational scope, the sharing of information, values and preferences ag- gregate a greater quality to the scenario concerning the departure management. However, in the current Brazilian operational context, this task depends exclu- sively on the experience of the controller, who empirically decides the allocation of the actual departure times in order to achieve an adequate departure sequencing of the aircrafts that intend to enter the air space. Due to such limitation, the current research was conceived in order to treat the departure sequencing problem in airports. An experimental approach to collabo- rative departure sequencing with application of Games Theory is proposed, where each one of the agents in the model is an aircraft that impacts the movement in the considered airports. This new modeling is called Collaborative Departure Man- agement (CoDMAN). This approach is designed to provide an efficient departure sequencing based on the negotiation between the agents in a dynamic scenario modeled under Games Theory and CDM principles. A prototype was developed in C++ language and the simulations were per- formed using actual flight plans valid to the International Airport of Brasília in February 2013. The interface with radar systems was simulated through the eval- uation of all impacting flights in TMA-Brasília in the given period. The obtained results were satisfactory. The optimizations in the departure sequencing could re- duce the cost associated to the delays up to twenty three percent, demonstrating the efficacy of the modeling herein proposed.