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Wie sich Verspätungen im gesamten US-Flughafennetzwerk ausbreiten
Flugverspätungen sind der Fluch eines jeden Reisenden. Sie haben auch wirtschaftliche Auswirkungen, die laut dem Bericht des Gemeinsamen Wirtschaftsausschusses des Kongresses von 2008 allein in den USA auf 40 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt werden. Daher ist ein besseres Verständnis der Natur von Flugverspätungen sicherlich von großem Interesse.
Heute enthüllen Pablo Fleurquin vom Institut für interdisziplinäre Physik und komplexe Systeme in Spanien und ein paar Freunde einen einzigartigen Ansatz für dieses Problem, der zeigt, wie sich Flugverspätungen in den USA ausbreiten.
Fleurquin und Co. denken zunächst über das Luftverkehrssystem als ein Netzwerk nach, in dem Flughäfen Knoten und die Flüge zwischen ihnen Kanten sind. Dieser Ansatz war sehr erfolgreich bei der Simulation und Vorhersage der Ausbreitung von Passagieren, Gütern und sogar Krankheiten auf der ganzen Welt. Dieser Netzwerkansatz erklärt auch, wie sich andere Phänomene ausbreiten, wie zum Beispiel Waldbrände.
Fleurquin und Co untersuchen also, wie sich Verzögerungen genau auf die gleiche Weise ausbreiten und verwenden die gleiche Art von Simulation, um genau dies zu zeigen.
Ihre Simulation vergleicht geplante und tatsächliche Abflugzeiten von über 6 Millionen Flügen im Jahr 2010, die vom US Bureau of Transport Statistics heruntergeladen wurden. Die Daten umfassen Flüge von 18 Fluggesellschaften, die von über 300 Flughäfen aus operieren.
Das Modell verwendet dieses Verhalten, um die Ankunft und den Abflug jedes Flugzeugs das ganze Jahr über mit einer Auflösung von 1 Minute zu verfolgen, wodurch Fleurquin und Co. genau sehen können, wie sich Verspätungen in den USA ausbreiten.
Die Ergebnisse sorgen für eine interessante Lektüre. Das Modell zeigt, wie Stauprobleme im Allgemeinen jeden Abend zurückgesetzt werden, wenn Flüge für die Nacht stoppen. Es zeigt auch, wie lokale Probleme wie Wetterstörungen und Arbeitskonflikte in der Regel auf eine kleine Anzahl von Flughäfen beschränkt bleiben.
Wenn die Bedingungen jedoch reif sind, können sich Verzögerungen in ganz Amerika ausbreiten. Fleurquin und Co kommen zu dem Schluss, dass dieser Ausbreitung drei Hauptmechanismen zugrunde liegen.
Der erste ist der Flugplan jedes Flugzeugs von einem Ziel zum nächsten – eine Verspätung auf einem Abschnitt breitet sich natürlich zum nächsten aus.
Der zweite kommt von Passagier- und Besatzungsverbindungen. Natürlich kann ein Flugzeug nicht starten, wenn die Besatzung bei einem anderen Flug Verspätung hat.
Schließlich kommt es zu Staus am Flughafen. Ein bestimmter Flughafen kann nur eine bestimmte Anzahl von Starts und Landungen bewältigen und wird überlastet, wenn die Zahl diese Werte überschreitet.
Fleurquin und Co kommen jedoch zu dem Schluss, dass einer dieser Faktoren weitaus schädlicher ist als die anderen. Unsere Simulationen belegen, dass Verbindungen von Passagieren und Besatzungsmitgliedern der effektivste Einzelmechanismus sind, um eine Netzwerküberlastung zu verursachen, sagen sie.
Das ist ein interessantes Ergebnis, das eine effektivere Planung ermöglichen sollte. In Zukunft könnte das Modell verwendet werden, um die Robustheit eines bestimmten Tagesplans zur Verzögerung der Ausbreitung zu testen und verschiedene Konfigurationen des Netzwerks zu bewerten.
Wenn dies nur einen kleinen Bruchteil der Verspätungen verhindern könnte, die sich manchmal wie ein Lauffeuer über das Luftverkehrsnetz ausbreiten, hätten die vielen Millionen Reisende, die davon profitieren, Fleurquin und Co. zu danken.
Ref: arxiv.org/abs/1301.1136 : Systemische Verzögerungsausbreitung im US-Flughafennetzwerk