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Otimização de uso de Pista no Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo: O Problema de Pouso de Aeronaves

Texto completo
Autor(es):
Lorrany Cristina da Silva
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Tese de Doutorado
Imprenta: São Carlos.
Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC/SB)
Data de defesa:
Membros da banca:
André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho; Maria do Socorro Nogueira Rangel; Mariá Cristina Vasconcelos Nascimento Rosset; Eli Angela Vitor Toso
Orientador: André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho; Maristela Oliveira dos Santos
Resumo

Com a crescente utilização de transporte aéreo, o gerenciamento deste tráfego tem se tornado cada vez mais complexo. Um dos principais gargalos do gerenciamento é o planejamento da utilização eficiente de pistas para pouso e decolagem. Esta tese tem como objetivo investigar o Problema de Pouso de Aeronaves que busca minimizar atrasos e/ou adiantamentos do tempo de pouso das aeronaves, atribuindo-a a uma pista para pousar e sequenciando-as. A primeira contribuição da tese está na comparação de quatro formulações matemáticas da literatura, três comparáveis diretamente e outra contendo uma particularidade que não permite uma comparação direta com as demais formulações. Além de comparar e identificar qual das formulações apresenta o melhor desempenho computacional para resolver as instâncias do problema, também analisa-se a qualidade da solução da última formulação ao considerar um novo conjunto de restrições. O pacote de otimização Gurobi Optimizer foi utilizado para os testes computacionais. A segunda contribuição da tese está na nova formulação matemática baseada em Job Shop proposta para o problema, juntamente com uma matheuristic para resolver instâncias com maior número de aeronaves que o Gurobi Optimizer não consegue resolver de forma ótima. A matheuristic primeiro encontra uma solução inicial usando a relax-and-fix (RF) e depois a fix-and-optimize (FO) melhora a solução encontrada. Para definir bons parâmetros na RF, foi realizada a calibração destes através de testes extensivos para obter uma solução de qualidade em um tempo viável de execução. Também foram feitas comparações utilizando a primeira solução obtida pelo Gurobi Optimizer e depois melhorando-a com a FO. Os testes computacionais foram realizados em 49 instâncias da literatura e em 17 instâncias geradas a partir de dados reais do Aeroporto Internacional de São Paulo. A formulação proposta foi comparada com outras formulações matemáticas da literatura, se mostrando competitiva. Entre as variações das matheuristics, a que obteve melhores resultados foi a combinação da RF com a FO e a RF também mostrou eficiência comparado com os trabalhos da literatura que utilizam matheuristics. (AU)

Processo FAPESP: 17/21488-2 - Otimização de uso da Pista no Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo
Beneficiário:Lorrany Cristina da Silva
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado