An approach to collaborative decision making based on satisficing games for airports

Tese (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014.Operações de pouso e decolagem em aeroportos estão sujeitas aos atrasos causados pelos procedimentos espera em solo (Ground Delay Program -GDP) e espera no ar (Air Holding Problem - AHP). Com isto, o paradigma Collaborative Decision Making (CDM) vem sendo empregado para elevar a eficiência do gerenciamento de tráfego aéreo, por envolver parceiros da comunidade aeronáutica. Esta tese de doutorado propõe uma metodologia baseada na Teoria dos Jogos Satisficing para contribuir na gestão da tomada de decisão colaborativa. A metodologia sugere decisões que envolvem as três principais entidades do cenário de Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo, como o Gestor do Aeroporto, as Empresas Aéreas e o Gestor do Serviço de Controle de Tráfego Aéreo. O trabalho apresenta um modelo que descreve as funções de rejeitabilidade e seletibilidade, com base em equações de preferência das entidades. O modelo proposto, denominado Modelo Satisficing CDM, utiliza regras de segurança e sequenciamento de voos, e também algoritmos desenvolvidos para suporte a decisões colaborativas entre Gestor do Aeroporto, Empresa Aérea e Serviço ATC. Os testes empregaram uma base de dados de movimentos aéreos de pousos e decolagens na Área Terminal de São Paulo com dias de alto e baixo fluxo de tráfego no ano de 2009. Os dados do cenário real foram fornecidos pelo Centro de Gerenciamento da Navegação Aérea (CGNA). A análise de simulação com dados indica que a metodologia proposta nesta tese permite contribuir na gestão da tomada de decisão colaborativa por meio de sequências de pouso e decolagem de acordo com as preferências das entidades interessadas. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACTTakeoff and landing operations at airports are subject to delays determined by the procedures of Ground Delay Program (GDP) and the solution of Air Holding Problem (AHP). Thus, the paradigm Collaborative Decision Making (CDM) has been employed as a methodology to increase the efficiency of air traffic management, by involving partners from the aviation community. This thesis proposes a model based on the Satisficing Game Theory to support collaborative decision in CDM environment. The model suggests decisions involving three main stakeholders in the scenario, such as the manager of the airport, the airlines and the air traffic control service. The thesis presents a model that describes the rejectability and selectability functions based on equations preferably entities. The proposed model, called Satisficing CDM Model, is developed as well with the rules and algorithms to support collaborative decisions between the manager of airport, airline and ATC control. The tests employed a database of air movements of takeoffs and landings in the terminal area of Sao Paulo in some days with high and low traffic flow in 2009. Data from the real scenario were provided by Brazilian Center for Management of Air Navigation (CGNA). The analysis of simulation data indicates that the proposed methodology in this research allows to contribute to the management of collaborative decision making through takeoff and landing sequences according the preferences of stakeholders