Planificación Cooperativa de Trayectorias de Bajo Carbono para Aeronaves de Múltiples Llegadas en Operaciones de Descenso Continuo
Autores: Feng, Cun; Wang, Chao; Chen, Hanlu; Xu, Chenyang; Wang, Jinpeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Planificación Cooperativa de Trayectorias de Bajo Carbono para Aeronaves de Múltiples Llegadas en Operaciones de Descenso Continuo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Planificación de trayectorias
Operaciones de descenso continuo
áreas de control terminal
Optimización del perfil vertical
Algoritmo genético
Programación entera mixta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar los desafíos técnicos de implementar Operaciones de Descenso Continuo (CDO) en áreas de control terminal de alta densidad de tráfico, proponemos un método cooperativo de planificación de trayectorias de bajo carbono para múltiples aeronaves en llegada. En primer lugar, este estudio analiza las fases de CDO de las aeronaves en el área terminal, establece un modelo de control óptimo multifásico para el perfil vertical e introduce un nuevo método de optimización del perfil vertical para CDO basado en un algoritmo genético. En segundo lugar, para enfrentar los desafíos de CDO en áreas terminales concurridas, se diseña una estructura de ruta de llegada en forma de T para proporcionar caminos alternativos y generar un conjunto de trayectorias alternativas en cuatro dimensiones (4D). Se construye un modelo de Programación Entera Mixta (MIP) para la planificación de trayectorias 4D de múltiples aeronaves, con el objetivo de maximizar la eficiencia del flujo de tráfico de llegada mientras se consideran las restricciones de conflicto. El complejo problema MIP restringido se transforma en un problema no restringido utilizando un método de función de penalización. Finalmente, se realizaron experimentos para evaluar la implementación de CDO en áreas terminales concurridas. Los resultados muestran que, en comparación con las operaciones reales, el modelo de optimización propuesto reduce significativamente el tiempo total de operación de las aeronaves, el consumo de combustible, las emisiones de CO, las emisiones de SO y las emisiones de NO. Específicamente, con el objetivo de optimización de minimizar el costo total, el método propuesto reduce el tiempo total de operación en un 22.4%; el consumo de combustible, las emisiones de CO y las emisiones de SO en un 22.9%, y las emisiones de NO en un 23.7%. El método propuesto en este documento no solo produce resultados eficientes de secuenciación de aeronaves, sino que también proporciona una trayectoria de bajo carbono factible para lograr una secuenciación óptima.
Descripción
Para abordar los desafíos técnicos de implementar Operaciones de Descenso Continuo (CDO) en áreas de control terminal de alta densidad de tráfico, proponemos un método cooperativo de planificación de trayectorias de bajo carbono para múltiples aeronaves en llegada. En primer lugar, este estudio analiza las fases de CDO de las aeronaves en el área terminal, establece un modelo de control óptimo multifásico para el perfil vertical e introduce un nuevo método de optimización del perfil vertical para CDO basado en un algoritmo genético. En segundo lugar, para enfrentar los desafíos de CDO en áreas terminales concurridas, se diseña una estructura de ruta de llegada en forma de T para proporcionar caminos alternativos y generar un conjunto de trayectorias alternativas en cuatro dimensiones (4D). Se construye un modelo de Programación Entera Mixta (MIP) para la planificación de trayectorias 4D de múltiples aeronaves, con el objetivo de maximizar la eficiencia del flujo de tráfico de llegada mientras se consideran las restricciones de conflicto. El complejo problema MIP restringido se transforma en un problema no restringido utilizando un método de función de penalización. Finalmente, se realizaron experimentos para evaluar la implementación de CDO en áreas terminales concurridas. Los resultados muestran que, en comparación con las operaciones reales, el modelo de optimización propuesto reduce significativamente el tiempo total de operación de las aeronaves, el consumo de combustible, las emisiones de CO, las emisiones de SO y las emisiones de NO. Específicamente, con el objetivo de optimización de minimizar el costo total, el método propuesto reduce el tiempo total de operación en un 22.4%; el consumo de combustible, las emisiones de CO y las emisiones de SO en un 22.9%, y las emisiones de NO en un 23.7%. El método propuesto en este documento no solo produce resultados eficientes de secuenciación de aeronaves, sino que también proporciona una trayectoria de bajo carbono factible para lograr una secuenciación óptima.