De ondraaglijke, onmogelijke wetenschap van luchthavenvertragingen


Vrijdagmorgen begon met vertragingen op LaGuardia Airport in New York. Dat is niet ongebruikelijk – de luchthavens van New York zijn beroemd balkig. Maar deze keer was de oorzaak niet iets prozaïscher, zoals een sneeuwstorm. Het was personeel. Vanwege de sluiting van de federale overheid beschikte de luchthaven niet over voldoende agenten en luchtverkeersleiders voor Transportation Security Administration; dingen vertraagden tot een grondstop.

Toen begon het uit te komen – Newark, Philadelphia, zelfs het belangrijkste knooppunt van Atlanta begon allemaal te kronkelen. En dat is angstaanjagend. Luchthavens zijn knooppunten op een wereldwijd netwerk en de wetenschap die aangeeft hoe dat netwerk zich gedraagt, betekent dat als een knooppunt een probleem heeft, dit probleem zich zal verspreiden. Het internationale luchtreizigersnetwerk bestaat op het eerste gezicht. Het kost niet veel om het uit de optimale flow te halen.

Kortom, het vertragingsprobleem is een van "verbonden middelen"; vliegtuigen landen en moeten worden omgedraaid om andere vluchten uit te voeren, en sommige passagiers op hen komen ook op andere vluchten. Als je ooit hebt gevlogen, weet je dat allemaal, maar wat het in de praktijk betekent, is dat kleine fouten of vertragingen op een luchthaven groter worden als ze de rij volgen, zich voortplanten en soms intensiveren. "De systemen die deze wachtrijen gebruiken, liggen dicht bij de capaciteit", zegt Hamsa Balakrishnan, lucht- en ruimtevaartingenieur bij MIT die het luchtvervoersnetwerk bestudeert. "Zowel LaGuardia als Newark hadden vandaag windgerelateerde vertragingen. Met volledige personeelsbezetting had je het misschien wel kunnen managen, maar met een afname van het personeelsbestand heb je ook vertragingen, die zich vervolgens ook verspreiden naar andere luchthavens vanwege de connectiviteit. "

Doorgaans zou je kunnen verwachten dat de grootste luchthavens ter wereld – degenen met de meeste vluchten naar binnen en buiten, bijvoorbeeld, of die de meeste mensen verplaatsen – het grootste effect zouden hebben op de algemene verplaatsing over het netwerk. Maar in feite varieert de 'delay propagation multiplier' van een luchthaven van alles afhankelijk van de planning van een luchthaven tot de totale capaciteit en zelfs van het weer. Met één berekening veroorzaakt een minuut vertraging een gemiddelde vertraging van 30 seconden elders in het netwerk. Maar sommige luchthavens zijn veerkrachtiger dan andere. De tijd die nodig is om van de een naar de ander te komen, heeft een effect. Het is zo gecompliceerd dat zelfs de meest onversaagde netwerkmodellen worden afgeschrikt.

Luchtvaartmaatschappijen proberen dit allemaal te verklaren door in het schema te blijven. Ze berekenen de tijd die een bepaalde vlucht moet innemen – de 'geplande blokkeertijd' – en de hoeveelheid tijd die het vliegtuig op de grond moet doorbrengen, de 'geplande doorlooptijd'. Maar dan hebben ze een keuze. "Ze voegen buffertijd in hun schema's en grondoperaties in," zegt Bo Zou, een transportingenieur aan de universiteit van Illinois. "Ze ondervinden nog steeds vertragingen en een nieuw gevormde vertraging voor één vlucht zal zich uitbreiden naar de tweede en derde vlucht. Een deel ervan zal worden geabsorbeerd door de buffer, maar niet alles. "Bouw een te kleine buffer en de vertragingen breiden zich verder uit. Bouw een te grote buffer en u gebruikt uw wagenpark niet efficiënt en verliest geld. "De ene kant is efficiëntie, de andere is robuustheid", zegt Zou.

En het verandert de hele tijd, afhankelijk van veranderende omstandigheden – sommige zijn voorspelbaar, zoals winterstormen, en sommige zijn dat niet, zoals overheidsstops en informele ziektes. Dat wordt een 'dynamisch complex netwerk' genoemd. Het moet zich voortdurend aanpassen.

Want als dat niet zo is? Volgens een studie kosten vluchtvertragingen de Amerikaanse economie meer dan $ 30 miljard per jaar. Het is niet alleen verloren tijd of vluchtkosten; het is wat de mensen op die vluchten van plan waren te doen toen ze aankwamen. "Een langdurige stillegging of zelfs vertraging zou waarschijnlijk van invloed zijn op alle soorten onvoorziene zaken", zegt Luís Bettancourt, een netwerkwetenschapper aan de universiteit van Chicago. "De betrouwbaarheid van tijdgevoelige logistiek zal verslechteren, en het hub-karakter van sommige van deze steden zal moeten worden omzeild, althans tijdelijk. Een langdurige vertraging zou zeer rampzalig zijn voor grote steden, hun invloed en hun economieën. "

Nu de shutdown is gestopt, kan de regering haar TSA-agenten en luchtverkeersleiders nu weer op het station terugbrengen. Dat zal net op tijd wat veerkracht terug in de luchthavens opbouwen voor een big-ass sneeuwstorm die komende week het midwesten treft. Maar de algehele gezondheid van het vliegreizennetwerk zal nog steeds precair zijn.

Dat is de reden waarom onderzoekers werken aan het verzamelen van meer en meer gegevens over hoe het allemaal werkt (of niet). Als mensen niet al deze vluchten op een efficiënte en robuuste manier kunnen plannen, kan een algoritme dat misschien wel. Balakrishnan heeft zelfs een startup gecofinancierd die probeert het waar te maken. "Er zijn zoveel ontroerende stukken dat het voor een mens moeilijk is om met alle mogelijke oplossingen te komen," zegt ze. "Maar dat is iets wat we kunnen doen om computers te laten doen." Als je nu graag op een onhandelbaar en onbegrijpelijk netwerk vliegt, moet je wachten tot het wordt uitgevoerd door een onhandelbare, onbegrijpelijke robot.


Meer Great WIRED Stories