Régulation court terme du trafic aérien et optimisation combinatoire : application de la méthode de génération de colonnes

Short-term air traffic regulation and combinatorial optimization : application of the column generation technique

• Auteur / Autrice : Olivier Richard
• Direction : Maurice Queyranne, Rémy Fondacci, Wojciech Bienia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche opérationnelle. Combinatoire et optimisation
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circulation, Technique de la

Modèles mathématiques

Circulation aérienne -- Contrôle

Mots clés libres

Circulation aérienne , Régulation dynamique (court terme)

ATFM (Air Traffic Flow Management )

Vols , Trajectoires

Branch and bound

Résumé

On cherche à résoudre un problème combinatoire lié à la régulation court terme du trafic aérien : déterminer pour chaque vol régulable une trajectoire réalisable en 4 dimensions de manière à respecter les contraintes de capacité des secteurs tout en minimisant le coût de la politique choisie. Le problème est modélisé par un programme linéaire mixte et par une représentation ad hoc du système aérien. Un processus de résolution basé sur la génération de colonnes couplée à la technique de branch-and-bound est construit. La génération de colonnes par le sous problème de tarification consiste à construire des chemins à 4 dimensions sur un réseau continu et dynamique. Un algorithme spécifique de plus courts chemins combiné à la programmation dynamique est développé et testé. La méthode est évaluée sur des instances réelles représentant l'espace aérien européen. Les résultats obtenus en un temps de calcul compatible avec le contexte opérationnel valident finalement la méthode développée.

Ln this work, we address a combinatorial problem arising in the context of dynamic air traffic regulation. Ln this problem, four-dimensional trajectories have to be built and assigned to every aircraft in order to suppress any sector overload, while minimizing the cost of the chosen policy. This problem is modelled with a mixed linear program, which is solved through column generation and branch-and-price. Its pricing sub-problem looks for feasible trajectories in a dynamie three dimensional network ; to solve it, we developed a specifie algorithm based on labelling shortest path algorithms and dynamic programming. Each algorithm is tested on real-world data relative to the European air system under the responsibility of the CFMU (Central Flow Management Unit). Results and computing times validate the who le solving process