Hava sahası sektörizasyonu problemine yeni bir çözüm yaklaşımı
A new solution approach to airspace sectorization problem
Yazar: KADRİYE YAMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAKAN OKTAL
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Son yıllarda hava taşımacılığında yaşanan hızlı büyüme karşısında gecikme ve tıkanıklık problemleri, dünyanın pek çok yerinde hava trafik yönetim sistemi kapasitelerini giderek yetersiz kılmaya başlamıştır. Bu doğrultuda sistemde kapasite-talep dengesini sağlamak amacıyla yapılan çalışmalar daha da önem kazanmış, hava trafik yoğunluğunun sektörlere dengeli bir şekilde dağılımını sağlayabilecek sektörizasyon çalışmalarına gereksinim artmıştır. Gerek hava taşımacılığının dinamik yapısı gerekse hava trafik kontrolör iş yükünün çok sayıda parametre ve değişkene bağlı olması nedeniyle hava sahası sektörizasyonu problemleri çözümü zor ve karmaşık problemler sınıfında yer almaktadır.Bu çalışmada, hava trafik sisteminin en önemli parçası olan hava trafik kontrolörlerinin iş yükü ve hava sahası karmaşıklığını birlikte ele alan matematiksel modelleme yaklaşımı ile hava sahası sektörizasyonu problemlerine yeni bir boyut kazandırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda kontrolör iş yükü esasına dayanarak trafiğin sektörlere dengeli bir şekilde dağılımını sağlayabilmek amacı ile ızgara tabanlı bir yöntem kullanılmıştır. Hava sahası sektörlerinin iş yüklerinin dengelenebilmesi için de çok amaçlı karma tam sayılı bir optimizasyon modeli geliştirilmiştir.3 aşamadan oluşan bu tez çalışmasının ilk adımında Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak hava sahası analiz aracı geliştirilmiş ve modelin uygulama bölgesi olarak seçilen Türk Hava Sahası, karelaj yöntemi ile 0,5° aralıklarla 471 eşit parçaya bölünmüştür. İkinci adımda her bir kare birimin ve toplam hava sahası iş yükünün ölçülmesi amacı ile yeni bir Hava Sahası İş Yükü Ölçüm Modeli geliştirilmiştir. Çalışmanın son bölümünde ise sektör sınır tasarımını gerçekleştirebilmek üzere optimizasyon teorisi kullanılarak kümeleme algoritması ile optimum hava sahası sektörizasyonu için kontrolör iş yükü esasına dayanan bir model geliştirilmiştir.

Abstract:
As a result of the rapid development of the air transportation in recent years, the delays and congestion give rise to insufficient capacity in the Air Traffic Management System in many countries all over the world. In line with this, studies conducted in order to strike the capacity-demand balance became more important. Hence, the need for sectorization studies that would provide a more balanced distribution of the air traffic density has increased. Because of the dynamic structure of air transportation and the dependence of air traffic controller workload on many parameters and variables, the airspace sectorization is among the difficult and complicated problems.In this study, through the analytical modeling approach which takes into account both the workload of air traffic controller and the complexity of the airspace which are the most important parts of the air traffic system, bringing a new dimension to the airspace sectorization problems has been aimed. In this context, a grid based method has been used in order to distribute evenly the air traffic controller workload to sectors. In order to balance the workload of the sectors, a multi-objective mixed integer optimization model has been developed.In the first step of this PhD dissertation study, an airspace analysis tool has been developed by using Geographical Information Systems (GIS), and the Turkish Airspace, chosen as an application, has been divided into 471 parts of 0.5° separation and of equal areas by using a square grid. In the second step, an Airspace Workload Measurement Model has been developed in order to measure the workloads of each square unit and the workload of the total airspace. In the final step of the study, a model for optimum airspace sectorization based on the controller workload has been developed by using optimization theory and clustering algorithm in order to realize sector boundary determination.