SIMULAÇÃO DE PÁTIOS DE AEROPORTOS COM BUSCA DE OTIMIZAÇÃO

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1 Anais do XVI Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação do ITA XVII ENCITA / 2011 Instituto Tecnológico de Aeronáutica São José dos Campos SP Brasil 19 de outubro de 2011 SIMULAÇÃO DE PÁTIOS DE AEROPORTOS COM BUSCA DE OTIMIZAÇÃO Samuel Carvalho Lima Holanda Instituto Tecnológico de Aeronáutica H8C nº 324. Campus do CTA São José dos Campos/SP. CEP: Bolsista PIBIC-CNPq samuel.holanda@aluno.ita.br Prof. Dr. Carlos Müller Divisão de Engenharia Civil Instituto Tecnológico de Aeronáutica Praça Marechal do Ar Eduardo Gomes 50. Vila das Acácias São José dos Campos/SP. CEP: Acrescentar: Bolsista PIBIC-CNPq (se for o caso) muller@ita.br Resumo. O presente trabalho visa a estudar as atuais configurações de pátios de aeronaves nos principais aeroportos brasileiros. Por meio de simulações computacionais o projeto buscou analisar os horários de pico de um aeroporto (Brasília) e representá-lo em um software especializado em simulação de pátios. Os horários de pico e suas configurações foram obtidos por meio de dados da ANAC e da INFRAERO disponíveis em suas páginas na internet. Foi feito também um estudo para identificar o que era necessário para uma otimização de pátios isto é aumento de sua capacidade sem a necessidade de promover expansões ou grandes alterações estruturais. Palavras chave: aeroportos pátio simulação otimização Brasil. 1. Introdução Os aeroportos brasileiros sofrem com a falta de infraestrutura adequada já a um bom tempo como pode ser observado no estudo realizado pela consultoria McKinsey & Company em parceria com o BNDES e com o ITA [2]. E esta carência é observada em praticamente todos os grandes aeroportos e em todos os setores componentes dos complexos aeroportuários: pistas de pouso e decolagem pátios de aeronaves terminais de carga terminais de passageiros. A falta de investimentos adequados em todo o setor de transporte aéreo é crônica e está em grande evidência na atualidade sendo manchete freqüente em jornais e revistas. O apagão aéreo que aconteceu entre 2006 e 2008 foi um estopim para que a população e o governo identificassem os graves problemas presentes nos aeroportos administrados pela INFRAERO. Desde então a situação nunca pode ser dada como satisfatória com atrasos e cancelamentos de voos ocorrendo de modo freqüente. Em 2010 segundo o Anuário da ANAC [3] o índice de eficiência operacional dos dez aeroportos de maior movimento foi de 77%. A necessidade de uma grande ampliação em vários aeroportos brasileiros a fim de comportar a crescente demanda é urgente para o próprio cotidiano. É necessário contar ainda que o país receberá num futuro próximo os dois maiores eventos esportivos do planeta a Copa do Mundo de Futebol em 2014 e as Olimpíadas em 2016 quando o fluxo de turistas estrangeiros e domésticos crescerá drasticamente durante os meses de competição e possivelmente depois também com a grande divulgação que o Brasil terá na mídia internacional. Caso não haja investimentos de grande porte num horizonte de curto prazo o país sofrerá com mais um caos aéreo que além de prejudicar o funcionamento adequado dos dois eventos comprometerá muito a imagem que se quer passar para o exterior. Pistas de pouso e decolagem bem como terminais de passageiros são usualmente os primeiros alvos de críticas por parte da população e da imprensa e onde se deseja as maiores ampliações. Os pátios de aeronaves no entanto também estão saturados em muitos aeroportos e podem comprometer muito o funcionamento destes por mais que tenham TPS e pistas adequadas. Daí surgiu a motivação para este projeto que a princípio era buscar soluções práticas e de baixo custo (a partir da otimização do uso do espaço já existente isto é sem grandes alterações estruturais) para melhorias destes segmentos nos aeroportos onde este é mais crítico. 2. Pátio do Aeroporto Internacional de Brasília O projeto utilizou as planilhas do HOTRAN disponíveis na homepage da Agência Nacional de Aviação Civil que contém informações detalhadas de todos os voos que cruzam o espaço aéreo brasileiro e o software de simulação de pátios de aeroportos PathPlanner A5 da Simtra cuja licença educacional foi cedida pelo período de um ano. Inicialmente utilizou-se o HOTRAN para identificar qual é o horário de pico em cada aeroporto e quantas aeronaves estão no solo neste pico.

2 Anais do XVI ENCITA ITA20 de outubro de 2010 Em seguida foi feita a representação da situação de pico previamente obtida. A busca por uma otimização propriamente dita não foi realizada; no entanto os parâmetros necessários para se iniciar uma simulação foram investigados Obtenção do horário de pico Foram escolhidos a princípio quatro aeroportos para serem trabalhados inicialmente: Congonhas Guarulhos Brasília e Confins devido a seus grandes volumes de passageiros à facilidade de obter plantas para trabalho no PathPlanner e às condições de saturação evidenciadas por [2] de onde a Fig. 1 foi retirada. A Figura 1 explicita as condições de serviço dos principais aeroportos brasileiros de acordo com os critérios do corpo docente do ITA. Figura 1. Situação de saturação dos principais aeroportos brasileiros em 2009 segundo critérios do ITA. O HOTRAN pode ser baixado no site da ANAC ( e é diariamente atualizado pela agência. As informações contidas na planilha que foram relevantes para o projeto: Cia. Aérea Aeronave dias do voo Aeroporto e Horário de origem e Aeroporto e Horário de destino de acordo com a Figura 2 (foi utilizado o recurso omitir no Microsoft Excel para enxugar os dados da planilha). Figura 2. Base de dados HOTRAN

3 Anais do XVI ENCITA ITA20 de outubro de 2010 A partir deste botão omitiu-se os dados que não eram relativos aos aeroportos de interesse. Com o recurso de filtro é possível gerar duas categorias de dados: voos cuja origem é o aeroporto de interesse e voos cujo destino é o referido aeroporto (colunas S e U na planilha da Figura 2). Ordenando temporalmente os voos utilizou-se uma tabela dinâmica (Inserir Tabelas Tabela Dinâmica) para clusterizar os voos em hora de partida (ou chegada) e aeronave utilizada. A figura 3 ilustra como é uma tabela dinâmica. A tabela dinâmica é uma tabela de horário do voo versus tipo de aeronave. Para a classe de dados a ser analisada faz-se necessário escolher um dia pois o fluxo de aeronaves não é regular ao longo de uma semana (ou seja a cada dia não se tem exatamente os mesmos voos apesar de que a grande maioria se mantém). Numa rápida verificação pode-se inferir por simples inspeção no HOTRAN que o dia que pode ser classificado como mais movimentado é em geral a segunda-feira (olhando para a planilha do HOTRAN como um todo sem distinção dos aeroportos). Deste modo utilizou-se neste projeto de IC os dados de segunda-feira para a montagem das tabelas dinâmicas. Figura 3. Exemplo de tabela dinâmica Utilizando as duas tabelas dinâmicas (aeroporto é destino ou aeroporto é origem) foi possível identificar o horário de pico: identificou-se o saldo de cada aeronave a cada hora (i.e. o número de aeronaves de um determinado tipo que pousam menos o número dessas mesmas aeronaves que partem no intervalo de uma hora). Daí somou-se as aeronaves e colocando estes números em relação a um horário qualquer (utilizamos a meia-noite) obteu-se o horário de pico. Para a obtenção de um valor (ainda relativamente a um horário pré-estabelecido não absoluto) mais preciso uma vez identificada a hora de pico pode-se ver o saldo em períodos menores (fizemos de dez em dez minutos). Os horários de pico para os quatro aeroportos estudados estão relacionados na Tab. 1. Tabela 1. Identificação do horário de pico pelo HOTRAN. Aeroporto Horário de Pico Número de aeronaves a mais em relação à 0:00 SBBR 09:10 09:20 28 SBGR 12:50 13:00 42 SBSP 22:00 22:10 5 SBCF 08:30 08:50 6 Uma vez identificado o horário de pico o próximo passo é deduzir o número exato de aeronaves que estão no pátio. Isto é feito determinando o número de aeronaves que estão presentes no horário que se tomou como referência (o zero de calibração que se adotou como a meia-noite). Para cada tipo de aeronave pode-se ver na tabela dinâmica de chegada as primeiras aeronaves que pousam no aeroporto. Vê-se posteriormente se estas aeronaves chegam a decolar. Repetindo o procedimento até fecharmos o dia pode-se ver dentre as aeronaves que pousaram a partir da meia-noite quais delas decolaram até o fim do dia (i.e. até dar meia-noite novamente). O número de aeronaves que não chegaram a decolar é o número de aeronaves que no pátio estavam à meia-noite que deve ser igual ao número de aeronaves que decolaram antes que qualquer aeronave pousasse. Efetuando o somatório para todos os tipos de aeronaves obtém-se o número total à meia-noite e por conseguinte o número total de aeronaves no horário de pico com discriminação dos tipos de aeronaves. Na Tabela 2 está a discriminação do horário de pico do Aeroporto de Brasília. Tabela 2. Horário de pico em SBBR Aeronave Qtde. estimada Aeronave Qtde. Estimada Airbus A319 3 Boeing B Airbus A Boeing B Airbus A332 1 Embraer E145 1

4 Anais do XVI ENCITA ITA20 de outubro de 2010 Aeronave Qtde. estimada Aeronave Qtde. Estimada Boeing B Fokker F100 1 Boeing B Total 39 Não há no entanto uma maneira completamente exata de precisar este número pois o saldo total de aeronaves na segunda-feira pode não ser zero (isto é o número de aeronaves no começo e no fim do dia pode não coincidir) justamente devido ao fato de o fluxo de aeronaves não ser constante ao longo da semana. Utilizou-se sempre o maior número obtido caso encontrados dois valores para ir a favor da segurança Representação do horário de pico no PathPlanner Conforme o item 2.1 identificou-se os momentos de pico com uma precisão de dez minutos. Para o aeroporto de Brasília identificou-se ainda qual era o número de aeronaves presentes no pátio neste momento. O aeroporto de Brasília foi o único levado ao PathPlanner por questões de prazo. Dentre as funcionalidades mais relevantes do software destaca-se a grande variedade de aeronaves que podem ser inseridas na planta e a possibilidade de traçar caminhos para serem percorridos pelas aeronaves em solo. Na idealização da situação corrente do aeroporto de Brasília foi presumido que as posições de estacionamento não comportariam qualquer aeronave pela compatibilidade entre a posição do finger e a sinalização no piso do pátio. Isto é partindo do pressuposto que a sinalização no piso indica a posição exata do trem de pouso uma determinada aeronave não poderia utilizar qualquer finger para estacionamento. Ainda assim não foi possível estacionar nem o número de aeronaves indicado pela própria INFRAERO como número de posições de estacionamento utilizando as informações do horário de pico de Brasília. Foram identificados quatro pátios de aeronaves para a aviação comercial sendo dois remotos conforme indicado na Figura 4. Os demais pátios estavam destinados à aviação de carga à aviação geral e à aviação militar (base aérea de Brasília). Figura 4. Pátios do Aeroporto de Brasília. Tentou-se preencher esses quatro pátios utilizando os dados obtidos a partir do HOTRAN. Das 39 aeronaves identificadas no horário de pico conseguiu-se dispor na planta apenas 28 ilustrado nas Figuras 5 (uma aeronave não ficou visível na Figura 5d). Sendo estas 39 aeronaves todas destinadas à aviação comercial de acordo com o HOTRAN e o fluxo de aviões cargueiros em Brasília é baixo pela mesma planilha supôs-se por falta de informações concretas que a INFRAERO esteja utilizando para a aviação regular os demais pátios que não apresentem um grande fluxo de aeronaves.

5 Anais do XVI ENCITA ITA20 de outubro de 2010 Figura 5. (a) Representação do Pátio de SBBR (Satélite) Figura 5. (b) Representação do Pátio de SBBR (Pátio Linear)

6 Anais do XVI ENCITA ITA20 de outubro de 2010 Figura 5. (c) Representação do Pátio de SBBR (Pátio Remoto) Figura 5. (d) Representação do Pátio de SBBR (Outro pátio remoto)

7 Anais do XVI ENCITA ITA20 de outubro de 2010 Figura 5. (e) Representação do Pátio de SBBR (Pátio de Aviação Geral não ocupado) O recurso de movimentação de aeronaves é essencial na hora de otimizar estas posições. Para que uma posição seja válida a aeronave que nela estacionará não pode ficar a menos de uma distância normatizada de outras estando parada ou a caminho da posição. Esta distância equivale a (segundo [4]): 30 m para aeronaves código A e B; 45 m para aeronaves código C; e 75 m para aeronaves código D e E. Estas distâncias podem ser reduzidas se cumpridos requisitos adicionais como é o caso de Congonhas. As aeronaves comerciais dos aeroportos de grande movimento são em sua maioria C D ou E. Sendo a intenção é aumentar o número de posições as sinalizações do piso podem ser desconsideradas (afinal se houver mudança na organização do pátio a sinalização teria que ser refeita) bem como a posição exata dos fingers (motivo análogo). A etapa de otimização no entanto coincidiu com o término do projeto e não pôde ser concretizada. Chegou-se somente a ver quais seriam as informações necessárias para otimização (distâncias mínimas entre aeronaves no pátio por exemplo) e os dados deste trabalho poderão ser aproveitados para um projeto posterior. 3. Agradecimentos Antes de qualquer coisa quero agradecer a Deus por todas as oportunidades que Ele tem me dado e que eu possa sempre seguir por seus caminhos. À minha família por ter me apoiado e me incentivado em todos os momentos e me encorajado a buscar este desafio que é um primeiro passo no universo da pesquisa científica. Ao Prof. Müller por ter me acolhido como orientado e por ter propiciado todas as ferramentas para que o trabalho pudesse se encaminhar. À Simtra que concedeu uma licença educacional de um ano do software PathPlanner A5 sem a licensa a realização do projeto não seria possível. Por último ao CNPq pela oportunidade e pelo incentivo à pesquisa científica que têm dado em especial no ITA e que busque sempre fazê-lo para aumentar tanto em número como em qualidade a pesquisa científica no Brasil. 4. Referências [1] Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC). HOTRAN: [2] McKinsey & Company. Estudo do setor de Transporte Aéreo do Brasil. BNDES Brasília [3] Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC). Anuário 2010: [4] Alves Cláudio Jorge Pinto. Notas de aula de TRA-39 Planejamento e Projeto de Aeroportos: Geometria do Lado Aéreo. Divisão de Engenharia Civil ITA São José dos Campos s/ data.