大学主导的研究项目旨在简化航空旅行

随着越来越多的人依赖航空旅行，值机柜台排起长队，沮丧的乘客滞留在机场，以及由于意外风暴或技术中断而导致航班的混乱取消变得越来越普遍，这给几十年前的基础设施和协议带来了沉重的负担。

为了应对这些日益严峻的挑战，宾夕法尼亚大学韦茨曼设计学院 UPS 运输主席 Megan Ryerson 参与了一项旨在增强航空旅行弹性的变革性研究计划。该项目由美国宇航局资助，由一组研究人员和行业从业者领导，将探索国家空域系统如何更好地适应重大风暴、设施中断和其他扰乱航空公司飞行的技术问题。

该项目的重点是旨在改变国家空域系统的三个关键重点：情景生成;决策优化;以及验证、评估和翻译。

场景生成涉及对天气中断和交通拥堵等潜在问题进行逼真的模拟，从而实现主动规划和稳健的应急策略。

决策优化部分使用先进的预测模型和运营研究为空中交通管理人员提供建议，确保对任何给定场景的响应都是有效和高效的。

最后，验证、评估和翻译的重点确保了研究成果的实际应用。它涉及在模拟环境和真实世界环境中测试提出的解决方案，以评估其影响和有效性，然后制定可由机场当局、港务局、联邦航空管理局 （FAA） 和航空公司等利益相关者实施的指南。

具有讽刺意味的是，该项目原定于8月开始，但在一次讨论中出现了重大延误。

TRB的湍流

去年，在华盛顿特区一个寒冷的清晨，瑞尔森正在参加一年一度的交通研究委员会（TRB）会议。

瑞尔森说，出席人数高达数千人，这是联系和了解该领域正在发生的事情的好方法。“这是最特别的会议，因为它是一个真正的杂乱无章的运输人员;有很多交通部的人，很多从业者，学生，还有你最有经验的教授，“她说。

随着会议的结束，“美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration）的空中任务通知系统（NOTAM）发生了重大中断，这是向飞行员传达必要飞行安全信息的关键基础设施，”瑞尔森说，“而且，正如你可以想象的那样，乘客和机场陷入混乱，全国各地的航班都停飞了。

第二天早上，在一片混乱中，瑞尔森计划与马里兰大学教授戴夫·洛弗尔（Dave Lovell）共进早餐，戴夫·洛弗尔（Dave Lovell）是她在航空运输优化方面的长期合作者。当他们前往开会时，“我的手机不停地嗡嗡作响，里面是被困在机场的同事的最新消息和信息，他们给我发短信，难以置信这种中断的程度。

瑞尔森说，在会场附近的一家咖啡馆坐下来吃早餐，气氛充满了明显的紧迫感。“我和Dave之间的追赶会议很快变成了NOTAM的深入研究，”她说，“而且，凭借我们在航空运输方面的专业知识，我们认为这一事件不是孤立的事件，而是航空运输系统中更广泛漏洞的症状。

他们讨论了这种中断如何变得越来越频繁和严重，而气候变化和技术故障等因素加剧了这种中断，随着两人寻找一种增强航空运输弹性的方法，谈话变成了催化剂。他们的目标是制定可以减轻此类中断影响的策略，并决定将他们的讨论正式化为一份专注于弹性战略的白皮书，并计划组建一支“梦之队”。

这个团队后来包括来自宾夕法尼亚大学的瑞尔森的前学生Max Li，现在是密歇根大学航空航天工程助理教授;帕蒂·克拉克（Patty Clark）曾担任纽约和新泽西港务局首席航空战略官，在纽约地区主要机场监控和解决延误问题方面拥有丰富的经验;加州大学伯克利分校（University of California， Berkeley）土木工程教授马克·汉森（Mark Hansen）曾是瑞尔森的博士生导师。

奠定基础后，瑞尔森和她的同事们开始接触其他潜在的合作者和社区学院，让他们参与起草一份完整的提案，提交给美国宇航局。

扩大业务范围

到 2023 年年中，瑞尔森和团队已准备好提交一份全面的提案。他们针对美国宇航局（NASA）在大学领导倡议（University Leadership Initiative）下开展项目的具体呼吁，并认为这是一个独特的机会，通过在他们的提案中包括几个邻近的机构来突出社区学院的工作。

“教育、外展和劳动力发展是这个项目的重要组成部分，”李说，他将担任公共宣传的教师联合主任，并支持传播对机会的认识以更多地了解航空航天业的举措。“我们来这里是为了强调更广泛的角色，这些角色支持我们在跳上飞机时看到的人。从飞机机械师和工程师到航空公司和机场管理，我们合作机构提供的项目将帮助下一代劳动力加入更大的生态系统。

瑞尔森说，他们为加强航空运输的弹性所做的工作有助于实现流动性的公平。“对许多人来说，支付机票是一笔不小的开支，”她说，我们希望确保“如果航班因为事情发生而被取消，有适当的规定让你到达目的地，不会对你或你的财务产生负面影响。

螺母和螺栓

瑞尔森解释说，她和她的团队试图将航空公司用来解决此类问题的一些现有框架联系起来，例如航空公司之间的协议。“这些本质上是航空公司在中断期间不得不处理滞留乘客时可能相互达成的交易，”她说。“一家航空公司将从竞争对手的航空公司购买机票，以容纳乘客，以确保他们能够将滞留、中断的乘客送到他们需要的地方。”

不过，有一些细微差别，因为公司想要盈利，她说。“所以奇怪的事情开始在这个空间发生。就像航空公司’X’与’Y’断绝了航空公司之间的协议，在停电期间不向Y出售产品，因为如果Y在糟糕的时期未能交付，X看起来会好得多。

瑞尔森还引用了航空公司如何对机场的登机口进行长达数年的租约，一家航空公司可能会决定阻止需要使用它的竞争对手的飞机进入登机口，这意味着“如果你的飞机必须降落在一个不允许使用的登机口，而这是唯一一个开放的， 您可以坐在停机坪上，直到公共用途的大门打开。由于大多数机场的通用登机口并不多，因此可能需要等待很长时间。

Ryerson强调了预测分析和基于模拟的准备在更有效地管理这些航空公司间动态方面的重要性，该团队正在吸取经验教训来生成下一套协议。

李对该提案的贡献阐明了使用机器学习模型来预测空中交通情况并为每个主要利益相关者制定应急措施。

“对于情况A，我们将制定计划1，计划2，计划3，依此类推，我们将确保这些意外事件是针对我们正在与之交谈的任何人量身定制的。对于航空公司，我们采用一套模型，因为它们的目标甚至与另一家竞争对手的航空公司不同。您可能有不同的竞争目标，这些航空公司的目标都不一定与机场的目标一致，这可能与 FAA 的目标不一致。所以，这就是使问题变得棘手的原因，因为有多个利益相关者有多个目标，但从数学的角度来看，这也使它令人兴奋，“李说。

“但是你可以制作所有你想要的模型并尝试预测，直到你变蓝，但如果你对地面情况没有敏锐的了解，这几乎意味着一无所获，这就是帕蒂和她在机场数十年的经验所拥有并继续提供有价值的见解，“李说。

转机的不仅仅是航班

Li 和 Ryerson 指出，Clark 如何帮助他们将研究范围从轮子上升到轮子向下，以解释文献中经常看不到的变量。

“帕蒂·克拉克（Patty Clark）是航空运输领域的杰出领导者。从我职业生涯的早期开始，她就一直在教我航空运输系统如何真正运作，并向我们所有人介绍港务局的相关方，以了解他们的观点。Patty完全专注于航空运输中的乘客移动性和乘客客户服务，“Ryerson说。

克拉克说：“港务局始终致力于确保乘客在着陆前后得到照顾，因此在与马克、梅根以及最近的马克斯合作时，我分享了尽可能多的宝贵信息，了解工作人员在事情没有按计划进行时所做的考虑。“如果飞机延误，我们需要评估机场内外服务的可用性，如特许经营、出租车、租车、火车;我们需要确保有人员可以处理货物、意外行李或有特殊需要的乘客，因此，如果不考虑这些因素，这些都是可能级联的考虑因素。

克拉克说，她还努力将重点放在航空旅行的更广泛目标上，并引用了哈里·杜鲁门总统在艾德维尔德机场（现称为约翰·肯尼迪国际机场）盛大开幕式上的讲话，他在讲话中强调了航空旅行在促进国际理解与合作方面的重要性。

克拉克说：“他谈到航空旅行不仅是一种交通工具，而且是通往国家间和平与相互尊重的门户。“将航空旅行视为文化和社区之间的桥梁，这一愿景与我们团队的目标产生了深刻的共鸣。”

克拉克解释说，这种历史视角为团队今天在提高航空旅行的弹性和效率方面的努力提供了一个框架。“这不仅仅是将乘客从A点运送到B点。这是为了确保航空旅行仍然是一种可靠且可访问的服务，以促进全球的联系和理解，“她说。