Currently, flight delays are common and they propagate from an originating flight to connecting flights, leading to large disruptions in the overall schedule. These disruptions cause massive economic losses, affect airlines' reputations, waste passengers' time and money, and directly impact the environment. This study adopts a network science approach for solving the delay propagation problem by modeling and analyzing the flight schedules and historical operational data of an airline. We aim to determine the most disruptive airports, flights, flight-connections, and connection types in an airline network. Disruptive elements are influential or critical entities in an airline network. They are the elements that can either cause (airline schedules) or have caused (historical data) the largest disturbances in the network. An airline can improve its operations by avoiding delays caused by the most disruptive elements. The proposed network science approach for disruptive element analysis was validated using a case study of an operating airline. The analysis indicates that potential disruptive elements in a schedule of an airline are also actual disruptive elements in the historical data and they should be considered to improve operations. The airline network exhibits small-world effects and delays can propagate to any part of the network with a minimum of four delayed flights. Finally, we observed that passenger connections between flights are the most disruptive connection type. Therefore, the proposed methodology provides a tool for airlines to build robust flight schedules that reduce delays and propagation.


翻译:当前,航班延误很常见,它们会从一个出发航班延误到连接航班,从而导致整个航班时刻表大规模混乱。这些中断造成了巨大的经济损失,影响了航空公司的声誉,浪费了乘客的时间和金钱,直接影响环境。本研究采用网络科学方法解决延误传播问题,对航空公司的飞行时刻表和历史操作数据进行建模和分析。我们的目标是确定航空公司网络中最具破坏性的机场、航班、航班连接和连接类型。破坏性元素是航空公司网络中具有影响力或关键性的实体。它们是可以造成(航空公司时间表)或已经造成(历史数据)网络中最大干扰的元素。通过避免最具破坏性元素引起的延迟,航空公司可以改善其运营。通过现有航空公司的案例分析,验证了提出的破坏性元素分析的网络科学方法。分析指出,航空公司时刻表中的潜在破坏性元素也是历史数据中的实际破坏性元素,应考虑这些因素来改善运营。航空公司网络表现出小世界效应,延迟可以传播到网络的任何部分,最少需要四个延迟的航班。最后,我们观察到,航班之间的乘客连接是最具破坏性的连接类型。因此,所提出的方法提供了一个工具,帮助航空公司制定稳健的航班时刻表,减少延迟和传播。

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