Optimisation collaborative des créneaux ATFM : intégration des marges sensibles aux permutations d'avions dans le processus de priorisation piloté par les usagers (UDPP)

Les pratiques actuelles de gestion des flux de trafic aérien (ATFM) en Europe et aux États-Unis demeurent largement centralisées et fondées sur les principes « First Planned First Served » (FPFS), qui allouent la capacité sans tenir compte de l'hétérogénéité des coûts de retard, dépendants du réseau opérationnel propre à chaque compagnie aérienne. Le processus de priorisation piloté par les usagers (UDPP) vise à atténuer cette limitation en permettant aux usagers de l'espace aérien de re-prioriser leurs vols au sein de marges de type Time-Not-Before/Time-Not-After (TNB/TNA). Toutefois, les spécifications actuelles de l'UDPP traitent ces marges comme des données exogènes, et aucune méthodologie opérationnelle ne permet de les dériver à partir des contraintes de gestion des perturbations en temps réel. De plus, les modèles ATFM et UDPP existants supposent des rotations d'avions fixes et négligent les permutations d'avions (« tail swapping »), un mécanisme essentiel de récupération opérationnelle qui modifie la propagation des retards et redéfinit profondément les courbes coût–retard au niveau du vol. Cette recherche propose un cadre d'optimisation unifié intégrant un modèle de restructuration des programmes de vols tenant compte des permutations d'avions avec une allocation collaborative des créneaux ATFM. Au niveau compagnie, nous formulons un problème de restructuration de programme intégrant la compatibilité avion–vol, la continuité des rotations, les temps minimaux d'escale, les connexions critiques, ainsi que les coûts de retard et d'annulation, assortis de pénalités modérées pour les permutations. La résolution de ce modèle utilisant différent décalages des départs permet de générer des profils coût–retard cohérents, à partir desquels des marges TNB/TNA opérationnellement réalistes sont extraites. Au niveau réseau, un modèle ATFM macroscopique de type UDPP réalloue les créneaux sous contraintes de capacité et d'équité, en s'appuyant uniquement sur les marges agrégées et en préservant la confidentialité des informations internes des compagnies. Un environnement de simulation évaluera les séquences de référence cohérentes avec FPFS, les résultats de réallocation UDPP et les performances opérationnelles résultantes, selon la sévérité des perturbations, la structure d'horaire et les conditions de faisabilité des permutations. Les indicateurs incluront le retard total et réactionnel, la distribution des retards, les schémas de permutations et les mesures d'équité par rapport à FPFS. Les contributions attendues sont : (1) une méthodologie rigoureuse pour dériver des marges de manœuvre dynamiques et cohérentes avec les coûts ; (2) la quantification de l'impact des marges tenant compte des permutations d'avions sur les performances du réseau ; (3) des éclairages sur les compromis entre efficacité et équité dans l'ATFM collaboratif ; et (4) des recommandations opérationnelles pour l'intégration de modèles avancés côté compagnie dans les processus UDPP. École doctorale : EDMITT - Ecole Doctorale Mathématiques, Informatique et Télécommunications de Toulouse Direction : Daniel DELAHAYE Financement : Financement CSC - china scholarship council