Math will keep you moving

It doesn’t seem too complicated: aircraft taxiing between runways and gates without crashing into each other. But planning for the quick and smooth handling of the more than 1,000 planes that take off and land each day is quite a challenge indeed. Especially on cold winter days, when aircraft wings need de-icing.

In order to keep airplanes moving smoothly around Schiphol, or unmanned vehicles around factories or harbours, dr. Adriaan ter Mors (Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science) has developed three algorithms. He successfully defended his thesis this month.
“Making one big route plan for all airplanes is impossible”, Ter Mors states, as this would require too large a calculation to plan all routes in a way to ensure planes would never collide. Moreover, he adds, whose interests would this serve best? “For the airport, the best plan might be for the handling of all airplanes to be done first. But perhaps that is not the best plan for some of the airline companies.” The airlines, after all, pay for the time their aircraft are on the ground at Schiphol.

Ter Mors did however discard the option of doing very little planning. “In dynamic environments it can be convenient not to make plans, and instead to check at every step if it’s safe to move forward”, Ter Mors explains, while adding that route planning according to this approach could be less efficient. “Everyone would choose the most popular road, thus congesting it. It’s better to plan ahead and also use the other roads.”
In Ter Mors’ route planning algorithms, airplanes take turns making reservations for a certain piece of road. After the first picks the times and places for planning its route, the second ‘agent’ may choose. “There is a natural order”, he explains, “because not all airplanes can start driving at the same time.” The agents could also negotiate the sequence, Ter Mors adds, although he did not include this negotiation option in his research.
Running simulations on his computer, Ter Mors concluded that his algorithms for planning routes are faster than existing ones and produce better results, even when planes must make extra stops between start and destination, for example for de-icing. Furthermore, Ter Mors’ system can cope with vehicles breaking down and blocking the road.

“In the available literature I could find almost nothing to deal with delay, so I developed a repair algorithm myself”, Ter Mors says. By rescheduling all routes that conflict with the stranded aircraft, the repair algorithm prevents deadlock situations, in which no planes can move. Ter Mors: “My algorithm can cope with delay quite well.”

Ter Mors’ research does however remain somewhat theoretical. He did manage to get hold of a map of Schiphol from the National Aerospace Laboratory, ”but Schiphol isn’t very keen on giving detailed information on flight movements and the planning for de-icing”, the researcher says. To develop and test his algorithms, Ter Mors produced his own flight schedules. In his thesis, he states that it is not only Schiphol that needs to open up: “To answer questions like: can we really reduce delays at Schiphol airport… we also need to open up our relatively sheltered environment to human users.” 

Closer to ‘the real world’ is a new research line that Ter Mors has started together with Almende, a research institute, and the Port of Rotterdam. “At rush hour many trucks queue up in front of the terminal entrance to pick up containers”, Ter Mors explains. His algorithms could potentially reduce delays by making the process of collecting containers run more smoothly.
Could Ter Mors’ math help solve road congestion? “A similar algorithm might help when all Tomtom [GPS car navigation system – ed.] users are coupled together”, Ter Mors suggests. When a user plans a trip, the device checks how many Tomtom users have also planned to drive on the same road simultaneously. If too many drivers plan to use a particular road, the driver is assigned an alternative route. “Not everyone will appreciate that”, Ter Mors concludes, “but in my research sneak routes are something positive.”

Veel studenten waren vorige week actief tijdens het driedaagse toernooi dat het sportcentrum organiseerde vanwege het vijftigjarige bestaan van de accommodatie. Anderen trokken erop uit naar soms verre oorden om hun sportieve krachten te meten op bijvoorbeeld het NSK turnen, in Nijmegen. Het leverde bouwkundestudente Elke Miedema een gouden medaille op. Miedema was een van de vijf leden van de kersverse TU-turnvereniging Pegasus, die zich inschreven voor het onderdeel meerkamp. Ze boekte haar winst op niveau 3b. Haar clubgenoten vielen buiten de prijzen. In de springwedstrijd, bestaande uit de disciplines trampoline en tumbling, boekte het Pegasus-kwintet evenmin aansprekend succes.
Dat laatste gold ook voor de Delftse afvaardiging bij het GNSK in Groningen, afgelopen weekend. De TU-vertegenwoordiging eindigde als zevende in de overall-klassering over veertien verschillende sporten. Winnaar werd het organiserende Groningen. Dertien universiteitssteden schreven zich in voor het evenement.
Wel succesvol was Bart Berendsen, die met zilver uit Arnhem terugkeerde van het NK zweefvliegen. De Delftse luchtvaart- en ruimtevaartstudent deed dit in de clubklasse, waarin in oudere toestellen wordt gevlogen. Op deze elfdaagse wedstrijd kregen de deelnemers dagelijks een opdracht voor een tocht van 150 tot 500 kilometer vanaf vliegveld Terlet. “Eigenlijk hoopte ik op de eerste plaats”, aldus Berendsen. “Halverwege had ik twee heel slechte dagen, waardoor ik afzakte naar de zesde plaats. Achteraf ben ik tevreden dat ik nog tweede werd.” Studiegenoot Jelmer Wassenaar en Siem Troost (civiele techniek) eindigden als vijfde en dertiende in de combiklasse. Promovendus Diederik Joosten, van de Delftse Studenten Aeroclub, werd laatste in de clubklasse.
Nog verder weg trokken de Delftse rugbysters van SRC Thor. Zij wonnen in Parijs met overmacht het internationale studenten sevens-toernooi van Ensta ParisTech. In het gehele toernooi kregen zij slechts twee tries tegen. Het herenteam moest genoegen nemen met finalewinst in het verliezerstoernooi.
Het meest exotische sportnieuws komt uit Afrika. In Nairobi won de daar werkzame Dolf Beltz, lid van de Delftsche Schaak Club, tot zijn eigen verbazing het open schaakkampioenschap van Kenia. Een sterk bezet toernooi volgens Beltz, die in de kampioen van Oeganda en de in Kenia residerende import-Amerikaan Peter Gilruth, geduchte tegenstanders trof. Na zes gewonnen partijen in evenzovele ronden, bleven er twee achtervolgers over met vijf punten. “In de laatste ronde speelde ik bewust op remise. Achteraf bleek dat een slechte tactiek”, laat Beltz weten op de clubsite. “Ik kwam in een potremise-eindspel terecht, wat ik echter door te passief te spelen nog bijna verknalde. Uiteindelijk wist ik door een geweldige pionzet de partij binnen de remisemarge te houden en met 6.5 uit 7 het toernooi te winnen.” Door dit resultaat is Beltz in de strijd voor de selectie van het nationaal team van Kenia, dat in november de Afrikaanse kampioenschappen speelt en volgend jaar de Olympiade.