（2014-04-30）創新、有彈性的航線規劃，可以為航空公司創造更多利潤？一旦重要機場發生意外，如何調動航線，即時應變？
（Brain.com2014-04-30）坐飛機是很多人工作與生活的一部份，但最怕誤點。無奈地球環境愈為惡劣，影響飛機起降，誤點從幾小時到幾天並不少見，甚至癱瘓整個地區。
2010年4月冰島火山突然爆發，噴出的煙霧與灰塵蔓延西北歐洲大陸，波及20個國家60%的歐洲航班，一共停飛了五天，影響十萬旅客。
根據世界民航組織，全球在2011年有29億人坐飛機工作與旅遊，要靠火山與天氣幫忙；或是，航空線路是否可以調整，減少災害帶來的衝擊。
（圖取自MIT技術評論）
上圖是瑞士皇家技術學院T. Verma以及另外兩位學者所繪製全球航空路線圖。小點是飛機場，直線是連接兩個飛機場的航線，所以點越黑越大，代表飛機場對外的連接越多。這張圖包括全球3,237個飛機場，相互連接的18,000條航線。看上去以西歐與美國的空中交通最為頻繁。學者要研究哪一個機場或哪一段航線一旦因故停飛，對外擴散的災害會到什麼程度。
這聽起來是個數學問題，只是飛機場的位置與航線不是依照數學設計的，是因政治經濟的發展逐漸形成的，一旦關鍵點發生情況，可能連帶全球活動的停滯，甚至災難性的損失。所以學者們要從航線的拓普（Topology）結構，與實際的運作情況做一比較。
學者們分析全球航空網路，大城市的核心機場，航線頻繁，如果有哪一個機場受阻，都有別的路徑可以繞道到達目的地。但除了核心機場，仍有眾多的邊陲航線網路，這些邊陲網路都是小型的，以中心轉接點機場呈星狀對外輻射，連接偏遠地區的機場，一旦轉接點受阻，整個偏遠地區就被可能被隔離。所以這些高危險被隔離的航線，就成為研究的重點。
全球這麼多機場，不可能每兩個機場的都有直飛航線，但都能轉接到達，平均的距離是4次轉接。當然這只是平均數，直飛的航線非常多，但距離最長的是12，也就是地球上有兩個飛機場要轉機12次才能轉到。所以是飛機場的轉接是整體運作的核心，也是研究工作的第一步。
轉機的意思就是兩個機場不直飛，要從第三地轉接。從A到B是直飛航線，這條航線萬一因故受阻，通常都可以經過C的轉接，從A轉到C、再從C轉到B（A-->C-->B)，來維持A與B的航線，從整體航線來說，ACB這個「三角形」是連接的重要元素。
在整體網路外圍有一些落單的機場，這些機場不與任何「三角形」連接，所以是最高的危險群，因為受到上游機場故障而停擺。把這些機場暫時從整體航線圖拿掉，再看次高的危險群，也就是僅與一個「三角形」、連接的機場（自己也是三角形成員之一），同樣從航線圖暫時拿掉，再看下一層的高危險群，也就是與兩個三角形連接的機場。
這樣依次抽絲剝繭，最後剩下73個機場，每個機場都與將近400個三角形連接，如倫敦希斯洛、杜拜、法蘭克福、芝加哥、洛杉磯等國際大機場。學者們這時發現一件有趣的事，就是把這73個大型國際機場從航線圖移除，其餘的機場仍有90%的航線連接暢通，所以現有航線的設計仍相當穩固。
但學者們立即發現了問題，就是許多邊陲地帶的機場，都成了那一區域的轉接中心，呈星狀向外輻射，而對外連接的都是落單的機場，不屬於任何三角形。所以一旦轉接中心出了問題，下游所有的落單機場停擺，也就是那一地區被航空隔離。
美國佛羅里達州Tempa Bay的聖彼得堡機場，就是那一地區的轉接中心，對外連接24個機場，每個機場僅有一個航班，是標準的單線連接，一旦聖彼得堡機場出了狀況，24個機場全數停飛。又如安克拉治（Anchorage）是連接北美與亞洲的轉接點，但也是阿拉斯加州偏遠地區的轉中心，一旦出了狀況機場停用，北美與亞洲仍有替代航線，但阿拉斯加州的偏遠地區則全部被隔離（如下圖）。
（圖片取網路）
全球航線在緊密連接之下卻出現了偏遠地區的脆弱結構，學者分析成因，應是航空公司的生意考量，航空公司希望縮短飛行時間，同時也要獲取最大利潤。兩點直飛時間最短，但僅適合人口眾多、經濟活動熱絡的城市，偏遠地區旅客人數少，僅能以星狀設計的轉接，來彌補旅客不足的低量營運。
學者們建議從新設計一個有彈性的整體航線，或許可以幫助航空公司獲取最大利潤，但重新設計需要進一步資料，包括每個機場當地的人口與經濟結構，航班的頻率，旅客的流量等詳細數據，然後發展出較好的模式，供航空公司調整航線，給旅客最大便利的同時，也同時獲得最大的營運利益。
在這以前，住在偏遠邊陲地方的人，只好祈禱附近沒有重大天災與氣候變化，免得上游的轉接機場停擺。（有興趣瞭解詳情的讀者可以參考這篇學術論文）。
※本文取材自2014年4月28日「那福忠週一論壇：全球航空網暗藏危機」。對本文有任何看法，歡迎eMail:frank.na@gmail.com給作者，分享您對本文的看法。
