Método de análise de vulnerabilidade utilizando redes complexas : aplicação na rede de transporte aéreo brasileira

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.

As redes de transporte aéreo são consideradas uma das infraestruturas críticas que sustentam a dinâmica da sociedade econômica atual, ao lado de diversos outros sistemas essenciais que operam sob uma estrutura de rede, tais como, sistemas de transmissão de energia elétrica, sistemas de abastecimento de água ou de telecomunicações. Nesse contexto, existe a necessidade de melhorar a compreensão da vulnerabilidade dessas redes quando sujeitas a eventos de interrupção. Uma condição climática severa, um acidente na pista de pouso, uma sabotagem do terminal de passageiros ou de uma aeronave em solo, são exemplos da variedade de eventos que podem causar interrupção ou redução da capacidade operacional de um aeroporto e, portanto, podem impactar negativamente uma rede de transporte aéreo. O cenário de interrupção de uma instalação ou serviço componente de um sistema que opera em rede é um ponto de partida para a análise da vulnerabilidade do sistema. Em sistemas de transportes, essa análise pode ser entendida como uma avaliação do comportamento da rede de transporte quando esta sofre interferências de eventos inesperados ou não desejáveis nos elementos que a compõem. Considerando o conjunto de preocupações decorrentes dessa perspectiva, a pesquisa investiga as formas de avaliar a vulnerabilidade de uma rede de transporte aéreo e propõe um método para essa avaliação em cenários de interrupção operacional de aeroportos. A teoria das redes complexas proporciona um ferramental teórico e técnico que tem se mostrado adequado pela capacidade de integração de diferentes abordagens metodológicas. O método foi implementado na linguagem e ambiente R e aplicado para análise da rede de transporte aéreo brasileira, onde foi possível: (1) descrever as características topológicas e funcionais da rede; (2) avaliar o seu grau de vulnerabilidade (3) identificar a importância e criticidade dos aeroportos que compõe a rede e (4) avaliar a validade do método proposto. Por fim, destaca-se o potencial do método em contribuir para o aprimoramento do processo de gerenciamento de risco das organizações públicas e privadas do setor de aviação. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Air transport networks are considered one of the critical infrastructure that support the dynamics of the current economic society, along with many other essential systems that operate under a network structure, such as electric power transmission systems, water supply systems or telecommunications systems. In this context, there is a need to enhance the understanding of the vulnerability of these networks when subjected to events of interruption. A severe weather condition, an accident on the runway, and a sabotage of the terminal or of the aircraft on the ground are examples of the variety of events that may cause interruption or reduction of the operational capacity of an airport and therefore may negatively impact an air transport network. The scenario of interruption of a facility or service that is part of a networked system is a starting point for the analysis of the system's vulnerability. In transport systems, this analysis may be seen as an assessment of the behavior of the transport network when it is interfered by unexpected or undesirable events on the elements that compose it. Considering the set of concerns arising from this perspective, the research investigates ways to evaluate the vulnerability of an air transport network and proposes a method for this assessment in scenarios of operational disruption of airports. The theory of complex networks provides a theoretical and technical tool that has been shown to be suitable because of the integration capacity of different methodological approaches. The method was implemented on the R language and environment and applied in the analisys of the Brazilian air transport network, where it was possible: (1) to describe the topological and functional characteristics of the network; (2) to assess the network’s level of vulnerability (3) to identify the importance and criticality of the airports that make up the network and (4) to evaluate the validity of the proposed method. Finally, it is important to highlight the potencial of the method in contributing to the improvement of the risk management process in public and private aviation organizations.