多元受限地面等待策略建模与分析

为了缓解航班大批量延误问题,综合考虑了恶劣天气下对航路扇区容量和目的机场容量约束,建立了以最小化延误总成本的多机场地面等待策略模型,并对航班延误成本进行了系统的研究分析,着重考虑了延误对航空公司的经济影响,指出延误成本与延误时间的指数型增长关系和连程航班的延误累积效应.利用CPLEX优化软件对多机场地面等待模型进行精确求解,根据目的机场接收率的动态变化以及不同航班单位时间延迟费用的不同,对航班的地面延误时间优化.仿真验证了其可行性,算法可求出符合各容量约束条件的满意实时解.     

空中交通流量管理中的多机场地面等待策略

为解决航班延误问题,提出了一种考虑机场网络的延误累加效应及连续航程航班影响的多机场空中交通流量管理模型。该模型采用地面等待策略,对机场网络中各机场的延误情况进行综合考虑。当某些机场容量受恶劣天气或其他突发情况影响发生变化,使延误无法避免时,能够合理分配机场的出发和到达容量,减少航班的空中延误。结合中国3个枢纽机场的流量数据,对模型进行了仿真计算。仿真结果表明:该模型提供了一种更安全、更经济的航班调度策略,可为民航相关部门制定航班计划提供辅助的战略决策。     

基于时间窗的机场地面保障车辆动态调度

机场各类地面资源的优化配置是机场场面运行优化的核心问题,而机场地面保障任务的调度是其中的关键一环。本文针对机场地面保障车辆的调度问题,考虑航班延误、提前等情况,构建了双阶段机场地面保障车辆调度模型,并设计双阶段启发式算法进行求解;基于我国某大型机场的实际运行数据,以清水车和食品车调度为例分别进行仿真实验,结果表明：对比先到先服务策略,清水车行驶总距离减少55.31%,食品车行驶总距离减少47.38%;对比传统遗传算法,清水车行驶总距离减少19.31%,食品车行驶总距离减少22.93%;动态调整后,清水车新增总行驶距离1.2%,食品车总行驶距离新增3.2%,均在可接受范围之内。可见,双阶段机场地面保障车辆调度模型能提高大型机场场面运行效率,为机场航班实际地面保障任务调度提供理论依据和决策支持。     

多机场地面等待动态建模及其算法研究

随着我国民航事业的快速发展,空中交通流量迅速增长,使得空中交通拥挤问题日益严重,因此建立科学合理的空中交通管理系统变得十分迫切,而管理系统的核心-流量管理优化算法的研究就十分重要了。给出了考虑扇区容量限制的多机场地面等待问题的动态模型,并设计了一种以航班优先级别为核心的多机场地面等待启发式优化算法。详细地给出了算法的设计思想和步骤,求解时还考虑了目的机场容量的变化以及不同航班单位延迟费用的不同。最后仿真验证了其可行性。算法可求出符合各容量约束条件的满意实时解。     

考虑机场、航空公司与空管需求的机场群离场航班时刻优化

随着我国航空流量的不断增加,机场群内航班延误时间长、延误架次多、机场时刻紧张等问题逐渐暴露,这些问题主要是航班时刻设置不合理所导致。为解决这些问题,需要对机场群内航班时刻进行优化。本文通过从机场、航空公司、空管三个角度综合考虑,分别以延误时间、航空公司航班时刻调整总方差、管制员总调整量作为优化目标,建立了机场群航班时刻优化模型,并使用权重线性递减的粒子群优化算法实现对模型的求解。以京津冀机场群为例进行分析,使用Matlab对模型进行寻优。结果表明优化后机场群内总延误时间由77 580分钟至46 260分钟,航空公司航班时刻调整总方差由447.076减少至63.141,管制员总调整量由467 次减少至253 次,三个目标均得到了优化。可见该模型权衡了机场、航空公司与空管之间的公平性,为机场群航班时刻的优化提供了理论参考。     

基于改航策略的空域流量管理研究

为减少危险天气下的航班延误现象,结合地面等待以及改航策略实施空域流量管理.将受危险天气影响的扇区视为流量约束区,根据扇区受危险天气影响的情况,以最小总延误成本为目标,流量约束扇区容量、起飞机场容量、流量约束扇区进入点的安全时间间隔为约束,建立基于改航策略的空域流量管理模型,并采用遗传算法对模型求解.通过算例进行仿真,仿真结果表明,基于改航策略的空域流量管理可以有效减少航班延误时间,提高航班运行的总体经济效益.     

航班地面等待问题建模及优化

首先建立了一种单机场地面等待问题的事件驱动优化模型,该模型综合考虑了航班的延误成本差异、最大延误时限以及尾流间隔等其他多种因素;然后提出了一种改进的自适应遗传算法对该模型进行求解,该算法对传统适应度函数形式和初始群体的产生加以改进,并针对问题特征定义了交叉算子.通过对多组算例进行仿真验证,实验结果表明,本文的模型与算法对降低延误成本以及控制航班最长延误时间取得了明显的优化效果.     

多跑道进离港地面等待问题建模及协同优化

针对多跑道机场起降航班难以进行跑道合理分配,尤其是混合跑道的使用问题,以降低航班延误损失为目标,提出一种基于跑道的航班优先系数计算策略,建立了一种多跑道进离港地面等待问题优化模型,并实现进离港队列延误费用的合理分配.同时,设计了一种启发式局部搜索算子并嵌入遗传算法,形成一种混合遗传算法对问题模型求解.通过对代表性算例的计算,结果表明,所提出的模型及算法不仅可以减少航班的延误损失,还可以显著优化延误损失在进离港队列之间的合理分配.     

侧向跑道机场滑行路径优化

为了缓解机场场面交通拥挤状况,提高侧向跑道机场场面运行效率,构建了侧向跑道机场航空器滑行路径优化模型.该模型以航空器加权滑行时间和延误等待时间最小为目标,提出了动态优化航班的优先级的优化方案.将航空器的运行规则转化为相应的数学约束条件,根据侧向跑道机场的滑行道调度问题进行算法设计,运用改进的遗传算法对模型进行求解,以航空器的优先级滑行序列和航空器滑行路径为染色体,基于MATLAB对双链染色体进行编码,并对4种滑行冲突与解脱进行分析.以成都天府国际机场为例进行算例分析,与先到先服务序列进行对比,采用优化方案的序列可以节省42 s,并与蚁群算法进行比对,验证了改进的遗传算法的有效性,可以为繁忙机场的滑行调度提供决策支持.     

考虑相邻跑道干扰的多目标进离场航班排序优化模型

为研究并构建一类考虑相邻跑道干扰的进离场航班排序多目标优化模型,该模型综合考虑了跑道运行模式、管制员工作负荷、飞机类型、航空器安全间隔等多种因素,以航班延误最少、跑道利用率最高为目标.根据该模型特征,设计出带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解该非线性问题,揭示了不同目标下Pareto最优解之间的关系,将航班分配给不同跑道,确定其进离场时间.最后,本文以某机场的航班进离场为例,给出了优化方案,并将改进后优化模型与传统模型进行了对比,同时,对模型的参数进行了灵敏度分析,从而验证了该模型的正确性.     

基于多机场终端区交通态势的航班延误预测

为了针对性地制定后续优化措施,以降低多机场终端区内航班延误所带来的不利影响,并提高多机场系统内各机场的运营效率,进行多机场终端区航班延误的预测研究。首先,考虑多机场终端区交通态势对航班延误的影响,在对多机场终端区交通态势进行分析的基础上,建立了6个描述终端区交通态势的指标。接着,构建反向传播（back propagation,BP）神经网络航班延误预测模型,将终端区交通态势指标、航班信息和天气环境数据等作为输入,航班延误时间作为输出,并利用粒子群优化算法（particle swarm optimization,PSO）优化BP神经网络进行训练。通过实例验证和分析,基于多机场终端区交通态势的航班延误预测能够有效提高预测准确率,同时,通过粒子群优化BP神经网络的预测模型预测准确率均高于一般的考虑交通态势的BP和遗传算法优化的BP神经网络模型（genetic algorithm and back propagation,GA-BP）。     

基于动态博弈的补贴模式对机场群航线网络结构的影响研究

为探讨不同补贴模式对机场群航线网络结构的影响，本文构建了关于机场、航空公司和乘客之间的动态博弈模型，通过逆向归纳法得到了纳什均衡条件. 研究结果发现：（1）不同的补贴模式对多机场航线网络结构产生重要影响，低补贴模式促使机场群倾向于形成点对点航线网络结构，反之，在高补贴模式下机场群易于形成枢纽辐射航线网络； （2）在较低的空铁联运总运营成本环境下，补贴竞争使得航空公司倾向于选择系统内的大型机场作为枢纽机场；反之，如果空铁联运总运营成本相对较高，补贴竞争使得航空公司倾向于选择小机场作为枢纽节点； （3）随航班固定成本和空铁联运总运营成本的增大，大型机场作为枢纽节点的概率逐渐减少，而小机场被选为枢纽节点的概率将逐渐增大. 随着机场群内大型机场腹地服务人口比例的增大，航空公司选择点对点航线网络的概率在减小. 研究结论能够为民航管理部门科学制定和应用航线补贴政策提供决策依据.     

一种新的多机场终端区容量评估方法研究

分析了影响终端区容量的各种因素,提出了一种新的多机场终端区容量评估方法.运用网络规划模型和仿真模型相结合的方法,评估了上海终端区虹桥机场和浦东机场分别在单独运行和联合运行情况下的终端区容量.评估结果分析表明该方法是一种较其他容量评估模型更通用的评估方法,对单机场终端区和多机场终端区的容量评估及其影响因素分析均具有良好的适应性,评估结果准确,符合终端区实际运行情况.     

一种新的多机场终端区容量评估方法研究

分析了影响终端区容量的各种因素,提出了一种新的多机场终端区容量评估方法。运用网络规划模型和仿真模型相结合的方法,评估了上海终端区虹桥机场和浦东机场分别在单独运行和联合运行情况下的终端区容量。评估结果分析表明该方法是一种较其他容量评估模型更通用的评估方法,对单机场终端区和多机场终端区的容量评估及其影响因素分析均具有良好的适应性,评估结果准确,符合终端区实际运行情况。     

无人机载数据记录仪软件的实时性分析与优化

为了给飞行安全、 维护管理以及训练提供重要数据保障, 设计了无人机载数据记录仪, 对该记录仪软件的实时性进行了研究。对影响数据记录仪软件实时性的因素进行分析, 根据所需记录数据的帧长度及中断频率得到数据记录仪对中断响应延时的要求; 利用软件设置GPO（General Purpose Output）翻转, 结合示波器测得存储单元在不同寻址方式下的响应时间延时; 再根据寻址响应延时及乒乓缓存深度关系得到最优记录模式。通过搭建测试平台对优化前后的数据记录仪软件进行测试。结果表明, 优化后的数据记录仪最短中断响应时间间隔为56 μs。该数据记录仪能实时记录所有中断源数据, 丢帧率为0, 满足无人机对数据记录仪的高实时性要求。     

基于跑道容量的航班恢复优化模型

为了降低航班延误造成的经济损失和旅客滞留,在不增加管制员工作负荷的基础上提高航班运行效率。本文在原有的航班恢复模型基础上,引入跑道容量模型,综合考虑旅客流、航空公司公平性以及航线重要程度的影响,建立了以各单位恢复总成本最小为目标函数的航班恢复模型,该模型适用于跑道数以及构型不同的单一机场,算例中引用国内某机场的真实延误数据,并用遗传算法和粒子群算法求解模型得到优化方案,与遗传算法相比,粒子群更适用于该模型,收敛速度更快。与现有的航班运行相对比,优化后的方案总延误时间缩短了11.85%,总延误成本减少了6.55%。最后用TAAM仿真软件分别运行实际恢复方案和优化恢复方案,报告显示优化方案中终端区产生冲突的可能性更小,管制员工作负荷更低,从而验证了模型和算法的可用性。     

考虑飞机轮挡事件相关时间的航班时刻优化

针对航班延误问题,提出了从飞机轮挡事件的相关时间具有随机性的角度进行优化,建立了减少航班上轮挡及撤轮挡延误时间的概率约束型模型,并首次使用泰尔指数作为公平性目标函数。根据减少航班上轮挡延误、撤轮挡延误以及双延误的三种要求,可对建立的模型进行层次划分,从而达到不同的优化效果。以杭州萧山国际机场为算例进行算例验证,运用改进的粒子群算法进行求解,最终结果表明该模型对高峰期内的延误时间最高可减少26.4%,优化效果显著。     

机场群可达性空间布局优化模型

机场群体系利用不均衡、不充分问题正成为交通规划领域和重大工程管理领域急需解决的难题.合理规划机场群体系结构和空间分布,是打破机场群总体服务质量瓶颈、提高运营效率的有效方式.对此,建立基于可达性的机场群空间布局模型,并依据模型的非线性特征,提出了基于粒子群算法的快速求解方法.同时,考虑需求分布的聚集性和随机性,以及不同类...     

基于易感者-染病者-易感者的时变机场网络延误传播模型

为宏观角度分析机场网络延误传播机理,基于复杂网络易感者-染病者-易感者(susceptible-infective-susceptible, SIS)传染病模型建立了延误传播模型。从机场网络延误传播的时变性和与SIS传染病模型的相似性入手,以机场为节点,定义了其在机场网络延误传播过程里存在的不同状态,依据节点状态间的转变机理,建立机场网络延误传播动力学模型,并根据航班时刻规划航班流运输路径。以全国153个机场为例,采集航班延误数据,进行模型仿真并分析实验参数。结果表明:机场网络延误节点的延误影响范围有限,且网络对延误的传播能力具有一定的抑制性,很少出现全网的崩溃现象;该模型具有有效性和实用性,可以较好地仿真实际延误的传播过程。