基于交叉点复杂度的空域通行能力优化方法

为解决空域拥挤导致通行能力下降的问题,提出了一种考虑交叉点复杂度的通行能力优化方法。首先,分析了实际民航运行中存在的痛点和难点,以及以往有关通行能力的研究缺少交叉点建模、管制员负荷测量困难和求解时间复杂度高的缺陷;然后从高度层、交叉点和航班运行3个方面提出了空域的数学抽象方法,并根据节点的交叉数对空域的数学模型进行简化,剔除了没有交叉的导航台点,降低了空中交通网络抽象后节点矩阵稀疏的问题;分析了交叉点对于通行能力的影响主要在于流量和交叉数两个方面,以这两个方面建立了交叉点的费用函数;以延误最小为目标,以流量平衡、扇区和航路容量、流控容量和非负整数作为约束,建立了通行能力优化模型;分析并指出存在负容差的空中交通网络更容易发生延误,并根据网络延误的特性提出了一种考虑延误反向传播的迭代算法。最后,以华北地区空域为例,从不同流控等级下的延误时间、受影响的航班数和算法计算时间3方面进行仿真。结果表明：所建模型和所提算法平均能降低33.58%的延误,且通过合理地分配改航、调时和调减最大程度减少延误。     

基于不同构型的航路网络节点通行能力研究

为提高航路网络的运行安全和效率,确定空中交通瓶颈,提出了航路网络节点通行能力的概念.结合空中交通管制运行安全条件,研究了多条航段和不同交通流走向相结合所形成的发散、汇聚、转弯和交叉四种节点构型的通行能力.以中国大陆空域为例,根据航线走向,基于飞行计划,计算了全空域1 556个节点的通行能力和交通量,确定了93个瓶颈节点的位置以及拥堵程度,给出了拥堵最严重的3个节点和4个飞行情报区域,提出了提高节点通行能力的方法.     

基于复杂网络理论的中国航路网络抗毁性分析

为有效评估航路点或航段失效对中国航路网络的影响,运用复杂网络理论建立的网络抗毁性测度方法,对中国航路网络模型的结构、运行特性及其抗毁性进行了实证分析.结合航路网络结构特性,以最大连通子图尺寸、聚集系数、整体效能下降率为测度指标,采用不同的攻击策略,对中国航路网络的抗毁性进行仿真分析:航路网络的抗毁性由少数航路点和航段维系的,无论节点攻击还是边攻击,网络总体表现出对随机攻击策略的鲁棒性及蓄意攻击的脆弱性,且边的抗毁性高于节点的抗毁性.其中,对网络模型连通性影响最大航路点是恩施、南充、天门等介数值较大的航路点;针对度及介数进行的蓄意攻击,攻击航路点数量达到6%时,就能使中国航空网络效率下降至50%左右;同时基于边介数策略攻击效果最好,表现出脆弱性.     

一种基于最小费用最大流理论的Ad hoc路由协议

针对Ad hoc网络QoS路由问题,提出了一种基于最小费用最大流理论的Ad hoc路由协议(MCMFP)。将Ad hoc的移动终端作为网络节点,通信链路作为相邻节点之间的边,建立了Ad hoc网络的网络流模型,使Ad hoc网络的路由计算问题转化为图论中的最小费用最大流问题,从而计算出满足多QoS约束的路由路径,优化了网络带宽的使用,提高了通信信道的利用率,实现了网络流量的负载均衡。仿真结果表明,MCMFP协议具有更高的包转发率和更小的平均时延,有效提高了Adhoc网络的QoS性能。     

用最小费用流的允许边算法求解指派问题

构造指派问题的最小费用最大流模型,并将基于对偶原理的允许边算法用于该模型,提出了求解指派问题的一种新算法。该算法按照互补松驰条件,通过修改已标号节点的势,在容量-费用网络中逐步扩大允许网络,并在其中增广流量,直至求得容量-费用网络的最小费用最大流,此最大流中的非0流边即对应于指派问题的最优指派。在迭代过程中,后续迭代充分利用了上一迭代的信息,有效节省了计算量。对于非标准指派问题,可以直接求解,而不需要先将其转化为标准形式。     

基于管制员工作负荷的航路扇区容量评估技术

通过分析航路扇区中雷达管制模式下管制员工作负荷,提出了新的管制员工作负荷模型对管制员工作负荷进行量化,该模型适用于各种航路扇区;在此基础上,采用回归分析法和有效时间段法两种方法,分析了管制员工作负荷与航路扇区容量的关系,从而得出航路扇区容量值.通过对两种方法的优缺点进行比较,提出了根据扇区实际情况选择适当的分析方法;得出的航路扇区容量值,可以用于实际运行中,避免管制员工作负荷过大或过小,充分保证飞行的安全、高效.     

管制空域复杂网络模型构建及抗毁性分析

为分析现有管制空域的结构特性与面对多种真实情况下的抗毁性,从空中交通管制的角度出发,以管制空域的最小单位扇区为基础,构建复杂网络模型,并以介数、紧密中心性等拓扑特性参数计算方法筛选关键扇区,以聚类系数、度、度分布等参数来反映空域内部的连接情况。通过4种能反映不同真实情况的攻击策略对模型进行抗毁性测试。最终结果显示：扇区网络在维持扇区连接结构上表现出较好的抗毁性,而在维持网络运行效率和保障航空器通行能力上抗毁性不佳。     

基于最大流最小割算法的事件检测方案

文中把最大流最小割算法应用于无线传感网络的事件检测中,针对边沿陡峭的事件,设计事件区域检测算法(G-Cut).该算法首先将相邻节点的传感数据转化为权值,形成流网络;利用最大流最小割算法切割流网络,获得事件边界;再根据上传信息隐含的方向,确定事件区域.以野外火灾为例进行仿真实验,结果表明:文中算法事件检测准确度高,节点计算量低;针对多事件区域,在不增加节点计算量和通信量的情况下,仍可保证其检测准确度.     

一种航路扇区交通需求评估模型

空中交通拥堵逐渐从终端区向高空航路网络蔓延,准确预测航路扇区交通需求概率性变化成为科学实施拥堵管理的重要前提,而国外已有方法较难适用我国空管实际数据条件.为解决该问题,以航路扇区为对象,基于大量航空器经过扇区数量的历史数据,建立多元交通需求的核密度估计模型,进而探讨航路扇区概率性交通需求预测的问题.结合中南地区AR05扇区历史运行数据,获得了各时间段交通需求值及其概率分布,发现所得概率性交通需求预测结果较之传统确定性交通需求预测方法更准确,适合为我国高空航路拥堵管理研究提供需求预测依据.     

城市排水管网GIS空间数据模型研究

根据城市排水的应用要求及基于图论原理,通过对城市排水管网的网络模型的建立与表达,以及管网GIS数据结构的设计.构建以汇水片为单位、检查井为节点,赋管网以权重的有向网络城市排水管网GIS空间数据模型.利用网络流的最大流的值为最小割的容量计算排水管网的排水量,考量现状管网的排放能力.同时,把该模型应用于南京市排水规划地理信息系统建设中.     

大面积航班延误下空中交通网络流系统的拥堵识别

近些年来,大面积航班延误问题已经成为空中交通流量管理部门的难题之一。为了从宏观上描述发生大面积航班延误时的交通状态,提出了空中交通网络流系统的拥堵定义,并对其拥堵程度进行识别和划分。首先从空中交通网络流系统的要素航线和机场的航班运行角度出发,建立了拥堵识别指标体系。其次,根据历史统计数据和熵值法计算权值,并基于模糊综合评价法建立了拥堵程度识别模型。最后,结合实例验证,表明该模型能真实的反映空中交通网络流系统的拥堵状况。     

多扇区管制移交间隔管理研究

针对区域管制多扇区移交间隔管理问题,以管制移交点为参考点,研究在容量限制下不同扇区之间管制移交的空中交通运行特征。在单扇区间隔管理问题的研究基础上,引入间隔向量概念,分析多扇区外围和内部两类移交点的间隔冲突和间隔调整方法,以调控时段内的延误控制为指标,建立区域管制移交间隔管理数学模型,并通过增量矩阵的使用提高算法运行效率。运算结果分析表明,该模型能较好地处理多扇区移交间隔管理问题中间隔值的变化。根据实际的运行数据计算得出各移交点间隔数值,可为管制员的辅助决策提供参考。     

计算机确定城市公共交通线网效益的研究

本文从我国城市公交线网的主要特点和乘客出行择路心理分析出发,建立了一个以逐层搜索、多路径分配为核心内容的乘客出行分配模型.采用该模型搜索到的任意二节点间的入选路径数不尽相同,它取决于相应集合中满足择路条件的路径数,比较合理.而且逐层搜索入选路径通常能在前三、四个层次中中止,避免了大量不可能入选路径的计算,大大提高了计算速度.在分配 OD 小区出行量为节点间入选路径出行量时,主要依据节点集散度与入选路径数等因素,能较客观地给出各线路乘客流量与流向,保证线网效益计算的准确性.     

一种基于TD-SCDMA电路域会话类业务呼叫到达模型

针对TD-SCDMA电路域会话类业务占用无线信道资源和呼叫到达过程的特点,提出并建立了一种基于二维马尔可夫模型的语音业务和可视电话业务联合呼叫到达模型。对该模型的分析和仿真测试,分别得到了TD-SCDMA系统容量、业务到达率和业务呼损率之间的关系。并利用统计出的实际话务量可预测出忙时话务量,根据系统规定的呼损率估算出系统忙时对容量的需求。该模型可用于对TD-SCDMA系统无线资源的规划和网络优化。     

RBF网络在交通流模型辨识中的应用

利用径向基函数 (RBF)人工神经网络来逼近已知的交通流非线性解析模型 ,讨论了高速公路交通流模型的辨识问题。提出了一种带反馈的 RBF网络模型 ,讨论了其训练算法。算法分两步实现 ,第一步利用一种改进的聚类分析方法确定隐层节点核函数的中心点 ,第二步用最小二乘法确定从隐层到输出层的连接权。最后将训练好的网络模型和给定的解析模型同时进行仿真计算 ,得出了当某路段出现突发性交通事故时交通流密度和平均速度的变化曲线。仿真结果说明 RBF神经网络模型的训练速度快和辨识精度还是令人满意的     

空域扇区运行状态评估

目前,对扇区拥挤的研究主要采用容量、流量作为指标的评估方法,描述小时时段的流量分布情况,由于选择颗粒度较大,难以准确把握交通流的运行特征,在短时期内出现变化时,不能很好地描述扇区运行状况,因此,提出了更详细的划分方法,对扇区容量进一步说明,定义了流容比因子,以15 min为研究区间,对扇区运行状态进行评估,经过厦门1号扇区的试用,取得了很好的效果。     

基于空中交通流的空中交通网络拥挤程度评估

为解决空中交通流量日益增多导致的空中交通拥挤和拥堵问题,本文从空中交通流角度出发,区分空中交通拥挤和拥堵,通过建立拥挤程度评估模型来评估空中交通网络中拥挤程度。首先从容量和流量的角度区分并界定空中交通拥挤和拥堵的概念,同时借鉴道路交通思想,将空中交通分为畅通、正常、拥挤和拥堵四种状态。然后从空中交通流角度分析判定空中交通拥挤,提出拥挤状态门限区间,建立多种情况下的空中交通拥挤评估模型。最后引用某大型繁忙机场某时段的航班数据作为算例。结果表明,所建立模型可以用来评估空中交通网络拥挤程度。     

高密度机场空中交通运行特性分析

为准确把握高密度机场空中交通运行规律,有效支撑航空运输建模、仿真、分析与实验等工作,亟需对其交通运行涉及的诸多特性进行科学分析。采用总量分析、概率统计、假设检验、包络分析、相关分析、聚类分析等理论方法,对高密度机场的交通计数分布特性、交通运行时间特性、进离场互适应特性、交通运行相关性、场面交通拥堵特性等进行了系统和全面地分析。上海浦东国际机场实例研究表明,单位时间内跑道/停机位的进场流和离场流计数服从泊松分布,滑行延误时间和无阻碍滑行时间分别服从对数正态分布和正态分布,进离场交通流之间存在明显的耦合作用关系,场面滑行时间与离场累计流量、进场累计流量、起飞队列长度、降落队列长度之间存在显著的线性相关关系。在此基础上,对机场场面拥堵等级及各关键指标临界值进行了分类识别与计算分析。所提方法对任意机场系统均具有普适性,可为机场运行管理和空中交通管理提供理论依据和建模参考。     

城市交通网络的渗流力学模型

将城市交通网络中的交通流视为多孔介质网络中的渗流,利用裂隙介质中多相渗流力学理论,考虑人流和车流之间的相互作用以及道路通行能力的不同,建立了城市交通网络通行能力计算的渗流力学模型,该模型的计算可以借助渗流力学的现有知识进行,可以通过计算得到不同时刻城市交通网络的交通流分布以及城市交通网络的宏观通行能力。从而为城市交通规划理论提供了一个全新的方法。