机场进离场流量协同分配策略

为充分利用机场容量、减少航班延误,把进离场视为互相影响的两个过程,研究机场流量与容量匹配问题,给出了一种进离场流量协同分配模型。基于机场容量动态限制,模型以最小化进离场航班总延误损失为目标,协同优化进离场流量分配策略;通过引入航班延误损失系数,作为航空公司协同决策的偏好信息以兼顾其利益。针对模型特点设计了遗传算法予以实现。实例仿真结果表明,模型不仅能使流量与容量协调匹配,而且能够使延误损失降到最小且能兼顾航空公司的利益,验证了所提策略的有效性。     

基于机型的机场流量优化方法

研究了空中交通流量管理中机场终端区的流量最优分配问题。综合飞机机型、飞行间隔等因素,提出了一种基于飞机类型等因素的机场流量分配的模型。利用该模型可以实现对终端区某一时段现有容量的优化分配,减少航班延误;同时又能够确定满足此分配方案的飞机类型的起降次序。最后以单跑道机场为例,对模型进行了验证,证明该模型的实用性。     

复杂终端区进场交通流优化排序方法研究

为提高终端区时空资源利用率,增强空中交通 运行效率,研究了复杂终端区进场交通流优化排序问题。通过深入剖析终端区进场定位点、 航路航线、多跑道系统等资源运行特性,综合考虑尾流间隔、移交间隔、多跑道运行间隔等 各类约束限制,以及最小化航班延误时间、最大化跑道运行容量、最小化终端区飞行时间等 优化目标,建立了复杂终端区进场交通流优化排序模型,并采用带精英策略的非支配排序遗 传算法对所建模型进行求解。选取上海多机场组成的复杂终端区进行实例验证,仿真实验表 明提出的优化方法相比先到先服务方法(First come first serve,FCFS),航班总延误时间 减少20.7%,终端区等待时间减少60.7%,终端区进场交通流运行效率得到显著提升。     

机场停机位再分配问题

分析了航班延误原因及影响,根据提高机场运营效率与效益和旅客满意度的优化原则,确定出3个优化目标函数(分配到远机住的航班数量最少分配方式扰动性最小以及相关旅客转移距离最小为优化目标),建立机场停机位实时再分配问题优化模型.并设计混合算法优化求解该模型:首先采用启发式算法得出初始优化解,然后采用禁忌搜索算法进行进一步优化求解.实际数据的仿真结果证明了模型的正确性和算法的有效性.     

基于容流匹配的进离场航班调度优化模型和算法

综合考虑机场的空中等待航班数量、空域容量、场面容量以及机场起飞需求等约束条件,以可变的优先级为调配手段,以总延误时间最短为目标函数,建立了一个新的基于容流匹配的进离场航班调度优化模型。引入合作型协同进化遗传算法,设计了用一对代表个体形成合作团体的新选择方式,有效解决了传统遗传算法种群多样性低、易早熟等问题。仿真结果表明,该模型能够在满足机场容量限制的同时,有效降低航班的总延误时间。     

多机场开放式非实时网络系统的优化管理

为了很好地解决多机场航班队列的排塞问题，在将进场容量，离场容量与机场容量作为统一整体的情况下，充分考虑了机场间的网络效应，详细研究了多机场航班队列的优化问题，建立了多机场开放式非实时流量管理的数学模型，通过选取适当的决策变量，使其为线性0－1整数规划模型，实现了中心流量集中管理，与其它算法不同，本文提出的启发式隐枚举算法能很好地解决此类问题，对某机场网络系统的仿真结果证明了所建模型，优化算法及相应软件的有效性和可靠性。     

被动空中交通流量管理中的动态排序算法

空中交通流量管理包括战略管理和战术管理两个方面，如何对等待降落的航班重新排序，使得在等待队列 航班的地面等待和空中等待成本总和最小是进近区域流量战术管制的主要研究内容之一。本文对目的机场的飞机降落时间问题进行了系统地分析，并利用互换理论对问题进行了推导与建模，得出了被动空中交通一管理中的动态排序算法。该算法与目前国内外一般处法不同，计算时不直接使用机场的容量约束，而是利用与容量相磁的统计航班服务时     

多跑道机场离场航班排序优化方法研究

本文建立了以旅客总延误时间成本最小化为目标函数的多跑道机场离场航班排序优化模型，并考虑航路流控的影响，通过回溯算法求解，融合位置约束交换算法优先处理受流控影响的航班，最后采用南京禄口国际机场为例进行算例验证。与先进先出模式相比，优化后的离场模式降低航班延误时间效果显著，旅客总延误成本减少了44.81%，所提方法可显著提升多跑道协同运行能力，为当前多跑道机场的调度排序提供了思路与方法。     

基于RHC的航班着落调度多目标优化算法

研究了基于滚动时域控制(RHC)策略的终端区进场航班动态排序问题,目的是在终端区空中交通繁忙的情况下,有效地为到达航班安排合理的着陆次序,在满足安全间隔兼顾管制员负荷的情况下,给出航班经过多目标优化的着陆时间,提高航班进场率,降低飞行延误成本。建立了基于RHC的航班动态排序模型,并利用精英保留策略的遗传算法对一个算例进行验证计算。算例仿真结果表明,进场率得到了提高,延误时间和成本明显减少,验证了方法的有效性。     

终端区动态容量预测模型

为有效预测终端区动态容量,提出了一种危险天气影响下的动态容量预测模型。该模型根据危险天气预报概率的大小,将受影响空域的范围做区间化处理,认为危险天气预报概率大于70%的空域为完全避让空域,危险天气预报概率在70%以下的空域为可能避让空域。引入航班进离场优化排序和危险天气避让路径规划策略,以平均航班延误最小为目标,采用捕食搜索算法予以求解;并根据终端区实际容量评估的一般流程,运用仿真方法预测一定延误水平下的动态容量区间。以某机场终端区为例,验证了模型的有效性。     

基于传递闭包法的航班分类模型及在航班排序中的应用

提出了一种基于传递闭包法的进/离场航班分类方法.首先对模糊集合理论和传递闭包算法作了简要的介绍,然后在考虑4种不同因素的条件下建立了航班分类模型,并给出了各类航班单位时间延误成本的计算公式.最后以终端区航班排序模型为例,对该方法进行了仿真,并与传统航班延误成本分类方法进行了比较.仿真结果表明,该方法有助于减少航班延误损失,优化进/离场航班队列,提高空中交通管理效率.     

最小费用最大流模型在航班衔接问题中的应用

针对单枢纽航线网络的特点，以所需同飞机数最少，航班在枢纽机场的过站衔接最紧凑为目标，提出了描述航班衔接问题的最小费用最大流网络模型：首先将航班衔接问题转化为航班节的衔接问题并以各航班节在枢纽机场的到港，商港时刻为结点，建立了一个描述航班节衔接问题的单源汇网络，从而将航班衔接问题转化为该单源汇网络的最小费用最大流问题，利用dijkstra算法求该网络的最小费用最大流进而得到了一个需用飞机数最少，且过站衔接最紧凑的航班节衔接方案，为利用计算机自动编制并优化航班衔接方案提供了一种可行方法。     

基于非定常RANS方程的刚性旋翼流场分析

为了掌握刚性直升机旋翼在高速飞行条件下的关键气动特性，本文通过求解三维非定常雷诺平均N-S(Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS)方程并基于多块结构化网格有限体积方法(Finite volume method, FVM)对直升机旋翼悬停及前飞状态的复杂绕流流场进行了数值模拟，讨论了动态流动分离、展向流动影响及反流等复杂气动特性的影响。分析了旋翼总距对气动载荷的影响及后行阶段的非定常反流效应，并分别揭示了该旋翼在悬停和大速度前飞状态下显著不同的气动力规律。数值计算表明，悬停状态该旋翼拉力值随总距线性增大，而在大前进比(Advancing ratio, AR)飞行时，其后行侧桨叶根部反流导致截面非常规压力分布，拉力主要由前行侧桨叶提供。数值预测结果与风洞试验结果的比较显示了良好的一致性。     

基于机型航线优化的多目标规划

为了降低航空公司机队的飞行成本，提高飞机的座位利用率，研究机队各机型与航线优化匹配问题。考虑了旅客溢出带来的潜在支出成本，在满 足航班覆盖、旅客需求、机队寿命、航班连续等约束条件下，建立了多目标0~1整数规划模型，并采用基于隶属度的多目标模糊决策法对模型进行求解计算。通过实例验证分析表明：建立的多目标机队优化匹配模型实用可行，既降低了机队的飞行成本，又提高了各条航线上 机型的座位利用率。     

旋转直管流场的数值模拟

根据旋转坐标系下的 Favre平均 NS方程以及旋转条件下的流动特征 ,修改了 B/ L湍流模型 ,并提出了一种旋转条件下出口边界压力分布的给定方法 ,对已有的 NAPA通用湍流计算软件进行了改进和发展 ,并计算了旋转直管中的流动。通过与实验数据的比较 ,文中的计算结果与实验结果吻合较好 ,正确反映了流动特征和物理现象 ,验证了修改后的 NAPA软件的可靠性。     

空间拓宽思想在终端区飞行程序中的应用初探

为建设安全高效的机场体系,优化飞行程序保护区,缓解终端区流量瓶颈问题,通过分析对比三种飞行程序保护区设计标准及准则,采取按照最低保护区标准集成各种程序。提出飞行程序保护区设计的空间拓宽思想,采用单向穿越高度组织基础上的双层规划思想及其计算方法,构造一个多目标双层规划描述单向穿越高度交通组织优化问题。本文为飞行程序设计提出了新的飞行程序设计优化思想。     

Sector Capacity Estimation Based on Differentiated Routes and Busy Levels

Sector capacity estimation plays an important role in applied research of airspace management.Previous researches manifest that sector capacity should be influenced by its standard flow,or routes in that sector.However,if air traffic controller(ATCO)workload busy levels(level of proactivity of an ATCO)are ignored,the estimated sector capacity may not be accurate.There is a need to compare the estimated sector capacity with and without busy levels consideration,both with differentiated routes consideration.This paper proposes a method for sector capacity estimation based on ATCO workload considering differentiated routes and busy levels.Firstly,the main routes in the sector are identified,and for each route,the ATCO workload per flight is determined.Secondly,the workload for each route at three busy levels is determined.Regression analysis is then applied to determine the relationship between workload and the number of flights(with and without considering busy levels)in 15 min and 1h time slices.Sector capacity is then determined on the basis of a specified workload threshold,for the two cases with and without considering busy levels.Comparing the two scenarios and following validation by ATCO survey,it is found that capacity estimation considering busy levels is a more realistic and accurate approach.The validated capacity values for the Zhengzhou approach(ZHCC AP)airspace sector accounting for the busy levels were determined accurately as 10 and 33 flights for the 15 min and 1h slices,respectively.The corresponding results without considering busy levels were 12 and 41 flights for the 15 min and 1h time slices,respectively.     

基于到达流特性的跑道容量分析

现有机场的容量已不能满足当前航空运输的需求,如何最大限度地发挥机场的运行能力,增加其跑道容量成为亟待解决的问题。给出跑道容量的具体定义以及影响跑道容量的诸多因素,其中连续着陆飞机之间间隔的数量和间隔的大小是影响跑道容量的最大因素。假定机场到达流特性是韦布尔分布或正态分布,采用T型系统推导跑道容量计算模型,并分析了各到达流分布计算模型之间的相互关系。应用模型计算的某机场跑道容量基本符合实际状况。