机位资源影响因素及效率优化模型研究

停机位分配方案对机场运行效率至关重要。本文分别从机场和航空公司角度考虑,分析了影响机场机位分配(AGA)的诸多因素。针对AGA问题,以旅客步行距离最短和停机位使用效率最大化为目标构建优化模型,然后运用生长竞争蚁群算法求解,最后用算例来说明优化的可行性。     

基于混合粒子群算法的机场停机位优化分配问题研究

合理且高效的停机位分配方案是提高机场运营效益的重要手段之一。通过对航班占用停机位特性的分析,以旅客步行距离最短和停机位空闲时间均衡为目标函数建立优化模型,设计一种基于遗传算法与PSO算法相结合的混合粒子群算法对其求解,最后运用试验数据来说明该算法求解停机位分配问题的可行性。     

基于运行保障效率的货运航班停机位分配

基于双分拣中心建立最小化不同紧急程度货物的影响下飞机滑行时间和机下运输至分拣系统时间、最大化货运航班类型和停机位类型的匹配程度以及跑道鲁棒性的多目标优化模型,采用线性加权法对目标函数进行赋值,综合分析不同权重下的分配结果并得到最优方案。借助CPLEX Studio IDE 12.8.0软件,以鄂州机场为实例进行求解,实验结果表明,相比于贪婪启发式方法,本文提出的模型得到的分配方案使得飞机滑行时间减少17.90%,货物运输时间减少6.96%,机位类型利用率提升21.21%,跑道使用完全均衡,因此提高了枢纽机场过站时效,运行保障效率有明显提升,可用于货运枢纽机场的实际运营。     

面向港湾机坪的停机位指派优化

停机位指派问题是机场运营管理的核心问题。现有的停机位指派问题研究集中在提高停机位的利用效率上,而忽略了停机坪的运行安全。针对这一问题,本文以最大化近机位利用率和最小化鲁棒性损失为目标,提出一个考虑港湾安全约束的停机位指派模型;提出一种可精确求解面向港湾机坪的停机位指派问题的分支定价算法;利用机场实际数据验证提出的模型和算法。实验结果表明,在小、中、大规模算例中分支定价的最优解比CPLEX分别改进了0.3%、17.3%、26.7%,在中大规模算例中有明显的优势。在小、中、大规模算例中,本文的设计能分别预先避免27.16%、16.35%、11.01%的航空器发生港湾冲突。在提高近机位利用率和指派计划鲁棒性的同时,提高了机坪的安全性。     

基于改进NSGA-Ⅱ的停机位预分配优化

随着民航运输业的发展,航班密度不断增加,大型机场的近机位资源紧张问题日益突出,降低了航班保障效率。为了探索大型枢纽机场停机位预分配问题综合有效的解决方法,从航空公司、机场和旅客的实际情况出发,建立多目标停机位分配优化模型,并设计了改进的带精英策略的非支配排序遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithms-Ⅱ,NSGA-Ⅱ）对模型进行求解,得到一组Pareto前沿解。。在交叉和变异操作阶段,对种群个体以指数形式自适应地调整交叉率和变异率,以此提高算法的收敛速度和优良解的多样性。实例验证结果表明,该模型和改进算法相较于人工分配和传统NSGA-Ⅱ算法对停机位指派的优化结果更为突出,尤其在靠桥率和被使用的停机位数量方面;同时利用性能评价指标对比两种算法,发现改进型NSGA-Ⅱ算法更适合停机位预分配问题的求解。     

机场地面容量评估研究

提出基于滑行路径动态寻优的机场地面容量评估方法。对于结构复杂多样的机场地面,当跑道、滑行道和停机位使用情况和航班流变化时,根据机场地面运行的具体特点,首先建立机场地面有向网络模型,引入滑行道的权值概念,再通过D ijkstra算法进行动态路径寻优,并与冲突探测相结合,对滑行道和停机位进行合理分配。最后通过计算机仿真来评估容量。仿真实例表明,该方法不仅可以增强机场地面容量评估的灵活性和准确性,还可以应用于机场地面交通引导。     

民用机场停机位优化配置

停机位配置指为到港或离港航班指定适宜的登机口,确保航班正点。航班停机位的高效、合理安排是机场地面作业中的一项核心任务。本文在系统分析国内繁忙机场停机位配置情况的基础上,提出以旅客登转机时间(旅客满意度)、机型与停机位类型匹配(机场效益)为优化目标,同时考虑航班类型(国内短途、国际长途)、航班数量与密度(忙时、闲时)、停机时间的停机位配置的数学模型,并设计求解模型的禁忌搜索(TS)算法。数值仿真证明了模型和算法的有效性。     

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。     

跑道入侵检测算法研究

定义了跑道入侵区,对主体和目标设定了七种运行状态,为了判定入侵是否发生和防止假告警,给出了判据标准。根据设定的运行状态和判据标准建立了运行状态判据矩阵,在此基础上给出了基于跑道入侵区和运行状态判据矩阵的跑道入侵检测算法流程。该算法对跑道入侵的典型场景能进行有效检测。     

基于NSGA-II的停机位多目标指派建模与仿真

为探索大型机场停机位指派问题综合现实有效的解决方法,分析了停机位指派过程设计的利益主体,以最小化航空公司运行成本、最小化旅客步行距离、最小化航班冲突概率同时最大化航空公司之间的公平性为目标,建立大型机场停机位多目标指派模型。采用第2代非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对模型进行仿真验证,该算法可以对多目标问题进行更高效的求解。分析不同迭代次数下的Pareto前沿解集的特性,并将优化解与随机指派结果进行对比,验证了该模型和算法的有效性。     

飞机动态推出控制策略仿真优化模型

机场离港运行的无序化造成滑行过程中的长时间排队等待及大量燃油浪费。为了减少燃油消耗和废气排放,在已有的动态推出控制策略基础上提出了阶梯函数控制策略(Step function,SPC)和非线性函数动态推出策略(Nonlinear function,NPC)的一般形式,以离港成本为目标,建立了基于停机位等待惩罚的动态推出控制模型,在不延误的前提下提出了一种基于网格参数优化的蒙特卡洛仿真优化算法。通过北京首都机场实际运行数据对推出过程进行仿真计算,并与无控制策略以及传统N-control策略的最优可达解进行仿真对比,结果表明:在不延误的前提下,提出的推出策略可以更加有效地降低平均滑行道滑行时间,NPC策略的离港运行成本和燃油成本可降低45.52%和54.23%,SPC虽然成本节省劣于NPC策略,但是其简单的操作方式可以为离港推出调度方式的改进提供决策支持。     

基于T系统模型的跑道容量评估新方法

跑道容量评估是空域规划、建设和空中交通流量容量管理的关键,但目前的评估方法不考虑进场流量的特性,不具有实时性和动态性。本文建立了某一类交通系统——T系统模型,给出了基本的定义,证明了其容量存在并有限定理。根据单跑道的T系统特征,利用T系统模型推导了计算单跑道容量的基本公式,并分析了参数之间的相互关系。应用模型计算的某机场在不同情况下的跑道容量基本符合实际状况。     

考虑尾流影响的侧向双跑道机场的跑道容量研究

侧向跑道由于能够灵活面对强侧风的影响从而提高机场的效率,在我国大型机场的规划设计中逐渐推广。但是目前国内外在侧向跑道容量模型方面的研究较少,因此对侧向跑道的跑道容量模型的研究具有重大的意义。本文针对侧向双跑道系统,考虑了一组侧向跑道上航空器之间的尾流影响,通过计算尾流消散时间给出了侧向跑道航空器的放行条件,同时利用时序图得出在侧向双跑道系统中连续进场航空器间插入离场航空器的条件,从而构建出侧向双跑道系统的跑道容量理论计算模型;最后以成都天府国际机场一期跑道为算例,计算出尾流影响下侧向双跑道系统的小时容量,并给出航班起降架次表,验证了模型的正确性,为侧向跑道机场的跑道容量理论计算提供了参考。     

二维图形的集合运算算法研究

二维图的并、交、差等集合运算是二维图形的设计、图形消隐处理，零件的三维造型及数控加工编程中刀具轨迹生成等的重要基础，文中借助于ACIS几何平台，提出了在线架、曲面和实体集成数据环境下，将二维线架图形转换为实体的数据结构，利用实体的布尔运算实现二维图形的集合运算的算法，避免了传统的集合运算中需的线段求交、裁剪、交点的有效性判断等，降低了算法的复杂度，从而提高了算法的可靠性。该算法已在南京航空航天大学CAD／CAM工种研究中心开发的CAD／CAM系统中实现。     

危险天气下基于多重Morphin算法的终端区三维实时改航方法

基于多重Morphin算法,建立了终端区 三维实时改航方法。该方法首先根据航空器当前飞行状态按不同的转弯角和爬升/下滑角生 成一组弧线,随后在每条弧线的末端按同样方式反复运行,形成若干条由弧线组成的路径, 最后对所有路径进行综合评估,找到当前时刻的改航路径。算例分析表明,该方法提供的改 航路径可以保证航空器运行的安全与高效,在危险天气出现时更加充分地利用终端区空域资 源,同时计算时间短、可行性高。     

基于改进帝国竞争算法的微型燃气轮机容错控制

针对微型燃气轮执行机构故障,提出了一种基于改进帝国竞争算法的自适应容错控制方法,实现了对故障的有效抑制。本文建立了微型燃气轮发电系统部件级一体化模型,实现了部件级模型与发电系统的联合仿真,提出了一种自适应改革概率的方法对帝国竞争算法进行改进。设计了基于改进帝国竞争算法的自适应模糊逻辑保护控制器。最后进行了改进算法性能测试以及微型燃气轮发电系统在孤岛模式下的仿真实验。结果表明:本文所提出的改进方法可以提高帝国竞争算法的寻优性能,设计的容错器可以明显改善故障发生时的动态性能,确保发电系统的稳定工作。     

基于模因算法的飞机装配序列规划

针对飞机制造的装配序列规划问题,提出一种基于模因算法的飞机部件装配序列规划方法。在装配优先约束矩阵和非正交干涉矩阵的基础上构建装配规划模型,以飞机零部件间的装配方向和装配工具的差异性来构建适应度函数。在非干涉解空间中进行全局搜索,获得较优的装配规划方案,通过二叉树中序遍历法将较优的方案转化为可行解,再经过交叉操作和变异操作后,在可行解空间内进行局部搜索,最终获取较优的装配方案。以某型号的飞机舱门装配为例,通过与传统遗传算法对比,证实模因算法在飞机装配序列规划中的可行性和有效性。     

基于免疫克隆选择算法的繁忙时刻场面航空器调度优化(英文)

为减少大型枢纽机场拥堵和航空器地面等待,以总调度时间最小为目标,提出了航空器地面滑行调度模型并应用于首都机场航班调度。模型参考经典的车间调度思想,将滑行过程中的3类特殊的场面冲突作为约束条件。针对模型NP难解的特征,设计了免疫克隆选择优化算法求解模型。通过北京国际机场仿真实验表明,相比先到先服务(First-come-first-served,FCFS)策略,本模型将一个高峰时段的航班调度时间减少了13.6min,平均每架航空器的总滑行调度时间减少45.3s,提高了跑道容量和机场运行效率。     

浅议邦达至拉萨航线的放行工作

高原机场由于其特殊的地理环境导致了特殊的恶劣的气象环境,使得航空公司对此类航线的运行控制难度很大。本文通过对邦达-拉萨航线上天气、跑道道面、航行通告等方面的分析,阐述邦达-拉萨这条特殊的高原-高原航线的运行特点和运行控制的难点。