基于专家系统的机场停机位自动分配系统研究

民航机场停机位分配是民航机场运营组织的关键环节.根据专家系统的基本原理,设计出了基于规则的机场停机位自动分配系统,并对该系统的知识库和推理机的工作机理进行了较深入探讨,以期为民航机场停机位分配提供先进的技术手段.     

停机位分配问题优化技术

停机位分配是一类规模较大的组合优化问题，也是民航机场生产调度的关键和薄弱环节。根据系统优化理论，考察了ASA问题的研究历程和发展趋势，论述了ASA优化问题研究的一般技术途径，并对其关键技术——建模技术和优化求解技术进行了较为深入的探讨。     

基于组合优化的停机位分配模型研究

停机位分配（ASA）是机场生产调度的核心，也是一类典型的组合优化问题。针对以往研究在优化建模方面存在的问题，较全面地考察了实际ASA过程的约束条件，以旅客在机场所移动距离总和最小化作为目标函数，建立了ASA的整数规划模型，并对该模型的求解和验证技术进行了讨论。     

机场停机位再分配问题

<正>高效的机场运营依赖于机场中各个环节的流畅运行。而随着民航运输量的逐年增长,航班延误问题对于机场运营操作的影响日益严重。据中国民用航空局公布的《2012年民航业发展统计公报》显示,全国航班正点率为74.83%,航班延误率是5年来最高的。针对延误问题,机场各运营环节也相应地作出应对方案。对于航班停机     

基于双层规划的机场场面运行规划研究

当今国内民航业迅速发展,大型机场航空器起降架次稳定增多,场面运行情况也随之更加复杂,这对机场场面运行规划提出了更高的要求。综合考虑停机位指派和滑行道调度两个优化问题,引入双层规划模型,上下层模型分别以停机位与机型的匹配度最高、滑行时间最短为优化目标,采用遗传算法进行求解,并以上海浦东机场为实例进行场面运行规划。结果显示,优化后的方案在近机位利用率与滑行时间上都得到了改进,验证了模型的有效性。     

考虑机场场面滑行的停机位指派研究

合理高效的停机位分配能提高机场运行效率和旅客满意度。首先,以旅客步行时间、航空器进/出港滑行时间最短为目标函数,增加同一航空公司的航空器集中停靠约束建立模型。之后设计禁忌搜索算法,以上海浦东国际机场为对象开展实例分析,对比机场原始停机位指派方案,旅客步行时间、进/出港滑行时间分别减少5.04%、25.28%和6.36%,并进行权重灵敏度分析,建议旅客步行时间权重不超过0.7。最后,基于Flexsim设计仿真实验,进/出港滑行时间和冲突次数均减少,可接受延误水平下滑行系统服务航班量增加3.30%,进/出港最大滑行延误时间减少9.09%和2.94%。     

资源受限条件下的离港航班停机位分配优化模型

停机位作为机场的重要资源,优化停机位分配策略,实现更优的航班运行效率和旅客满意度已成为研究的重中之重。针对研究牵引车、管制员等资源受限条件下的停机位分配问题,首先以航空器延误时间最少、靠桥数最大为目标,并将靠桥数最大转化为不靠桥数最小,建立停机位分配优化模型,采用启发式算法进行求解;其次搭建场面仿真模型以验证算法的可靠性;最后通过北京大兴国际机场进行实例验证。结果表明：相较于机场实际运行情况,本文所建立的停机位分配优化模型使航空器延误降低25.5%、靠桥率提升8.8%,本文所提出的停机位分配策略可以在资源受限条件下实现场面延误和靠桥率的优化。     

基于免疫进化算法的枢纽机场停机位调度模型

针对繁重机场日益严重的航班延误问题,以提高旅客的满意度和减少航班滑行时间为目标,提出了一种高效的停机位分配模型。模型基于免疫进化算法,以最少航班被分配到远机位和航班滑行时间的均方差最小为目标函数。模型可以用于在机场航班时刻已知的情况下,对不同时段的航班的停机位进行高效快速分配,通过国内某大型机场的实际运行数据进行计算及对比分析表明,模型和方法是有效可行的。     

考虑机场公平性的机场群航班时刻分配

机场航班时刻优化是机场需求和容量管理的一个重要手段,一直是空中交通领域的研究重点。现有研究主要考虑机场容量和航班运行等约束,对单个机场的进离场航班时刻进行优化分配,目标是在尽可能地满足航空公司需求的前提下最大化利用机场容量。随着我国机场群的建设,机场群内各机场竞争关键空域资源的矛盾日益突出。单独优化每个机场的时刻可能会导致不同机场的航班在关键空域点发生拥挤,造成航班延误。综合考虑机场和空域资源优化航班时刻是提升机场群资源利用效率的关键之一。特别是,考虑机场之间的公平性合理配置航班时刻至关重要,但鲜有相关工作开展。本文首先建立了一个考虑机场容量和空域容量的多目标航班时刻优化模型,实现对机场群系统资源的优化利用;然后,综合考虑了各机场在潜在离场冲突点的需求,构建了基于高峰时刻需求的机场公平性指标和整体度量,兼顾了机场群内各成员机场的功能定位。最后,通过粤港澳大湾区五机场实际航班数据验证了模型的有效性和可扩展性,为机场群层面各利益相关方的公平性研究提供了重要借鉴和参考。     

基于航空公司运行成本和公平性的停机位指派

缩短航空器在飞行区的滑行距离,可以降低航空公司运行成本,减少大气污染物排放;而均衡各航空公司的滑行距离,可以提高航空公司在机场运行的公平性,提升航空公司整体竞争力。从航空公司运行成本和公平角度出发,建立基于航空公司运行成本最小化和运行最公平的停机位多目标优化指派模型。采用生物地理学算法对模型进行仿真验证,对随机指派、成本最低、最公平、公平指数小于0.1,公平指数小于0.2等五种情况的仿真结果进行比较。仿真结果表明：当公平指数小于0.1时,停机位指派不仅有效降低航空公司运行成本,并大幅度提升航空公司间公平性,说明该模型能够更好的对停机位指派进行优化。     

图论最大流理论在机场登机口分配中的应用

为提高登机口的利用率、提升航空旅客出行的便捷性与舒适性、提高机场的运行效率及航空公司的运营效益,在图论中网络最大流理论的基础上,将旅客步行距离、机场资源运行效率、飞机最短过站时间、＂航班对＂、机型等作为约束条件,考虑航站楼布局、始发/终到及中转旅客数量等因素对登机口分配结果的影响,建立旅客登机口分配的优化网络模型,并对该算法的复杂度和最优性进行分析和证明。最后,运用实例来验证该方法在缩短旅客步行距离和提高机场运行资源利用率方面的可行性,该算法也可用于飞机停靠机位的优化安排。     

机场容量利用及流量分配优化策略

为了充分利用机场容量,减少航班延误,需要合理分配进离场流量。以机场容量作为约束,以进离场航班总延误成本最小作为目标,建立进离场流量分配优化模型。构建随延误时间呈超线性增长的延误成本计算公式,引入航班进离场延误成本权重系数作为不同进离场优先级的决策偏好信息。用动态规划法求解模型,并引入最优决策候选集合的概念,缩小计算过程中的搜索量,减少计算时间。算例结果分析表明,方法可以在机场容量约束下得出进离场流量分配的最优策略,使得航班总延误成本最小,并且快速计算可以满足实时决策支持的要求。     

机场跑道容量评估模型研究

针对终端区区域中的跑道容量建立了数学模型并结合仿真方法得出了相应的容量值。模型中考虑的关键影响因素包括管制规则、公共进近航段长度、航空器跑道占用时间及随机误差等。此外。提出将某些影响航空器间隔的因素视为随机变量,并推导了在可接受的安全水平下,管制人员需要增加的缓冲裕度。最后针对跑道实际运行特点和所建立的数学模型,结合随机航空器流模拟的方法．编制了蒙特卡罗仿真程序对某机场的跑道容量进行了评估,评估结果表明模型是有效的。     

空战多目标分配的指派模型

针对多机协同空战中的多目标分配问题,提出了一种以空战几何态势矩阵为基础,以我方总体几何优势最大为原则,兼顾载机多目标攻击能力的目标分配算法。给出了总体几何态势训算公式及计算流程,将目标分配转化成指派问题后通过lingo 8．0软件编程进行分析研究。仿真算例表明了模型的有效性。     

基于混合集合规划的机位分配约束规划模型

为解决现有数学规划方法只能简单描述停机位分配问题而且不能全局搜索最优解的问题,应用混合集合规划方法进行数据建模和逻辑建模,并设计切实可行的求解策略,从而实现全局搜索最优解。对典型实例进行了计算及对比分析,混合集合规划方法能够得出全局最优解,并且最优分配结果的优化目标提升了2%。结果表明,基于混合集合规划的约束规划模型有效可行。     

管制区短期空中交通流量管理的时隙-航线分配模型及算法

对管制区短期流量管理问题进行了研究,针对现有模型在约束条件和控制方法中的不足,不仅首次引入了流量控制事件的概念和相应的约束条件,而且在使用动态网络流理论建立了管制区短期空中交通流量管理模型过程中,还新增加了飞行高度层这一决策变量,使本文提出的时隙 航线分配模型与中国管制工作实际更加吻合。算例中采用中国华东空管中心实施的流量控制的真实数据,采用模拟退火遗传算法对其进行求解,求解结论直观、明确、可操作性强。仿真结果验证了模型及其求解方法的有效性和实用性。     

基于协同多任务分配的飞机排班模型与算法

航空公司的航班运行一直存在安全与成本的矛盾:既要严格按规定完成飞机例行检修,优先保障运行安全,又要尽可能提高飞机日利用率,以降低运行成本.为此,研究基于协同多任务分配的飞机排班问题.分析例行检修约束,建立最优化飞机日利用率的数学模型,运用分枝定价算法进行求解.分枝定价算法引入检修节点和虚拟飞机节点的定义,将分配的航班飞...     

基于禁忌搜索算法的机场场面联合优化模型

针对当今机场场面优化对象仅为某一独立环节的情况,梳理联合优化框架,利用已有的单一环节优化模型,建立了滑行路径规划与停机位分配联合优化模型,并设计了禁忌搜索算法流程,最终降低了航班进离场资源占用时间。将优化模型分别植入空域管理与评估系统（ ACES）的空侧容量评估系统中进行仿真分析,结果表明,联合优化模型能够在综合考虑机场运行实际的条件下大幅提升空侧容量,改善机场运行效率与资源配置情况。