基于冲突避免的滑行路径动态分配问题研究

在保证地面飞行安全的前提下,为解决机场容量不足,减少航班延误,本文提出基于冲突避免的滑行道分配问题研究。在改进的Dijkstra算法的基础之上,结合机场场面运行规则、滑行冲突以及优先级限制等因素构建滑行道动态网络模型,给出不同冲突类型下的滑行时间求解方法。仿真实验表明,与未考虑滑行冲突的固定路径相比,动态滑行路径计算方法计算出的滑行路径可避免滑行冲突,一定程度上可缓解机场地面繁忙状态。     

分层网络模型在场面滑行规划中的应用研究

复杂的场面结构是制约算法运行效率和冲突调配的重要因素。该文介绍了分层网络的描述模型,同时引入了一种社团识别方法——Louvain算法对网络进行分割,并根据机场的场面运行特点提出了面向机场滑行网络的层次划分及修正方法。设计了基于分层网络的动态规划算法。根据实例建立了机场分层网络模型并对算法进行了实现。仿宾结果表明该算法处理速度较快,并且能够在避免滑行冲突的同时有效减少滑行时间。     

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。     

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。     

基于Q学习机场地面滑行路径动态规划

塔台管制员目前对场面飞机滑行路线分配主要依据航班序列、进离港类型以及目标终点等为参考。本文通过对管制员管制行为使用Q学习建模,并引入未来航班先验概率滑行路线加入待检测冲突集合,使管制员Agent具备预估未来时刻冲突能力,对常见滑行冲突得到最优滑行路径。本文首先讨论了Q学习对于地面冲突离散状态数量的有限性,接着对状态的动作序列和回报函数进行设计。实验环境对地面滑行道优先级进行了人工标注,生成随机航班时刻样本集用于训练。仿真结果中管制员Agent能有效解决冲突,体现了该方案的可行性和优越性。     

基于聚类分析的航空器滑行过点时间预测

为了预测航空器滑行预计到达时间（Estimated time of arrival,ETA）,减少场面冲突,提高机场运行效率,本文使用卡尔曼滤波算法对场面历史轨迹数据进行预处理。为了衡量轨迹样本间的距离,综合三类特征用于机场场面历史轨迹数据聚类。特征包含航空器滑行时段和场面航空器数量,以及参考动态时间规整（Dynamic time warping,DTW）算法提取的轨迹差异度特征。将两个样本特征的欧式距离作为样本间的相似度量;基于均差最大原则确定初始聚类中心,使用K-means算法对样本进行聚类,根据待规划航空器的所处时段和场面航空器数量选择匹配度最高的类簇,将其聚类中心样本的轨迹序列和塔台规划的静态路径相结合预测航空器滑行ETA。通过将实际轨迹数据与预测的滑行ETA进行对比分析,证明了本文预测航空器滑行ETA的准确性。     

基于云模型的航空器地面滑行错误事件风险分析

为深度分析我国民用航空器地面滑行错误事件,以2018年我国民航收集的444起航空器地面滑行错误事件为样本,分析和总结了航空器地面滑行错误的原因和后果,建立了样本事件风险分析的Bow-tie图。用云模型对航空器地面滑行风险进行评估,得出航空器地面滑行的风险值处在较高风险等级,需采取风险控制措施。在安全风险管理模式中,提出针对性的预防和控制措施,为地面滑行错误事件的预防提供参考。     

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。     

先进的滑行辅助与引导系统

飞机在空中飞行与在地面滑行有一个最大的不同点就是:在空中,高度现代化的飞机,几乎可以在任何气象条件下完成高精度的航线飞行,而且可以使飞机的耗油最少;然而在地面滑行阶段,机组不得不依靠机场图表,并通过目视人工来操纵飞机滑行。这时常导致机组与管制员的相互误解,使飞机处于危险的境地。事故统计年报表明:大量的地面事故都是由于机组在地面失去了方位概念造成的。     

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。     

基于GIS的机场场面路径优化算法的研究

利用GIS技术,研究了进出港航班滑行路径的优化问题。为机场上刚降落和即将出港的航班规划最短滑行路径。判断航班在规划的滑行路径上是否会发生对头相遇。考虑到机场安全性和使用效率,要求保证进出港航班在滑行过程中按最短路径连续滑行,并且不能发生对头相遇。本提出了两种解决方法：(1)改变进港航班的滑行速度;(2)延迟出港航班的时间。通过实例验证了该算法的可行性。     

基于飞行资源分离的航班延误传播研究

在航班串设计及机组排班过程中,经常涉及飞行资源(飞机、机组)分离的问题。而延误航班的飞行资源分离将导致共享资源的衔接航班发生延误,并传播至后续航班串。本文考虑带有飞行资源分离的航班串,利用基于贝叶斯网络的比例风险回归模型,对资源分离后的航班离港延误进行分析。对比两种不同时刻飞机与机组资源分离方案下,各延误因素对衔接航班离港延误,以及整个后续航班串延误时间的影响,结果表明,不同时刻分离方案会造成不同的延误传播效果。本文为飞机、机组资源分离时刻的选择提供了定量分析方法,结果表明,资源分离时刻的不同对衔接航班的离港延误,以及整个后续航班串延误波及时间的影响都不同。     

航班延误之天气原因

恶劣天气是造成航班延误的常见原因,它会造成航班的大面积延误甚至取消。据统计,2011年我国主要航空公司因天气原因影响航班正常占不正常航班的比例为20.02%。疑问1:目的地机场所在城市天气状况良好,能见度佳,航班为什么还是因天气原因延误?答:目的地机场所在城市天气状况良好不代表该机场适宜飞机降落,覆盖在机场起降航道附近的低云、雷雨区是导致这类延误的常见因素。为确保飞行安全,即使飞机处在自动降落状态,在降落前的一定高度(一般为60米)飞行员必须完全能看见跑道及地面状况,如果此时无法看见跑道,飞机是不允许降落的     

基于路径网络的滑行道轮候时间预测算法

飞机的推出控制是飞机离港过程中的重要环节,而准确地预测飞机在由停机坪推出至起飞这一时间,即飞机地面轮候时间是飞机推出控制的基础。其中,由于滑行道系统路径复杂,滑行道轮候时间是飞机地面轮候时间的难点。通过构建滑行道节点网络系统,基于机场平面拓扑图,根据一定的路径规划算法预测飞机的滑行道路径,得到滑行道轮候时间的预测模型。最后,根据国内某大型枢纽机场的实际数据,对算法进行仿真验证,得到的结果证明本文提出的算法具有较高的拟真度。     

基于多自由度飞机模型的机场道面平整度评价方法

从三自由度飞机模型出发,提出了新的机场道面平整度评价理论,以不同平整度等级的3条测线的道面高程作为输入,在Matlab/Simulink环境中对飞机的三自由度振动方程进行求解,得到飞机机身的3个振动响应量:纵向俯仰角φ、横向滚转角θ及质心处竖向位移。在此基础上计算出道面整机平整度指数(Full aircraft roughness index,FARI)沿跑道纵向的分布曲线;同时计算出相同道面的国际平整度指数(International roughness index,IRI)。分别将FARI,IRI与在相应道面上滑行的飞机加权加速度均方根值进行了相关性分析,相关系数分别为0.980 6和0.886 9。结果表明整机平整度指数FARI更能够客观反应飞机所有机轮覆盖范围内道面起伏情况对飞机滑行过程中颠簸量的影响效果,更适合于机场道面平整度的评价。     

基于人工鱼群算法的单机场地面等待优化策略

目前大型机场拥塞问题日益严重.推迟飞机起飞时间,将成本较高的空中等待转化成地面等待,是进行空中交通流量管理的一个有效方法.本文研究基于人工鱼群算法的单机场地面等待优化策略并进行仿真,有效地减少了总的地面等待延误损失,说明该方法是可行的;通过与其他几种智能算法的比较,验证了该算法执行效率高、实用性强.     

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。     

飞机爆胎不可怕

飞机轮胎的安全性、可靠性直接关乎飞机的安全起飞与降落。从外观看,飞机轮胎只有竖向直沟而没横向沟槽的设计,既能保证飞机滑行与制动的防水滑要求,又能延长轮胎寿命;从性能看,飞机轮胎负荷能力高、充气内压高、生热大、速度高、可连续滑行距离短等,这些都要求轮胎必须采用特殊工艺和材料。     

多机场地面等待问题模型研究

近几年世界民用航空事业的飞速发展 ,机场容量的限制引起了交通拥挤并造成了巨额损失 ,使得流量管理问题变得越来越迫切。文中针对多机场的地面等待问题 ,建立了一种行之有效的地面等待管理系统模型 ,并提出了忽略航路交叉点容量、空中延误为 0及起飞容量无限的简化模型。     

多元受限的地面等待策略问题研究

多元受限的地面等待策略即飞机地面等待时间的最优配置,是空中交通管理系统具有的最重要功能之一,是空中交通流量控制中战略管理的重要内容。最优配置旨在减少或消除飞机的空中等待延时,提高空中交通流量。本文在单机场受限地面等待策略问题的基础上,研究了确定容量条件下的多元受限地面等待策略问题,建立了数学模型,并提出了一个启发式和专家系统相结合的流量管理新算法。论文最后利用广州区域某日典型的航班飞行实际数据,对