基于随机规划的跑道运行模式及容量优化决策

为研究受航班预计进离场交通需求不确定性影响下的预战术阶段跑道运行模式及进离场率优化决策,分别对航班预计进离场时间预测偏差的概率分布进行了拟合,然后基于随机规划方法建立了跑道运行模式及进离场率综合决策两阶段随机规划模型,将预计进离场时间随机场景实现后的进离场优化调度下的延误代价作为跑道运行模式及进离场率优化模型中目标函数的补偿函数,设计遗传算法与抽样平均近似方法结合的混合算法对模型进行求解,并采用广州机场实例数据基于蒙特卡洛仿真方法对模型进行仿真验证。仿真结果表明：两阶段随机规划模型相比确定性模型较为显著地减少了战术阶段预期发生的运行延误均值。     

跑道及终端区走廊口容量协调优化

从流量管理的观点出发，将机场跑道以及终端区的进出走廊口作为一个统一的系统来研究。综合考虑了机场跑道容量与走廊口容量的限制条件，描述了整个系统容量与流量的优化数学模型。并通过算例，验证了在终端区繁忙时段模型能有效地分配流量，以及合理利用跑道和走廊口容量，为管制员的实际操作提供参考价值。     

基于跑道容量的终端区流量控制模型

跑道容量是限制终端区容量的重要因素,终端区的航班流量分布直接影响区域饱和程度。为确保终端管制区平稳、高效运行,建立基于跑道容量的终端区流量控制模型,并考虑了非持续繁忙跑道对容量的影响。以武汉终端区为背景,计算跑道与相应终端区的容量,然后计算出非持续繁忙时段下20 min和1 h的流量控制间隔,最后根据评价结果制定相应的流量控制措施,验证了所提模型和方法的可行性与适用性。     

多跑道离场分配仿真模型及算法

多跑道作为大型繁忙机场的关键资源和瓶颈区域,在机场运行管理中必须对其进行科学和高效配置。基于经验滑行时间数据,建立了多跑道离场分配模型,在满足场面运行安全约束的前提下,以离场航班滑行时间最小为目标,寻求最优的跑道分配方案。通过选取典型机场进行地面网络建模,结合实际运行数据及航班计划等信息,利用计算机仿真对模型进行了验证分析。仿真结果表明,所提方法与随机分配方法相比,多跑道机场地面容量提高了2．1％,冲突探测与解脱次数降低了20．6％,最大延误时间减小了5．2％。因此,机场运行安全与效率得到改善,所提方法有效,适用于多跑道离场分配问题。     

基于多目标规划理论的单跑道机场容量分配

通过分析机场跑道实际运行过程,建立了估计单跑道机场的容量模型并且利用该模型对跑道进行了容量评估。在考虑起降比例、流量平衡、停机位数量、跑道起降容量等限制条件的基础上,构造了多目标规划模型。通过改变预期目标的优先级别对3种跑道利用情况进行了容量分配,分配结果均实现了预期控制目标,仿真证明多目标规划方法是空中交通辅助决策的有效工具。     

跑道容量的运行优化

从战略流量管理的观点出发,研究了预期交通需求超过机场跑道系统容量情况下,跑道容量的运行优化问题。在满足跑道容量曲线限制下,建立了恒定容量和变化容量下的整数规划数学模型,并以数值例子对两种模型进行了对比计算分析。     

关于对容量饱和机场运营管理工作的思考

改革开放以来,我国国民经济的持续、快速发展,带动了航空运输需求的强劲增长,尤其是在2003年后,我国航空客货运输呈现超常规、跨越式发展的态势,中国民航进入了新的     

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。     

基于阻塞流的机场终端区极限容量评估研究

为确定机场终端区最大容量保障能力,即极限容量,从终端区运行特点分析出发,综合考虑进离场航线长度、飞行速度、管制间隔等因素,构建进离场网络流模型,并以跑道Pareto容量包络线作为约束,分析进离场航线网络与跑道的耦合关系,建立基于阻塞流的机场终端区极限容量评估模型。以杭州萧山机场终端区为例,验证了模型的可行性和准确性,并借助模型分析了不同流量控制策略下终端区容量包络线的变化趋势。研究表明,随着移交间隔变大,终端区容量包线有内移的趋势,进场容量由33架次/h逐步降为25架次/h。     

多跑道航班进离场动态调度模型与算法

针对民航运输快速发展导致的航班延误频增现象,研究了多跑道航班进离场的动态调度问题。研究时段内航班的总延误成本最小和延误时间均衡为目标,综合考虑根据机型确定的航班进离场调度优先权和管制员负荷,建立多跑道航班进离场调度模型,利用遗传算法对模型进行仿真验证。仿真结果与先到先服务(FCFS)调度方式进行比较,采用遗传算法的航班进离场调度比FCFS的延误成本降低了45.07%,延误时间降低了37.90%,同时有效地均衡了航空公司的延误时间,保障了航空公司的公平性并提高了跑道系统容量,降低了管制员负荷。通过仿真验证了多跑道航班进离场动态调度策略具有较强的优势和可行性。     

民用机场及附近空域空中交通流量优化

针对民航客运需求快速增长所带来的航班延误和空域拥塞问题,提出一种优化民用机场及附近空域空中交通流量的方法。通过空中交通走廊容量评估方法,对经典优化模型进行了发展和改进,建立起综合性优化模型;将机场和附近空域视为一个整体系统,根据交通需求和容量的相互关系动态调整航班流量和机场起降容量;在优化计算时,提出一种兼顾效率和准确性的新型优化算法。通过算例对所述优化方法进行了验证,该方法可以为空中交通管制人员进行流量优化分配提供参考。     

一种终端区利用率评估方法研究

终端区利用率量化评估是解决终端区运行瓶颈、挖掘运行潜力的重要前提。现有方法大都面向全空域,指标缺乏通用性。聚焦终端区运行特点,构建了终端区利用率评估指标,基于灰色绝对关联度和主成分分析法,建立了灰色主成分评估模型,并对传统灰色绝对关联度的计算方法进行改进。以20个典型终端区数据为基础,经模糊C均值聚类验证了所提方法有效正确,且可区分性更好,能够满足多个终端区间的横向对比要求;结合广州终端区雷达数据进一步分析,发现方法更加细致地反映了沿时间轴的资源利用情况,满足单个终端区的纵向对比要求,可以为终端区的天气影响评估及流量管理优化策略评估提供论证依据。     

多机场终端区进场交通流优化排序方法研究

为了提高终端区时空资源利用率及空中交通运行效率,综合考虑航班间尾流间隔、航向道安全间隔及定位点管制移交间隔等时间标准的约束,研究了进场交通流在多机场多跑道系统及定位点的排序优化问题,建立了整数线性规划模型,旨在最小化多机场航班的总延迟时间和跑道总调度时长.开发出Epsilon约束精确算法,可以在数分钟内求解出多机场进场交通流排序方案的Pareto前沿.通过仿真实验证明了模型的正确性及算法的有效性.     

机场终端区容流调配鲁棒优化模型

为解决机场不确定容量条件下的航班进离场流量分配问题,以容流调配策略在各情景下的规划外延误损失或多余延误损失的均值与标准差之和最小为目标,建立了终端区容流调配鲁棒优化模型;采用捕食搜索算法求解模型,以国内某机场终端区运行数据为例进行仿真验证,并与经典终端区容流调配模型进行比较,结果表明,鲁棒优化模型较好地实现了容流调配的鲁棒性,有效减少了不同情景下进离场航班延误的扰动。     

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。     

机场终端区跑道配置优化及容流调配模型研究

大型繁忙机场交通需求的持续增长导致的飞行流量与保障能力、机场容量之间的矛盾日益突出。为了充分利用跑道系统资源,合理配置跑道运行容量,优化飞行流,建立非线性0-1整数规划模型解决以下两个问题:确定跑道配置优化序列,匹配进离场飞机流。模型综合考虑机场交通流、跑道配置转换容量折损、跑道容量包络线等约束,以优化区间内航班总延误最小为目标,用LINGO建模求解,使用实际运行数据验证模型的有效性。结果表明,模型实现了跑道资源的优化利用,降低了航班延误。     

考虑天气影响的区域飞行流量动态分配

我国民航业的不断发展,空中交通流量迅速增长,导致航班延误的情况时常发生。利用空域灵活使用机制降低航班运行成本至关重要。研究了在区域管制范围内,根据实际运行情况考虑了危险天气影响区域扇区容量以及合理利用临时航线的情况,通过遗传算法与启发式算法相结合的方式优化了航班的飞行方案降低总的运行费用。研究结果表明,经算法优化后,与现有的飞行方案相比,有效地降低了航班的运行成本,增加了空域利用率。