機場地面等待策略及優(yōu)化研究

機場地面等待策略及優(yōu)化研究學號：111526姓名：尹文杰講解目錄1.所看論文的研究的意義2.要解決的問題3.國內外研究現(xiàn)狀4.解決問題所建立的模型和算法5.模型算法的仿真6.結論一研究的意義機場地面等待策略的實質是把空中等待變?yōu)榈孛娴却瑥亩鴾p少空中交通流量。它通過建立數(shù)學模型，把因“瓶頸”產(chǎn)生的交通擁擠分散到起飛機場，把空中等待變?yōu)闄C場的地面等待，不但可以提高交通安全系數(shù)，還可以節(jié)約大量的飛行成本。地面等待策略變“無序”的流量為“有序”的流量，可以增加空中交通流量，減少航班延誤。因此研究機場地面等待策略具有十分重要的意義。本論文系統(tǒng)分析了機場地面等待策略問題，在借鑒己有研究成果的基礎上，建立了適合我國民航實際情況的機場地面等待策略模型，提出了基于航班優(yōu)先級的求解算法，對模型進行了仿真，驗證模型在優(yōu)化機場起降容量方面的效用，并應用模型解決航班延誤問題。二要解決的問題

隨著我國民航事業(yè)迅猛的發(fā)展，空中交通流量增長較快，現(xiàn)有的空域結構、網(wǎng)絡布局、通信導航設備等難以適應空中交通流量的快速增長，擁擠現(xiàn)象不斷產(chǎn)生。一些地區(qū)出現(xiàn)了較為頻繁的飛行沖突和大面積的航班延誤，造成某些空域管制中心管制能力無法應付的局面，給空中交通安全帶來了隱患。所以要解決空中交通流量持續(xù)增加而引發(fā)的空中交通擁擠和大面積的航班延誤問題三國內外研究現(xiàn)狀在單機場地面等待問題研究的基礎上，1991年PeterB.varana:，DimitriS和Amede。R.od。ni研究了靜態(tài)多機場地面等待問題。1992年，他們又研究了多機場的動態(tài)地面等待問題，探討了地面等待策略的實時性問題。1995年，DimitriSBertsilnas和SarahStockPaterson又把受限元擴展到了航路上，使這個理論更趨完善美國已經(jīng)把地面等待策略用于實際的空中交通流量管理并取得了很好的效果與歐美各國相比，我國空中交通流量管理研究的起步較晚。1997年，段和明在分析我國流量管理中存在的主要問題的基礎上，提出建立中央數(shù)據(jù)庫，集成各類空管數(shù)據(jù)，并建立我國的國家流量管理系統(tǒng)。同年，南京航空航天大學徐肖豪開展的“空中交通流模型及流量管理方法研究”得到了國家自然科學基金的資助。在1999年重新修訂的《中國民用航空空中交通管理規(guī)則》中，明確提出在我國實施流量管理(該規(guī)則中稱為“飛行流量管理”)的組織機構和管理原則。1995年陳愛民對單機場地面等待問題模型的進行了研究，建立了確定型多元受限地面等待策略問題的數(shù)學模型，提出了一個以人工智能方法為基礎的算法，初步探討了隨機性多元受限地面等待策略問題，并結合我國廣州區(qū)域的流量管理現(xiàn)狀，以確定型多元受限地面等待策略為基礎，開發(fā)出一套廣州區(qū)域流量管理系統(tǒng)軟件。1997年，錢愛東基于多機場地面等待理論研究了多機場受限的地面等待策略模型和方法。給出了確定型多機場地面等待策略問題的整數(shù)規(guī)劃數(shù)學模型，提出了一種啟發(fā)式算法。1998年李寶民等針對單機場的起降流量優(yōu)化管理問題，提出了兩種線性規(guī)劃模型。1999年，李月一陽為解決單機場地面等待策略問題，分別提出了相互獨立和相互關聯(lián)起飛/降落的簡單和復雜動態(tài)模型規(guī)劃算法。2000年，朱晶波在確定型多機場地面等待問題的基礎上研究了航班時刻優(yōu)化的理論方法，建立了多元受限航班時刻優(yōu)化模型，提出了相應的“前推/后推”啟發(fā)式算法。四單機場地面等待策略模型和算法單機場地面等待策略問題按照機場容量的性質主要分為兩類:確定容量條件下的單機場地面等待策略問題和隨機容量下單機場地面等待策略問題?？紤]到實際情況中機場的容量都是已知的，本文主要研究確定容量的單機場地面等待策略模型，在現(xiàn)有模型的基礎上提出單機場地面等待策略的修正模型，并提出了基于航班優(yōu)先級的求解算法。4.1.相關概念的界定4.1.1航班正常率：航班正常率等于正常航班始發(fā)數(shù)量與始發(fā)航班數(shù)量的比值。具體的的計算公式如下：航班正常率(以年或月為周期)=正常航班始發(fā)數(shù)/始發(fā)航班數(shù)4.1.2航空港的構成航空港可以劃分為飛行區(qū)、地面運輸區(qū)和候機樓3個大部分。飛行區(qū)是飛機運行的區(qū)域:地面運輸區(qū)是車輛和旅客活動的區(qū)域;候機樓是旅客登機的區(qū)域，是飛行區(qū)和地面活動區(qū)的結合部位。鑒于空港中的很多主要活動在候機樓中進行，因而把候機樓作為一個獨立的部分，嚴格說候機樓應該屬于地面運輸區(qū)。各個組成部分如下圖。4.2現(xiàn)有單機場地面等待策略模型已知有N架航F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n在[0T]時間內從起飛機場起飛，著陸于目標機場Z，且各航班在空中飛行的時間為固定值;目標機場Z由于飛機降落數(shù)與機場容量不匹配造成“擁擠”，機場Z是整個空中交通網(wǎng)絡的唯一受限元將時間間隔[0T]等分成m個時間片T1、T2，…，Tm，則容量確定情況下對應于界Ti(i=1，2，…，m)的機場容量為確定值Ki，(i=1，2，…，m)。其中機場容量定義為指定機場在時間界Ti(i=1，2，…，m)內最大服務飛機數(shù)。設航班Fi(i=1，2，…，n)預計將在第qi(qi=1，2，…，m)個時間片內降落，采用地面等待策略進行流量控制后，航班Fi需要起飛機場地面等待一段時間才能起飛這樣航班只到達目標機場Z的時間也進行了同樣的延遲。假定實際著陸時間為第pi時間片，顯然pi>qi，取等號時，我們認為航班正點起飛，正點到達，否則航班只在起飛機場地面等待了pi一qi個時間片由此而造成的地面等待損失為q伴(p，一，，其中伴為航班Fi的單位時間地面等待損失系數(shù)如果航班Fi在時間T1、T2…Tn任一時間片內都無法降落，則假定在時間片Tm+1內降落，即假定時間片Tm+1內的機場容量Km+1為無窮大。地面等待策略就是在滿足機場容量條件下，使得所有航班的總地面等待損失之和最小，即:為了把確定型單機場受限地面等待策略用數(shù)學規(guī)劃模型表示出來，定義如下變量：4.3修正模型的建立4.4基于航班優(yōu)先級的算法五模型仿真5.1仿真結果分析六結論對相關概念進行了界定;在研究現(xiàn)有單機場地面等待策略的基礎上，建立了考慮機場起降綜合容量和延遲成本的單機場地