民用机场停机位退出运营计划的反推算法及仿真

发布时间：2020-03-31 06:33

【摘要】：改革开放后,随着我国经济的高速增长,民航业获得了高速的发展。特别是近十年来,飞机数量发生了巨大的变化。飞机数量的巨额增加,空中交通流量也显著增加。枢纽机场的容量压力越来越大,建设第二或第三条跑道已成为必然趋势,机场的运营调度问题将日趋复杂,管制人员的工作负荷也大幅度增加,机场的运营安全和效率面临新的考验。原有的空中交通管制系统已经不能满足日益增长的交通流量需求。仅仅通过改善空中交通管制和机场的地面设施已经不能作为提高空中交通流量的主要增长点,应该从管制方式和机场地面调度入手,建立更加优化的运营计划,以便更有效地利用有限的空域和地面机场资源。 本文采用工程设计和系统分解的方法,从系统的功能需求(或优化目标)、约束条件、设计参数和变量元等方面对跑道运营计划(ROP)进行全面、深入的分析,提出一种对机场跑道运营计划问题进行分解的方法及数学模型,进而设计出相应的分阶段优化算法。 分阶段优化算法的最终输出为跑道运营计划,即给定时间内,地面上各种飞机进入跑道的顺序和时间。而实际的机场运营工作中,管制人员首先需要的是起飞飞机的停机位退出运营计划。理想的情况下,各个飞机从停机位退出、再滑行到跑道入口的时间是确定的,因此,只要将跑道运营计划中的起飞时间分别减去相应的退出、滑行时间就可以得到对应的各飞机的停机位退出时间。然而,实际运行中,即使滑行路线不变,飞机的滑行时间也存在一定的随机性。在本文中我们以概率统计理论为基础,以不牺牲优化算法所得到的跑道利用率为目标,兼顾其它优化目标,充分考虑到飞机地面滑行时间的不确定性,研究飞机退出停机位的时间调整量与退出顺序的变化关系,通过分析、试验寻找该调整量与退出顺序的变化曲线,从而得到跑道运营计划到停机位退出运营计划的反推算法; 根据收集到的北京机场的有关地面数据和各类机型数据,构造了一个双跑道的基准机场,将它作为机场调度的仿真环境;构造各类飞机进港,离港的序列,在此基础上检验跑道运营计划和停机位退出计划的可行性。
【图文】：

图 3-1 北京首都机场平面图图 3-1 是一张北京首都机场的平面图[39]，从图中我们可以看到机场详细的布局。机场一共有三条平行的跑道，这是目前国际流行的先进的跑道修建模式。三条跑道可分别用于飞机的起飞或降落，这样负责工作交通管制的调度人员可轻松地指挥飞机的进出，最大程度地避免了飞机在空中和地面的交叉，对保证飞行和整个空域的安全提供了基础保障。另一方面，基础设施繁多，布局复杂，机场飞机起落架次多，据统计 2008 年北京机场航班起降架次、旅客吞吐量和货邮吞吐量分别达到 39.97 万架次、5566 万人次、119 万吨，排名世界第 8 位。因此如果完全依靠人力来完成这些操作，不仅工作量极大，难度极大，而且难免不犯错误，对保证安全极为不利。所以有必要对跑道运营计划的优化进行基础研究，为开发高效而又实用的机场调度工具奠定基础。3.1.2 机场跑道利用率机场跑道利用率通常被分为两类：机场跑道实际利用率和最大利用率。[40]

14图 3-2 一种两阶段优化的计算模型通过第一阶段的优化计算后，我们可以得到一组或多组切实可行的飞，，该结果是带有重量类型的以飞机起飞时间作为唯一排序参数的序列起飞（或穿越）时间按从小到大的顺序进行排列，这其中还包括飞机时间。第二阶段，我们在排好的飞机序列基础上，再将初始航班计划号一一地分配到飞机重量类型序列中，得到一组新的起飞飞机尾号顺列。第二阶段的算法是制订一个整数程序的解决方案，得到的是起飞序列。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：F224;F562

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本文编号：2608710