协同决策环境下航空公司航路选择优化研究

发布时间：2020-06-26 23:41

【摘要】：恶劣天气将导致航班无法按照计划航路飞行,航空公司蒙受巨大的经济损失,恶劣天气条件下的航路选择问题主要是航空公司如何为受影响的航班选择一条合适的改航路径。本文阐述了将协同决策机制引入改航路径选择问题的思路,提出了一种新的改航路径选择方法。恶劣天气的位置移动与可航状态会影响改航航段的可用性,从而产生改航路径选择的不同结果,建立能够准确描述恶劣天气变化的环境模型是改航路径选择研究的重点和难点。本文首先介绍了协同决策的相关理论与国内外发展情况,重点介绍了协同决策在空中交通流量管理中的应用,为协同改航策略提供必要的理论基础。其次,分析了基于飞行受限区改航的环境模型未考虑恶劣天气动态移动引起改航航段可用性变化的不足,通过利用对恶劣天气的历史观测数值,建立了基于最小二乘拟合的恶劣天气移动预测模型,仿真结果表明该预测模型具备较为可靠的短期预测能力;最后,以国内民航航空气象工作规则与飞行基本规则为依据,建立基于马尔科夫链的改航环境模型来描述时变天气对改航航段可用性的影响,以单航班改航为研究对象,以计划航路增飞距离、协同改航距离最小为目标,以改航路径唯一性、改航路径连续性、允许最大协同改航距离为约束条件,以计划航路偏移距离为评价指标,建立基于协同航路的动态改航路径选择模型,并设计遗传模拟退火算法对所建立的模型进行求解。结合A599航路实例对改航模型进行仿真分析,仿真结果表明该模型能给出针对不同天气情况的改航方案,在保证改航安全的前提下,改航路径选择性穿越时变的天气,计划航路增飞距离、计划航路偏移距离相对基于飞行受限区的改航路径有所减少,更符合实际飞行情况,提升了改航策略的经济性。
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F562.6;V352
【图文】：

第 1章 绪论1.1 研究背景和意义随着世界经济的稳定增长，民航运输业在全世界范围内保持逐年强劲的增长势头。根据国际民用航空组织（ICAO）理事会提交的 2017 年年度报告（如图 1.1 所示），旅客运输方面，2017 年全球定期航班承运的旅客总数上升到了 41 亿人次，较2016 年承运的旅客总数高出 7.2％，以定期航班完成的收入客公里总数表示的客运业务量增长了 7.9％；货物运输方面，2017 年全球共承运了约 5600 万吨货物，用定期航班完成的货运吨公里总数表示的定期航班货运业务总量在 2017 年的增幅为 9.5%，大幅高于 2016 年所记录的 3.6%[1]。

图 1.2 中国民航运输总周转量（2013-2017）是，随着民航运输业的高速发展，各空域用户对空域资源进行了愈发国有限的空域资源与日益增加的空中交通流量之间的矛盾变得越来越中出现危及正常飞行的恶劣天气时，空域扇区中的航路就会产生大面得不可用，致使航空公司大量航班延误，航班无法按照计划航路安全的地，对旅客正常出行造成了极大的不便，对民航运输各运营单位的了负面的影响，因此，航班的正常率就受到了国内航空公司、出行旅业界人士的高度关注。据统计，2017 年，全国客运航空公司共执行，其中不正常航班 114.4 万班次，平均航班不正常率高达 28.33%[2]。运输消费者投诉情况通报中，航班延误或取消的投诉共 320 件，占全29.28%[3]。不正常航班问题严重阻碍了航班的正常运行，制约着我国民。在导致不正常航班的众多因素中，天气因素是导致航班延误，威胁

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本文编号：2731052