多跑道机场场面联合调度优化研究

发布时间：2020-04-02 09:14

【摘要】：机场场面交通拥堵问题引发的跑道侵入、机坪拥堵和航班延误问题日益严重,严重制约了我国民航运输服务质量的提升。因此,研究高密度机场场面运行特性,突破场面跑道、滑行道和停机坪(位)资源单一优化的传统思路,采用一种两阶段解决方案对场面运行进行一体化联合优化,降低场面网络运行总成本,提高机场场面资源利用率,实现机场高效率、经济性运行。本文在大量国内外文献研究的基础上,深入分析和探讨了机场场面交通一体化联合调度问题。文章首先介绍了地面交通流分配理论及其相应模型,归纳了场面航空器交通流的区别所在,阐明了交通流理论在场面运行的适用性和有效性,针对跑道、滑行道和停机坪三大系统进行仿真,明确各系统交通流特性,提出了各部分交通流密度与成本之间的合理假设函数;其次,以各自OD对上的K条滑行路径集为搜索空间,建立基于交通流分配理论的场面联合调度模型,得到每个OD对之间交通流的时空分布,即航空器所占用的最优滑行路径;然后考虑安全和高效性,对各停机区的进场航空器进行具体的停机位优化分配,建立停机区内的机位分配模型,将上一阶段分配至停机区的航空器作进一步优化调整;结合场面特殊性,融入滚动时域方法,设计改进的Frank-Wolfe算法和改进的遗传算法,分别针对场面动态航空器交通流分配模型和停机区内的停机位分配模型进行求解。最后,为了验证本文提出的一体化场面优化调度方案的可靠性和优越性,选取南京禄口国际机场为试点,使用AirTOp快速仿真平台进行优化结果仿真验证,从进/离场平均滑行时间、滑行冲突次数、场面平均延误/机位总延误等待时间等指标进行实际运行和优化运行对比分析,结果表明,本文提出的优化模型对场面运行效率提升显著,真正意义上实现了机场场面一体化联合优化。
【图文】：

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南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论究背景及意义着全球经济的稳步复苏，航空运输业以其独有的高效性和安全性备受旅客的青睐运输体系中发挥着日益重要的角色。空客公司在 2018 年 7 月预测未来 20 年（20球航空旅客增长将达到 4.4%左右，60%以上的增长来自以中国为首的亚太地区市年来旅客增长最强劲的国家之一，有望在 2022 年跃居全球航空市场榜首。随着贸的加快，截止 2036 年，航空客运量增速可能会提高两个百分点以上，使得未来长是 2017 年全球航空客运量 40.8 亿人次的三倍之多。在全球航空旅行需求越来国经济运行稳重中向好的有利势态下，中国也需要为未来 20 年航空客运量翻倍做好充足准备。

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第二章机场场面交通流分配研究分析机场场面概述1 场面运行结构分析每个机场的场面构型根据其所在地理位置、气象条件以及适航要求的不同呈现出各自是根据中国航空新闻网的消息，我国投入使用 2 条跑道以上的机场均采用平行跑道构选择平行双跑道作为本文场面优化研究的对象既有概括性，又不失一般性。图 2.1 为国际机场平面图，是国内机场中具有代表性的平行双跑道场面构型，既能兼顾安全保较大的选择灵活性。根据国际民航组织（ICAO）对机场系统的划分，主要针对供航班站区空域和供航空器在地面运行的飞行区进行优化，包括跑道、滑行道和停机坪（位大构成要素。本文主要针对从跑道降落、沿着滑行道滑行至停机区的进场航空器，以及从停机区开跑道等待点的离场航空器进行优化研究。参照国内大部分千万级机场构型以及场面运度，，不失一般性，选取以航站楼为中心、平行双跑道分居两边的场面为基础构型，图机场中具有代表性的场面构型。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V355

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