基于路径优化的机场滑行道构型研究

发布时间：2020-11-20 22:41

　　 民航航班量和客运量的猛增使得机场拥堵现象严重,地面滑行时间过长对航空运输网络运行效率的约束逐渐凸显。规划合理高效的滑行道构型有利于保障航空器场面运行安全、提高场面运行效率、减少滑行延误,对提高机场节能减排水平、提升旅客舒适度有着重要的现实意义。本文着眼于滑行道构型特征、滑行道构型参数和滑行道构型设置三个方面,对滑行道系统的理论研究和实际进行进行深入系统的研究。首先介绍了滑行道交叉点的类型,详细分析了我国年旅客吞吐量超全国总吞吐量1%的繁忙机场跑道运行模式与滑行道构型间的关系,利用SPSS软件分析X型交叉点数和T型交叉点数与高峰小时容量的相关性,经证实,两种交叉点数于机场高峰小时容量相关性明显,且X型交叉点数可近似看作是快速出口滑行道数量。其次对滑行道构型设计参数进行筛选,确定本文研究对象:X型交叉点数量和位置和T型交叉点数量和位置。建立了各类滑行道参数的数学模型,以加权跑道占用时间最少为目标,采用动态规划的方法求解快速出口滑行道的位置和数量。算例求得,当快滑设置数量为2是,设置位置在1848m和2064m处,设置数量为3时,设置位置在1780m,2032m和2293m处。然后设计了滑行道构型方案,建立基于总滑行时间最少的路径优化数学模型。采用遗传算法与滑动时间窗结合的思想对模型进行求解。通过基于延误成本和基于油耗度量的两种方案评价方法,算例的最优方案是方案8最优,联络道间隔253m。最后通过滑行道利用率等因素对滑行道构型进行调整。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V351.11
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 滑行道构型研究现状
        1.3.2 滑行路径优化研究现状
    1.4 主要研究内容
    1.5 本章小结
第二章 滑行道运行及构型特征分析
    2.1 滑行道概述
        2.1.1 滑行道分类
        2.1.2 滑行道的物理特征
    2.2 滑行道运行策略
        2.2.1 滑行过程描述
        2.2.2 滑行规则
    2.3 滑行道构型特征分析
        2.3.1 滑行道交叉点几何构型
        2.3.2 跑道运行与滑行道构型关系分析
    2.4 本章小结
第三章 滑行道构型参数分析
    3.1 滑行道构型设计参数筛选
    3.2 滑行道构型参数体系
        3.2.1 平行滑行道构型参数
        3.2.2 进/出口滑行道构型参数
        3.2.3 跑道联络道构型参数
        3.2.4 快速出口滑行道构型参数
    3.3 滑行道构型参数求解算例
        3.3.1 所需数据
        3.3.2 基于动态规划的快滑参数求解
        3.3.3 其他类别滑行道参数求解
    3.4 本章小结
第四章 基于路径优化的滑行道构型优化
    4.1 求解滑行道构型方案设计
    4.2 滑行道系统网络建模
        4.2.1 机场场面网络拓扑图
        4.2.2 信息标注
    4.3 滑行道运行冲突分析
        4.3.1 滑行冲突分类
        4.3.2 冲突解脱方法
    4.4 基于冲突解脱的路径优化模型
        4.4.1 建立数学模型
        4.4.2 约束条件
    4.5 基于遗传算法的滑行道构型模型求解
        4.5.1 遗传算法原理介绍
        4.5.2 遗传算法与滑动时间窗的结合
        4.5.3 基于时间窗的遗传算法求解实现
    4.6 滑行道构型方案评价方法
        4.6.1 基于航班地面延误成本的评价方法
        4.6.2 基于滑行油耗的评价方法
    4.7 本章小结
第五章 算例求解与评价
    5.1 算例机场运行状况介绍
        5.1.1 算例机场飞行区设置情况
        5.1.2 算例机场现有滑行道构型介绍
        5.1.3 算例机场跑道和滑行道部分使用规定
    5.2 滑行道构型参数求解分析
        5.2.1 飞行区网格化
        5.2.2 航班时刻计划
        5.2.3 基于遗传算法的滑行道构型参数求解
        5.2.4 滑行道构型方案评价
    5.3 滑行道构型确定
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结及创新
    6.2 工作不足及展望
致谢
参考文献
附录
个人简介

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本文编号：2892105