航线网络稳定性分析与控制问题研究

发布时间：2017-08-31 20:03

  本文关键词：航线网络稳定性分析与控制问题研究

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【摘要】：航线网络作为航空公司航班运营的基础和必要条件,直接决定航空公司的长期运营成本,影响航空公司的生存与发展。提高航线网络的稳定性,减少失稳造成的损失,有利于提升航空公司的发展潜力和市场竞争力。本文对航空公司航线网络的稳定性进行了系统性研究。首先对航线网络稳定性的相关概念进行定义,之后对航线网络失稳情况进行分析评估,最后对航线网络失稳控制进行研究。(1)基于复杂网络传播动力学理论,以航班延误为切入点,建立了航线网络延误传播模型,并对延误传播过程进行了仿真,对比分析了拓扑结构对航线网络稳定性的影响。结果表明,相对于城市对和线形航线网络,枢纽航线网络具有更好的稳定性,同时其也表现出了对随机扰动的鲁棒性和对蓄意攻击的脆弱性的特点。当初始延误发生在枢纽机场时,枢纽航线网络所受到的影响非常大,延误波及情况非常严重,但初始延误发生在非枢纽机场时,延误传播范围便会很小。(2)基于适应性Agent图的思想,结合航线网络实际特点,从系统稳定性的角度对网络失稳进行研究。针对恶劣天气下航线网络上航班运行的稳定性进行仿真,提出反映航线网络稳定性的指标熵,来度量系统发生失稳行为的不确定性。结果表明,用熵作为反映航线网络系统运行稳定性的指标是可行的,若熵不为0,则系统失稳,发生航班延误;熵越大,发生航班延误的可能性越大,越容易导致航班延误的波及。(3)针对拓扑结构对航线网络稳定性的影响,研究了不同拓扑结构的航线网络发生失稳后适宜采取的流量分配策略。针对初始失稳发生在不同度值机场时的初始情况,对比三种拓扑结构的航线网络,分别为其选出适宜的流量分配策略,以缓解系统失稳造成的影响。结果表明,对于枢纽航线网络及线形航线网络,均适宜采用优化分配策略以提高系统的稳定性;对于城市对航线网络,适宜采用比例分配策略,在保证系统稳定性的同时能减小网络溢出流量。(4)针对航线网络系统的失稳,选择系统高峰小时这一特殊时段,建立了航线网络失稳时航班时刻调整的动态规划模型,结合多目标优化的有效算法NSGA-II求解,针对天气对机场容量减小所导致的航班延误情况对即将运行的航班计划进行及时调整。结果表明,通过预先调控,可以有效减少总延误航班架次和总延误时间,有效改善各机场繁忙时段的延误情况,可以增强航空公司应对航线网络系统发生失稳时的主动性。本文从理论层面,同时考虑操作层面的要求,对航线网络的稳定性进行了深入探讨,对航空公司提高航线网络的稳定性提供了理论参考。
【关键词】：航线网络 稳定性 复杂适应系统 航班延误 控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V352
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 研究目的和意义15-16
• 1.3 研究内容、研究方法和技术路线16-18
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究方法17
• 1.3.3 技术路线17-18
• 1.4 章节介绍18-20
• 第二章 航线网络稳定性问题相关研究综述20-35
• 2.1 航线网络研究综述20-24
• 2.1.1 航线网络分析的国内外相关研究20-22
• 2.1.2 航线网络运行控制的国内外相关研究22-24
• 2.2 稳定性研究综述24-33
• 2.2.1 稳定性的国内外相关研究24-25
• 2.2.2 复杂网络理论的国内外相关研究25-30
• 2.2.3 复杂适应系统理论的国内外相关研究30-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 航线网络拓扑结构对稳定性的影响35-60
• 3.1 航线网络稳定性的定义35-36
• 3.2 城市对与枢纽航线网络的结构特征比较36-38
• 3.2.1 城市对航线网络37
• 3.2.2 枢纽航线网络37-38
• 3.3 拓扑结构对稳定性的影响38-40
• 3.3.1 模型中相关符号39
• 3.3.2 数学模型39-40
• 3.4 算例分析40-58
• 3.4.1 不同拓扑结构航线网络延误机场数量的比较43-50
• 3.4.2 不同拓扑结构航线网络延误传播距离的比较50-58
• 3.5 本章小结58-60
• 第四章 航线网络上航班运行的稳定性60-78
• 4.1 航线网络适应性Agent图60-61
• 4.2 模型建立61-64
• 4.2.1 模型中相关符号61-62
• 4.2.2 数学模型62-64
• 4.3 算例分析64-76
• 4.3.1 阵雨情景下64-71
• 4.3.2 台风情景下71-76
• 4.4 本章小结76-78
• 第五章 航线网络失稳时的流量控制78-92
• 5.1 比例分配与优化分配策略78-80
• 5.1.1 模型中相关符号79
• 5.1.2 数学模型79-80
• 5.2 算例分析80-91
• 5.2.1 枢纽航线网络81-84
• 5.2.2 线形航线网络84-88
• 5.2.3 城市对航线网络88-89
• 5.2.4 两种攻击策略下a 临界值的变化89-91
• 5.3 研究结论91
• 5.4 本章小结91-92
• 第六章 航线网络失稳时的航班时刻调控92-98
• 6.1 航空公司运控中心Agent建模92-93
• 6.2 航班时刻规划建模93-96
• 6.2.1 模型中相关符号93-94
• 6.2.2 数学模型94-96
• 6.3 算例分析96-97
• 6.4 本章小结97-98
• 第七章 总结与展望98-101
• 7.1 本文工作总结98-99
• 7.2 本文主要创新点99-100
• 7.3 研究展望100-101
• 参考文献101-115
• 致谢115-116
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文116

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1 柏明国;朱金福;;全连通航线网络和枢纽航线网络的比较研究[J];系统工程理论与实践;2006年09期

2 于晓晖;;蛛网式航线网络模式选择与构建方法研究[J];中国民用航空;2008年02期

3 李t熀，

本文编号：767612