基于混合整数规划的机场停机位优化调度研究

发布时间：2020-09-21 09:29

　　停机位是维持机场正常运作的重要设施和资源,属于机场场面运行管理的核心资源之一,物资和旅客均需要依靠停机位完成上下航空器。由于近年来机场航空业务量增长较快,航空器调度难度增加,航班延误现象严重。在航空业务比较繁忙的机场,航班延误造成航空公司的损失与机场地面相关资源有限之间的矛盾不断增升,根本原因是机场场面资源不足,缺乏合理的规划。因此,对机场停机位调度进行研究具有重要意义。结合以上背景,停机位作为机场场面重要资源,以优化停机位调度问题为研究内容,把停机位和航空器作为研究对象,建立混合整数规划模型,研究不同情况下停机位调度问题,结合不同搜索算法的策略优势,最后分别采用分支定界法和迭代邻域搜索算法,解决航空器延误问题。该研究主要是为了最大化利用停机位资源来减少航空器延误现象,缓解机场拥堵情况,改善机场场面交通状况,取得的主要研究成果如下:针对航空器延误现象,设计航空器延误数量最少的停机位优化调度模型,引入冲突函数和评价函数,通过冲突函数将相邻航空器间的时间间隔联系起来,提升模型性能。采用分支定界算法,根据航空器的实际进离港数据,通过设置不同的缓冲时间,得到有效的停机位优化调度方案。该方案显著的缓解了航空器延误现象,降低了机场场面航空器延误率。针对航空器在停机位的活动时间,建立基于时间窗的整数规划数学模型,采用迭代邻域搜索算法,设计阴影约束来减少不必要的搜索,提高搜索效率。在航空器数量增加的情况下,约束条件与时间窗有关,与航空器数量无关。不考虑航空器数量变化的影响,根据停机位最小时间间隔、机型、停机位的匹配度以及虚拟停机坪的约束限制,利用变邻域下降搜索优化为航空器分配最优的停机位。实验结果表明,该算法有效的减少了航空器延误时间,实现停机位分配最优,保证停机位分配方案的可行性。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V35;O221.4
【部分图文】：

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须且只能同时分配给一个停机位。与航空器类型相匹配。机位的相邻航空器必须保持一定的缓冲时间的业务不同，使得每个机场对停机位调度的约方案存在差异。ing[60]所建立的模型允许将航空器停放在停机坪接将进离港航空器拖放到停机坪，其主要目的分析行业发展统计公报》显示，全国客运航空公司不正常航空器分析，可能的原因有航空公司原原因具体所占比重如下图 2-4 所示。

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图 4-1 某大型机场停机位区域分布图某大型机场连续几天的航班数据分析：一共包括 3611 个航空器。其中有于航班延误、前站机场天气原因、航空公司计划、其他天气原因、航空器调、航路天气、实际飞行超过终端控制管制扇区保障能力、航空器故障、离机场所属设备（含通信、导航设备）故障或其他旅客原因造成航空器不能始停机位。引起停机位冲突的原因主要是航空器进港延误时间和离港延误时间不确定算相邻两个航空器之间的重叠时间。从这些数据中随机选取 100 个航空器进行分析，下表 4.1 为部分航空器数据，不考虑因天气原因和特殊原因取其中，实飞表示航空器实际离开时间，实到表示航空器实际到达时间，计预计起飞时间，计到表示航空器计划到达时间。

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