航空公司合作博弈下的时隙交换模型

针对航班波运行方式下的地面等待问题，提出了时隙交换策略。以参与交换各方的最小旅客延误为目标函数，以Pareto改进解为约束条件，运用合作博弈理论建立了2个航空公司间的时隙交换模型。将时隙交换模型分解成时隙指派模型与时隙组合模型，使用时隙指派模型求给定时隙状况下的最优指派方案与目标函数值，使用时隙组合模型求2个航空公司的最优时隙分配方案。计算结果表明：在无时隙交换下，航空公司1的旅客总延误为238955min，航空公司2的旅客总延误为145170min；当2个航空公司相互交换6个时隙后，航空公司1的旅客总延误为232945min，航空公司2的旅客总延误为142130min，分别下降2．5％与2．1％；当航班信息完全时，时隙交换能够使航空公司获得最优Pareto改进解；当航班信息不完全时，航空公司可以通过讨价还价的方法获得较好的时隙交换方案。     

CDM机制下基于多航站楼运行模式的机场停机位实时分配算法

将多航站楼资源共享和航空公司时隙可互换作为前提,建立多方（机场、航空公司和旅客）最小延误费用原则,采用混合集合规划（MSP）进行建模与求解.该模型不仅能保证多航站楼停机位资源的有效共享,而且能充分优化油耗成本以及航班波扰动引起的旅客中转等待成本.实例表明,文中所提出的指派算法能有效地解决多航站楼模式下的机位实时分配问题.     

航路时空资源分配的多目标优化方法

为了提高航空公司与空管方之间的协同决策程度, 降低航班延误水平, 以航路飞行的航班为研究对象, 研究了航路时空资源的多目标分配; 考虑实际运行条件下航班的唯一性约束、时间顺序约束和可行性约束的影响, 以航班在流量受限区所分配的飞行航迹和进入时隙为决策变量, 以航班总延误成本最小和航空公司延误公平损失偏差系数最小为目标函数, 构建了多目标非线性0-1整数规划模型; 基于模型特点引用了非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ), 并利用排列编码法设计了一种整数基因编码方式, 以最大限度保证基因产生可行解集; 为了验证模型与算法的有效性, 基于南中国海地区航班运行实例, 对算法搜寻最优解的性能进行了研究, 并将此算法与传统按时刻表分配(RBS)方法进行了对比。研究结果表明: 改进编码方式的NSGA-Ⅱ算法使解集种群在约50代后世代距离从600收敛至30并稳定, 具有良好的收敛性; 针对实例中的多目标优化模型共生成有6组解的帕累托解集, 结果有66.7%的概率完全支配RBS方法, 且优化结果中航班平均延误成本比RBS方法降低了8.5%, 平均公平损失偏差系数降低了70.6%。可见提出的航路时空资源多目标优化方法的执行效果显著, 可在降低总延误成本的基础上兼顾各航空公司的公平性, 是解决航路飞行航班航迹与时隙资源分配问题的一种有效方法。      

基于多目标优化的航空器离场时隙控制方法

为了兼顾效率性和公平性,合理利用时隙资源,进行航空器离场时隙分配,根据机场管制运行部门和航空公司的决策目标,以航班正点率、旅客延误时间、延误成本、基尼系数等目标的不同组合为优化目标,建立了3组多目标优化模型.针对机场管制中航空器放行的应用背景,采用改进的人工鱼群算法求解模型.算例仿真结果表明:以航班延误成本和航班正点率为优化目标时,得到2个Pareto解集,与RBS(ration-by-schedule)分配算法相比,航班延误成本减少了52.9%和48.6%,航班正点率提高了62.5%和75.0%;以航班延误成本和旅客延误时间为优化目标时,得到1个可行解,与RBS分配算法相比,航班延误成本和旅客延误时间分别减少了52.9%和37.5%;以公平性和效率性为目标时,随着公平性的增强,效率性减弱.本文的多目标离场时隙控制方法,弥补了现有方法只考虑效率性的缺陷,为管制员提供了更多可供选择的决策方案.     

飞机排班一体化模型与算法研究

为了改善航班计划两阶段完成的次优性,将机型指派、路线选择与机尾号指派综合考虑,构建了飞机排班的整数规划与约束规划杂交一体化模型.通过设计了一种基于约束编程思想的列生成算法对该问题进行求解.最后,通过航空公司实例数据验证了模型算法的正确性和有效性.     

基于延误传播的飞机排班一体化鲁棒优化模型

为了减少航班延误对航班运行计划的影响,在分析航班延误传播特性及其分布的基础上,以总波及延误时间最少和航空公司运营成本最小为优化目标,建立了双目标飞机排班一体化网络流鲁棒优化模型.将该模型应用于国内某航空公司的实际运营数据进行实例分析,利用列生成和分枝定价法求解,结果表明:用本文模型优化后的航班计划使航班延误传播减少了41%;运营总成本比航空公司实际成本减少了11.33%,比没有考虑鲁棒性的飞机排班一体化模型的成本减少了9.93%.      

基于改进离散差分算法的航班延迟推出策略分析

针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致航空公司延误成本增加和乘客等待时间增长等问题,基于ACDM的基本思想,在给定推出率下诠释了虚拟队列理论,设计了航班推出决策的协调流程,实现利用机位等待代替跑道起飞排队等待,不仅可以减少场面拥堵和航班延误,对提高航空公司经济效益也有重要意义.提出了乘客等待时间最短和推出等待成本最小2 种策略和航班延误成本的计算方法及相关约束指标.分别针对小、中、大不同规模航班量的5 组实际运行数据,采用基于指针运算机制的离散差分算法求解优化推出策略,并对该算法进行改进.实例表明,通过对虚拟队列航班次序的调整,乘客的平均延误时间缩短5.15%~12.66%,航空公司延误成本减少19.16%~26.0%.     

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航班的合理降落排序是减少航班延误,提高服务质量的重要手段之一.空管人员在进行决策时,其评价标准往往不是单一的和同向的.本文将跑道上的飞机降落排序建模成单机多目标调度问题,重点讨论了此类问题的帕累托优化求解.建立的整数规划模型能够在航班降落过程中,对航班加权延误数量和所有延误航班的最长晚点时间两目标值进行协调并根据现场实际情况灵活地进行取舍.利用共享信息素机制的多目标蚁群算法对模型进行求解.最后的算例结果显示,与传统的启发式方法相比较,本文的方法不仅能够求得更好的结果,还能为空管人员提供一个相对直观的调度策略选择方案.     

基于FS-MOPSO的多机场终端区协同航班调度策略

针对多机场进场航班协同调度问题,以协同决策(collaborative decision making,CDM)理念为基础,在重点分析各航空公司之间排序公平性的基础上,提出了一种基于按时刻表分配(ration by schedule,RBS)公布顺序的离散化优化模型.该模型通过分析多机场终端区定位点和跑道双重约束,均衡各航空公司航班相对RBS次序位置变动数,实现了提高调度公平性、优化调度延误时间、减少航班改变位置架次的多目标优化.将模糊自修正多目标粒子群算法(FS-MOPSO)应用于模型进行求解计算,并对上海多机场终端区航班调度进行仿真模拟,结果表明:两机场的30架进场航班调度延误时间较传统先到先服务方案减少22.53%;各航空公司航班改变位置架次偏差值较单一以延误最优遗传算法仿真结果降低26.31%.     

基于协同航路技术的航路资源分配方法研究

为减轻扇区拥挤,科学地利用扇区时隙资源,降低航班延误损失,本文研究了航路资源分配方法,将研究重点放到航路上,并建立了以航班总延误损失最小为目标,以扇区容量为约束的简化数学模型,该模型可以让航空公司灵活、自主地为航班确立优先等级。本文选择航班实际数据进行仿真,并使用优化软件对模型进行求解,算例仿真结果表明,所提方法能够大...     

Airlines' Optimization Decision of Slot Allocation in CDM

With the rapid development of civil aviation in China, increasingly serious irregular flights problem arise wide attention. Though the air transport systems are composed of air transport control, airlines and airports, solving the irregular flight problem is still depend upon air transport control at present. The paper presents the method of airlines free-assignment between flight and slot with collaborative decision-making mechanism. A flight-slot assignment model is developed and an indexing heuristic arithmetic is designed. An empirical example proves that this method can reduce the total delay time and improve regular flight ratio. It also shows the importance of slot allocation decisions when the airlines is involved.     

不正常航班恢复策略评估体系研究

基于航班不正常性,从运行控制人员的角度,紧密结合实际运行控制环境,分析不正常航班的恢复策略评估指标体系,建立相应层次结构。鉴于各项指标间的相关性,采用模糊综合评判理论与专家调查法,建立不正常航班恢复策略评估模型,实现对运行控制人员恢复策略的有效评估。     

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航班计划运行仿真是一个高效的、低成本的、高准确度的、动态的航班计划评估方法. 随着国内航空运输量的增加和航线网络的扩展,对航班计划的可行性和经济性提出了更高的要求. 本文以ServiceModel仿真软件为平台,构建了一个国内航班计划在航线网络层面运行的仿真模型. 仿真模型通过模拟航班在地面过站和天空飞行等运行过程（包括国内150个机场）,不但可以根据航班延误时间,缓冲时隙,轮挡时间,飞机利用率等参数评估任何一个国内航班计划,还可以在运行过程中为不正常航班恢复系统提供随机延误航班,并对恢复结果进行评估.     

基于蚁群算法的多跑道航班协同调度建模

针对终端区航班拥堵问题,模型通过读取进离场航班的航班号、机型和所属航空公司等实时信息,以提高航空公司效益性和航空公司之间竞争公平性为目标,建立了多跑道航班协同调度（CDM GDP）的多目标动态优化模型,采用蚁群算法对模型进行仿真.经过仿真验证表明,模型优化算法与先到先服务（FCFS）状态下航班排序相比,延误损失降低70.10%;延误损失偏差和降低38.64%.     

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近年来航班延误现象愈演愈烈,严重影响旅客、机场和航空公司的利益.受天气、管制、人为因素的影响,难以彻底消除航班延误,但可以探究航班延误的内在原因及其发展规律,减少或避免不必要的损失.通过对首都机场的追踪统计,分析不同航空公司、不同时段的延误时长、延误率和延误波动;建立一天延误时长分布的核概率密度函数,证明在以往机场仿真时将延误时长分布看作是正态分布并不合理;提出直接利用延误总时长拟合最佳窗宽的方法.结果表明,该方法精度达到航班延误规律分析要求,可以为不正常航班情形下的运行调度和恢复提供参考.     

基于运行数据的航班运行关键风险因素推断

为降低由于运行控制人员个体差异导致的航班运行风险,提升航空公司运行 控制能力,通过对航班运行程序的系统分析,结合运行数据,从飞行机组、机场、天气、航 路和航空器等运行角度筛选风险因素,建立航班运行控制风险评估指标体系;利用基于 事故树的贝叶斯网络分析方法,以历年不安全事件报告为样本,正向推理预测得到不安 全事件发生概率;综合3 种重要度分析结果,辨识关键致险因素.结果表明,机长和副驾驶 技术水平、机组间搭配、与空管人员配合等5 项关键风险因素概率值超过了40%,严重影 响航班运行安全.风险推断结果与实际运行情况相符.     

模糊销售机制在航班延误损失优化中的应用

针对航空公司机票销售淡季的航班延误损失严重问题,首先,利用霍特林模型从收益管理的角度,分析模糊销售机制在航班延误损失优化中的运用。通过分析模型发现:实行模糊销售机制能够缓解航班延误对航空公司期望收益的影响。最后,利用数值模拟分析了模糊销售机制的有效性,同时发现:实行模糊销售机制并不能完全消除航班延误对期望收益的影响,在销售淡季,航班延误率越大,模糊销售机制缓解航班延误损失的效果越明显。     

基于复杂网络的航班运行风险传播分析

为研究航班运行风险传播机理，基于民航航班运行程序，采集航班运行数据及航空公司、机场、机组、机务、空管等工作表现做为研究样本；采用经验建网法、时间序列相空间重构法和Spearman 相关系数3 种方法，构建面向航班运行风险传播问题的复杂网络，经过计算证实，使用Spearman 相关系数建网效果最佳；对应民航常用控制方法，引入重要度r 、改进感染率β′和改进恢复率γ′概念，提出适用于航班运行的改进SIR 模型，最后对风险网络传播进行动力学分析. 计算结果表明：重要度r =0.4 时，感染节点密度曲线峰值下降10%，达到峰值时间推迟5%；改进恢复率γ′=0.9 时，感染节点峰值降低6%. 证实加入重要度，改进恢复率可有效抑制风险网络传播；说明识别风险网络中对关键节点加以控制，提高风险节点恢复比率和速度，可有效提高航班安全保障能力.     

我国航班时刻资源的分布研究

采用中国民航局发布的航班计划数据,分别从航空公司、机场、地区空管局三个角度统计分析我国航班时刻资源的分布情况。通过计算航空公司在各个时间段的起飞降落班次情况、各个机场的计划航班和最大容量差距情况和七大空管局在各时段的航班情况,得到南方航空公司占有的航班时刻资源最多,北京首都机场的航班时刻资源最为紧张,华东、中南、华北区域是我国最繁忙的区域的结果。作者还进一步从航班时刻的角度分析了影响航班准点率,造成航班延误的因素,并给出了相关的对策建议。     

基于空管指挥的飞机节油措施分析

燃油价格的不断攀升给航空公司的运营带来压力,如何节油已成为业界最为关注的问题。分析飞机的耗油特点,探讨如何发挥空管的独特作用和优势,通过采用RNAV／RNP等新技术并实施RVSM,制定相应的措施,控制飞机在运行中的燃油消耗,帮助航空公司降低成本,达到节油目的。