基于闭排队网络的军用飞机多机种（型）出动架次率研究

飞机多机种出动架次率是衡量飞机作战效能的重要指标,本文对空军场站军用飞机多机种（型）出动架次率进行了研究.通过对飞机出动回收过程的描述,基于排队理论建立多服务器多服务率的飞机多机种（型）出动回收网络模型,并采用扩展后的平均值分析对飞机出动能力进行了求解.通过解析计算,给出飞机多机种（型）出动架次率曲线,分析架次率与飞机数量之间的关系,并结合平均队长、利用率等系统性能指标,识别出制约飞机多机种（型）出动架次率提高的因素.最后通过蒙特卡洛仿真对构建的回收网络模型的计算结果进行验证.验证结果表明,飞机多机种（型）出动网络模型及其算法适合应用于实践中,并且有助于对空军场站飞机多机种（型）出动能力的研究.     

基于约束编程的飞机排班问题研究

飞机排班是航空运输生产计划的重要环节,对航空公司的正常运营和整体效益有着决定性影响.飞机排班通常构建为大规模整数规划问题,是航空运筹学研究的重要课题,构建的模型属于严重退化的NP Hard问题.本文把飞机排班问题构建为多商品网络流模型,并应用列生成算法求解;在列生成子问题中,引入约束编程系统实现快速求解航班连线（航班串）并计算各航班串简约成本,动态选择列集并与限制主问题进行迭代.最后,利用国内某航空公司干线航班网络实际数据验证模型和算法的有效性,并与航空公司实际排班进行比较研究.     

基于累积损伤的机场道面剩余寿命预测模型

通过统计分析道面轮迹和道面板荷载应力横向分布规律,得出了飞机起落架道面通行覆盖次数的计算方法。在道面板中部荷载应力回归公式的基础上,建立了道面板横向应力分布函数。选取NCHRP1-26方程作为疲劳方程,通过对A 机场过去13年飞机起飞架次的历史数据进行分析,得出未来7年2种机型飞机的起飞架次,利用覆盖作用曲线与应力分布函数提出了机场道面累积损伤量的计算方法,并进行实例验证。分析结果表明：2年后机场道面的最大累积损伤趋近于1,即在不采取任何维修措施的情况下,A机场剩余使用寿命为2年,与实际运营状况相符。可见,建立的模型有效。     

基于松弛策略的机场运营效率分析

运用基于松弛策略的数据包络分析法对机场运营效率进行研究,产出因子除了传统的飞机起降架次、客运量和货运量等,两个具有弱处置性的非期望产出因子：航班延误百分比和航班平均延误时间被引入到评价模型中.通过实例验证,基于松弛策略的数据包络分析法比通常的方向性距离函数计算出的机场效率值更具有区分能力,可以针对每个决策单元算出各自的松弛,并且为机场运营管理提供理论指导.     

基于向量范数的公交场站布局方案评价

针对目前公交场站布局规划方案评价多采用模糊综合评价的方法所缺乏客观性的问题,提出一种基于希尔伯特空间向量范数的公交场站布局方案评价模型。首先构建公交场站布局方案评价指标体系,而后对定量、定性指标进行量化处理,最后运用空间向量泛数对评价值予以分析计算,并通过偏导计算求得各指标的弹性因子,用以反映各指标对总体方案的影响度。运用该评价模型对成都市公交场站布局规划实例进行试算,结果一致,证明方法可行。     

基于向量范数的公交场站布局方案评价

针对目前公交场站布局规划方案评价多采用模糊综合评价的方法所缺乏客观性的问题,提出一种基于希尔伯特空间向量范数的公交场站布局方案评价模型.首先构建公交场站布局方案评价指标体系,而后对定量、定性指标进行量化处理.最后运用空间向量泛数对评价值予以分析计算,并通过偏导计算求得各指标的弹性因子,用以反映各指标对总体方案的影响度.运用该评价模型对成都市公交场站布局规划实例进行试算,结果一致,证明方法可行.     

基于改进灰色关联法的城市轨道交通网络服务能力评优模型

本文在分析传统的灰色关联法不足的基础上,通过加入综合权重的手段对其进行了改良,并结合GM（灰色模型）计算软件和Super-Decision计算软件设计了新的计算流程。然后,在实例中调查收集了北京、上海和纽约的轨道网络的相关核心指标数据,并按算法需要邀请了专家对那些指标重要度进行了打分。实例的计算分析验证了该模型在城市轨道交通网络服务能力评优方面的实用性。     

基于航班时刻优化的多机场地面等待问题——模型和算法

为了优化航班的多机场地面等待问题,根据航班时刻信息,考虑空域容量和飞机周转限制,建立了以总延误时间最少、总延误成本最低、总调整航班架次最少、总延误航班架次最少的多目标、多机场地面等待问题模型.用非支配分类遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)求出了该模型的优化多目标解集.以2008年秋季北京、上海和广州三大枢纽机场为例对该模型进行了验证,与先到先服务情况相比,平均总延误成本减少了约24%,平均总航班调整数减少了约62%.     

基于随机游走的分类垃圾回收最优路径规划

分类垃圾回收是逆向物流的重要研究内容,物流路径越短意味着回收成本越少。在垃圾分类回收过程中,通过对垃圾的回收路径进行合并可以共享运输资源从而达到节约成本的作用,故本文将垃圾分类回收的路径规划问题假设为多源多目标的路径规划问题,并给出了路径集合中不含重复边的总长度优化模型。当网络规模增长到一定程度时,通过精确计算方法得到模型的最优值几乎是不可能的,为此提出了一种基于随机游走的最优路径集合选取算法。模拟实验验证了该方法的有效性和高效性,与基于Dijkstra算法的最短路径求和算法相比不仅准确性高,而且具有很高的执行效率。     

航路扇区容量需求的交通流动力学推演与预测

为科学应对交通需求的持续增长，合理进行空域规划，从介观层面刻画交通流动态演化过程，提出航路网络交通流演化模型. 以此为基础，将预测得到的城市对间年度交通总需求量推演到整个航路网络中，实现未来交通需求时空分布的中长期预测；构建航路扇区容量需求预测模型，选取华东地区两个相邻航路扇区为研究对象，进行实例验证.结果表明，所提方法能对航路扇区容量需求进行有效预测，未来5 年内两个航路扇区容量需求将分别由50架次/h、 39架次/h上升为70架次/h、45架次/h.     

基于可达性指标的航空货运网络布局优化研究

以网络可达性和利用率最大为目标,建立货机班次分配与货物运输路径选择的多目标双层优化模型,针对我国基于审批方式为各航线分配航班的实际情况,通过调整货机班次优化航空货运网络布局.以20个机场组成的航空货运网络为例,设计NSGAII算法求解模型.结果表明:北京、上海、广州、深圳之间的航段将获得1/4的货机班次,他们是航空货运的枢纽机场;当决策者偏好网络可达性时,更多货机班次将被分配到大型机场间的航段上,当决策者偏好网络利用率时,货机班次在航段上的分配较均匀;随着货机班次在航段上由集中趋向分散,网络可达性降低而利用率提高;减少货机班次会降低网络可达性,增加货机班次会降低网络的利用率.     

考虑多因素的不正常航班飞机计划恢复模型

为降低不正常航班给航空公司带来的负面影响，提出了一个以加权成本最小为目标的考虑 多个影响因素的不正常航班飞机计划恢复模型。模型目标函数考虑的因素包括航班延误与取消、飞机维护以及航班运行过程中与飞机和机场相关的各项改变，并且在约束条件中考虑了过站时间 等因素。针对所提出的模型设计遗传算法进行求解。基于大规模航班数据设计算例对模型和算法进行验证，研究结果表明：遗传算法适用于求解所提出的模型；通过对模型求解可以得到合理的 飞机计划恢复方案；除机场关闭之外，飞机维护任务、过站时间等因素对于航班的执行具有重要影响，因此在飞机计划恢复问题中应该考虑多方面的因素。算例结果证明了模型和算法的正确性 和有效性。     

基于边际效用的民机备件库存优化模型

为了最大限度地发挥民机备件的保障作用,使各种备件的库存水平最优,在综合考虑备件的技术性、经济性与可获取性的基础上,以备件缺货导致的民机平均维修等待时间为优化目标,以总航材供应成本为约束条件,建立了民机备件库存优化模型。在对备件单位成本的边际效用进行分析的基础上,采用启发式算法对模型进行求解,得到备件库存水平的优化方案。实例验证表明:在给定供应成本约束条件下,与仅依据各种备件保障率的计算结果相比,实际维修等待时间缩短了11.5%,库存备件资金降低了27.5%,因此,该模型是客观有效的,可节约库存成本,显著提高飞机的利用水平。     

扇区空中交通风险态势网络建模与演化特征

为了准确感知空域内空中交通运行态势，提升飞行运行效能，研究了扇区空中交通风险态势的网络建模方法和演化特征，基于实测数据验证了方法的可行性与有效性；在扇区内以活跃航空器为网络节点，依据航空器位置偏差下的冲突关系构建连边，建立空中交通风险态势网络，利用连通分量的概念定义并识别网络内的航空器集群；基于航空器集群特征构建状态向量，进一步划分空中交通风险态势模式；以分类后的态势等级时序为基础，针对各模式的样本进行持续时间分析及建模，讨论了单一态势模式的生存特性与多模式间转移行为的偏好水平；为了验证方法的有效性，以广州管制AR05号扇区的实际数据为样本展开分析。研究结果表明：低风险至高风险模式的生存特性差异明显，平均生存周期分别为82.49、118.11、75.77、90.51 s,中等风险模式是估计生命周期最长且生存率最高的模式；在模式迁移的过程中，集群数目与规模相对简单的风险模式主要表现为前向可达性较高，而回迁及跃迁概率低于0.05;复杂程度较高的风险模式则表现出了较为明显的回迁行为，且概率会随着时间步长的增加(30、60、90、120 s)逐渐趋于稳定。可见，建立的空中交通风险态势网络模型能...     

基于DenseNet结构的轨道暗光环境实时增强算法

车载视觉系统是未来城市轨道交通安全运行的重要保障，列车在封闭环境或夜间运行时所处的弱光照环境会严重影响车载视觉系统的检测效果. 为此，提出了一种针对铁路封闭环境或夜间行车环境下低照度图像的实时视觉增强算法. 该算法以密集连接网络（densely connected network，DenseNet）结构为骨干网建立特征尺寸不变网络，提取图像光照、颜色等信息输出光照增强率图，并基于非线性映射函数调整每个像素的光照强度，通过分级结构将低照度输入图像的曝光率由低层到高层不断增强. 建立的深度学习网络模型采用自监督的方式训练网络参数，利用低照度图像自身特征和先验知识构建损失函数，其由曝光损失、色彩恒定损失及光照平滑度损失3个分量组成. 多种场景下的低照度增强实验结果显示:本文算法能够对输入图像曝光值进行自适应，对低曝光以及高曝光区域动态调整曝光率从而改善低照度图像的可视化效果，处理速度能够达到160帧/s，满足实时性处理的要求；通过在低照度增强前后的轨道分割及行人检测算法性能对比实验证明:所提出的算法能够大大提高暗光环境下的视觉检测效果，在RSDS （railroad segmentation dataset）数据集中轨道分割F值提高5%以上，在轨道场景下行人检测误检率及漏检率均有效降低.      

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0-1整数线性规划的军事空运装载优化算法

为了高效地制定军事空运装载方案,在分析空运物资和载机货舱特点的基础上,构建了6种待装物资类型模式和6种承载空间物资布局模式,将三维空运装载问题转化为二维装载问题,建立了军事空运装载问题的数学模型.通过构建空间布局转化模式,将空间布局约束转换成0-1整数线性约束,实现了对0-1整数线性规划空运装载问题的求解.仿真结果表明:该算法运算时间不超过1 s,装载方案平均载重率达38.8%,平均有效空间利用率达59.7%.     

基于生长曲线的中国铁路网生命周期判定

运用生长曲线理论对中国铁路网演化（1949–2020 年）的生命周期进行判定,旨在得到铁路网在时空演化中的周期性变化和生长规律.根据调整拟合优度最大隶属原则,将中国铁路网演化曲线逐步融合划分成为4 个生命周期.选择四个典型的生长曲线模型,对每一个生命周期的曲线进行拟合识别,得到中国铁路网演化生命周期遵循Logistic 模型的生长规律和每个生命周期的生长曲线公式及参数.研究表明,中国铁路网演变遵循连续形生长曲线特征,分别为萌芽期（1949–1969 年）,发展期（1970–1988 年）,调整期（1989–1998 年）和繁荣期（1999–2020 年后）,每一个生命周期都遵循着发生、成长到成熟的生长特征.目前中国铁路网处于第四生命周期中的成长期,周期结束时间约为2023 年,里程将达到12.537 万km.相关部门应当根据铁路网演化生命周期的生长规律,在不同生长阶段采取相应的发展策略,指导和促进中国铁路网顺利过渡到下一生命周期.     

基于航空器自主运行的空中交通复杂性建模

针对航空器自主运行模式的空中交通运行态势评估问题，本文重构了基于分布式空中交通管理系统的空中交通复杂性评价方法，并仿真验证了该方法在航空器冲突探测和自主航迹规划中的应用。首先，基于自由航路空域和航空器自主运行模式定义了空中交通复杂性，在通过三维空域栅格模型量化航空器时空位置的基础上，构建复杂度计算模型以反映航空器位置、航向、 航速对空域各栅格的实时复杂性影响；其次，基于实际管制扇区(ZSSSAR01)及高度层，分别模拟自由航路与固定航路运行模式，对比两者空中交通复杂度时空分布差异；并结合自由航路运行模式，在空中交通复杂性与航空器冲突指标(冲突率、冲突比例)相关性分析的基础上，研究空域复杂度阈值确定方法；最后，初步探究基于空域复杂度阈值进行航空器自主航迹调整的方法，评估其运行效果。仿真实验结果表明：自由航路运行模式相对固定航路运行模式可显著降低空域最大复杂度值(平均降幅119%)；模型计算得到，空中交通复杂度与空域中航空器冲突指标有强相关性 (相关系数大于0.90)；基于复杂度和复杂度阈值的航迹调整策略具备一定可行性。