终端区进场流的路径选择研究

在实际运行中,通常依据管制员的经验对进场航班流的路径进行管理,缺乏科学性.针对终端区进场流的路径选择与进场排序的流量管理问题,以进场航班的总完成时间最短为目标,建立基于时间窗与位置约束的路径选择与排序的数学模型.采用先选择路径再排序的循环寻优的方法进行求解,将禁忌搜索(TS)与排序算法相结合,设计了 TS-FCFS 与 TS-DP 两种算法,着重建立了基于关键路径的邻域结构,并加入有效的重置(RESTAR)策略,使算法快速有效的收敛至最优解.最后借助SIMMOD 仿真平台验证算法的可行性.以北京首都机场21架航班为例,仿真结果显示,TS-FCFS 与TS-DP 两种方法较原计划的进场路径总完成时间分别节约了149 s 与175 s.该路径选择算法降低了进场时间,提高了终端区进场效率.通过合理优化进场航班流的路径选择与进场排序,平衡了跑道负荷,减少了航空器间潜在的冲突,同时为管制员调配进场航班流提供了合理有效的路径选择建议.      

基于 Monte-Carlo 模拟的进场排序不确定性研究

为了提升终端区航班排序抵御不确定因素扰动风险的能力,保证航班运行效率及降低延误损失,综合考虑终端区运行的多种约束限制.基于不确定性因素对进场航班影响分析,以航班总延误和管制干预最小为目标,建立进场航班排序的多目标随机期望值模型.应用 Monte-Carlo 模拟方法刻画航班运行状态随机变量的统计特征,将模型所求目标函数值表征为随机模拟的数学期望,设计了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)寻求模型的 Pareto 最优解集,绘制不同阈值的缓冲间隔下得出 Pareto 前沿拟合曲线.采用广州终端区典型时段进场航班数据进行仿真验证,结果表明模型中不同阈值范围的缓冲间隔设置,可提供权衡航班延误和管制干预之间的合理化建议,且最高可降低32.4%的航班延误.所提方法能有效缓解繁忙机场航班延误,提升航空运输服务能力.      

终端区空中交通管制专家系统的设计

介绍了专家系统的结构和在空中交通管制中的应用,分析空中交通管制专家系统的构建过程,提出武汉天河机场终端区空中交通管制专家系统的设计方法。通过该系统不但可以高效的为进场飞机进行排序,对飞机进行实时监视,而且还可以提高空管工作自动化水平。     

进港飞机调度的精华自适应遗传算法设计

对进港飞机进行合理调度，是空中交通流量管理的一个重要研究内容。基于精华自适应遗传算法，实现了单跑道降落飞机调度问题的求解，在不违反飞机间隔要求的情况下合理安排飞机的降落次序，给出各飞机经过优化的着陆时间，减少总的延误成本。仿真结果表明，所提出的方法计算效率高，实用可行，明显优于FCFS算法。     

基于点融合的多跑道进场航班排序

为提高点融合程序下的多跑道机场的进场航班运行效率,考虑点融合程序下终端区进场程序结构复杂的特点,提出以0-1整数规划为基础的多跑道进场航班优化排序模型.以进场航班的总延误时间、总飞行时间为最小目标函数,以尾流间隔、跑道限制、进场航班的飞行时间范围以及可分配进场程序为约束条件,将不同进场程序及跑道分配给不同的进场航班,确定航班的飞行时间、落地时刻,最终求得航班的落地序列.以浦东机场进场程序为例,选取含精英策略的非支配遗传算法对浦东机场的双落跑道进行进场航班优化排序,最后与实际结果对比.优化方案的飞行时间和延误时间分别为51048 s和1174 s,相较于实际结果降低了2.1％和38.2％,单位小时内跑道着陆架次提高了7架,跑道流量提高了20％左右.     

基于点融合的多跑道进场航班排序

为提高点融合程序下的多跑道机场的进场航班运行效率,考虑点融合程序下终端区进场程序结构复杂的特点,提出以0-1整数规划为基础的多跑道进场航班优化排序模型.以进场航班的总延误时间、总飞行时间为最小目标函数,以尾流间隔、跑道限制、进场航班的飞行时间范围以及可分配进场程序为约束条件,将不同进场程序及跑道分配给不同的进场航班,确定航班的飞行时间、落地时刻,最终求得航班的落地序列.以浦东机场进场程序为例,选取含精英策略的非支配遗传算法对浦东机场的双落跑道进行进场航班优化排序,最后与实际结果对比.优化方案的飞行时间和延误时间分别为51048 s和1174 s,相较于实际结果降低了2.1％和38.2％,单位小时内跑道着陆架次提高了7架,跑道流量提高了20％左右.     

基于遗传算法的航班离港调度建模及仿真

针对目前机场容量与空中交通需求矛盾日益突出的问题,通过建立符合实际需求的离港排序模型.采用非线性优化技术给出较佳的离港航班序列,引入起飞序并以此作为优化推出时间的约束条件.仿真结果表明,文中采用的基于遗传算法给出了较佳的离港航班序列,比现行的"先达到滑行节点先服务"模式减少了离港滑行时间,并保证了滑行无冲突,减少整个机场的运行成本,可提高机场运行的能力,并为离港航班调度问题提供技术支持.     

机场及终端区仿真优化系统建模及实现

对机场及终端区系统运行进行优化是缓解交通拥挤和延误的重要措施。采用解析模型,便于实现机场及终端区系统的优化,但由于建模过程中简化过多造成众多优化模型实用性不强。计算机仿真模型可以准确表征复杂系统的各种约束,但一般的空中交通计算机仿真软件都不具备优化功能。文中采用Arena仿真平台,对机场及终端区系统飞机运行过程进行分析和建模,同时在仿真模型中嵌入基于Memetic算法的优化模块,实现了集仿真和优化功能于一体的机场及终端区仿真优化模型。     

多车道高速公路的动态离散交通流模型

根据路段流量守恒、匝道流量守恒、交通流量约束等条件，建立了一个多车道高速公路动态离散交通流模型。该模型中考虑了车辆改道行驶定实际交通现象，考虑了车辆的起讫节点（即OD对）。对该模型与其它模型关系的分析表明该模型包含了已有的一些模型。     

空中交通管理与机场管理的衔接性

飞机作为高效的交通运输工具,相对于其他交通运输工具更加安全,随着我国人们生活水平的提高,无论企业还是个人选择飞机出行已经成为了大家日常出行普遍选择的交通方式.为了提高航空业的竞争力,应该做好空中交通管理与机场管理的有效合理衔接,文章结合个人工作经验和国内外航空运行情况,从技术和管理两方面分析了空中交通管理与机场管理的各自运行现状和之间的关系,从而为高效运行空中交通管理系统和机场管理系统提供参考和借鉴.