航班延误恢复的建模与算法研究

在航空运输中,航班受到各种因素影响,原定航班出现延误,需要在最短的时间内做出决策,使得航班延误的影响最小.本文对航班延误恢复决策过程进行建模,针对航班延误、飞机置换和航班取消三种类型的航班恢复过程建模分析.在不允许机型置换与航班取消的情况下,建立航班恢复模型,基于周转能力最大化的航班延误调整优化算法,使得航班计划尽快恢复,得到了航班总延误最小的方案;在允许置换机型的条件下,建立考虑机型置换的航班恢复模型,并在基于周转能力最大化的航班延误调整优化算法加入机型置换过程,得到了机型置换方案与恢复航班计划;最后,考虑乘客同行与转机的信息,建立乘客导向的航班恢复模型,并采用航班环优先与周转能力最大化相结合的算法,得出乘客导向的航班恢复计划.     

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.     

航班延误恢复调度的混合粒子群算法

为了优化航班延误恢复调度,考虑了航班延误的经济效益、社会影响和经济损失构成,定义了航线影响因子,构建了一种新的航班延误恢复调度模型,将局部搜索方法引入到粒子群算法中,提出了求解航班延误恢复调度问题的混合粒子群算法。计算结果表明:与先来先服务调度方法相比,混合粒子群算法可以减少航班延误损失4.2%,与基本粒子群算法和进化策略算法相比,混合粒子群算法平均可减少航班延误损失2.0%,随着航班延误恢复规模的增大,算法优势会更明显。     

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。     

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随着中国民航事业的快速发展,航班不正常变得越来越严重.虽然航空运输系统涉及空管、航空公司与机场三方面,但是目前解决不正常航班却单纯依靠空管.而这种方式无法达到减少不正常航班的目的.本文研究在协同决策机制下,航空公司自由指派航班时隙的方法问题.文中建立航班时隙指派模型,针对模型的特点设计了一种参数启发式算法。最后通过实例证明了采用本文的方法可以减少航班总延误时间并且提高航班正点率.通过该实例说明航空公司参与时隙分配决策的重要性.     

天气不确定因素的单机场动态随机模型研究

针对单机场地面等待问题,根据我国民航系统的实际情况,将天气情况不确定加入到目标函数中,将天气情况不确定导致的航班价值,空中和地面延迟以及总延迟的损耗作为输入,采用线性规划的方法,得出衡量优化的地面等待策略的系统参数,对航班执行地面等待策略,提出了考虑天气因素的单机场动态随机模型,并研究了其实现方法.     

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%.     

航班离场调度规划算法研究进展

随着我国民航产业的持续高速发展,航空器和航班数量急剧增多,机场航空器离场调度规划问题愈发明显.文中概述了航班离场调度规划算法的研究现状及最新研究进展,分析比较各种调度规划方法的优缺点,针对不同的跑道配置的机场提出相应的离场规划方法,并对该方面研究进行了展望.     

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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.     

基于粒子群优化算法的机场群航班优化配置研究

针对我国机场群发展不平衡、航线同质化程度高等问题,建立了以航班准点率、航空公司市场份额、旅客损失时间和航班功能定位指标最大化的航班时刻优化模型,将一级国际枢纽机场运行效果差的航班分配至周边机场.笔者在满足机场群内各机场起降容量限制、航班唯一性和航班连续性的条件下,设计改进的粒子群优化算法进行求解.以长三角机场群的航班时刻资源为例进行实例验证.研究表明:模型能够有效调整枢纽机场的低效航班至周边机场,使得机场群内各机场航班分布较为均衡,有效控制各时段航班架次的变化趋势,优化效果显著.     

航空公司机组飞行实力利用率影响因素分析

机组飞行实力是指一个航空公司在计划期内可用于执行航班任务的飞行员的可用飞行时间,它是航空公司最重要的生产资源要素之一。当前飞行实力紧张是普遍制约国内航空公司发展的一个重要因素．作者研究了影响机组飞行实力利用率的主要因素,特别是提高飞行实力利用率的方法有助于飞行人力资源的有效利用．本文就当前飞行人力资源管理所面临的法律环境、航空公司运行管理和经营决策、航线网络结构、机组排班效率等几个层面系统地分析了影响航空公司飞行实力利用率的主要因素,探讨了提高机组飞行实力利用率有效途径。     

民航飞行品质监控及预警管理探索

目前 ,中国各大航空公司开展了飞行品质监控、对监控数据的分析 ,为保证飞行安全 ,加快新飞行员的培养提供了有效的科学手段。然而 ,飞行品质监控的预警管理功能亟待加强。通过调查分析中国民航飞行品质监控的管理模式和管理措施 ,提出了利用民航飞行品质监控进行民航灾害预警管理的新思路 ,探讨了民航飞行品质监控的预测方法。计算结果表明 ,可采用指数平滑法预测超限事件的发生趋势 ,及时发现民航事故的早期征兆 ,为民航灾害预警管理提供对策依据     

Solving airlines disruption by considering aircraft and crew recovery simultaneously

When disruptions occur, the airlines have to recover from the disrupted schedule. The recovery usually consists of aircraft recovery, crew recovery and passengers’ recovery. This paper focuses on the integrated recovery, which means above-mentioned two or more recoveries are considered as a whole. Taking the minimization of the total cost of assignment, cancellation and delay as an objective, we present a more practical model, in which the maintenance and the union regulations are considered. Then we present a so-called iterative tree growing with node combination method. By aggregating nodes, the possibility of routings is greatly simplified, and the computation time is greatly decreased. By adjusting the consolidating range, the computation time can be controlled in a reasonable time. Finally, we use data from a main Chinese airline to test the algorithm. The experimental results show that this method could be used in the integrated recovery problem.     

航班延误成本测算方法研究

针对目前对航班延误成本没有一个很明确的测算方法,通过研究国内航空公司的管理运行模式,作者重新划分了航空公司的延误成本结构,并据此提出了一种新的测算航班延误成本分析模型.按照该模型对B737-800与A320-200这两种国内航空公司的主流机型的延误成本进行了比较与计算,其结果可以为相关的管理决策提供有利的参考.该模型可...     

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机票定价一直是航空公司关注的问题,在适当的时间推出适当折扣的机票可以让航空公司增加收益. 本文首先考虑到旅客提前订票存在风险,并认为风险概率满足指数分布;然后通过航空公司与旅客之间的动态博弈,给出航空公司的关于时间的定价模型;接着在得出的定价模型基础上,确定不同折扣机票的退票手续费和航空公司销售各种折扣机票的时间区间. 研究结果表明：① 航空公司能承受的最低票价越低,订票周期越长;② 订票越是提早票价越低. 最后通过一个例子来说明这个定价机制不仅理论上可行,而且在现实中也能很好的应用,不仅降低了航空公司的销售成本,同时也增加了他们的收益.     

一种民航旅客社会网络关系分类算法

针对民航领域对旅客关系分类的需求，以旅客社会网络为背景，在当前存在的社会网络关系分类算法的基础之上，结合民航社会网络数据特征，提出了一种基于网络的关系类型迭代修正分类模型，设计了一个适用于民航领域的两阶段旅客关系分类算法．通过在真实的民航旅客社会网络数据集上进行的对比实验，验证了算法的有效性．     

竞争环境下航班舱位控制博弈模型

分析了中国航空市场的特点,以定义不同票价等级下各航空公司所提供的座位数为决策变量,舱位容量为约束条件,各家航空公司收益最大化为多目标函数,构建竞争环境下中国航空公司舱位控制的博弈模型,利用拉格朗日乘数法求解各航空公司最优低价票数,并以此来确定均衡舱位.仿真试验表明:各家航空公司舱位控制策略相互制约且能够达到均衡状态,但受到旅客需求随机性的影响,在12 000次的仿真试验中达到均衡的概率为12.68%,达不到均衡的概率为87.32%,因此,这种均衡是动态的且实现机率较低,结论与实际相符,模型切实可行.     

碳达峰目标下中国民航CO2与NOx减排协同效益分析

民用航空作为交通运输的重要组成部分，对落实国家碳达峰和碳中和战略具有重大意义。本文构建了一套符合民航特征的大气污染物与CO2排放综合预测模型，针对民航飞机未来增 长情况和2019—2050年民航CO2和NOx排放量开展预测分析，并利用协同控制坐标系和协同减 排弹性系数评价产生的减排协同效益。结果表明，未来民航飞机年增量呈现出不断增长的趋势， 与GDP、潜在产出及劳动效率的发展关联密切。燃油效率的提高并不能改变民航CO2和NOx排放量持续增长的现状，可持续航空燃料的发展使民航CO2排放量于2045年达峰，约为3.18×108 t，并会促进NOx排放量持续增长。通过技术改进与新动力飞机的进入可消除此影响，使民航CO2排放量达峰时间提前到2040年，排放量约为2.65×108 t，在此基础上，推进可持续航空燃料的应用可使民航CO2排放量在2037年达峰，约为2.47×108 t，可见民航业无法实现2030碳达峰愿景，且研究表明，适当引进可持续航空燃料，加快对民航技术的改进和新动力飞机的应用是强化民航CO2与 NOx协同减排的最佳选择。因此短期内着力提高飞机燃油经济性；中期加速推进可持续航空燃料 的应用比例；长期依靠新型动力飞机实现零碳飞行，是民航业实现双碳的最佳路径。     

离场航迹降噪优化设计的多目标智能方法

为满足新一代空管系统中离场航迹优化设计时降低噪声影响和减少飞行成本的需要,进行了离场航迹的多目标优化设计方法研究.结合飞行动力学和运动学模型,建立了符合民航飞机离场飞行阶段特征的航迹分段模型,提出了应用状态矩阵和控制矩阵准确表示航迹的数学方法.基于模糊理论建立航迹噪声影响、飞行成本和空中导航约束的满意度评价函数,提出了3种启发式搜索规则和动态领域搜索方法来改进模拟退火算法.仿真结果表明,在绕飞限制空域的前提下,降噪和减少飞行成本的目标无法同时达到最优;离场航迹多目标优化后的总体满意度比仅考虑降噪时提高了4.3%.