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.      

A-SMGCS航空器场面滑行初始路径规划

依据先进机场场面引导与控制系统(A-SMGCS)3阶段路由规划策略,给出1种基于Petri网和遗传算法(GA)的A-SMGCS航空器滑行初始路径规划方法,为航空器确定由最优和s-1个次优滑行路径组成的初始滑行路径集合.提出1种基于模块化建模思想、面向路由规划的场面运行扩展赋时库所Petri网建模方法,并对航空器场面滑行特征进行分析;采用Petri网模型的变迁激发序列进行染色体编码,并考虑场面运行管制规则,分别给出染色体合法性检测与修复、交叉和变异算法.以某机场实际运行数据为基础,采用所给方法为所有进离港航班规划初始滑行路径,通过算法时间性能分析以及为实际航班规划初始滑行路径,验证所给方法的有效性.      

高速公路交通管制策略仿真评价

针对高速公路交通管控措施的评价问题,提出基于交通仿真软件的评价方法.交通仿真技术克服了传统方法的局限,为高速公路的管制研究提供了一种新的、高效便利的研究手段.对高速公路常用的交通管制策略进行分析,提出高速公路的交通仿真模型.最后以广清高速公路为例,通过VISSIM对实施交通管制手段的高速公路交通流进行模拟仿真,建立微观交通仿真模型,考察了交通管制措施的实施效果,从而为优选出最优的交通管控策略提供科学合理的依据.     

基于航班优先级排序的高峰时刻场面滑行调度优化研究

为解决高峰小时场面航空器滑行冲突,提高机场运行安全和效率,减少航班延误损失,提出了基于航班优先级的航空器滑行调度模型.以基于最短路径的总调度时间最小为目标,使用滚动时域策略,设计预测窗口、滚动窗口、调度子问题、滚动机制等调度要素求解模型.仿真算例表明,此调度模型能够在兼顾航班优先级别属性的同时,规避了滑行中的各类冲突,对枢纽机场高峰小时内的18架不同属性的航空器实施了优化调度,较之原调度方案,总体时间减少了近2 min,提高了总体效率.      

基于动态窗口和绕墙走的自动垂直泊车轨迹规划

针对现有自动垂直泊车轨迹规划因需要轨迹数学模型而灵活性差和采用开环离线规划而无法动态调整路径的问题,提出一种基于动态窗口和绕墙走策略的垂直泊车轨迹规划方法.将轨迹规划问题解耦为与时间无关的路径规划和与时间相关的速度规划,并在分析车辆阿克曼转向特性的基础上,通过绕墙走策略实现无先验轨迹模型的路径规划.同时将绕墙走路径作为全局启发信息,用于驱动基于模型预测控制的动态窗口法进行速度规划,其反馈优化特点能够对路径进行局部动态调整.仿真实验结果表明,该方法能够在控制、定位精度0.2 m的情况下,安全有效地完成车辆垂直泊车,且能动态地对车辆路线进行局部调整.      

突发事件下公交车辆快速动态滞站调度算法

为解决突发事件导致公交系统服务水平下降的问题,基于均衡公交车辆车头时距的调度思想,提出了能够适应于突发事件的快速动态滞站调度算法,建立了突发事件下的单线路公交动态调度模型.通过建立滞站调度的数理基础,分析了单站车头时距的控制问题,分析了快速滞站调度策略,从而得到了全线车辆的最优滞站调度算法,并对其进行数理分析和仿真验证.结果表明:该方法能均衡全线车辆运行时间间隔,降低乘客平均候车时间,有效提高公交系统运行服务水平.     

面向节能减排的机场地面运行优化研究

为了减少航空器在地面滑行阶段因等待造成的污染物排放量.在起飞着陆(LTO)循环污染物排放量计算模型基础上,研究了航空器在地面滑行阶段滑行动作类型及对应推力,将研究出的不同滑行动作对应推力值代入LTO循环计算模型,提出了基于滑行动作的航空器污染物排放量计算模型,并以该计算模型为目标函数,以航空器过机场关键节点时间为决策变量,考虑滑行冲突、滑行速度、航空器开始和结束滑行时间3种约束建立航空器场面节能减排滑行优化模型,并利用遗传算法对该模型求解.以哈尔滨机场航班数据进行实例计算,同时借助TAAM仿真软件对机场进行实际运行仿真.通过与TAAM输出仿真数据比较,经过模型优化后污染物排放量总体降低了32.89%,说明通过控制离场航空器推出时间和进场航空器经过其滑行路径关键节点时间可达到节能减排目的.      

面向节油减排的平行多跑道混合运行机场停机位分配模型

针对因隔离平行运行模式与不合理跑道机位使用方案引起的航空器场面滑行排放过高的停机位分配问题，在传统停机位分配模型基础上，研究了多跑道运行模式对停机位分配方案的影响，基于空管机场2方协同运行与就近起降运行模式，研究了面向平行多跑道混合运行的停机位分配模型。通过引入航空器空中走向约束与航班接续约束，以减少采用航班横跨场面运行这个过长滑行距离的停机位分配方案。在此基础上，考虑不同机型发动机燃油流率对分配方案燃油消耗及碳排放的影响，以最小化燃油消耗为目标建立整数规划数学模型，并结合天津机场典型时段运行数据进行仿真验证。仿真结果表明:与原计划运行结果相比，优化策略的滑行距离与碳排放分别减少了11.9% 和13.3%，说明通过优化多跑道运行机场的停机位跑道使用方案可有效减少滑行距离与油耗，达到节油减排的目的。      

机场容量评估中仿真飞机流的设计与实现

为了提高机场及终端区容量评估的计算精度,以机场实际航班运行数据库为基础,讨论了仿真飞机流的数据构成,提出了飞机流的仿真思路、模块结构设计和仿真流程,构建了飞机流生成模型.为保证航空器运行的"单列不可超车"性和最小运行间隔要求,运用数理统计方法,确定了机头距服从移位负指数分布的假设检验,并采用素数模积式发生器和逆变法保证了仿真过程的随机性,编程实现了随机飞机流的仿真.算例仿真结果表明,此模型是可行的,实现了统计意义上机头距概率分布类型的优化,为容量仿真评估提供了较为理想且准确的仿真飞机流.     

基于城市干道十字路口场景的纯电动汽车两目标优化研究

以某款纯电动汽车在城市双向四车道十字路口场景下运行的安全性和经济性为目标函数,进行了4种运行轨迹分析,采用NSGA-Ⅱ算法对车速和加速度进行优化求解,提出一种基于NSGA-Ⅱ算法的模糊控制策略,并制定相关的隶属度函数和模糊规则,验证了纯电动汽车双目标优化模型的准确性和可行性。结果表明,该目标函数很好地兼顾了纯电动汽车的安全性和经济性等问题,得到了纯电动汽车在双向四车道十字路口下的最优运行轨迹和最佳道路宽度,提高了纯电动汽车通过城市干道十字路口的安全性和经济性。