多机场终端区进离场航班协同排序研究

为了缓解繁忙终端区日益严重的空域拥堵和航班延误现状,研究了多机场终端区进离场航班协同优化排序问题.通过深入分析多机场终端空域结构,以及进离场航班运行特征,综合考虑尾流间隔、移交间隔、放行间隔、多跑道不同运行模式下的运行间隔等约束限制,将多机场终端区视为一个系统,引入"外围航班流"概念,以最小化航班延误为优化目标,建立了多机场终端区进离场航班协同优化排序模型,并采用改进的模拟退火算法对所建模型求解.选取上海终端区为研究对象进行仿真验证,仿真结果表明:利用本文提出的优化方法航班总延误比先到先服务策略减少了37.85%,有效地提高了多机场终端区进离场航班的运行效率.     

基于阻塞流的多场景终端区容量影响机理

为研究终端区容量的影响因素及变化规律和趋势,基于终端区运行特性分析,综合考虑航线长度、飞行速度、管制间隔等因素,采用阻塞流理论和方法,建立了终端区容量网络模型.以杭州萧山机场终端区为例,构建了恶劣天气发生位置、双跑道运行模式等多运行场景,分析了不同因素对终端区容量的作用关系和影响规律.研究结果表明:终端区容量受恶劣天气影响呈不均匀阶梯状递减,下降梯度与航线的可替代性紧密相关,当影响AND方向单一进场航线时,容量下降10~20架次/h;不同的多跑道运行模式下容量相差明显,容量区间在33~108架次/h.      

基于多Agent的多机场终端区空中交通智能仿真系统设计

本文采用分布式人工智能Multi-Agent理论和方法,探讨多机场终端区空中交通运行的模式,以及航班、管制员与机场等多部门之间的协同工作模式。设计了多Agent的仿真系统模型,给出了航班Agent、管制员Agent和机场管制区Agent等关键智能Agent的具体设计模型,构建了基于多Agent的多机场终端区空中交通智能仿真系统的整体框架和运行体系。为复现多机场终端区实际运行状况,实现多机场终端区空中交通智能仿真奠定了基础。     

机场终端区容量利用和流量分配协同优化策略

为充分利用机场终端区系统容量,减少航班延误,协同优化进离场容量利用和流量分配策略．把进离场视为互相影响的两个过程,以机场终端区系统容量为约束,以进离场航班总延误损失最小为目标,建立了容量利用和流量分配优化模型．引入航班延误损失优先级系数作为航空公司协同决策的偏好信息．用遗传算法求解模型．算例结果表明,该策略在充分利用容量和使航班延误损失最少的同时兼顾了航空公司的利益;设计的遗传算法运行稳定．     

考虑航段复杂度的机场终端区进场程序设计与评估

机场附近的进近空域通常是限制机场航班量增长的瓶颈。随着进近空域内日益增长的空中交通,管制员与飞行员的通信和工作负荷持续增加,航班延误频发。为了进一步提升机场进近空域容量,先进的技术和方法不断被应用于空中交通管理中。近年来,在世界各主要繁忙机场逐步推广点融合系统（Point Merge System）,旨在通过新的进场程序实现进场航班高效排序和连续下降运行,解决进场交通流汇聚问题并优化排序间隔管理。然而,目前很少关于如何结合机场附近空域结构设计点融合系统的研究。本文以南京禄口国际机场为例,提出了航段复杂度评估方法,评估了当前空域的航段复杂度,识别空域运行瓶颈,选取融合点位于HFE和OF方向进场轨迹的交汇点,交通流开始汇聚整合的定位点作为程序融合点,并以此为基础设计了点融合系统。通过计算机仿真和雷达模拟机仿真,并对其不同运行方式下的航班延误和机场流量进行对比,验证了点融合系统的有效性和先进性。本文的研究为其他机场设计并实施点融合系统可提供参考。     

平行跑道运行模式对终端区交通流特性的影响研究

为提升终端区空中交通运行效率,研究平行跑道运行模式对终端区交通流特性的影响.根据终端区空域结构特点、跑道运行规则,建立了终端区进场动态排序策略、进离场协调策略和航空器跟驰行为模型;选取国内某终端区标准进离场程序SID-STAR和双平行跑道构型,基于NetLogo仿真平台实现了终端区交通流运行仿真,对比分析了独立运行、相关运行和隔离运行典型跑道运行模式下终端区交通流特性参数的变化规律.结果表明:独立运行模式下终端区交通流运行效率较高但流量波动性较大,隔离运行模式下运行效率最低但最稳定;独立运行模式下终端区交通流的拥堵消散最快且延误最小,相关运行模式次之,隔离运行模式下终端区交通流的拥堵消散最慢且延误最大.     

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%.     

һ���µ�ͣ��λ�����Ż�ģ��

针对国内机场目前基本依据经验分配停机位的情况,基于传统滑行路径的理念,建立了降低旅客进出机场飞行区时间的停机位分配模型.在满足场面运行安全约束及可接受延误水平下,寻求时间最小的分配方案.通过机场的地面网络数据、运行模式以及航班计划等信息,利用计算机仿真对模型进行了算法设计,并利用MATLAB编程进行了计算,与机场地面容量评估系统（ACES）中的停机位随机分配模型进行了对比.结果显示：与随机分配模型相比,旅客飞行区平均停留时间减少9.7%,机场地面容量提高5.7%,冲突次数和延误时间分别降低9.4%、6.4%.因此,机场运行效率与资源配置情况得到改善,所提模型与算法有效.     

多机场终端区微观交通流建模与仿真分析

为研究多机场终端区交通流微观时空特性与演变规律,考虑终端区内单股、汇聚和交叉交通流具有基于目标点运行的基本特征,依据先到先服务原则,利用刺激-反射跟驰理论,建立了空中交通流局域排序模型、跟驰模型和机动模型.在此基础上,采用多智能体仿真工具NetLogo,构建了多机场终端区交通流仿真平台,仿真分析了进场交通流特征参数之间的关系和灵敏性,以及进离场交通流之间的相互影响.研究结果表明:多机场终端区进场交通流存在明显的相变与迟滞特征,形成自由相、畅行相、伪拥塞相和同步拥塞相等基本相态;流量与速度密度乘积之间存在线性关系;管制间隔对交通流的影响较大且存在最优管制间隔,进场交叉点的最优管制间隔为8 km.      

一种新的机场地面容量评估模型

空中交通流量剧增,机场容量与空中交通需求的矛盾日益凸出,针对机场地面滑行网络,提出滑行飞机流优化算法,确定飞机经过指定滑行路径上各点的最优时间,避免航班冲突,减少航班延误,将该算法用于机场地面容量评估模型中的飞机流产生模块,结合计算机图形仿真技术开发了机场地面容量评估系统,利用成都双流国际机场的实际航班数据进行仿真计算,得到的容量评估结果验证了该评估模型的可行性和优越性。     

基于中介真值程度度量的航班起飞风险评估方法

航班起飞风险评估能够对影响航班起飞安全的因素进行有效的识别、分析与评估,是保障航班起飞安全的重要手段与方法。本文研究了基于中介真值程度度量的模糊综合评估方法,对不同风险指标的真值程度度量过程与参数设置方法进行了设计,并基于中介真值程度度量值构造了模糊评判矩阵。文章最后采用国内某机场航班运行历史数据对所提出方法进行了验证,结果表明,基于中介真值程度度量的模糊综合评估方法能够较准确地评估航班起飞风险值,评估结果能够为航班起飞风险管控提供辅助决策支持。     

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.     

多跑道机场停机位分配仿真模型及算法

基于传统滑行路径和停机位等待的理念,建立了多跑道机场停机位分配仿真模型,在满足场面运行安全约束的条件下,寻求滑行时间最小的分配方案。通过多跑道机场的地面网络数据、运行模式以及航班计划等信息,利用计算机仿真对模型进行了算法设计,并对场面的实时运行状况进行了停机位分配的仿真模拟。仿真结果表明:该算法与随机分配算法相比,多跑道机场的地面容量提高了4.6%,冲突探测与解脱的次数降低了10.7%,最大延误减小了34.8%,因此,机场场面的运行效率得到提高,所提算法有效。     

基于动态容量的航班进离场流量鲁棒优化分配

为解决机场和定位点动态容量条件下的航班进离场流量优化分配问题,以总航班延误损失为决策依据,建立了绝对鲁棒优化模型、偏差鲁棒优化模型和相对鲁棒优化模型,并用捕食搜索算法,设计了寻找鲁棒最优解的算法流程.以国内某机场数据为例进行仿真验证,结果表明,得到的鲁棒最优解能够根据不同偏好有效规避风险,与该终端区一般容量条件下最优解的航班延误损失相比,偏差鲁棒最优策略和相对鲁棒最优策略下的航班延误损失分别减少了8.2%和7.8%.     

基于跑道运行类别的航班优化排序方法

现有空中交通基础设施难以满足日益增长的空中交通运输需求,多跑道作为机场的瓶颈区域是造成机场拥挤和航班延误的重要原因。针对跑道起降特性以及实际运行机型引入多跑道运行类别的概念,以最小化航班延误成本为优化目标,根据问题的数学描述,建立了适用于相关运行模式下多种跑道构型的多跑道机场航班优化排序模型。结合动态规划及启发式算法基本理论,采用基于改进动态规划方法的滚动时间窗启发式算法对问题进行求解。实例验证分析了跑道运行类别、安全间隔、时间窗大小对航班延误的影响,并通过更为普遍的跑道系统进行实例验证,进一步分析了滚动时间窗启发式算法的计算性能,验证了建模思想对容量评估效果的影响以及所提模型和方法的有效性和可行性。     

基于时空消耗理论的多航站楼机场车道边 容量评估

为克服传统车道边容量评估方法应用于多航站楼机场时数据采集困难的问题,基于数据采 集容易、计算精度高的原则,利用时空消耗理论建立了车道边容量模型。首先,建立了单一车型 运行下的容量模型;其次,分析了混合车流运行情况,通过参数标定,建立了基于时空消耗理论 的多航站楼车道边容量模型;再次,利用现场调查数据,将模型应用于天津机场T1 和T2 航站楼 车道边,结果表明,目前天津机场车道边流量仅为其容量的1/3 左右,大量资源处于闲置状态; 最后,依据实际情况给出几点车道边容量提升策略。利用该模型能够在仅利用基础设施的基础数 据的情况下,快速、准确地计算出多航站楼机场车道边的总容量,并能够根据时空消耗理论证明 公共交通的运载能力远大于私家车或出租车,机场相关部门可据此采取相应措施。     

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.     

基于密度峰值的终端区航迹聚类与异常识别

为有效解决高流量终端区内标准飞行模式、非标准飞行模式和异常飞行模式难以自动分离的问题，采用广泛记录的广播式自动相关监视(ADS-B)数据，构建了基于稳健深度自编码器(RDAE)和快速搜索并寻找密度峰值的聚类(CFSFDP)算法的航迹聚类模型; 使用RDAE降维提取终端区内航迹集的非线性特征，利用多种正则化手段约束内部低维流形，以重建更紧密的航迹并将其作为CFSFDP算法的输入，利用轮廓系数选取不同密度飞行模式的聚类中心，并调节边缘密度参数识别出异常航迹; 选取主成分分析(PCA)结合有噪声的空间密度聚类(DBSCAN)算法、动态时间规整(DTW)结合DBSCAN的2种常用航迹聚类模型作为对比项，分别在广州白云机场1 d的少量数据和45 d的大量数据上进行试验。分析结果表明:DTW与CFSFDP的结合模型在少量数据集上具有最优的航迹聚类性能，轮廓系数比对比项分别提升了62%和28%，且可以自动识别出遵循区域导航标准飞行模式的航班和特定环境下遵循管制偏好的非标准飞行模式的航班，识别异常航迹的精确度也分别提高了57%和10%;大量数据下，提出的RDAE结合CFSFDP模型的聚类性能比经典的PCA结合DBSCAN算法提升了13%，且具备可接受的时间复杂度。由此可见，建立的终端区飞行模式区分模型可为空域级交通流性能评估和航班级航迹预测与优化提供数据提取平台。      

机场陆侧出发车道边布局方案

为科学利用机场陆侧出发车道边设施，针对机场车道边交通流特征，对机场出发车道边不同布局方案进行量化分析。探讨国内常见出发车道边布局形式、交通特征及通行能力，基于各车道通行能力构建考虑停车道溢出状态的出发车道边通行能力理论模型。以济南遥墙国际机场为例，利用VISSIM微观仿真软件的参数标定和场景构建对通行能力模型的准确性予以验证，结果显示：理论和仿真通行能力的相对误差分别为6.1%和4.2%。最后，在济南遥墙机场规划中的T2航站楼出发车道边设计5种布局方案，并运用仿真评价方法对通行能力和运行效率进行评价，结果表明方案3和方案4的运行效果最优。     

终端区空中交通管制运行品质综合评价

为定量评价繁忙终端区空中交通管制运行品质,以成都终端区为研究对象,针对单跑道终端区,建立了包括管制业务量、安全性能、效率性能、工作负荷及交通拥挤度的管制运行品质定量评价指标体系.根据专家意见选取20个相对独立的指标,给出了基于主成分分析法的综合评价方法.采集覆盖一周每日繁忙时段10:00～22:00的84个样本,得到各时段的管制运行品质综合评价结果.经K-均值聚类分析及实际运行表明,本文方法可行,评价结果与实际情况相符.评价结论为终端区的运行策略优化提供了依据.