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.     

基于EEMD-ELM 的航班运行风险混沌预测

针对航班运行风险可靠预测方案，以某航空公司2016-2018 年航班运行风险数据为基准，通过相空间重构，序列混沌特征的识别，构建基于极端学习机(ELM)的航班运行风险混沌短期预测模型，基于集成经验模态分解(EEMD)阈值降噪方法进行改进；最后，计算风险预测结果，分析不同方式下的预测精度. 结果表明：航班运行风险时间序列具有混沌特征， EEMD方法可抑制序列本征模态函数(IMF)的模态混叠现象；经由EEMD阈值降噪处理后，短期预测结果的修正平均绝对百分误差(MAPE)值显著下降. 证实本文航班运行风险预测方案可行且有效.     

基于Service Model的国内航班计划运行仿真

航班计划运行仿真是一个高效的、低成本的、高准确度的、动态的航班计划评估方法.随着国内航空运输量的增加和航线网络的扩展,对航班计划的可行性和经济性提出了更高的要求.本文以Service Model仿真软件为平台,构建了一个国内航班计划在航线网络层面运行的仿真模型.仿真模型通过模拟航班在地面过站和天空飞行等运行过程(包括国内150个机场),不但可以根据航班延误时间,缓冲时隙,轮挡时间,飞机利用率等参数评估任何一个国内航班计划,还可以在运行过程中为不正常航班恢复系统提供随机延误航班,并对恢复结果进行评估.     

不正常航班恢复策略评估体系研究

基于航班不正常性,从运行控制人员的角度,紧密结合实际运行控制环境,分析不正常航班的恢复策略评估指标体系,建立相应层次结构。鉴于各项指标间的相关性,采用模糊综合评判理论与专家调查法,建立不正常航班恢复策略评估模型,实现对运行控制人员恢复策略的有效评估。     

基于KNN和SVR的航班滑出时间预测

针对大型繁忙机场粗放式预估航班滑出时间可能带来的场面交通不畅、运行效率不高等问题,基于K最近邻(KNN)和支持向量回归(SVR),构建了离港航班滑出时间预测模型.该模型采用KNN方法,考虑滑行距离、滑出过程中同一跑道正在滑出航班数、撤轮档后15 min内推出航班数等因素,预测得到航班滑出期间使用同一跑道的起降航班数;基于该预测结果,结合滑出距离和撤轮档前15 min同一跑道平均滑出时间等因素,采用SVR预测航班滑出时间.使用首都机场航班运行数据对模型进行检验,结果表明:在误差范围为±3 min内,平均预测准确率可达79.86%.     

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Adaptive Lasso与RF的航班运行风险预测改进研究

为了解决航班运行风险高维数组运算过于复杂的问题,同时为防止模型过度拟合影响预测精度,基于中国民航局发布的风险评估体系,以某航450组真实航班数据为标准样本,首先使用自适应套索算法（Adaptive Lasso）进行降维,从63项风险自变量中筛选出15项独立变量;然后,使用随机森林算法(Random Forest,RF)进行防过拟合处理,结果显示当使用重要度排序前12项变量拟合时,结果误差达到最小值,即得到最终预测指标;最后,构建Adaptive Lasso和RF的二阶段混合模型,同时选取主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、径向基函数(Radial Basis Function,RBF)网络、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)3种对比方法,使用十折交叉验证精度.结果表明：Adaptive Lasso方法在筛选掉48项指标后,结果精度未见下降;经RF处理后4种方法评估精度均大于未处理前;Adaptive Lasso-RF混合模型的预测准确率和稳定性均优于PCA、RBF神经网络和SVM等方法.综上说明混合模型实现了有效降维和防过拟合,可大幅提升预测精度,用于解决航班风险预测问题可行并有效.     

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。     

机场群运行方式下的航班时刻与频率优化模型

针对枢纽机场的拥堵问题,提出了机场群航班时刻与频率优化策略.应用运输需求管理理论,以旅客最小出行损失时间为目标函数,以旅客流失率与航空公司客座率为约束条件,建立了基于机场群运行方式的航班时刻与频率优化模型.根据机场群内5个机场的地面交通时间与枢纽机场的航班数量与平均延误的关系,将机场群内各个机场的旅客需求进行分类,采用k-means聚类算法,计算了航班时刻与频率、旅客出行损失时间、机型与数量分配方式.计算结果表明:在机场群运行方式下,旅客需求分为7类,满足全部旅客需求的航班数量为11个,旅客出行损失时间为123 403 min;在独立运行方式下,旅客需求分为8类,满足全部旅客需求的航班数量为13个,旅客出行损失时间为165343 min;在机场群运行方式下,采用遗传算法求得的满足全部旅客需求的航班数量为11个,旅客出行损失时间为126119 min.     

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航班计划运行仿真是一个高效的、低成本的、高准确度的、动态的航班计划评估方法. 随着国内航空运输量的增加和航线网络的扩展,对航班计划的可行性和经济性提出了更高的要求. 本文以ServiceModel仿真软件为平台,构建了一个国内航班计划在航线网络层面运行的仿真模型. 仿真模型通过模拟航班在地面过站和天空飞行等运行过程（包括国内150个机场）,不但可以根据航班延误时间,缓冲时隙,轮挡时间,飞机利用率等参数评估任何一个国内航班计划,还可以在运行过程中为不正常航班恢复系统提供随机延误航班,并对恢复结果进行评估.     

民航运输航空器着陆阶段偏出跑道事件分析模型

为了克服故障树分析方法只能描述正常和故障两种状态的缺陷,利用故障树方法的逻辑分析优势,以及贝叶斯网络描述多态事件和计算概率的功能,建立了基于故障树和贝叶斯网络相融合的航空器着陆偏出跑道事件分析模型,提出了故障树与贝叶斯网络之间的转换算法求解该模型.根据1996—2010年中国民航着陆偏出跑道事件的数据,确定了着陆航空器偏出跑道的主要原因,并按重要程度进行了排序.研究结果表明:积水、反喷或减速板故障、复杂气象条件、驾驶术欠缺、前轮转弯卡阻、夜航或受灯光不利影响、对机组资源管理失效、积冰积雪是导致着陆偏出跑道的主要风险因素,其后验概率均大于0.3;应针对主要风险因素,制定针对性预防措施.      

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。     

基于VOR导航的平行航路侧向碰撞率计算模型

为了有效确定平行航路安全间隔与评估碰撞风险, 分析了侧向碰撞影响因素, 利用Reich模型和概率论理论, 建立了非洋区VOR导航下平行航路的侧向碰撞率计算模型。对Reich模型进行了改进, 以圆柱体碰撞模板代替传统的长方体碰撞模板, 推导出平行航路侧向碰撞率的计算公式, 利用事件的概率运算法则, 给出VOR导航下航路飞行时两机侧向重叠概率的计算模型。计算结果表明: 给定航路侧向碰撞率小于规定值, 所设定的平行航路间隔在给定的飞行环境下是安全的, 符合客观实际, 因此计算模型可行。     

基于变权可拓物元的铁路“走出去”公私合营项目风险决策

针对铁路“走出去”公私合营(PPP)项目的风险评估决策需求，提出一种基于变权可拓物元模型与累积前景理论的风险决策方法。在构建风险评价指标体系的基础上，通过经典域、节域矩阵及待评物元等级量化值综合确定各风险指标的组合权重。考虑决策者损失规避、收益偏好等心理特征，结合变权理论与贴近度准则，从损益角度综合确定风险决策参考点，基于蒙特卡洛模拟构建风险决策价值函数与概率权重函数，通过敏感性分析对不同风险指标取值下累积前景值的相应变化进行探讨，并以实际铁路“走出去”PPP项目为例进行风险评估决策。相应分析结果表明，所提出的风险决策方法能够有效识别铁路“走出去”PPP项目建设运营过程中面临的关键风 险，判别项目风险等级贴近度，并为铁路企业与政府机构进行风险决策提供参考。     

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。     

道路拥堵概率估计方法及其在城市交通运行评价中的应用

首先提出能够统一描述不同交通负荷下路段内车流离散性进的出行时间指数 （TTI）概率分布模型,并建立该分布模型参数随路段速度变化的模型.进而给出一种新的 拥堵概率估计方法.其根据路段速度获得路段内车辆TTI 的概率分布参数,进而获得隐含 的车辆TTI 概率分布及路段处于不同拥堵状态的概率.应用于交通运行评价,解决了现有 方法评价结果受路段长度影响,以及微观评价波动性大的缺陷.给出的理论方法在交通运 行分析、仿真及控制领域具有广泛的应用前景.     

生鲜农产品供应链物流风险传递机理及控制

为更好反映物流作业时间偏差产生的损耗风险传递情况,基于物流服务时间约束条件下,对物流延误造成的超期风险在生鲜农产品供应链中的传递问题进行了分析.首先,借鉴传染病学的疾病传播原理,将传染源、传播载体、受染者3个传染要素引入到物流风险传递识别中,获取物流超期风险五个要素,物流作业标准、管理能力、环境保障、物流延期和空间风险传递;其次,构建了生鲜农产品供应链物流风险的传递模型,采用数值分析迭代法,得到风险传递下供应链整体超期风险值;最后,研究了控制自身风险、空间传递和物流延迟等参数对供应链超期风险值的影响并通过算例进行分析.研究结果表明:在链式供应链沿单一物流方向传递情况下,风险值测算能够有利于发现控制风险传递的关键节点,对关键节点的风险要素优化后能有效减少供应链风险值;节点2和节点4被识别为供应链超期风险产生的关键节点,风险值为0.45和0.39.对占比较高的环境保障、空间传递因素进行优化后,使得供应链超期风险值从原有的0.39减少为0.29.      

多跑道航班起降调度优化算法

为了提升大型繁忙机场的运行效率, 考虑了多跑道的运行条件和安全要求等因素, 以最小航班总延误为目标函数, 以最大位置偏移为约束条件, 引入滚动时域控制策略, 建立了航班动态排序模型。针对多跑道航班调度问题的特点, 分别采用基于滚动时域控制策略的遗传算法和现有的先到先服务算法求解模型。计算结果表明: 当航班正常时, 采用现有的先到先服务算法, 航班总延误为1 712s, 采用基于滚动时域控制策略的遗传算法, 航班总延误为1 080s, 与先到先服务算法相比, 延误时间减小37.0%;当航班不正常时, 采用现有的先到先服务算法, 航班总延误为1 658s, 采用基于滚动时域控制策略的遗传算法, 航班总延误为969s, 与先到先服务算法相比, 延误减小41.5%。可见, 基于滚动时域控制策略的遗传算法有效。