樞紐機(jī)場近機(jī)位分配及其容量計算理論研究.pdf

1、中國民航運輸業(yè)從上世紀(jì)九十年初開始進(jìn)入快速發(fā)展期，預(yù)計“十一五”以及未來的20年，仍將繼續(xù)高速增長。在此背景下，機(jī)場運輸資源尤其是樞紐機(jī)場，出現(xiàn)了運輸資源緊缺的現(xiàn)象。其中，機(jī)場近機(jī)位資源的緊張問題近幾年日益突出。機(jī)場近機(jī)位容量不足，不僅導(dǎo)致作業(yè)秩序變差，效率下降，機(jī)場航班安排受限，也降低了旅客的服務(wù)質(zhì)量，制約了行業(yè)的健康發(fā)展。因而，研究繁忙樞紐機(jī)場近機(jī)位運輸資源的容量和分配，分析并解決容量不足的限制因素，以及限制機(jī)位使用效率的決定因素，

2、就是現(xiàn)實運輸生產(chǎn)中亟待解決的一個重要問題。
　　 論文以機(jī)位分配問題為中心，研究如何將航班按照不同的要求(包括，抗延誤特性、旅客服務(wù)質(zhì)量高、機(jī)位占用效率高及飛機(jī)滑行油耗低等四類目標(biāo))分配到樞紐機(jī)場的近機(jī)位；之后再以機(jī)位分配結(jié)果為初始條件，通過機(jī)位占用的元胞自動機(jī)演化，研究機(jī)位占用沖突延誤的傳播和消散規(guī)律；進(jìn)而以限定沖突延誤傳播為條件，建立機(jī)位實際容量計算模型。
　　 主要創(chuàng)新性研究成果表現(xiàn)在以下方面：
　　 1、

3、研究機(jī)位占用沖突概率、沖突延誤概率和調(diào)整概率計算模型；以減小機(jī)位占用沖突概率為目標(biāo)，綜合考慮機(jī)型、機(jī)位配比關(guān)系，機(jī)位作業(yè)時間等要素，建立抗延誤樞紐機(jī)場機(jī)位分配優(yōu)化模型；采用遺傳算法對模型進(jìn)行優(yōu)化計算。經(jīng)實例驗證，優(yōu)化的機(jī)位分配方案具有較好的抗延誤和抗干擾能力；
　　 2、建立基于旅客行走距離與飛機(jī)滑行距離為優(yōu)化目標(biāo)的混合整數(shù)規(guī)劃模型，綜合考慮跑道使用方向、航站樓布局以及旅客轉(zhuǎn)機(jī)程序等因素，采用禁忌搜索算法對該模型進(jìn)行優(yōu)化計算。經(jīng)

4、實例驗證，優(yōu)化的機(jī)位分配方案可以使飛機(jī)滑行總距離減少31％，旅客轉(zhuǎn)機(jī)行走總距離減少13％；
　　 3、研究基于績效的樞紐機(jī)場近機(jī)位分配優(yōu)化模型，包括：基于飛機(jī)滑行油耗的機(jī)位分配優(yōu)化模型和基于機(jī)位占用效率(含機(jī)位面積效率和時間效率)的機(jī)位分配優(yōu)化模型。采用改進(jìn)的禁忌搜索算法對模型進(jìn)行優(yōu)化計算?；陲w機(jī)滑行油耗的機(jī)位分配模型計算結(jié)果顯示，如機(jī)位位置和數(shù)量滿足條件，理論上可以為北京首都機(jī)場在飛機(jī)滑行油耗方面日均節(jié)約50萬元-171萬元

5、(滑行速度分別選取25公里/小時和15公里/小時計算求得的結(jié)果)，一年節(jié)省2億元-6.24億元(滑行速度分別選取25公里/小時和15公里/小時計算求得的結(jié)果)；而基于機(jī)位占用效率的機(jī)位分配模型，可以使原有機(jī)位的使用效率提高20％；
　　 4、研究樞紐機(jī)場機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型。綜合考慮飛機(jī)滑行油耗、機(jī)位占用效率、旅客服務(wù)質(zhì)量以及機(jī)位占用沖突概率四個方面，建立基于信息熵的機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型以及固定權(quán)重的機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型，

6、并分別設(shè)計適宜的禁忌搜索算法。通過實例，驗證了模型和算法的有效性；
　　 5、基于元胞自動機(jī)理論，建立不更換機(jī)位條件下，機(jī)場近機(jī)位元胞自動機(jī)演化模型，包括無作業(yè)延遲或有作業(yè)延遲，固定或循環(huán)邊界條件下，機(jī)場近機(jī)位元胞自動機(jī)模型；通過模型演化，研究機(jī)位分配方案對機(jī)位占用沖突延誤的影響，建立空閑時間和沖突延誤時間的函數(shù)關(guān)系；以限定沖突延誤時間，滿足機(jī)型混合比、航班時段百分比、機(jī)型機(jī)位匹配等關(guān)系為條件建立機(jī)位實際容量計算模型。最后用實例

7、說明了該模型的正確性。
　　 總之，論文從不同角度探討了機(jī)位分配問題，包括抗延誤特性、旅客服務(wù)質(zhì)量、機(jī)位占用效率以及飛機(jī)滑行油耗等方面，并綜合以上要素建立了機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型，為實現(xiàn)機(jī)位分配的自動化和智能化奠定了理論基礎(chǔ)。同時，通過機(jī)位占用元胞自動機(jī)的模擬，研究了機(jī)位占用沖突延誤的傳播和消散規(guī)律，建立了限定沖突延誤時間的機(jī)位實際容量計算模型。模型結(jié)果不僅對改善樞紐機(jī)場近機(jī)位作業(yè)秩序提出了要求，也為現(xiàn)有條件下提高機(jī)位容量提供了