民用機(jī)場停機(jī)位分配問題優(yōu)化模型與算法的研究.pdf

1、隨著中國民航業(yè)規(guī)模的快速發(fā)展，國內(nèi)的各大航空公司和機(jī)場都迎來了大好的發(fā)展機(jī)會，但同時也存在著相應(yīng)的挑戰(zhàn)。隨著國內(nèi)民航業(yè)務(wù)量的劇增，考驗著機(jī)場和航空公司各方面的保障和協(xié)調(diào)能力。停機(jī)位是機(jī)場的重要資源，是空側(cè)與陸側(cè)的交接點，航班落地后起飛前的停泊位置，并保證旅客能夠方便的上下航班、轉(zhuǎn)機(jī)以及進(jìn)出港，確保機(jī)場地面各項作業(yè)的順利進(jìn)行。合理的停機(jī)位分配可以大大提高機(jī)場的服務(wù)水平，減少因航班晚點等因素帶來的影響，并提升旅客的滿意度。因此，停機(jī)位分配問

2、題已經(jīng)成為機(jī)場運營迫切需要深入研究和盡快解決的關(guān)鍵問題。
　　本文針對停機(jī)位分配問題，利用系統(tǒng)優(yōu)化、人工智能的理論與方法以及系統(tǒng)仿真，對停機(jī)位分配相關(guān)模型進(jìn)行了研究，以期為機(jī)場資源優(yōu)化配置提供理論和方法支持。具體來講，本論文研究工作主要包括如下幾個方面:
　　(1)綜述了國內(nèi)外停機(jī)位分配問題的研究現(xiàn)狀，深入考察了機(jī)場停機(jī)位分配問題的相關(guān)業(yè)務(wù)問題以及停機(jī)位相關(guān)時間參數(shù)的確定，探索了停機(jī)位分配系統(tǒng)的基本影響因素。
　　(2

3、)研究提出基于航班從起降跑道至所在區(qū)域的滑行距離最小化，建立了停機(jī)位分區(qū)的分配模型，并提出了停機(jī)位分區(qū)的分配方案。在算法的設(shè)計中，由于EMA算法一般用來處理連續(xù)優(yōu)化問題，但是停機(jī)位分區(qū)的分配問題屬于離散優(yōu)化問題，本論文中采用Random-Key方法可以使EMA算法對模型進(jìn)行優(yōu)化求解，最后，以首都國際機(jī)場的1號坪、西2號坪、2號坪、3號坪、5號坪以及8號坪劃分成8塊區(qū)域，并對航空公司的航班所停放的區(qū)域進(jìn)行重新分配，結(jié)果表明，在以航班滑行距

4、離為目標(biāo)的前提下，重新分區(qū)后的方案優(yōu)于現(xiàn)有的方案，從而為機(jī)場停機(jī)位分區(qū)的分配方案提供參考。
　　(3)建立了基于混合禁忌搜索算法的停機(jī)位分配模型，在考慮停機(jī)位分配問題時，應(yīng)當(dāng)考慮使得各個停機(jī)位的空閑時間相對均衡，以確保在某些航班發(fā)生短時間延誤時，有足夠的停機(jī)位空閑時間對其進(jìn)行緩解，而不影響其他航班進(jìn)入停機(jī)位。本論文根據(jù)目標(biāo)函數(shù)內(nèi)在特征，推導(dǎo)出已經(jīng)計算得到的停機(jī)位空閑時間與未進(jìn)行計算空閑時間的關(guān)系，并以此為基點設(shè)計了求解該模型的初始

5、解生成算法，再通過TS算法進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，本論文設(shè)計的啟發(fā)式算法要比原有停機(jī)位分配方案作為初始解在尋優(yōu)能力上更容易達(dá)到最優(yōu)解。
　　(4)提前考慮航班進(jìn)入停機(jī)位晚點的情況，建立了基于航班晚點傳播理論的停機(jī)位分配模型。根據(jù)航班等級提出了三類航班晚點傳播情況，以此定義了航班后效晚點時間;其次，運用數(shù)學(xué)分析方法分別計算三類運行航班組的平均航班后效晚點時間，并依據(jù)航班晚點傳播的規(guī)律建立晚點傳播的平均航班后效晚點傳播時間的計算方法，以分

6、類綜合平均后效晚點時間最小為目標(biāo)建立停機(jī)位分配模型。在算例的分析中，利用航班進(jìn)入停機(jī)位晚點的規(guī)律，隨機(jī)產(chǎn)生一組晚點時間序列對優(yōu)化后的方案進(jìn)行測試，結(jié)果表明該模型得到的優(yōu)化方案具有很好的緩解航班晚點傳播效應(yīng)，從而為機(jī)場制定魯棒性的停機(jī)位分配計劃提供理論依據(jù)。
　　(5)建立了可更換停機(jī)位的元胞自動機(jī)模型，該模型屬于動態(tài)停機(jī)位分配的范疇，以航班晚點產(chǎn)生的增晚時間作為更換停機(jī)位的條件，提出了航班可更換停機(jī)位的調(diào)整規(guī)則，并結(jié)合元胞自動機(jī)在