樞紐機場近機位分配及其容量計算理論研究.pdf

1、中國民航運輸業(yè)從上世紀九十年初開始進入快速發(fā)展期，預計“十一五”以及未來的20年，仍將繼續(xù)高速增長。在此背景下，機場運輸資源尤其是樞紐機場，出現(xiàn)了運輸資源緊缺的現(xiàn)象。其中，機場近機位資源的緊張問題近幾年日益突出。機場近機位容量不足，不僅導致作業(yè)秩序變差，效率下降，機場航班安排受限，也降低了旅客的服務質(zhì)量，制約了行業(yè)的健康發(fā)展。因而，研究繁忙樞紐機場近機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、旅客服務質(zhì)量高、機位占用效率高及飛機滑行油耗低等四類目標)分配到樞紐機場的近機位；之后再以機位分配結果為初始條件，通過機位占用的元胞自動機演化，研究機位占用沖突延誤的傳播和消散規(guī)律；進而以限定沖突延誤傳播為條件，建立機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；以減小機位占用沖突概率為目標，綜合考慮機型、機位配比關系，機位作業(yè)時間等要素，建立抗延誤樞紐機場機位分配優(yōu)化模型；采用遺傳算法對模型進行優(yōu)化計算。經(jīng)實例驗證，優(yōu)化的機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滑行距離為優(yōu)化目標的混合整數(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機程序等因素，采用禁忌搜索算法對該模型進行優(yōu)化計算。經(jīng)

4、實例驗證，優(yōu)化的機位分配方案可以使飛機滑行總距離減少31％，旅客轉機行走總距離減少13％；
　　 3、研究基于績效的樞紐機場近機位分配優(yōu)化模型，包括：基于飛機滑行油耗的機位分配優(yōu)化模型和基于機位占用效率(含機位面積效率和時間效率)的機位分配優(yōu)化模型。采用改進的禁忌搜索算法對模型進行優(yōu)化計算。基于飛機滑行油耗的機位分配模型計算結果顯示，如機位位置和數(shù)量滿足條件，理論上可以為北京首都機場在飛機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/小時計算求得的結果)；而基于機位占用效率的機位分配模型，可以使原有機位的使用效率提高20％；
　　 4、研究樞紐機場機位分配多目標優(yōu)化模型。綜合考慮飛機滑行油耗、機位占用效率、旅客服務質(zhì)量以及機位占用沖突概率四個方面，建立基于信息熵的機位分配多目標優(yōu)化模型以及固定權重的機位分配多目標優(yōu)化模型，

6、并分別設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、基于元胞自動機理論，建立不更換機位條件下，機場近機位元胞自動機演化模型，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，機場近機位元胞自動機模型；通過模型演化，研究機位分配方案對機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)關系；以限定沖突延誤時間，滿足機型混合比、航班時段百分比、機型機位匹配等關系為條件建立機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位分配問題，包括抗延誤特性、旅客服務質(zhì)量、機位占用效率以及飛機滑行油耗等方面，并綜合以上要素建立了機位分配多目標優(yōu)化模型，為實現(xiàn)機位分配的自動化和智能化奠定了理論基礎。同時，通過機位占用元胞自動機的模擬，研究了機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位實際容量計算模型。模型結果不僅對改善樞紐機場近機位作業(yè)秩序提出了要求，也為現(xiàn)有條件下提高機位容量提供了