基于改进遗传算法的最小油耗机场飞行区布局优化

作     者：李汝宁 冯兴 LI Runing;FENG Xing

作者机构：天津职业技术师范大学汽车与交通学院天津300222 中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 

出 版 物：《重庆交通大学学报（自然科学版）》 (Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science))

年 卷 期：2022年第41卷第12期

页      面：48-55页

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51808547) 天津市教委自然科学研究项目(2019KJ124) 

主　　题：航空运输工程 节能 改进遗传算法 停机位分配 飞行区布局 

摘      要：为降低机场飞行区的飞机燃油消耗,根据飞行区的结构特点,完成了改进遗传算法设计,并针对停机位分配和飞行区布局开展了优化研究。通过对飞行区跑道、滑行道、联络道及停机坪位置和停机位分布形式的分析,在考虑不同机型飞机油耗的基础上,建立了单跑道飞行区构型以及直线式停机位分布形式的飞行区油耗仿真模型,以飞行区油耗最低为优化目标,完成适应度函数设计;设计了一种实数编码和二进制编码混合编码方式,可兼顾停机位分配和飞行区结构参数的编码需求;完成混合编码基因到可行解的映射以及基因选择、交叉和变异的进化操作设计;采取惩罚函数的方法,减小进化过程中不可行解基因对可行解基因的影响;采用最优保存策略,以保证最优个体基因在进化操作过程中不被破坏,提高遗传算法优化的效率和准确度;为验证优化方法的有效性,对飞行区构型为一跑一滑和停机位分布形式为直线式的飞行区进行了优化。优化结果表明:经改进后的遗传算法可有效对飞行区参数进行优化,以实现飞机油耗最低的目的,优化收敛速度快、质量高。