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单跑道连续离场条件下的航班排序优化方法

沈阳航空航天大学学报 2020年第6期37卷 83-90页

作者：黄涛马双黄研清袁媛沈阳航空航天大学通用航空产业发展研究中心沈阳110136 沈阳航空航天大学民用航空学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

由于空域资源紧张,近年来航班受到流控的现象时有发生,造成旅客满意度低以及航空公司运营成本的提高。在协同流量管理系统中流控发生的背景下,针对单跑道机场连续离场航班排序问题,设计了一种先对受控航班的预计过点时刻进行排序的方法... 详细信息

由于空域资源紧张,近年来航班受到流控的现象时有发生,造成旅客满意度低以及航空公司运营成本的提高。在协同流量管理系统中流控发生的背景下,针对单跑道机场连续离场航班排序问题,设计了一种先对受控航班的预计过点时刻进行排序的方法,再以最小化航班撤轮挡时刻总用时和最小化差值和为目标,利用NSGAII快速非支配排序算法对航班集合的预计撤轮挡时刻进行整体重新排序的方法。优化结果对比FCFS算法将目标撤轮挡时刻总用时缩短26%,差值和减少869分钟,继而算出起飞时刻共提前74分钟。该方法可减缓容流不平衡问题,预防航路拥堵现象发生,对提高机场与航空公司运营效率节省成本有积极意义。

关键词：协同流量管理系统流量控制受控航班排序连续离场 NSGAII算法单跑道

基于改进的状态空间模型进化算法的航班优化调度

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长沙航空职业技术学院学报 2023年第4期23卷 11-17页

作者：李恒王嘉长沙航空职业技术学院湖南长沙410124

单跑道进离港航班优化调度是将某一时间窗内进离港航班看作一个整体,对进离港航班进行统一优化排序,属于典型的组合优化问题。改进的状态空间模型序号编码进化算法(MOSEA)采用序号编码,不使用交叉算子,且通过构造状态进化矩阵来实现基... 详细信息

单跑道进离港航班优化调度是将某一时间窗内进离港航班看作一个整体,对进离港航班进行统一优化排序,属于典型的组合优化问题。改进的状态空间模型序号编码进化算法(MOSEA)采用序号编码,不使用交叉算子,且通过构造状态进化矩阵来实现基因换位等遗传算子功能,使种群不断地进化,并结合选种池的选择操作实现种群的优胜劣汰。MOSEA算法将问题的解答过程表示为离散状态空间模型的动力学过程,突破了遗传算法的计算模式,简化了遗传操作,并研究了其在航班进离港优化调度中的应用。仿真实验表明:MOSEA算法与遗传算法、先到先服务(FCFS)航班排序相比,航班总延误时间分别降低了22.13%、32.06%,且运算速度更快。

关键词：航班优化调度状态空间模型进化算法序号编码延误时间单跑道

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不同运行模式下跑道容量评估技术研究

航空计算技术 2017年第4期47卷 57-61,66页

作者：孔航胡明华姚逸裔田园南京航空航天大学民航学院江苏南京211100

跑道容量的大小是机场能否进行高效率运行的一个关键因素,准确评估出跑道的理论容量对机场的实际运行有着至关重要的作用。对单跑道的理论容量进行建模,在单跑道的基础上研究了近距跑道与远距跑道的不同运行模式下的跑道容量数学模型,... 详细信息

跑道容量的大小是机场能否进行高效率运行的一个关键因素,准确评估出跑道的理论容量对机场的实际运行有着至关重要的作用。对单跑道的理论容量进行建模,在单跑道的基础上研究了近距跑道与远距跑道的不同运行模式下的跑道容量数学模型,根据相关机场具体的数据对模型进行验证,并用SIMMOD PLUS仿真软件对机场的场面实际运行情况进行仿真,通过计算出的跑道理论容量与仿真出的空侧容量对比,结果表明机场跑道理论容量计算模型具有较好的实用性。

关键词：跑道理论容量单跑道近距跑道远距跑道数学模型仿真验证

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基于遗传模拟退火算法的航班着陆调度问题

基于遗传模拟退火算法的航班着陆调度问题

作者：崔雪源华中师范大学

学位级别：硕士

随着国民经济的持续发展和中国在世界上受欢迎程度持续增加,我国民航飞行量快速增长,导致空中交通拥挤现象越来越严重。尤其在一些较繁忙的大型机场,航班延误现象时有发生。这不仅给航空公司带来了巨大的经济损失和信誉损失,也给旅客的... 详细信息

随着国民经济的持续发展和中国在世界上受欢迎程度持续增加,我国民航飞行量快速增长,导致空中交通拥挤现象越来越严重。尤其在一些较繁忙的大型机场,航班延误现象时有发生。这不仅给航空公司带来了巨大的经济损失和信誉损失,也给旅客的出行安全带来了隐患。为了解决日益严重的空中交通拥挤现象,加大乘坐航班的安全系数,减少航空公司的延误损失,本文对航班调度问题进行了数学建模,建立了基于遗传模拟退火算法的数学模型,对单跑道的航班调度问题进行了充分的研究分析。本文在参照国内外相关研究的基础上,主要对单跑道的航班调度问题进行分析研究。本文首先介绍了空中交通流量管理的相关内容,着重介绍了终端区流量管理的相关知识,包括终端区基本概念,航班飞行过程,航班排序等基础知识。其次,在考虑航班延误损失最小的基础上,建立了航班调度的数学规划模型,并利用先到先服务算法进行仿真分析,并对其进行了模型上的评价。最后,建立了基于遗传模拟退火算法的航班调度模型。主要设计思路有以下几个方面：(1)遗传算法中采用整数序号的编码方式,以航班的实际降落顺序作为染色体的基因值,然后对染色体进行解码,生成航班的实际到达时间。其中解码操作的主要思想是：对于任意的染色体chrom=(χ1,χ2,···,χN),为了保证总损失最小,首先考虑第一个降落的航班x1,令其实际到达时间即为其目标到达时间;然后对于第二个降落的航班x2,从最早到达和最晚到达的时间集合中,删去与航班x1不满足时间间隔的时间,从剩下的时间集合中选择距离x2的目标到达时间最小的时间作为航班的实际到达时间;其次,对于航班x3,同样从其最早达到和最晚达到的时间集合中,删去与航班x,和航班x2都不满足时间间隔的时间,从剩下的时间集合中选择距离x3的目标到达时间最小的时间作为航班的实际到达时间;以此类推可以得到各个航班的实际到达时间,进而完成染色体chrom的解码工作。对解码后的个体reach求解目标函数值objb。(2)对初始种群中染色体进行选择,交叉,变异等操作。其中选择操作采用随机遍历抽样算法SUS。设子代的染色体的个数为Nset,SUS具体方法为：随机排列种群适应度,在[O,SUM/Nsel]范围内随机产生一随机数作为指针,然后生成相隔SUM/Nsel的N sel个指针,选择适应度范围在指针上的个体。相对于轮盘赌选择操作来说,SUS算法不仅具有更低的时间复杂度,而且具有最优零偏差、最小个体扩展。.(3)交叉操作采用两点交叉的方法。首先利用两两配对的原则对子代中的染色体进行两两配对,然后判断它们是否进行交叉操作。对通过交叉概率Pc的染色体进行交叉,首先产生两个随机整数作为交叉位置,交换两个染色体在交叉位置间的基因;然后利用部分映射的方法,消除染色体中的重复基因,最终得到可行的染色体。(4)变异操作采用单点变异的方法。对通过变异概率Pm的染色体进行变异,对个体的某两个位置的基因值进行交换。(5)对经过选择、交叉、变异得到的新个体Selch进行解码,对解码后的个体neureach求解目标函数值newobjv,然后调整解码后的个体并计算新的目标函数值。(6)通过采用以上的遗传操作,再将模拟退火算法加入其中,对产生的新解进行Metropolis准则的判断：设reachi为问题的当前解,newreachi为新解,T为当前温度。objv,newobjv分别为解的目标函数值,增量df=newobjvi-objvi。则Metropolis准则为如果df>0,则以概率1接受新解;否则,以概率exp(—T/df)接受新解,舍弃旧解。基于上面的设计和考虑,建立了基于遗传模拟退火算法的航班着陆调度模型。通过对单跑道航班调度问题的仿真分析,证明了遗传模拟退火算法的有效性。与先到先服务算法相比,遗传模拟退火算法能够更好地减少航班的延误成本。而且算法的适应性更广,能够适合不同目标函数、不同约束条件等情况。

关键词：航班调度单跑道遗传算法模拟退火算法 Metropolis准则

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基于遗传算法的航班进离港优化调度算法研究

基于遗传算法的航班进离港优化调度算法研究

作者：文优梅中南大学

学位级别：硕士

近年来,我国民航飞行量快速增长,在一些繁忙的机场和终端区经常发生空中交通拥挤现象,严重干扰了航班的正常运行,导致了大量航班延误。为了解决目前和以后越来越严重的空中交通拥挤问题,本文通过对终端区航班进离港调度的研究,建立了基... 详细信息

近年来,我国民航飞行量快速增长,在一些繁忙的机场和终端区经常发生空中交通拥挤现象,严重干扰了航班的正常运行,导致了大量航班延误。为了解决目前和以后越来越严重的空中交通拥挤问题,本文通过对终端区航班进离港调度的研究,建立了基于遗传算法的求解方案,对终端区单跑道和多跑道的航班调度问题进行详细的分析研究。航班调度是一个复杂的系统,涉及各个方面,本文的重点是对进离港航班进行跑道分配和排序。论文建立了单跑道和多跑道的航班调度的数学模型,提出了相应的遗传优化算法。对于单跑道航班调度,算法以所有航班的排列次序作为个体编码,采用二进制编码方式,适应度函数的构造综合考虑影响航班调度的多种因素,设计了相应的遗传算子,采用轮盘赌选择操作,随机单点交叉操作及单点变异操作。而对于多跑道航班调度,采用实数编码方法,选择操作采用删除保存策略,交叉操作选用多点顺序交叉,变异操作采用多点移位和单点逆位方式。通过对终端区进离港航班调度的仿真,将遗传算法与先到先服务算法进行了对比,结果表明前者明显地优化了系统、减少了航班队列的总的延误。算法简单易行,优化效率高,更适合实际的要求,为解决空中交通管制系统的科学优化排序问题提供了较好的研究思路。

关键词：航班调度遗传算法单跑道多跑道航班排序