大规模飞机排班问题研究综述

飞机排班是航班计划的关键环节,直接影响民航运输的安全和经济效益。随着中国机队规模的稳步扩张,大规模飞机排班问题的研究愈发迫切;然而,早期基于连接网络或时空网络的机型指派模型及侧重运营收益、维修需求或鲁棒性的飞机排班问题模型,在问题规模、约束条件数量等方面往往受限,不能满足大规模飞机排班需求。本文在分析各类排班问题关联性和局限性的基础上,归纳了大规模一体化飞机排班问题的模型及其求解算法,分析了各算法的适用范围、优势和不足,并发现:分阶段排班模型无法保证全局最优解,一体化飞机排班模型更具有实际意义;精确算法理论上可保证求得最优解,但运算复杂、耗时长、模型分解难度大;启发式算法计算速度快,步骤简单,但无法保证求解的质量和算法的稳定性。在此基础上,进一步提出了未来大规模一体化飞机排班问题的研究方向:①问题建模方面,可在优化航线网络结构的同时,综合考虑航线需求、时间均衡调度和个性化机组指派等因素,建立一体化飞机排班集成模型,以解决现有模型的局限性;②问题求解方面,可以将Benders分解和列生成算法相结合,将整个问题分解为相对简单的主问题和子问题的组合,减少求解难度;也可将精确算法和启发式算法相结合,在保证求解精度的前提下尽量减少运算耗时,提高求解效率。

基于多目标规划的机队运力优化配置研究

为提高航空公司的收益,减小其运行成本,以航空公司空中运营成本和地面运营成本最小作为目标函数,以航班连续、飞机飞行时长、航线上旅客需求量、特殊机场条件、飞机最大航程等作为约束条件建立机队运营成本控制模型。通过仿真计算确定机队运力配置方案,并将优化后各运行成本与航空公司原始成本进行对比,结果发现成本大大优化,由此可以验证所提出模型的有效性。

机群出动能力的Markov模型

以往在评估武器装备的效能时,只注重其基本性能和作战能力,而忽视了包括出动能力在内的可用性指标,而作战仿真中这类指标往往是决定仿真真实性的关键。建立了有备份飞机条件下机群出动能力的Markov模型。根据故障率和所需出动飞机的数量,确定了备份飞机数量和维修组数,所模拟得到的数据曲线符合实际情况,可应用于陆基或舰基机群出动能力的评估和分析,其分析方法对优化飞机装备配备和保障资源配置具有重要意义。

基于航线网络运力优化分配的机队规划方法

根据预测的航线运输生产指标,以利润最大化为优化目标,综合考虑机型的技术经济性能和市场需求、航班频率资源、机组的有效飞行实力等因素,确定各航线上航班频率与使用机型的最优组合,再根据机型的平均利用率确定相应的机队配置方案.对5种机型、60条航线的机队规划问题进行仿真,结果表明该方法对航线客流量的波动具有一定的鲁棒性.

基于排队论的机群出动能力模型

文章建立了有备份飞机条件下机群出动能力的排队论模型,并阐述了根据故障率和所需出动飞机数量确定备份飞机数量和维修组数的分析流程,其仿真结果符合实际情况,模型可用于陆基或舰基机群出动能力的评估和分析,并对保障资源优化配置具有参考价值。

任务准备阶段机群战备完好率评估模型

为了对任务准备阶段机群战备完好率进行更准确地评估,分析了飞机修复时间与备件满足率、备件供应时间、故障件的修理时间等保障因素的关系,给出了一般的修复时间分布函数,并建立了在给定任务通知时刻机群状态条件下机群战备完好率评估模型.通过一个算例说明该评估模型的有效性以及任务准备阶段维修保障能力对机群战备完好率的影响.

舰艇编队防空火力基于改进遗传算法的分配方案

描述了舰艇编队防空火力分配问题,建立了火力优化分配模型。结合舰艇编队防空作战的特点,分析了几种传统分配算法的不足。为了获得全局最优解,将遗传算法用于该火力分配优化研究中。针对标准遗传算法计算费时、稳定性差等不足,从初始群体均匀产生、适应度尺度变换、稳态繁殖、自适应遗传参数等方面作了改进,给出了基于改进遗传算法的模型求解方法和步骤。经过实例计算,取得了良好的分配效果,可为制定舰艇编队防空作战指挥自动化决策提供科学、有效的支持。

随机需求航线网络效应下机队鲁棒优化方法

针对航线网络效应及旅客需求不确定性问题,将旅客组合优化模型加入机队规划问题,借鉴航线网络运力优化分配方法,以机型飞机数目、航段机型飞行频次、行程路线上旅客溢出人数为决策变量,以行程路线上旅客需求限制、航段飞行频次限制、特定机型机队飞行时间限制为约束条件,利用量化市场份额指数计算旅客溢出再捕获率,建立了旅客需求不确定情景下的机队鲁棒优化模型,设计了航线网络环境下的旅客需求离散情景集,用情景汇聚算法求解该模型.算例仿真结果表明,与传统机队规划模型相比较,本文模型的机队规划成本降低了167.07万元;与确定解的最小随机期望值相比,在3种情景集下,随机规划解的机队规划成本分别降低了19.88万元、21.02万元与17.55万元.

基于航空公司成本最小化的飞机排班问题模型与算法

针对影响航空公司运营成本的四个关键因素,在满足航班衔接、航班覆盖和机队规模约束条件下,以最小化运营成本、最小地面等待时间、最小总飞行时间绝对偏差和最少起降次数为目标函数,建立了飞机排班问题的0-1整数模糊线性规划数学模型.基于东方航空公司实际数据,应用模糊线性规划理论对模型进行验证,表明该模型可行,算法有效.

基于时空网络的航班机型分配问题研究

机队规划是航空公司高效运营的重要前提.本文通过构建基于时空网络的航班机型分配模型,以及乘客溢出量函数和航班机型分配成本函数,为航空公司设计了一种航班机型分配的方法.基本思想是在已知航空公司航班计划、乘客需求分布、机队结构、机型数量的基础上,首先通过构建时空网络图得出航班机型分配模型所需的参数.然后通过求解航班机型分配模型,得到使航班机型分配总成本最小的航班机型配置方案和机队配置方案.最后通过算例验证了上述方法科学、有效,能够为航空公司航班机型分配提供决策支持.

基于Memetic算法的舰艇编队防空兵力配置

针对舰艇编队防空兵力配置问题,根据其具体的战术特点,首先对编队兵力配置区域进行有限元网格化,使之便于进行数学量化表示,然后建立基于火力杀伤能力的舰艇编队防空兵力配置模型,并对约束矩阵、配置决策矩阵、单舰火力杀伤能力矩阵、编队火力杀伤能力系数、火力杀伤要求约束矩阵以及拦截距离贡献系数等条件进行了表述。针对所建立的兵力配置模型,构造了基于Memetic法的模型求解方法,该方法能够基于种群进行全局搜索和基于个体进行局部启发式搜索,克服了进化算法的随机性,加快了搜索速度,有效防止算法的早熟收敛。仿真结果显示,设计的算法能够有效地对模型进行求解,提高了舰艇编队防空兵力配置的效率。

舰艇编队防御能力优化仿真研究

为解决舰艇编队防空队形部署及协同防空的抗饱和攻击能力问题,以舰艇编队在各个角度上防御纵深为基础,将防御纵深最短值最大作为优化目标,通过遗传算法求出具有最大防御能力的舰艇编队。考虑现实中侦测到目标与发射舰空导弹所需准备时间、拦截点距各舰船必须有10km安全距离等条件,分别建立了驱逐舰和护卫舰的单舰防御模型。通过几何转化,构造了舰艇编队的联合反导作战模型并计算了其抗饱和攻击能力。最后研究了在预警机辅助下舰艇编队的抗饱和攻击能力。仿真验证了模型的可行性和算法的有效性。

基于遗传算法的航班机队优化问题研究

随着我国民用航空运输需求的增长,航班延误问题日渐严重,航班延误成本在航空公司运营成本中所占比率也越来越高。为了有效减少航空公司的运行成本,以延误成本最小、时间成本最小以及燃油成本最小为目标函数,建立了机队优化效率评估模型,并引入遗传算法进行求解。以某航空公司真实数据作为算例,代入模型计算最优机队配置方案,并与原方案进行对比分析。计算结果表明:提出的模型可以有效地为航空公司节省成本开支,验证了模型的有效性与可行性。

基于多agent系统的舰艇编队防空辅助决策系统

提出基于多agent系统（multi-agent system，MAS）技术的分布式编队防空辅助决策系统基本框架。在目标信息共享和平台间实时作战参数交换的前提下建立了基于平等协商的分布式目标协商算法，混合运用Tabu搜索算法和基于规则的计划算法。在目标分配协商中，采用Brown算法通过agent之间平等协商进行目标分配。在本舰防空计划中，采取软／硬防空计划并行比较消解冲突，实现本舰软／硬防空武器防空计划的协调。

编队防空火力兼容约束优化问题的COEA方法

针对编队协同防空作战中存在的武器之间的火力兼容约束问题,建立了多种武器火力兼容约束条件模型,通过将火力兼容约束条件转化为遗传进化算法中适应度值的惩罚因子,提出了一种用以解决带有火力兼容约束的WTA问题的改进约束优化进化算法,给出了算法的具体步骤,以多种软硬武器协同防空武器目标分配任务为情景设定,仿真实验结果表明,该算法能够有效解决协同作战WTA问题中存在的火力冲突约束问题。

美航母编队舰载战斗机防空作战出动能力分析

为深入研究美航母编队舰载战斗机防空作战出动能力,在分析其防空作战的特点及其防空作战空域划分的基础上,总结了舰载战斗机交战区的确定依据,建立了舰载战斗机防空作战出动能力的分析模型,并仿真计算了各主要因素对其出动能力的影响。该模型和仿真计算结果可为研究美航母舰载战斗机防空作战能力提供参考。

最大货舱可用业载的机队调配方法研究

为了使航空公司在机队调配时,能同时兼顾运行成本和运力部署两个问题,以机队运行成本最小和机队货舱可用业载量最大为目标函数,结合航空公司日常运行实际情况和飞机性能方面的考虑,选取合适的约束条件,建立了机队调配多目标规划模型。通过实例,验证了模型的可行性和实用性,为航空公司机队调配工作提供了理论参考。

基于多种运行成本最小的机队优化配置研究

为节省航空公司运行成本开支,通过以燃油成本最小、时间成本最小、机场起降费用成本最小为目标函数,以飞机最大航程限制、机场起降条件限制、航班频率限制、旅客座次限制、飞机可用时间限制等为约束条件,建立多目标规划模型。通过实例计算,确定机队优化配置方案,验证了模型的正确性,为航空公司机队规划提供了参考。

基于Markov模型的机群完好率研究

通过建立非线性模型对机群的完好率进行研究。针对完好飞机,重点研究飞行批次对完好率的影响;对于故障飞机,重点研究中修级维修和串件维修对修复率的影响,进而得出在基层级维修能力下机群满足总体完好率要求的持续时间。

水面舰艇编队对空防御火力区分配研究与分析

通过选取单独水面舰艇防空作战时的防空区,分析了其分配方法,考虑并提出了舰艇编队对空防御作战时的火力区论文分配方法,通过分析典型编队队形下的编队火力区分配,创建相关数学模型,给出了各种编队队形下的火力区分配方法。对编队对空防御作战中火力区划分提供了理论依据,对编队对空防御作战具有一定的借鉴意义。