A Combined Arrival and Departure Scheduling for Multi-airport System

A combined arrival and departure scheduling problem is investigated for multi-airport system to alleviate the problem of airspace congestion and flight delay.Firstly,the combined scheduling problem for multi-airport system is defined through in-depth analysis of the characteristics of arrival and departure operations.Then,several constraints are taken into account,such as wake vortex separation,transfer separation,release separation,and separation in different runway operational modes.Furthermore,the scheduling model is constructed and simulated annealing algorithm is proposed by minimizing the total delay.Finally,Shanghai multi-airport system is chosen to conduct the simulation and validation.And the simulation results indicate that the proposed method is able to effectively improve the efficiency of arrival and departure operations for multi-airport system.

Multi-faceted spatio-temporal network for weather-aware air traffic flow prediction in multi-airport system

As one of the core modules for air traffic flow management,Air Traffic Flow Prediction(ATFP)in the Multi-Airport System(MAS)is a prerequisite for demand and capacity balance in the complex meteorological environment.Due to the challenge of implicit interaction mechanism among traffic flow,airspace capacity and weather impact,the Weather-aware ATFP(Wa-ATFP)is still a nontrivial issue.In this paper,a novel Multi-faceted Spatio-Temporal Graph Convolutional Network(MSTGCN)is proposed to address the Wa-ATFP within the complex operations of MAS.Firstly,a spatio-temporal graph is constructed with three different nodes,including airport,route,and fix to describe the topology structure of MAS.Secondly,a weather-aware multi-faceted fusion module is proposed to integrate the feature of air traffic flow and the auxiliary features of capacity and weather,which can effectively address the complex impact of severe weather,e.g.,thunderstorms.Thirdly,to capture the latent connections of nodes,an adaptive graph connection constructor is designed.The experimental results with the real-world operational dataset in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area,China,validate that the proposed approach outperforms the state-of-the-art machine-learning and deep-learning based baseline approaches in performance.

京津多机场系统容量损失影响分析

全球范围内多机场系统数量和规模都在不断增长。由于终端区内有限资源的限制,邻近机场的运行存在一定的相关性,这导致多机场系统运行效率低下。为了估计多机场运行产生的限制,以北京终端区为例提出一种统计分析框架对多机场系统的容量损失进行整体分析。首先,根据理论容量模型分别计算出北京终端区各机场的理论容量,并进一步确定各机场独立运行下的实际容量;其次,以北京终端区的历史运行数据为基础,估计出3个机场及终端区系统的具有鲁棒性的Pareto容量包络曲线;最后,基于独立运行容量与相关运行容量量化出终端区各机场及多机场系统的实际容量损失。为进一步提高多机场终端区的运行效率提供建议与参考。

一种细粒度的机场群航线网络差异性计算方法

针对机场群航线网络分析存在的粒度不够精细且网络信息挖掘不充分等问题,提出一种细粒度的机场群航线网络差异性计算方法.首先,以机场群机场和通航机场为顶点、直通航线为边构建机场群航线网络;其次,根据通航机场所属城市综合发展水平,将机场群航线网络划分为若干个不同航线子网;再次,提取航线子网加权邻接矩阵和机场群机场节点属性矩阵,采用深度属性网络嵌入(Deep Attribute Network Embedding,DANE)学习航线子网特征表示,利用余弦相似度计算航线子网差异;最后,以京津冀机场群航线网络为例进行实证研究.结果表明:细粒度的机场群航线网络差异性计算方法可以更有效识别机场群航线网络的差异,机场群节点属性有助于改善航线网络差异性分析.

基于改进断裂点理论的机场吸引范围界定

合理界定机场吸引范围,是构建坚固民航运输网络的关键环节。现有的机场吸引范围界定方法,很少考虑与其衔接的地面交通网络,以及旅客出行偏好的影响。为提高机场吸引范围的实用性,以城市断裂点理论为基础,对其中的重要参数予以改进。首先,以综合交通运输为背景,指出发达的公路和铁路运输网络对民用机场具有很大的竞争与促进作用,并提出以地面交通出行时间为量化标准的吸引范围界定方法。然后,为分析旅客出行偏好的行为机理,针对与机场衔接的地面交通网络来建立离散选择模型。其次,将研究区域的机场所在城市看作是一个整体,运用专家评价法和熵权法综合确定机场的吸引规模,并通过机场吞吐量与城市对外出行总量针对机场规模进行修正。最后,通过算例验证改进模型的实际可操作性,为确定多机场系统吸引范围界定提供新的思路和方法。

成渝地区双城经济圈多机场辐射范围研究

为合理测算成渝地区双城经济圈多机场系统辐射范围,科学决策区域内民用机场规划建设,采用因子分析法评价区域内10座核心机场的综合竞争力;分别利用威尔逊模型和断裂点理论,测算并修正成渝地区多机场系统的辐射范围。结果表明:(1)成渝地区双城经济圈多机场系统中具有较强辐射能力的机场有成都双流机场、重庆江北机场和绵阳南郊机场;(2)在竞争型民航市场环境下,成渝多机场系统中核心枢纽机场的辐射范围更大;(3)成都双流和重庆江北两座机场几乎辐射整个四川省和重庆市,在成渝地区双城经济圈的地位将愈加重要。研究结果为未来成渝地区多机场协同运行、机场建设布局和航空公司航线规划提供了一种理论分析方法。

多机场体系腹地旅客需求预测及经济效益评价——以京津冀机场群为例

以多机场体系结构变化引起的腹地旅客需求和经济效益变动情况为研究对象,在综合考虑区域市场需求、地面交通可达性、服务品质等因素的基础上,构建多因素复合空间分析模型。基于高德地图API实时出行数据,对区域内各机场与腹地之间的交通流进行定量分析和预测。借用有无项目对比法思路,构建基于客流变动的区域民航经济效益评价模型,旨在为多机场体系内的机场建设和资源分配提供参考。以京津冀机场群为例,研究结果显示,大兴机场的投运将使京津冀机场格局呈现局部集聚和全局优化并存的局面,双枢纽的功能定位使得大兴与首都机场对北京核心市场的客流吸引力趋于一致。通过显著拓展北京民航市场发展空间,预计当大兴机场年旅客吞吐量达到7200万人次时,累积时间节约总效益将超过500亿元。

长三角区域多机场复合系统耦合协调发展度评价研究

大多数机场亏损严重,设施资源闲置浪费现象突出等问题引发了长三角机场建设密度是否过高的争论.基于这种背景,本文通过解析系统协调发展机理,在耦合度、协调度和综合发展指数模型基础上,构建了复合系统耦合协调发展度评价模型,并对长三角多机场复合系统进行了实证分析.结果表明:长三角多机场复合系统中,耦合协调发展度较高的机场占75%,耦合协调发展度与机场等级存在较强关联性;机场规模等级越高,其与经济的耦合协调发展度越好,大型综合枢纽机场普遍高于中小型机场;地区经济发展水平的高低是影响机场区域耦合协调发展程度的重要因素,经济发展水平越好的地区,机场与经济的耦合协调发展度越高.

珠三角地区多机场系统航班时刻的仿真优化

珠三角地区机场分布稠密、空域紧张、航班延误率高。为降低该地区的航班延误,提出以延误分层模型为优化目标,采用空域机场仿真模型SIMMOD对珠三角地区多机场系统仿真建模和有约束限制的并行扰动随机近似(Simultane-ous Perturbation Stochastic Approximation,SPSA)优化算法相结合的方法,对珠三角地区多机场系统的航班时刻进行仿真优化研究。采用非光滑反馈对SPSA算法进行了改进。仿真结果表明采用这种仿真优化方法生成的新航班时刻,可有效降低总延误时间。研究对从整体上减少珠三角地区多机场系统的延误成本具有重要价值。

面向正点率提升的华北机场群航班时刻优化

近年来,区域机场群协同发展逐渐成为了未来民航发展的基本导向。然而,相比国外关于机场群的研究水平,我国尚处于萌芽阶段,出现了机场群内发展不均衡、缺乏协同、功能定位不清晰、空管运行难度大、服务品质降低等问题。因此,以京津冀机场群为研究对象,借鉴国外先进发展经验,从协同发展的角度对机场群航线优化进行研究。构建了以提升航班正点率为目标的机场群现有航班时刻优化模型,运用粒子群迭代寻优算法求解最优解,将优化后的航班时刻表用SIMMOD进行仿真验证,实验结果表明,经航线优化后的京津冀机场群航班延误得到了缓解,且多机场群系统的航班冲突得到了明显的降低。

我国区域多机场复合系统协调发展研究

我国区域多机场复合系统发展存在区域内总航空运输需求不足,新机场航空运输量不足,非主要机场运输量不稳定,区域多机场分配运量难等现状。大都市区在确定是否发展多机场系统以及在规划发展多机场复合系统时,要从始发旅客需要达到一定的阀值、大力发展低成本航空公司、多机场系统分工协作等方面考虑发展策略。

江苏省区域多机场群的优化运营研究

针对江苏省政府统一区划下的江苏省机场群在发展中所面临的航线同质化程度高、小机场利用率低、政府补贴过高等问题,给出一个优化运营的思路:将目前江苏省内小机场部分航线上的客流,汇聚到南京禄口机场进行中转运输.分别从航空公司、旅客和机场角度,对航空公司运营成本、旅客出行时间评价,以及禄口机场利用率进行评估,分析优化运营前后,各指标的变化情况.结果表明:优化后,航空公司运营成本下降33.23%,禄口机场利用率增加9.65%.同时,航线上增加的航班频率可使旅客的平均计划延误时间下降58.3%.优化后的运营方案,对于帮助江苏省机场向机场群运营模式发展,是可行且适用的.

基于粒子群优化算法的机场群航班优化配置研究

针对我国机场群发展不平衡、航线同质化程度高等问题,建立了以航班准点率、航空公司市场份额、旅客损失时间和航班功能定位指标最大化的航班时刻优化模型,将一级国际枢纽机场运行效果差的航班分配至周边机场。笔者在满足机场群内各机场起降容量限制、航班唯一性和航班连续性的条件下,设计改进的粒子群优化算法进行求解。以长三角机场群的航班时刻资源为例进行实例验证。研究表明:模型能够有效调整枢纽机场的低效航班至周边机场,使得机场群内各机场航班分布较为均衡,有效控制各时段航班架次的变化趋势,优化效果显著。

基于复杂网络的机场群航线网络动态特征分析

随着航空运输和区域经济一体化的快速发展,我国已形成京津冀、长三角和珠三角三大典型机场群。文章以三大典型机场群为研究对象,构建基于滑动时间窗的航线网络拓扑结构,运用复杂网络理论分析机场群航线网络动态特征和同构性。研究结果表明,机场群航线网络具有无标度和小世界网络特征,并表现出显著的波峰和波谷动态性,并且长三角机场群的航班集中度分布明显高于其他两大机场群。文章首次从航线网络视角,运用Dice相似系数衡量了机场群内部各机场之间航线网络同构性程度。

粤港澳大湾区机场群航线网络特征分析

针对粤港澳大湾区机场群空域资源紧张问题,通过建立粤港澳大湾区机场群的航线网络模型,运用复杂网络分析方法,计算出航线网络模型的各种统计指标,对机场以及机场群的航线网络进行分析研究。结果表明:广州白云机场和香港国际机场在粤港澳大湾区机场群内地位逐渐突出;机场群向外辐射的国内航线网络存在区域性分布不均;机场群的国内航线网络具有小世界特性以及无标度特性等。

基于MAS的机场特种车辆实时调度问题的研究

机场特种车辆的优化调度,对提高航班正点率和机场车辆资源利用率具有重要作用。针对机场特种车辆实时调度的动态规划问题,结合MAS(multi-agent system)交互中协作的优越性,设计了基于MAS的整体架构模型。其中,对于MAS模型结构采用基于AUML的AOA方法进行描述,协作采用合同网协议机制;对于车辆调度模块,采用了基于动态规划时间窗的车辆调度算法。应用机场实际数据测试,通过对实验结果的分析验证了所建模型及求解算法的有效性。

关于京津冀机场民航运输协同发展的建议

京津冀机场发展中存在首都机场繁忙,但国际航空运输业务较弱。天津机场和石家庄机场设计能力利用不足及空域紧张和新机场建成后新的不均衡可能会更加突出等问题。京津冀机场民航运输协同发展要以首都机场打造世界一流的国际航空枢纽,天津机场建设具有优质服务品牌的区域性航空枢纽,石家庄机场着力发展低成本航空,共同为各类民航用户提供更加多样化、更加便捷的航空运输服务。同时,要解决空域紧张和新机场建成后建立京津冀多机场系统共同发展的互补模式。

基于动态博弈的补贴模式对机场群航线网络结构的影响研究

为探讨不同补贴模式对机场群航线网络结构的影响,本文构建了关于机场、航空公司和乘客之间的动态博弈模型,通过逆向归纳法得到了纳什均衡条件.研究结果发现:(1)不同的补贴模式对多机场航线网络结构产生重要影响,低补贴模式促使机场群倾向于形成点对点航线网络结构,反之,在高补贴模式下机场群易于形成枢纽辐射航线网络;(2)在较低的空铁联运总运营成本环境下,补贴竞争使得航空公司倾向于选择系统内的大型机场作为枢纽机场;反之,如果空铁联运总运营成本相对较高,补贴竞争使得航空公司倾向于选择小机场作为枢纽节点;(3)随航班固定成本和空铁联运总运营成本的增大,大型机场作为枢纽节点的概率逐渐减少,而小机场被选为枢纽节点的概率将逐渐增大.随着机场群内大型机场腹地服务人口比例的增大,航空公司选择点对点航线网络的概率在减小.研究结论能够为民航管理部门科学制定和应用航线补贴政策提供决策依据.

我国多机场系统的内涵、分类与特性

多机场系统是指两个或两个以上地理位置邻近的民用机场以一个或多个机场为核心的集聚系统,我国多机场系统可分为集群式和枢纽式两类,具有复杂性、动态性、相关性和环境适应性等特性。云南省和珠三角地区两类多机场系统的实证研究表明,我国民用机场应借助于多机场系统的管理模式,通过扩大系统规模,实现系统内每一个机场规模的增加,以实现可持续发展。

Homogeneity Analysis of Multiairport System Based on Airport Attributed Network Representation Learning

The homogeneity analysis of multi-airport system can provide important decision-making support for the route layout and cooperative operation.Existing research seldom analyzes the homogeneity of multi-airport system from the perspective of route network analysis,and the attribute information of airport nodes in the airport route network is not appropriately integrated into the airport network.In order to solve this problem,a multi-airport system homogeneity analysis method based on airport attribute network representation learning is proposed.Firstly,the route network of a multi-airport system with attribute information is constructed.If there are flights between airports,an edge is added between airports,and regional attribute information is added for each airport node.Secondly,the airport attributes and the airport network vector are represented respectively.The airport attributes and the airport network vector are embedded into the unified airport representation vector space by the network representation learning method,and then the airport vector integrating the airport attributes and the airport network characteristics is obtained.By calculating the similarity of the airport vectors,it is convenient to calculate the degree of homogeneity between airports and the homogeneity of the multi-airport system.The experimental results on the Beijing-Tianjin-Hebei multi-airport system show that,compared with other existing algorithms,the homogeneity analysis method based on attributed network representation learning can get more consistent results with the current situation of Beijing-Tianjin-Hebei multi-airport system.