不确定跑道入侵情景下的进离场航班排序优化模型

假设可估计各个跑道入侵事件持续时间的出现概率,考虑专机、要客、普通航班等不同航班类型对延误和备降处理的优先级差异,建立不确定情景下的多跑道运行模式进离场航班排序优化模型,选择部分普通进场航班去备降机场,将剩下的航班分配给相对应跑道,计算这些进离场航班的实际起飞或降落时间,在优先保障专机和要客航班进离场情形下,尽可能减少普通航班的延误成本。根据问题特征,设计求解问题的多阶段并行分布式启发式算法。最后,结合一个真实案例,给出了最佳方案,并揭示入侵事件、不同优先级类型的航班数量和航班延误之间的内在关系,从而验证模型的正确性。

考虑潜在冲突的进离场航班协同排序

考虑进离场排序中潜在冲突引起的管制员工作负荷增加以及排序结果的可执行性等问题,本文提出基于多目标时间索引模型的进离场航班排序方法。用潜在冲突时间长度来表征管制员解决冲突的负荷大小。以延误时间和解决冲突负荷最小为目标函数,引入时间索引模型,将时间段离散化为一定步长的时隙,为每架航班分配着陆、起飞时隙,而非固定的时间点,从而提高排序结果的可执行性。根据模型的具体特征,设计遗传算法,利用天津滨海国际机场数据,求解验证模型的有效性。实验结果表明:模型在各种权重组合下,对减少航班总延误时间和管制员解决潜在冲突的负荷均有良好的优化效果;在权重组合为0.2-0.8的条件下,相比于实际运行情况和先到先服务策略,航班延误的优化率为11.25%和11.87%,管制员解决冲突负荷的优化率为28.70%和37.90%;权重组合为0.1-0.9时,航班延误的优化率为9.70%和10.34%,管制员解决冲突负荷的优化率达到45.37%和52.42%。因此,模型在减少航班延误的同时也极大程度上减少了潜在冲突时间,降低了管制员的工作负荷,提高了终端区的运行效率和安全。

机场群一体化运行:集成进离场与场面运行技术研究综述

近年来,中国民航持续高速发展,预计“十四五”末期中国民航运输机场数量将达到270个以上,逐步实现运输机场网络化覆盖。然而,由于机场之间空间分布过于密集而形成的机场集群式效应,造成邻近空域之间存在着复杂的耦合作用关系,若不能在空间和时间上对机场群内各资源进行充分解耦,则难以提升整体运行安全和效率。当前运行优化技术主要侧重于各自局部单一资源的优化,并没有统筹考虑内部跨区域的约束条件以及跨业务的运行环境,因此仅能得到局部最优化管制策略。为解决机场群全局集中式运行协同规划的实际需求,对集成进离场与场面运行(integrated arrival and departure and surface operations,IADS)技术展开综述。首先,从进场、离场和场面局部运行优化技术出发,分析中外研究近况并指明现存问题及研究局限;其次,创新性地对集成进离场与场面运行概念与技术总-分结构进行阐述,系统性说明IADS内在成分和逻辑关联;最后,分别从宏-微观尺度详细描述IADS所涉及的联合进场-离场调度排序问题、机场场面运行管理问题、进-离场航线选择问题以及基于时间的过点时序管控问题的算法框架和模型,并对未来研究方向进行展望。为推动中国机场群空地一体化运行、全局精细化管控提供理论基础,为“世界级机场群”及“智慧空管”等建设提供技术支撑。

湛江进近管制区空域与进离场航线规划方案研究

为了更好地支撑湛江空管站的管制运行,为未来湛江进近管制区空域规划、进离场航线设置及运行调配提出相关建议,针对现行进近管制区特点,分析了制约湛江进近管制区空域运行存在的主要问题,研究制定了新的空域与进离场航线规划方案,并通过AirTOp软件进行仿真,将新设计的方案与现行方案的运行效能进行对比。结果表明,新设计方案场景下进近管制区运行的效率和安全指标均优于现行方案场景;此外,应适时优化调整机场起降间隔、推进军民航协调,以适应各机场的发展需求。本文探讨的相关研究方法具有普适性,同样适用于其他进近管制区同类型的研究。

基于遗传算法的进离场流量动态分配方法研究

为解决目前进离场流量与机场容量的协调匹配问题,论文提出了一种基于遗传算法的智能分配策略,针对机场容量的不确定性以及进离场流量的均衡性,构建机场容量情景仿真模型,并设计遗传算法优化机场进离场流量动态分配的智能调度策略,最后通过仿真算例验证流量动态分配方法的有效性。

一种机场进离场与场面一体化管理系统设计

进离场和场面管理一体化将为提高跑道等资源的利用率、提升终端区机场运行效率、减少航班延误等带来正面增益。进场管理、离场管理和场面管理各自都包括了复杂、精细的管理内容,目前我国大多数地区机场的进场管理、离场管理、场面管理三大板块间处于各自独立的设计或运行状态,离场管理系统、场面管理系统功能定位尚不明确。文中从一体化运行概念出发,设计了进场、离场、场面精细化管理的功能基线,通过信息流串接和模块间接口设计,对进离场和场面管理进行了整合,形成逻辑上的整体。

单机场进离场流量动态模型研究

随着我国民航业的发展,单机场已很难满足空中交通持续增长的需求,单机场资源长期受限导致容量不均衡。为了有效减少航班延误、缓解空中交通拥塞、优化调度进离场航班以提高可用容量的利用率。针对单机场实时机场容量不易确定,提出了机场容量情景树概念,通过研究单机场飞机进离场的流量动态分配策略,提出针对单机场实时容量不确定性问题的解决方案,从而减少空管部门作业压力,减少航班延误成本。最后提出了针对单机场的进离场流量动态模型,通过算例实例验证了该动态模型的有效性和实用性。

多机场终端区进离场航班协同排序研究

为了缓解繁忙终端区日益严重的空域拥堵和航班延误现状,研究了多机场终端区进离场航班协同优化排序问题.通过深入分析多机场终端空域结构,以及进离场航班运行特征,综合考虑尾流间隔、移交间隔、放行间隔、多跑道不同运行模式下的运行间隔等约束限制,将多机场终端区视为一个系统,引入"外围航班流"概念,以最小化航班延误为优化目标,建立了多机场终端区进离场航班协同优化排序模型,并采用改进的模拟退火算法对所建模型求解.选取上海终端区为研究对象进行仿真验证,仿真结果表明:利用本文提出的优化方法航班总延误比先到先服务策略减少了37.85%,有效地提高了多机场终端区进离场航班的运行效率.

基于突发事件的机场进离场时隙分配研究

针对机场发生突发事件导致机场容量急剧下降而难以满足航班时隙需求的情况,建立进离场时隙分配模型,为受影响的航班重新分配时隙。以进离场航班的总延误损失为目标函数,将旅客平均延误时间作为时隙分配公平性指标,首次引入生物地理学优化算法对时隙分配模型求解。计算首都机场282个进离场航班重新分配时隙耗时为320 s,所求得的解与RBS算法相比,总延误损失减少了32.8%,旅客平均延误时间降低了27.8%。该模型和算法表现出高效、快速的时隙分配能力,可为决策者的应急决策提供有力保证。

基于容流匹配的进离场航班调度优化模型和算法

综合考虑机场的空中等待航班数量、空域容量、场面容量以及机场起飞需求等约束条件,以可变的优先级为调配手段,以总延误时间最短为目标函数,建立了一个新的基于容流匹配的进离场航班调度优化模型。引入合作型协同进化遗传算法,设计了用一对代表个体形成合作团体的新选择方式,有效解决了传统遗传算法种群多样性低、易早熟等问题。仿真结果表明,该模型能够在满足机场容量限制的同时,有效降低航班的总延误时间。

特殊情况下的进离场航班排序问题研究

随着民航产业的不断扩大,空中交通流量迅速增长,使得空域资源严重紧缺,导致大量航班无法正点到达.本文研究了在终端区空域繁忙的情况下,根据机场的实际运行情况考虑了载货航班只能在某条固定跑道上进行起降的特例,合理地安排进离场航班的起降顺序以及同时为进离场航班分配跑道.本文建立了包含载货航班的平行跑道进离场航班排序模型并设计了双重编码的遗传算法,即用一对染色体确定进离场航班的跑道分配与起降顺序.研究结果表明,经本文算法优化后,载货航班在规定的跑道上进行了起降,并且与先到先服务算法相比,本文算法更加有效地减少了航班延误,增加了空中交通流量.

机场终端区进离场交通流量优化管理

针对机场终端区流量拥挤时段出现的航班延误等现象,研究了一种利用进离场容量转换的方法对机场终端区流量进行管理的决策系统。分别针对飞机对的进场和离场情况建立进离场容量模型,将两者结合进行进离场容量转换并建立相应的进离场容量模型,对以上模型进行进离场容量转换分析和优化,并利用动态规划法对模型进行求解。以南京禄口机场为例进行案例验证,通过对验证结果的研究,确定决策系统能够提高机场跑道容量与需求的匹配度,降低总延误。

宁波栎社机场进离场程序的优化

在考虑未来空域变化的基础上,以现行进离场程序为基础,本着简化程序,减少因程序原因引起不必要飞行冲突的原则,对现行进离场程序进行分离。从而达到减轻管制员的压力,降低飞行员的工作量,使飞行更加简便的目的。同时本项研究对其他有类似情况的机场也有一定的借鉴意义。

考虑关键点处冲突的进离场排序模型算法研究

为解决终端区内各关键点处进离场航班之间的汇聚、交叉运行问题,综合考虑了间隔、容量等因素,以双跑道混合运行为前提,以总延误成本最小为目标,首次建立了考虑关键点进离场冲突的航班排序模型。设计了递归遗传算法:首先以各空域冲突点为单位,采用遗传算法得出延误成本最小的初始排队序列;之后以初始序列为基础,将经过同一定位点的航班进行聚类排序后反推回跑道,调整进离场航班间的间隔,再将进离场航班序列推算到各空域冲突点处,通过递归运算不断调整,最终得出进离场航班排队序列。根据仿真结果可知,所建模型和算法能有效解决实际运行中终端区各关键点对进离场航班运行的限制,大大减少了航班的总延误成本。

进离场航线网络环境影响优化研究进展

综述航迹数据分析和航线规划设计等对进离场航线网络环境影响的研究方法.航线路径设计规划是在借鉴二维路径规划的基础上,通过应用不同的启发式算法,搜索到满足条件的最优航线路径;通过进离场航线网络的次序优化原则,可实现航线网的全局优化.最后,针对进离场航线网络环境影响的研究现状,提出应增加对航空器飞行性能分析、考虑航空排放和航空噪声对居民密集区的影响等几点建议与展望.

交叉跑道进离场窗建立方法

针对交叉跑道相关运行模式下复飞引起的进离场冲突问题,提出规划交叉跑道冲突全域以保持进近复飞与离场航空器的飞行间隔。将交叉跑道冲突全域分解定义为前窗和后窗,依次建立直接交叉汇聚和非交叉汇聚跑道前窗、后窗的碰撞风险评估模型,并研究跑道交叉角度对侧向、纵向和垂直3个方向以及总体风险的影响程度。选取成都天府机场非交叉汇聚跑道组和美国威奇托机场直接交叉汇聚跑道组为实例进行仿真分析,结果表明天府机场冲突全域的范围为进近跑道入口前11.89 km至入口后6.44 km,威奇托机场冲突全域的范围为进近跑道入口前10.93 km至入口后6.85 km,将划设的交叉跑道冲突全域与规章中基于时间的尾流间隔约束相比较,可最终确定进近复飞与离场航空器的安全间隔,也可对未来国内交叉跑道构型相关运行模式下的安全间隔提供参考。

基于进离场一体化的机场协同辅助决策系统原理研究

本文以原始的协同辅助决策系统为基础,提出了一种结合进场、离场以及场面管理,使之达到一体化效果的机场协同辅助决策系统的概念。首先,设计了系统信息处理的总体流程,并说明了其一体化思想的具体体现;之后分别对系统的进场管理和离场管理之间、离场管理与场面管理之间的信息反馈、协同决策的原理及流程做了描述,着重写出了在机场放行过程中各个时间获取途径及相互关系;最后提出了我国现阶段协同辅助决策系统在实际应用中存在的问题及改进措施。

考虑相邻跑道干扰的多目标进离场航班排序优化模型

为研究并构建一类考虑相邻跑道干扰的进离场航班排序多目标优化模型,该模型综合考虑了跑道运行模式、管制员工作负荷、飞机类型、航空器安全间隔等多种因素,以航班延误最少、跑道利用率最高为目标。根据该模型特征,设计出带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解该非线性问题,揭示了不同目标下Pareto最优解之间的关系,将航班分配给不同跑道,确定其进离场时间。最后,本文以某机场的航班进离场为例,给出了优化方案,并将改进后优化模型与传统模型进行了对比,同时,对模型的参数进行了灵敏度分析,从而验证了该模型的正确性。

进离场分离条件下的扇区划分模型研究

为了降低空域的工作负荷,提高空域扇区运行的安全性及简便性,在利用空域管制员工作负荷统计模型的基础上,提出了在进离场航路分离的条件下,按照空域功能同一性为优化原则进行的终端空域扇区优化划分模型。通过将飞行航段作为扇区优化的基本单元进行搜索,形成不同于传统地理性划扇的树状扇区,最大限度降低空域扇区间产生的移交与协调负荷。通过对上海终端区扇区划分的实例表明,功能性划扇由于使得扇区工作任务单一且大大降低了移交负荷,能够有效降低空域的管制工作负荷与管制工作难度。

飞机进离场优化排序研究进展分析

飞机进离场优化排序问题是制约军民航机场保障能力提升的瓶颈问题之一。随着空军基地化建设的推进,单机场执行多样化保障任务已成为必然发展趋势,而飞机进离场优化排序则是保障作战飞机安全起降、提高机场运行效率和多样化保障能力必须解决的一项关键技术。阐述了飞机进离场排序的相关概念、约束条件、基本模型以及评价指标,通过对民航领域基于飞行延误、调度公平性和管制员工作负荷三大优化目标的飞机进离场优化排序研究现状进行了综述,结合国情、军情实际,分析得出了制约军航飞机进离场优化排序问题的挑战、研究重点和方向。