[發(fā)明專利]航空樞紐應(yīng)急管控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310088005.X
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103218681A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯水平;白子建;王曉華;王新岐;馬紅偉;趙巍;鄭利;申嬋;韓敏
• 申請（專利權(quán)）人: 天津市市政工程設(shè)計研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種航空樞紐應(yīng)急管控方法，其特征是，包括如下步驟：首先對由于受到天氣，交通管制，飛機(jī)與乘客可能的不正常狀態(tài)等實(shí)時信息影響的航班時刻表做一個航空樞紐綜合服務(wù)水平的預(yù)評價，若服務(wù)水平變化不大則不用優(yōu)化，按照時刻表執(zhí)行；否則依據(jù)航空樞紐的航班時刻表、實(shí)時信息以及本航空樞紐具體特點(diǎn)、各種約束，優(yōu)化調(diào)整應(yīng)急管理預(yù)案，迅速制定出優(yōu)化調(diào)整后的時刻表；對此時刻表同樣做一個航空樞紐綜合服務(wù)水平的預(yù)評價，若服務(wù)水平?jīng)]有提高則繼續(xù)優(yōu)化，否則執(zhí)行優(yōu)化調(diào)整后的時刻表，必要時通過演習(xí)對預(yù)案的具體實(shí)施進(jìn)行調(diào)整；最后對實(shí)際實(shí)施結(jié)果做一個綜合評價。

2.如權(quán)利要求所述的航空樞紐應(yīng)急管控方法，其特征是，運(yùn)用分值或者等級指標(biāo)對航空樞紐綜合服務(wù)水平進(jìn)行量化，具體服務(wù)水平評價標(biāo)準(zhǔn)見表1，明確表示優(yōu)化調(diào)整后的服務(wù)水平的變化：通過對航空樞紐周邊交通流，旅客流的具體仿真，明確表示優(yōu)化前后機(jī)場樞紐的擁堵狀況；

表1服務(wù)水平評價標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)判定服務(wù)水平是否為A—D級時，需考慮分指標(biāo)值和綜合指標(biāo)值是否同時到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)判定服務(wù)水平是否為E級時，只要分指標(biāo)值或綜合指標(biāo)值某一項(xiàng)到達(dá)各自標(biāo)準(zhǔn)即為當(dāng)前等級。

3.如權(quán)利要求所述的航空樞紐應(yīng)急管控方法，其特征是，優(yōu)化調(diào)整應(yīng)急管理預(yù)案具體步驟為：

1）模型

變量定義：

F為航班的集合，J為管制區(qū)集合，T_i為航班i可行的起飛時間段集合；

角標(biāo)中i為航班下標(biāo)，j為管制區(qū)下標(biāo)，t為時間下標(biāo)，本模型中1分鐘為一個離散化步長，k為飛機(jī)下標(biāo)；

參數(shù)中DT_i為航班i預(yù)計起飛時間，TD_max為最大延誤時間，S_j(t)為t時刻管制區(qū)j的容量，Ds(t)為t時刻機(jī)場的起飛容量，As(t)為t時刻機(jī)場的降落容量，v_i為航班i的實(shí)際載客人數(shù)，p_i為航班i的票價，E_t為等待在機(jī)場上空準(zhǔn)備降落的飛機(jī)數(shù)，V_t為等待在機(jī)場起飛的飛機(jī)數(shù)，t_i為航班i的實(shí)際起飛時間，△_min為相鄰兩架航班最小起降時間間隔，w₁、w₂、w₃分別為航班動態(tài)調(diào)整時決策者對旅客，機(jī)場，航空公司的權(quán)重，即偏重程度，g_k為飛機(jī)k單位時間的延誤成本，S為每位旅客單位時間的損失成本，C_i為取消航班i的成本，按照延誤8小時的延誤成本計算取消成本，Hi為一位旅客單位時間的恢復(fù)成本，包括賠償費(fèi)、安置費(fèi)、轉(zhuǎn)簽費(fèi)；

決策變量中和Y_i是0-1變量，可以數(shù)量化地描述航班是否起降，航班是否取消；g_k為條件變量，是判斷飛機(jī)在不同型號條件下的單位時間損失成本：

????

該模型表示為：

minz=Σi⋐FΣti⋐Ti{w1[vi×pi×[(ti-DTi)Xti/60]23/29+S*vi(ti-DTi)Xti]]]>

+w2Hivi(ti-DTi)+w3[gk*(ti-DTi)Xti+CiYi]}]]>?????????①

s.t.ti≥DTit⋐Ti⋐F]]>?????????????????????????????????②

ti-DTi≤TDmaxt⋐Ti⋐F]]>???????????????????????③

ti+1-ti≥Δmint⋐Ti⋐F]]>???????????????????????????④

Vt≤Ds(t)t⋐T]]>????????????????????????????????????⑤

Et≤As(t)t⋐T]]>??????????????????????????????????⑥

ΣXti≤Sj(t)t⋐Ti⋐Fj⋐J]]>??????????????????⑦

Xti+Yi=1t⋐Ti⋐F]]>???????????????????????????⑧

Xti=0,1Yi=0,1]]>?????????????????????????????????⑨

其中目標(biāo)函數(shù)即式①表示追求加權(quán)總成本費(fèi)用最小化，第一項(xiàng)、第二項(xiàng)為乘客費(fèi)用，分別表示旅客失望溢出成本和旅客延誤損失；第三項(xiàng)表示機(jī)場負(fù)擔(dān)的恢復(fù)成本；第四項(xiàng)﹑第五項(xiàng)表示航空公司的延誤成本和取消成本；

約束中式②表示航班i實(shí)際起降時間不能早于計劃起降時間；式③表示航班延誤時間不能超過飛機(jī)最長延誤時間；式④為對相鄰兩架飛機(jī)起（降）時間間隔的約束，具體時間間隔最低標(biāo)準(zhǔn)見表1；式⑤是t時刻等待起飛的飛機(jī)數(shù)量不能超過t時刻機(jī)場跑道的起飛容量；式⑥是t時刻等待降落的飛機(jī)數(shù)量不能超過t時刻機(jī)場跑道的降落容量；式⑦是t時刻起飛的飛機(jī)數(shù)量不能超過管制區(qū)的容量；式⑧為變量約束；

表2時間間隔最低標(biāo)準(zhǔn)

2）基于遺傳算法的航班動態(tài)調(diào)整模型的優(yōu)化求解，具體步驟為：

①設(shè)定遺傳算法的各參數(shù)：群體規(guī)模、最大迭代次數(shù)S、交叉概率JP_c、變異概率JP_m等。定義適應(yīng)度函數(shù)為：

Fitness=MMM-C

其中MMM為非常大的數(shù)，可取100000；C為成本函數(shù)，即①式中的z；

②隨機(jī)產(chǎn)生MM組可行的航班調(diào)整方案，其中編碼采用二進(jìn)制，決策變量作為染色體，為1值編碼為1，否則為0。同時設(shè)置迭代計數(shù)器；

③在第s代，計算每一個個體（即航班調(diào)整方案）的適應(yīng)度；

④若s>=S，選擇最優(yōu)個體為最佳航班調(diào)整方案，輸出。否則轉(zhuǎn)向⑤；

⑤選擇最優(yōu)10%個體直接進(jìn)入下一代。同時按照遺傳算法復(fù)制、淘汰原則，進(jìn)行交叉變異，產(chǎn)生下一代，即一組可行的航班數(shù)；

⑥令s=s+1，轉(zhuǎn)向③。