[發明專利]一種針對多跑道航班進離場的動態調度方法

有效

• 申請號: 201410033783.3
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103778481B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 姜雨;徐兆龍;羅宇驍;徐新星
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06Q10/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

1.一種針對多跑道航班進離場的動態調度方法，其特征在于：包括：

步驟1：(1)分析航班延誤成本：

根據飛機提前起降和延遲起降兩種情況定義延誤成本函數，航班f_i在t時刻起降的延誤成本函數為：

cf(t)=cmi(H-hi)(Ehi≤hi≤Hi)cni(hi-H)(Hi≤hi≤Lhi)]]>

c_f(t)表示延誤成本函數；表示航班f_i延遲起降的單位延誤成本；表示航班f_i提前起降的單位延誤成本；H表示航班的預計起降時間；H_i表示航班f_i的理想起降時間；h_i表示航班f_i的實際起降時間，F表示在時間段T內進離場航班集合，F＝{f₁,f₂,…,f_n}；表示航班f_i最早起降時間；表示航班f_i最晚起降時間；

(2)提出所有航班延誤成本F₁最小化的多跑道航班進離場動態調度目標函數：

min F1=αaΣf∈Acf(t)+αdΣf∈Dcf(t)]]>

A表示在時段T內進場航班集合；D表示在時段T內離場航班集合；α_a表示進場航班延誤系數；α_d表示離場航班延誤系數；

步驟2：計算理論延誤時間，將不同機型的航空器延誤時間換算為單位延誤成本的延誤時間，所述理論延誤時間的表達式為表示航班f_i的理論延誤時間，ξ_i表示旅客滿意度系數；σ_i表示航班f_i的優先權系數；Δh_i表示航班f_i的實際延誤時間；

步驟3：分析多跑道調度的航空公司的公平性，構造考慮航空公司公平性的多跑道航班進離場動態調度目標函數為Δh_i表示航班f_i的實際延誤時間，表示各個航班延誤時間的平均值，n表示時間段內進離場的航班數量；

步驟4：提出多跑道航班進離場動態調度的一般約束條件：

(1)確保航班f_i在最早起降時間和最晚起降時間構成的時間窗內起降以及在不同跑道起降的時間間隔標準要求的約束條件為

Ehi≤hi≤Lhi,xij(hj-hi)+xji(hi-hj)≥Tij,xij(hj-hi)+xji(hi-hj)≥Dij]]>

其中，x_ij與航班f_i和f_j的起降時間先后有關，即當航班f_i在f_j之前起降時，x_ij為1，x_ji為0，此時h_j-h_i≥T_ij，h_j-h_i≥D_ij，表明這兩個航班起降的時間間隔滿足標準要求，可以保證安全起降，反之亦然；T_ij表示航班f_i和航班f_j在同一條跑道起降的時間間隔；D_ij表示航班f_i和航班f_j在不同跑道起降的時間間隔；

(2)保證研究時段內所有航班都安排起降跑道和起降時間的約束x_ij+x_ji＝1；

(3)以先到先服務方法的排序為前提，優化航空器的排序位置，并對位置改變量的約束條件是表示航班在以先到先服務方法排序時的位置，s_i表示飛機優化后的位置，m為確定值；

步驟5：設計考慮航班延誤的多跑道航班動態調度約束條件：通過約束條件保證對延誤成本較大的航班優先調度，降低所有進離場航班的延誤成本，所述約束條件為其中s_l表示實際延誤值較大的航班f_i或f_j，s_m表示實際延誤值較小的航班f_j或f_i；

步驟6：采用遺傳算法求解多跑道航班進離場的動態調度，實現航班進離場跑道動態調度：

(1)編碼，所述算法采用分段實數編碼；

(2)初始化，首先采用兩點間所有路徑的遍歷算法生成進場和離場航班所有可行跑道的集合，種群的初始化將從所有可行跑道集合中隨機選擇路徑組成初始個體，所得到的種群就是一個可行解的集合，初始化將有利于遺傳算法的快速求解；

(3)交叉算子設計，所述分段實數編碼選取多點匹配交叉，即同時對父代染色體多個基因位執行匹配交叉操作；

(4)適應度函數設計，所述適應度函數分為三部分：實際占用跑道長度、節點沖突跑道長度以及邊沖突跑道長度，將時間轉化為路徑長度后，適應度函數f_fitness可表示為：

f_fitness＝α/(S_routelength+β*S_V-length+γ*S_E-length)

其中α,β,γ為設置的待定參數；S_routelength表示實際占用跑道長度；S_V-length表示節點沖突跑道長度；S_E-length表示“邊沖突”造成等價滑行路徑增長。