[發明專利]一種基于資源受限條件下的停機位分配多目標優化方法

在審

• 申請號: 202110856814.5
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113570247A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 趙征;胡莉;馮事成;宋梅雯;李昌城;江斌;楊磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/26;G06F111/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發明公開了一種基于資源受限條件下的停機位分配多目標優化方法，包括如下步驟：(1)研究場面停機位分配流程，確定停機位分配過程中的關鍵資源；研究停機位分配過程中的綜合效能指標，并對關鍵指標用進行詳細分析；基于選取的關鍵效能指標，構建基于多資源受限條件下的停機位分配優化模型；(2)對步驟(1)所建立的停機位分配優化模型進行求解；(3)為使實驗結果更加符合場面運行實際，構建了仿真模型求解航班機坪延誤，并采用排隊論求解航班跑道延誤；(4)應用航班數據做實例驗證，并將實驗結果與機場實際運行情況進行對比。本發明充分考慮場面實際運行情況，優化停機位分配策略，為機場管理者進行決策提供參考。

技術領域

本發明涉及機場場面交通管理與規劃技術領域，尤其是一種基于資源受限條件下的停機位分配多目標優化方法。

背景技術

停機位分配是指綜合考慮各種資源約束、以及匹配性約束，給航班分配最佳的登機口，以提高機場的運行效率和旅客滿意度。航班在機場過站期間通常需要進行一系列保障服務，合理的停機位分配策略對于優化場面保障資源的調度，節約運行成本也有一定的影響，因此停機位分配問題一直是廣大學者熱衷的研究內容之一。當前國內外關于停機位分配問題的研究已相當豐富，且大體可以歸納為面向乘客的目標、面向機場的目標、以及面向航空公司的目標三類。停機位的分配會影響航空公司或機場為乘客提供的服務質量，對于出境的旅客，他們通常希望能夠以最少的步行距離登上飛機，而對于到達的旅客，旅客滿意度則表示為登機口到行李提取處的距離，距離越短，越容易得到旅客的好評，目前以乘客為導向的停機位分配問題大多是以最小化步行距離/時間為目標。對于機場和航空公司，除機位的有效利用外，地面保障作業的費用也與停機位的分配有關。使用牽引車將航班從一個停機位移動到另一個停機位的過程稱為拖曳，當航班在同一機場的不同時段被分至兩個不同的停機位時，就需要通過拖曳操作在兩個停機位之間移動航班，這是一項昂貴的作業，因此盡量減少拖曳活動是必要的，但現有的停機位分配問題的研究多假設不存在航班拖曳的情況，且約束條件相對固定，缺乏管制員資源、牽引車資源等因素對停機位分配影響的研究。在機場實際運行過程中，為了最大化近機位利用率，通常會將過站時間較長的航班拖曳至遠機位停駐，因此拖曳是研究停機位分配問題時不得不考慮的一個環節；航班進離港過程以及拖曳都需要管制員進行指揮，但機場管制員數量是有限的，這在一定程度上會限制航班的進離港以及拖曳滑行，進而導致航班發生延誤。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種基于資源受限條件下的停機位分配多目標優化方法，充分考慮場面實際運行情況，優化停機位分配策略，為機場管理者進行決策提供參考。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于資源受限條件下的停機位分配多目標優化方法，包括如下步驟：

(1)研究場面停機位分配流程，確定停機位分配過程中的關鍵資源；研究停機位分配過程中的綜合效能指標，并對關鍵指標用進行詳細分析；基于選取的關鍵效能指標，構建基于多資源受限條件下的停機位分配優化模型；

(2)對步驟(1)所建立的停機位分配優化模型進行求解，首先按照“先到先服務”的原則對航班進行排序，并對其進行初始指派；接著設計了禁忌搜索啟發式算法對上述初始指派方案進行優化，確定所需的適配值函數、鄰域結構、禁忌對象、停止準則、候選解的選擇方法要素；

(3)為使實驗結果更加符合場面運行實際，構建了仿真模型求解航班機坪延誤，并采用排隊論求解航班跑道延誤；

(4)應用航班數據做實例驗證，并將實驗結果與機場實際運行情況進行對比。

優選的，步驟(1)中，研究停機位分配過程中的綜合效能指標，并對關鍵指標用進行詳細分析具體為：航班延誤是評判停機位分配效能的關鍵指標之一，指的是航班能否按照約定時間起飛，能夠按照約定時間起飛的航班為正常航班，否則為延誤航班，分析停機位分配過程中發生航班延誤的情況，將航班延誤分為機坪延誤和跑道延誤；分析停機位分配過程中的其他關鍵效能指標，包括拖曳次數以及靠橋率，并找出拖曳次數和靠橋率的關系。