[发明专利]一种机场资源调度的鲁棒优化方法

说明书

本发明涉及一种机场资源调度的鲁棒优化方法，属于机场资源分配技术领域，解决了现有机场机场停机位调度方案的鲁棒性差且求解效率低下的问题。包括基于停机位运营成本、停机位鲁棒性成本和牵引车使用成本构建目标函数，建立调度优化模型并转换为线性松弛模型；基于每个停机位的飞机活动集合构建对应的带权有向图；获取每个停机位初始的调度方案集合，求解受限主问题的解，计算对偶变量，循环获取每个停机位的带权有向图的最短路径及其检验数，将检验数小于0的最短路径对应的调度方案加入调度方案集合继续求解，直至受限主问题的解均为整数解；基于整数解和最终的调度方案集合得到停机位调度优化方案。实现了机场资源的合理高效分配。

技术领域

本发明涉及机场资源分配技术领域，尤其涉及一种机场资源调度的鲁棒优化方法。

背景技术

随着社会经济的持续增长与国民对生活品质要求的提高，民航以其便捷、舒适的特点，使得航空运输的地位在综合交通运输体系中不断提高。随着客运需求与旅客吞吐量的迅猛增长，针对机场资源的运营管理与安全运行保障也越发受到重视。不合理的停机位调度方案会导致机场运行效率低下，甚至造成航班延误波及。因此高效、鲁棒的停机位资源调度是保障机场高效运作的重要任务。

现有的停机位调度工作中，主要考虑了靠桥率这一目标，即最大化近机位的分配数量。在少量考虑了调度鲁棒性的工作中，仅仅是通过最大化同一机位相邻飞机的缓冲时间，但这种方式并不能够很好的反映航班延误的随机性所造成的机位冲突。

现有的停机位调度求解算法工作中，大部分是使用了启发式或者求解器进行直接求解。但是，启发式算法难以保证所得调度方案的最优性，求解器直接求解只能适用于小规模的案例，难以满足实际大/中型机场。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种机场资源调度的鲁棒优化方法，用以解决现有机场停机位调度方案的鲁棒性差且求解效率低下的问题。

本发明实施例提供了一种机场资源调度的鲁棒优化方法，包括如下步骤：

基于停机位运营成本、停机位鲁棒性成本和牵引车使用成本构建目标函数，建立调度优化模型，并转换为线性松弛模型；

基于每个停机位的飞机活动集合，根据线性松弛模型的检验数，构建对应的带权有向图；

采用以列生成算法为核心的分支定价算法，求解线性松弛模型，包括：基于机场停机位和航班计划信息，获取每个停机位的一个调度方案，作为初始的调度方案集合，求解线性松弛模型的受限主问题的解，计算对偶变量，循环获取每个停机位的带权有向图的最短路径及其检验数，将检验数小于0的最短路径对应的调度方案加入调度方案集合继续求解受限主问题的解；通过列生成算法和不断分支迭代，直至受限主问题的解均为整数解；

基于整数解和最终的调度方案集合，得到停机位调度优化方案。

基于上述方法的进一步改进，停机位包括近机位和远机位；

停机位运营成本根据每个停机位的调度方案中每个飞机活动的使用成本求和而得到，其中：

当停机位是近机位时，停机位的调度方案中每个飞机活动的使用成本均为0；

当停机位是远机位时，停机位的调度方案中每个飞机活动的使用成本为预置的非负成本。

基于上述方法的进一步改进，停机位鲁棒性成本根据每个停机位的调度方案中每相邻飞机活动的期望机位冲突求和而得到。

基于上述方法的进一步改进，每相邻飞机活动的期望机位冲突的计算步骤包括：

预处理历史航班数据，获取每个飞机活动的最小延误时间和最大延误时间，以及所有飞机活动的最小延误时间和最大延误时间；