[发明专利]一种多跑道进离场航班时隙协同分配的多目标优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多跑道进离场航班时隙协同分配的多目标优化方法，属于民航技术领域。

背景技术

航班延误是我国当前空中交通的重要难题，延误不仅仅带来了巨大经济损失和资源浪费，而且还严重制约我国民航事业的发展。尤其是近年来，我国很多大型机场开始修建多条跑道以满足空中交通的需求，跑道选取和时隙分配的合理性将直接影响各单位的经济效益和机场资源的合理利用。因此，如何在安全、经济和效益的基础上，正确选择跑道和分配时隙是目前研究问题的关键。

协同地面等待是一种常用的空中交通流量管理方法，该方法可在安全基础上公平且有效地分配资源，缓解因机场容量不足而引起的航班延误。协同地面等待主要考虑时隙分配的有效性、功效性和公平性，有效性指充分利用机场有限时隙资源；功效性是指分配的整体最优性，即延误总成本最小；公平性指各航空公司之间的延误损失均衡。由此可得出，协同地面等待涉及到航空公司、机场和空管部门三方的利益，航空公司主要关注经济效益，机场主要考虑资源分配，空管主要考虑工作负荷。

国内外关于机场时隙分配的研究源于20世纪90年代，目前较为成熟的方法主要有RBS算法、Compression算法和OPTIFLOW优化模型等等。目前我国最常用的是RBS算法，该算法按照“先到先分配的原则”为机场航班分配时隙。近来，很多学者也研究了基于协同决策理论的时隙分配方法，但大多研究主要是为解决机场单跑道进场航班或离场航班的航班时隙分配问题，然而目前还未提出解决多跑道进离场航班时隙协同分配问题方法。

发明内容

本专利就是在考虑进离场容量的基础上，按照时隙分配的功效性、公平性、有效性原则，根据有效性约束、机场进离场容量关系和跑道选择约束，以延误总成本最小、延误均衡和跑到使用次数均衡为目标，设计了基于目标优劣表现的多目标遗传算法，为每个航班寻求Pareto最优的时隙分配和跑道选择方案，实现多跑道机场航班协同时隙分配与调度。所述的多跑道进离场航班时隙协同分配方法包括以下步骤：

步骤一：收集机场进离场航班时刻信息，并掌握机场容量信息；

步骤二：根据机场容量和航班时刻信息，将时间区间划分为若干连续的时隙T＝{T₁，T₂，…，T_N}，N是机场容量值，T是时间区间，T_i是时间子区间i＝{1，2，…，N}；

步骤三：每个区间对应一种天气状况下的机场容量曲线，根据曲线可将机场进离场容量之间的关系描述为：表示进、离场容量曲线，A_t表示进场容量值，D_t表示离场容量值；

步骤四：确立多目标优化模型；

(1)建立多目标函数；