[发明专利]基于HTCPN的机场牵引车动态优化调度方法

说明书

一种基于HTCPN的机场牵引车动态优化调度方法。针对机场牵引车动态调度问题，本发明基于层次赋时着色Petri网设计了牵引车动态调度仿真系统。在考虑运行过程中各个环节的随机性以及可能发生的推出冲突后，根据航空器实时发送的推出申请完成牵引车的动态分配。在保障航班延误最少的基础上依次实现不同车辆间工作负荷均衡度最高和车辆行驶总距离最短的优化目标，通过蒙特卡洛实验验证了优化的有效性。最后利用该系统完成对目标机场牵引车保障能力的评估，预测在不同航班密度下必要的牵引车配置数量。

技术领域

本发明属于机场地勤车辆调度技术领域，特别是涉及一种基于HTCPN的机场牵引车动态优化调度方法。

背景技术

快速增长的航空运输量极大地增加了机场场面的运行压力。在大型枢纽机场，保障车辆调度引起的延误占所有延误的15.45％。目前我国大部分机场的牵引车依靠人工完成调度，工作人员通过目视、语音对讲等方式对符合条件的车辆进行调度，落后的信息获取方式及决策过程导致航班高峰时段调度效率低下，进而影响航班的准点率。地勤保障车辆调度问题持续受到国内外学者的广泛关注，研究方法主要集中在运筹学方法和系统仿真方法两个方面。

运筹学方法是将车辆调度问题简化为多目标优化模型，再利用启发式算法进行求解。启发式算法主要是对静态调度问题进行优化。静态调度问题是假设在航班计划、航班需求时间窗以及作业时间等信息已知并始终不变的前提下，根据航班的需求规划车辆的行驶路径。实际情况下影响航班运行的随机因素较多。当随机因素造成航班离港延误时，航班计划也需相应调整。因此车辆资源需要重新分配。虽然启发式算法可以得到优化解，但其不能很好地模拟资源的动态分配过程，也无法对调度过程中的随机因素实时响应。

系统仿真方法利用离散仿真模型模拟调度流程，十分适用于机场车辆调度这种存在诸多不确定因素的离散动态随机过程的分析。采用仿真方法可以很好地模拟调度过程中的突发事件，设计出针对不同随机问题的解决方案，也有利于不同功能模块的整合。许多大型机场已将仿真软件应用于实际运行中，芝加哥奥黑尔国际机场和日本民航局采用TAAM(total airspaceairport modeler)对空域和飞行区进行仿真研究，分析机场的运行方式和空域构型。丹佛国际机场利用SIMMOD分析现有飞行区的运行状况以及新的改造措施对延误的影响。上述仿真方法虽然功能强大，但价格昂贵，且仿真的主要对象是航空器，仅有少部分功能涉及到车辆调度过程，因此难以实现牵引车动态优化调度这一研究目标。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于HTCPN的机场牵引车动态优化调度方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于HTCPN的机场牵引车动态优化调度方法方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)分析当前调度模式存在的问题，根据设定的动态优化调度目标，设计动态优化调度流程，建立动态优化调度数学模型的S1阶段；

(2)根据步骤(1)得到的动态优化调度流程建立相应的HTCPN动态调度仿真系统中的顶层模型的S2阶段；

(3)对步骤(2)搭建的顶层模型进一步细化，在航空器推出申请子页中仿真航空器在其预计离港时刻前T_Request分钟自动发出推出申请的S3阶段；

(4)按照步骤(1)中设定的动态优化调度目标并结合动态优化调度数学模型，逐一为步骤(3)得到的航空器推出申请分配满足条件的牵引车并前往服务的S4阶段；

(5)仿真步骤(4)中分配的牵引车在开始推出前可能发生的推出冲突及规避方案的S5阶段；

(6)牵引车将航空器推出到指定位置，并完成牵引车属性及航空器信息更新的S6阶段。