[发明专利]一种针对多跑道航班进离场的动态调度方法

摘要

本发明公开一种多跑道航班进离场动态调度方法，其步骤如下分析航班延误成本，提出多跑道航班进离场调度所有航班延误成本最小化目标函数；计算理论延误时间，将不同机型的航班延误时间换算为单位延误成本的延误时间；分析多跑道调度的公平性及构造考虑公平因素的目标函数；提出多跑道航班动态调度的一般约束条件；设计考虑航班延误的多跑道航班调度约束条件；采用遗传算法求解多跑道航班进离场的动态调度问题，实现航班进离场跑道动态调度，实现提高跑道利用率和降低航班延误成本的目标。本发明充分考虑航班延误对多跑道调度的影响，实现提高多跑道利用率的目标和降低航班延误成本的目标。

主权项

一种针对多跑道航班进离场的动态调度方法，其特征在于：包括：步骤1：(1)分析航班延误成本：根据飞机提前起降和延迟起降两种情况定义延误成本函数，航班fi在t时刻起降的延误成本函数为：cf(t)=cmi(H-hi)(Ehi≤hi≤Hi)cni(hi-H)(Hi≤hi≤Lhi)]]>cf(t)表示延误成本函数；表示航班fi延迟起降的单位延误成本；表示航班fi提前起降的单位延误成本；H表示航班的预计起降时间；Hi表示航班fi的理想起降时间；hi表示航班fi的实际起降时间，F表示在时间段T内进离场航班集合，F＝{f1,f2,…,fn}；表示航班fi最早起降时间；表示航班fi最晚起降时间；(2)提出所有航班延误成本F1最小化的多跑道航班进离场动态调度目标函数：minF1=αaΣf∈Acf(t)+αdΣf∈Dcf(t)]]>A表示在时段T内进场航班集合；D表示在时段T内离场航班集合；αa表示进场航班延误系数；αd表示离场航班延误系数；步骤2：计算理论延误时间，将不同机型的航空器延误时间换算为单位延误成本的延误时间，所述理论延误时间的表达式为表示航班fi的理论延误时间，ξi表示旅客满意度系数；σi表示航班fi的优先权系数；Δhi表示航班fi的实际延误时间；步骤3：分析多跑道调度的航空公司的公平性，构造考虑航空公司公平性的多跑道航班进离场动态调度目标函数为Δhi表示航班fi的实际延误时间，表示各个航班延误时间的平均值，n表示时间段内进离场的航班数量；步骤4：提出多跑道航班进离场动态调度的一般约束条件：(1)确保航班fi在最早起降时间和最晚起降时间构成的时间窗内起降以及在不同跑道起降的时间间隔标准要求的约束条件为Ehi≤hi≤Lhi,xij(hj-hi)+xji(hi-hj)≥Tij,xij(hj-hi)+xji(hi-hj)≥Dij]]>其中，xij与航班fi和fj的起降时间先后有关，即当航班fi在fj之前起降时，xij为1，xji为0，此时hj‑hi≥Tij，hj‑hi≥Dij，表明这两个航班起降的时间间隔满足标准要求，可以保证安全起降，反之亦然；Tij表示航班fi和航班fj在同一条跑道起降的时间间隔；Dij表示航班fi和航班fj在不同跑道起降的时间间隔；(2)保证研究时段内所有航班都安排起降跑道和起降时间的约束xij+xji＝1；(3)以先到先服务方法的排序为前提，优化航空器的排序位置，并对位置改变量的约束条件是表示航班在以先到先服务方法排序时的位置，si表示飞机优化后的位置，m为确定值；步骤5：设计考虑航班延误的多跑道航班动态调度约束条件：通过约束条件保证对延误成本较大的航班优先调度，降低所有进离场航班的延误成本，所述约束条件为其中sl表示实际延误值较大的航班fi或fj，sm表示实际延误值较小的航班fj或fi；步骤6：采用遗传算法求解多跑道航班进离场的动态调度，实现航班进离场跑道动态调度：(1)编码，所述算法采用分段实数编码；(2)初始化，首先采用两点间所有路径的遍历算法生成进场和离场航班所有可行跑道的集合，种群的初始化将从所有可行跑道集合中随机选择路径组成初始个体，所得到的种群就是一个可行解的集合，初始化将有利于遗传算法的快速求解；(3)交叉算子设计，所述分段实数编码选取多点匹配交叉，即同时对父代染色体多个基因位执行匹配交叉操作；(4)适应度函数设计，所述适应度函数分为三部分：实际占用跑道长度、节点冲突跑道长度以及边冲突跑道长度，将时间转化为路径长度后，适应度函数ffitness可表示为：ffitness＝α/(Sroutelength+β*SV‑length+γ*SE‑length)其中α,β,γ为设置的待定参数；Sroutelength表示实际占用跑道长度；SV‑length表示节点冲突跑道长度；SE‑length表示“边冲突”造成等价滑行路径增长。