基于混合整数规划的机场停机位优化调度研究

论文摘要

停机位是维持机场正常运作的重要设施和资源,属于机场场面运行管理的核心资源之一,物资和旅客均需要依靠停机位完成上下航空器。由于近年来机场航空业务量增长较快,航空器调度难度增加,航班延误现象严重。在航空业务比较繁忙的机场,航班延误造成航空公司的损失与机场地面相关资源有限之间的矛盾不断增升,根本原因是机场场面资源不足,缺乏合理的规划。因此,对机场停机位调度进行研究具有重要意义。结合以上背景,停机位作为机场场面重要资源,以优化停机位调度问题为研究内容,把停机位和航空器作为研究对象,建立混合整数规划模型,研究不同情况下停机位调度问题,结合不同搜索算法的策略优势,最后分别采用分支定界法和迭代邻域搜索算法,解决航空器延误问题。该研究主要是为了最大化利用停机位资源来减少航空器延误现象,缓解机场拥堵情况,改善机场场面交通状况,取得的主要研究成果如下:针对航空器延误现象,设计航空器延误数量最少的停机位优化调度模型,引入冲突函数和评价函数,通过冲突函数将相邻航空器间的时间间隔联系起来,提升模型性能。采用分支定界算法,根据航空器的实际进离港数据,通过设置不同的缓冲时间,得到有效的停机位优化调度方案。该方案显著的缓解了航空器延误现象,降低了机场场面航空器延误率。针对航空器在停机位的活动时间,建立基于时间窗的整数规划数学模型,采用迭代邻域搜索算法,设计阴影约束来减少不必要的搜索,提高搜索效率。在航空器数量增加的情况下,约束条件与时间窗有关,与航空器数量无关。不考虑航空器数量变化的影响,根据停机位最小时间间隔、机型、停机位的匹配度以及虚拟停机坪的约束限制,利用变邻域下降搜索优化为航空器分配最优的停机位。实验结果表明,该算法有效的减少了航空器延误时间,实现停机位分配最优,保证停机位分配方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题背景和意义
•   1.2 停机位优化调度问题研究现状分析
•     1.2.1 国外研究现状
•     1.2.2 国内研究现状
•   1.3 论文主要研究工作
• 第二章 机场停机位优化调度分析
•   2.1 机场停机位调度相关术语解释
•   2.2 机场停机位调度研究对象
•   2.3 机场停机位调度问题分析
•     2.3.1 停机位调度问题概述
•     2.3.2 航空器延误问题分析
•     2.3.3 停机位最小时间间隔
•   2.4 停机位调度工作流程
•   2.5 本章小结
• 第三章 基于分支定界法的混合整数规划模型设计
•   3.1 停机位调度问题概述
•   3.2 停机位优化调度混合整数规划模型设计
•     3.2.1 停机位调度模型假设
•     3.2.2 停机位调度问题的相关参数说明
•     3.2.3 关于停机位调度的混合整数规划模型的构建
•   3.3 分支定界法的分析和求解
•   3.4 实例分析
•   3.5 本章小结
• 第四章 基于迭代邻域搜索算法的机场停机位优化调度研究
•   4.1 航空器进离港延误问题概述
•   4.2 带时间窗整数规划数学模型设计
•   4.3 停机位优化调度模型的分析和求解
•     4.3.1 迭代邻域搜索算法
•     4.3.2 停机位调度可行解
•   4.4 算例分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文及参与项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 申荣苗

导师: 张红颖

关键词: 机场场面,停机位调度,混合整数规划模型,分支定界法,迭代邻域搜索算法

来源: 中国民航大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,航空航天科学与工程

单位: 中国民航大学

分类号: V35;O221.4

DOI: 10.27627/d.cnki.gzmhy.2019.000333

总页数: 62

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