基于时空特征的终端区多机场航班时刻优化北大核心

为更好的实施终端区协同决策(CDM),考虑大终端区下多机场的协同运行需要,对终端区内多机场离场航班时刻进行优化。同时考虑各机场的延误时间及航班的总延误成本,建立终端区多机场的协同放行模型;采用改进的多目标粒子群算法对所建模型进行求解。最后对大兴机场开航背景下的京津大终端区分别进行单目标及多目标的仿真验证,仿真结果表明,所提方法优于先到先服务策略(FCFS)且可以有效平衡终端区内各机场总延误成本与总延误时间,兼顾航班延误的均衡性及公平性。     

结合进港排序的终端区冲突解脱策略研究

终端区相对于航路,空间狭小,航线密集,航班机动范围有限,已成为飞行事故高发区。针对终端区的特殊情况,提出一种结合进港排序的冲突解脱方法。首先利用进港优化算法对终端区内航班的降落时间进行优化,然后将得到的预计到达时间与实际到达时间差最小作为航班解脱冲突的目标函数,由此得到终端区航班的冲突解脱方法,既保证了飞行安全又提高了运行效率。利用某机场的场景和飞行数据进行仿真,结果表明,此方法有效地解决了终端区飞行冲突问题,同时使航班快速有序地降落到跑道。     

基于满意度准则的机场终端区容量利用和流量分配的多目标优化模型研究

为优化跑道容量和定位点空中交通流量,将机场终端区的进离港定位点和跑道看作一个系统;在 服从整个系统容量限制的前提下,引入了满意度准则,通过分析跑道容量和定位点流量的相互影响,建立了 多目标优化模型．算例研究表明,通过对进离港航班流量需求的协调分配,给定时段内的所有航班均得到有 效调度．整体航班需求排队队列减少了约10%,容量利用满意度为0.75,在机场终端区实现了跑道容量的有 效利用和定位点流量的合理分配．     

珠三角地区多机场系统航班时刻的仿真优化

珠三角地区机场分布稠密、空域紧张、航班延误率高。为降低该地区的航班延误,提出以延误分层模型为优化目标,采用空域机场仿真模型SIMMOD对珠三角地区多机场系统仿真建模和有约束限制的并行扰动随机近似（Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation,SPSA）优化算法相结合的方法,对珠三角地区多机场系统的航班时刻进行仿真优化研究。采用非光滑反馈对SPSA算法进行了改进。仿真结果表明采用这种仿真优化方法生成的新航班时刻,可有效降低总延误时间。研究对从整体上减少珠三角地区多机场系统的延误成本具有重要价值。     

基于HCTC_Ptri网的机场主要资源调度模型

针对多跑道机场主要资源调度问题,结合层次Petri网、有色Petri网、时延Petri网和受控Petri网理论,构建一种面向机场主要资源调度的混合Petri网——HCTC_Petri (hierarchical colored timed controlled Petri)网模型.通过设置合理的控制策略、动态调节模型参数,提高运行结果的稳定性.以多个新的航班时刻表为基础,预测机场的资源调度情况.实验结果表明,HCTC_Petri网模型在模拟机场主要资源调度时具有较高的准确性和稳定性,且中转航班进站前的延误总时间和总架次对过站后的延误情况影响较大.     

点融合技术下的机场终端区航空器噪声研究

随着人民生活水平的不断提高，民航旅客吞吐量和空中交通流量也逐年增加。机场终端区是进离场航空器最繁忙的空域，航空器的尾气排放导致该区域的环境污染问题日益，并且由于进场程序的限制，管制员通过雷达引导进行机动飞行的时候导致多余的燃油消耗，同时也造成管制员工作负荷大的问题，原有的进场程序已不能适应民航的快速发展。点融合系统（PMS,Point Merge System）作为一种新型的进场程序，成为优化空域结构、减轻管制负荷、改善机场终端区域环境和提升终端区运行效率的新技术。以双流机场终端区为例子，结合双流机场终端区域环境和所设计的双流机场PMS进近程序，使用航空环境设计工具(Aviation Environmental Design Tool,AEDT)对点融合系统PMS和区域导航（Area Navigation,RNAV）进场程序进行仿真建模，并对其不同运行模式下的噪声影响进行了对比，为点融合技术在国内环境研究方面推广助力。     

复杂多约束条件下航班除冰延误机理及资源优化配置

针对机场除冰运行存在的除冰航班延误频发、除冰资源使用粗放的问题,提出了考虑航班延误机理的除冰资源优化配置方法.研究了多参数综合影响的除冰效率及航班动态随机环境下的除冰排队延误机理.分析了除冰运行过程的复杂多约束条件,构建了以最小化除冰液消耗、除冰车需求和除冰延误架次为目标的飞机除冰资源多目标优化配置模型.利用自适应网格多目标粒子群算法求解模型并提出了基于多属性决策优化的除冰资源优化配置方法.除冰资源优化配置后除冰液消耗量、除冰车需求量、除冰延误架次相较于优化前分别降低了13.9%,12.8%, 19.3%.该方法为机场除冰运行资源优化提供了新思路.     

加快空域管理体制创新减少航班延误

随着我国经济进步与出行观念的改变,越来越多的旅客为了实现出行的舒适、快捷而选择乘坐飞机。然而在乘机过程中,航班出现延误的情况时有发生,这不仅会影响乘客的心理,同时也降低了以航空公司为主体,机场、空管等运行保障单位为辅的整个民航系统运行效率。所以,为了有效的避免延误产生,就需要在科学、客观的条件下,对现有空域管理体制进行优化。因此,本文笔者就关于通过空域管理体制创新,从而减少航班延误的相关方式进行探讨。     

空中交通管制员负荷评估系统的设计

讨论了民航空中交通管制（ATC）工具软件——管制员工作负荷评估系统的实现方法：通过从电报、雷达和基础数据库中获取的航班数据，计算出机场附近各空域中的航班数量和航班位置，以及航班之间的时间间隔，根据以上参数计算管制员的工作强度。并以图形的方式提供给管理人员。     

探讨基于PBN连续下降的终端区飞行程序设计

随着我国民用航班起降架次不断增多的趋势下,传统的梯级下降和爬升方式增大了飞行员在关键时段的工作负荷和错误几率,难以充分保障航班的正常、安全运行。为此,要以作为终端区运行基础的飞行程序为切入点,研究基于PBN连续下降和爬升运行技术,进行连续下降飞行程序的合理设计,在充分整合航空器性能及基于性能导航技术的前提下,确保航空飞行器在高密度的终端区能够实现连续的下降和爬升运行,减少可控撞地的风险。     

航路资源协同分配的多目标优化方法研究

目前,航班飞行需求激增和恶劣天气已经严重影响到航空空域的正常运行,为此针对空域拥堵时航路的时隙航迹资源协同分配进行了研究.根据问题的数学描述,以总延误成本最低和公平损失偏差系数最低为两个目标,建立了航路资源协同分配模型,运用多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)对模型求解分析.通过航路网络的典型数据测试该模型,生成了可供决策者选择的帕累托最优解集,并与传统RBS算法进行比较,实现平均延误成本降低8.5％,平均公平损失偏差系数降低70.6％.结果 证明NSGA-Ⅱ算法可以较好的解决航路资源协同分配的问题.     

一种基于ADS-B信息的冲突告警算法

为了解决飞行流量持续快速增长导致的飞行安全问题,给出一种基于ADS-B信息的冲突告警算法。该算法的目的在于发现终端区或机场附近可能存在的飞行冲突,为飞行员采取避让措施提供足够的时间。算法主要由2个模型构成：第1个模型是飞行冲突区域划分模型,该模型包含保护空域(PAZ)和冲突空域(CAZ)2个区域;第2个模型是飞行冲突探测模型,该模型首先对冲突目标初选,然后对有可能发生飞行冲突的飞机从竖直和水平2个方向进行冲突探测并根据探测结果发出相应的告警信息。经大量的Monte-Carlo仿真实验表明该算法性能良好,能及时有效地发现飞行冲突,对确保终端区或者机场附近的安全有着重要意义。     

基于TCPN的复杂航班推出问题的建模与仿真

为了解决对机场实际运营中存在的共用同一中间机坪滑行道的航空器相对推出型冲突问题,文中根据时间有色Petri网的相关理论,分析了导致机场的运行效率降低的航班的推出问题,结合成都双流国际机场的相对推出型廊桥,提出了基于时间有色Petri网（Timed—ColoredPetri Net,TCPN）的复杂情况下航空器推出模型。依据此模型将航空器从滑行道到停入机位的全过程进行模拟和说明。最后结合TCPN仿真软件CPNTools中的状态空间分析法,对模型的可行性进行分析,对保障航班推出过程的运行安全、提高繁忙机场的运行效率具有重要的现实意义。     

基于逐步回归法航空器滑行时间影响因素研究

为准确预测离港航班滑行时间,研究不同机场航空器滑行时间影响因素的差别,结合北京首都国际机场及香港赤鱲角国际机场实际运行情况,以航空器滑行距离,场面运行航空器数量(进,离港),跑道运行模式,机场实际容量为参数,采用逐步回归法预测航空器离场滑行时间.结果 显示,不同机场滑行时间的影响因素不同,影响首都机场滑行时间的主要因素为机场实际容量及滑行距离,而香港机场为机场实际容量及场面航空器数量.采用逐步回归法使模型共线性问题得到解决,且预测准确率方面首都机场为75.8％,香港机场为67.5％,可用于大型机场实际运行航班滑行时间预测.     

基于 TCPN 的复杂航班推出问题的建模与仿真

为了解决对机场实际运营中存在的共用同一中间机坪滑行道的航空器相对推出型冲突问题,文中根据时间有色Petri 网的相关理论,分析了导致机场的运行效率降低的航班的推出问题,结合成都双流国际机场的相对推出型廊桥,提出了基于时间有色 Petri 网(Timed -Colored Petri Net,TCPN)的复杂情况下航空器推出模型.依据此模型将航空器从滑行道到停入机位的全过程进行模拟和说明.最后结合 TCPN 仿真软件 CPN Tools 中的状态空间分析法,对模型的可行性进行分析,对保障航班推出过程的运行安全、提高繁忙机场的运行效率具有重要的现实意义     

CDM系统技术实现与应用

随着民航运输的快速发展,空中交通流量的上升,加之雷雨雾等极端恶劣天气的原因,导致机场、空域和航线网络节点拥挤现象严重。针对这种情况,提高相关部门之间的协同决策能力,增强管制水平已成为共识,而协同决策(Collaborative Decision Making,简称CDM)正是一种在管制部门与航空公司之间进行协调的有效方法。CDM系统充分利用空域资源并结合天气、流量、部队、机场等实际情况计算航班起飞和经过航路点的时间;采用ESB架构设计、通过MQ传递消息、利用FTP传递数据和ORACLE存储数据。系统实现了集空管、机场、航空公司等组织信息于一体,通过信息交流和数据共享提高了空中交通管理效率。     

基于改进匈牙利算法的机场航班时刻优化研究

航班时刻是我国治理航班延误、管理空中交通流量最为重要的基础数据之一。针对我国枢纽机场运营高峰时段时刻资源紧张、超负荷运行、放行顺序不合理等情况,分析机场航班运行规律和存在问题,在保证正班航班运输需求的基础上,提出基于历史数据的航班时刻优化模型,并改进匈牙利算法求解,以达到航空公司申请时刻调整量和航班地面等待时间整体最小的目标。结合杭州萧山国际机场历史运行数据,验证了航班时刻优化模型的可行性和适用性,对减少地面延误、提高放行正常率、增加机场容量具有重要作用。     

面向正点率提升的华北机场群航班时刻优化

近年来,区域机场群协同发展逐渐成为了未来民航发展的基本导向。然而,相比国外关于机场群的研究水平,我国尚处于萌芽阶段,出现了机场群内发展不均衡、缺乏协同、功能定位不清晰、空管运行难度大、服务品质降低等问题。因此,以京津冀机场群为研究对象,借鉴国外先进发展经验,从协同发展的角度对机场群航线优化进行研究。构建了以提升航班正点率为目标的机场群现有航班时刻优化模型,运用粒子群迭代寻优算法求解最优解,将优化后的航班时刻表用SIMMOD进行仿真验证,实验结果表明,经航线优化后的京津冀机场群航班延误得到了缓解,且多机场群系统的航班冲突得到了明显的降低。     

基于贝叶斯网络的航班串运行脆弱性研究

为研究航班串中某一关键航班发生进离港延误对该航班串中其它航班进离港准点率造成的影响,采用贝叶斯网络对航班串运行进行建模,识别并评价关键航班的脆弱性,并提出降低航班串运行脆弱性的建议。在受到管制、天气、军事活动、航班在机场异常过站以及其它异常情况等不确定因素影响下,研究航班串进离港准点率关系,并找出航班串运行时的脆弱节点以及评价关键航班的延误状态。通过对比分析增加关键航班过站时间航班串运行前后的进离港准点率,结果表明,增加关键航班过站时间可以降低航空公司航班串运行脆弱性。     

多机场地面等待策略的建模与仿真

针对我国空中交通流量管理中出现的大规模航班延误情况，根据多个机场实际起飞和降落容量的约束，建立了一种考虑航班取消的多机场地面等待策略数学模型，并提出求解该模型的有效算法。在所提模型与算法的基础上，选择我国三大机场实际数据进行仿真。对比了取消航班与不取消航班两种情况结果，仿真结果验证了模型与方法的有效性与实用性，给出了最优排序的航班时刻表，从而支持了关键航班的运行，减少了航班总延误。