基于遗传算法的动态飞机停机位分配模型研究

机场停机位作为机场保障服务工作中的重要设施,随着中国民航业逐步拓宽的规模,航班数量的不断增长给其分配带来巨大压力;迅速合理的机位分配方案可以最大化促进航班运行效率以及其它机场地面服务工作的开展;为了缓解机场停机位资源的紧张现象,同时解决飞机停机位到跑道出口或者入口的滑行时间最短,对到场飞机所使用的停机位最优化分配问题进行了研究,对飞机从跑道出口到停机位的最短路径进行了分析计算,采用了目前计算速度更快的遗传算法的关键技术,引入改进策略求解,对停机位最优分配进行迭代计算,不断计算出最合理的机位分配资源,根据机位分配问题的约束条件和主要优化目标分析,建立以机位空闲时间均匀化为目标的模型,经模型优化后,远机位使用空闲时间的平方差由156.89降低为75.69,近机位使用效率提高了12%～22%,实验验证满足了机场机位资源最优分配等工程应用。     

基于多目标优化禁忌搜索算法的停机位分配方法研究

针对机位资源分配不均给机场运行多方带来的公平性问题,提出多目标优化的停机位分配方法。建立以旅客通行距离、飞机滑行距离和远机位使用次数最小为多目标优化分配模型。分析航班属性设置分配优先级表。设计一种基于pareto最优的多目标优化禁忌搜索算法,使用pareto最优策略对解集进行筛选。在机场实际分配方案的基础上进行仿真实验,旅客通行距离和飞机滑行距离分别缩短18%和5%,机位资源的使用数量减少20%,航班靠桥率提高到93%,多目标优化禁忌搜索算法比遗传算法更优。     

基于免疫遗传算法的停机位动态再分配优化

针对兼顾旅客转机行走距离、航班场面滑行距离和停机位使用效率的多目标停机位分配的问题,以最小化航班停机位分配的扰动性为优化目标,建立停机位动态再分配混合整数规划模型.提出基于航班序列的自然数编码方案,设计改进的免疫遗传求解算法,保证个体在遗传操作中的可行性.将免疫算法中个体密度的概念引入对个体适应度值的评价过程,以保持种群的多样性,避免算法过早收敛.实例仿真结果表明,所提出的优化方法能够有效降低延误航班对停机位预分配计划造成的影响.     

基于蚁群协同算法的图权值停机位分配模型

停机位分配关系到整个机场系统的运行,是机场地面作业的核心部分。根据不同航班占用停机位的时间冲突约束,将航班之间的冲突关系表示成图的权值0-1,基于停机位、航班类型的匹配约束和得到的图的权值,运用蚁群协调算法,在保证不存在停机位分配冲突约束的前提下,以最少数量航班被分配到远停机位和旅客到停机位总行走时间最小为目标函数,对航班进行停机位分配。对枢纽机场进行停机位分配,并与遗传算法在停机位分配上的应用做比较,表明蚁群协调算法在停机位分配上的应用从运行时间和实验结果都明显好于遗传算法,验证了算法的合理性,这一算法可作为机场停机位分配的参考。     

基于可变禁忌长度的优化停机位分配

针对机场"最大化停机位利用率"以及"最小化旅客行走路程"问题,提出了一种动态、灵活分配停机位的禁忌搜索算法。首先介绍了基本禁忌搜索算法的相关设计,然后引出了改进后的动态禁忌搜索算法（DTS算法）,最后利用实际数据对改进后的禁忌搜索算法进行演算。通过几组数据的对比可看出,突出可变禁忌长度能够缩短全局寻优的循环次数。而与相关文献的演算结果进行对比显示：在资源不受限情况下,旅客行走总时间减少了15.75%;在资源受限情况下,旅客行走总时间减少了22.84%。实验结果表明,采用动态禁忌搜索算法能够得到更小的旅客行走路程的分配方案。     

基于模仿学习的机场停机位再分配决策算法

针对机位再分配算法结果难以满足不同操作人员操作习惯的问题,提出一种符合实际业务人员操作习惯的机位再分配推荐算法。首先以航班特征属性和停机位的资源占用状态构建决策环境空间模型,将人工操作数据转换为多通道时空矩阵,再以卷积神经网络构建的生成对抗网络（generative adversarial network,GAN）拟合其序贯决策操作策略。仿真结果表明,可靠度在90%以上的调整动作占比最高达到84.4%。经过在三个数据集上的测试,模型对不同来源的操作数据具有较好的区分能力。对比不同扰动下的动态调整结果,算法能够得到航班—机位属性特征与原有人工操作属性特征接近的调整方案。     

航班滑行路径规划和停机位分配联合优化

针对机场的航班滑行路径规划和停机位分配的联合优化调度问题,构建基于冲突回避的滑行道与停机位联合调度模型,并提出改进的自适应差分进化算法求解问题.以最小化航班的滑行时间和旅客转机的行走时间为优化目标,建立非线性混合整数规划联合调度模型.设计考虑了滑行冲突的路径规划算法,完成航班的滑行路径分配,并通过自适应动态调整差分进化...     

舰载机甲板停机位分配问题研究

舰栽机甲板停机位分配问题关系到航母飞行甲板作业的效率,合理的停机位分配对于提高甲板作业效率十分重要。对舰载机停机位分配问题进行了详细研究,以舰载机移动路径、加油路径以及挂弹路径总和最小为目标函数,建立了甲板停机位分配模型,利用贪心算法并结合模拟退火算法对模型进行了求解,仿真结果表明,该模型对停机位的分配合理。     

基于拉格朗日松弛算法的分布式供应链优化

为解决分布环境下的无协调中心的供应链生产计划的协调问题,提出了一种基于拉格朗目松弛算法的折扣价格协调优化策略。针对企业计划只能基于本地信息的特点,利用拉格朗日松弛算法将企业之间的物料耦合约束松弛掉,从而把整个供应链计划问题分解为多个可利用本地信息求解的企业生产计划子问题。通过上下游企业之间对折扣价格（拉格朗目算子）的异步更新,可以逐步获取整个供应链生产计划的优化解,从而实现分布环境下的供应链生产计划的异步协调。仿真实验证明了该方案的可行性。     

装配线物料搬运的拉格朗日松弛算法

为提高汽车制造企业混流装配线的运行效益,提出了基于看板模型的多封闭循环路径多载量小车物料配送调度方法—–装配线物料配送调度的拉格朗日松弛算法.首先对问题域进行了描述并做出了具体假设,以最小化配送系统总成本为目标,建立了混合整数规划模型.在此基础上,针对该模型提出了两种算法—–次梯度和随机步长拉格朗日松弛算法,将松弛问题分解为两个决策子问题分别进行求解.仿真实验表明提出的两种调度算法均适用于该研究问题域,并在求解时间及稳定性上表现出良好的性能.     

A heuristic algorithm based on Lagrangian relaxation for the closest string problem

The closest string problem that arises in both computational biology and coding theory is to find a string minimizing the maximum Hamming distance from a given set of strings. This study proposes an efficient heuristic algorithm for this NP-hard problem. The key idea is to apply the Lagrangian relaxation technique to the problem formulated as a mixed-integer programming problem. This enables us to decompose the problem into trivial subproblems corresponding to each position of the strings. Furthermore, a feasible solution can be easily obtained from a solution of the relaxation. Based on this, a heuristic algorithm is constructed by combining a Lagrangian multiplier adjustment procedure and a tabu search. Computational experiments will show that the proposed algorithm can find good approximate solutions very fast.     

改进的机场分布式多点定位算法及应用

多点定位（Multilateration,MLAT）是未来民航监视的必备技术和发展趋势。针对其中的多站信息优化求解问题,将经典的定位算法与分布式处理相结合,提出了一种面向机场的改进定位方法。该方法对多站进行分组,在前端节点完成初步的定位解算及航迹滤波;在后端中心节点进行全局融合。通过分布式结构既降低了系统关键节点的通信负荷与运算压力,又保障了所有站点均可参与位置解算,从而提高了整体运算能力及精度。基于仿真数据和机场实测数据的实验表明了该方法的有效性和可行性。     

An improved stepsize of the subgradient algorithm for solving the lagrangian relaxation problem

The Lagrangian relaxation approach has been successfully applied to many large-scale mathematical programming problems. The Lagrangian relaxation problem itself is a non-differentiable optimization problem. One of the methods for solving such problem is the subgradient algorithm. In this paper, we propose an improved stepsize of the subgradient algorithm for solving the Lagrangian relaxation problem. Our version of the algorithm may significantly improve the rate of convergence of subgradient algorithm when applied to the solution of Lagrangian relaxation problem. An illustrative numerical example is also given.     

基于多准则的动态任务分配算法的研究

针对目前任务分配算法考虑的因素往往比较固定,可扩展性和灵活性较差等缺点,提出一种基于多准则的动态任务分配算法,对任务参与者的实时情况的跟踪和分析更加精确,对任务的分配更均衡;并给出了详细的任务分配的形式化表示,各评估指标之间相互独立,增强了算法的可扩展性。另外,提出采用计时器的方法来实现推拉式结合的任务分配机制,增强了算法的灵活性,既可以按照员工对任务感兴趣程度去自主选择工作项,又可以保证系统在没有员工自主选择任务项正常运转,在不影响工作正常执行的情况下使工作流管理系统的任务分配更加人性化。     

Multi-commodity flow network model of the flight gate assignment problem

The flight gate assignment problem is encountered by gate managers at an airport on a periodic basis. This assignment should be made so as to balance carrier efficiency and passenger comfort, while providing buffers for unexpected events that cause assignment disruptions. In this paper, a binary integer multi-commodity gate flow network model is presented with the objective of minimizing the fuel burn cost of aircraft taxi by type and expected passenger discomfort for “tight” connections as a function of inter-gate distance and connection time. This approach is shown to be computationally efficient within a decomposition approach for large problem instances. A numerical application of this approach is given for the gating of Continental Airlines at George W. Bush Intercontinental Airport in Houston (IAH).     

基于免疫策略的信道资源分配算法

根据信道分配的限制条件和特点应用免疫策略算法（ISA）,提出了基于 ISA的一种整体优化的动态信道资源分配方案,其特点是保证最大程度的紧致分配。同时针对遗传算法的退化现象引入免疫策略算法,较好解决了遗传算法的退化问题。实验仿真表明,该方案与现有的固定信道分配（FCA）、动态信道分配（DCA）方案和改进遗传算法信道分配方案（IGADCA）相比,有较小的呼阻率。     

基于遗传算法的机场充电桩布局选址研究

针对当前机场逐步实行车辆“油改电”的大背景,研究了在今后机场全面推行电动特种车辆的情况下,机场充电桩的布局规划问题。建立了以充电桩管理和建设费用、电动特种车辆路上运行费用及充电等待费用最小为目标函数的充电桩选址模型,分析了电动特车的机场运行流程,在此基础上提出了遗传算法作为模型求解方法,对各算法参数进行标定,潜在地增加了种群的多样性及全局寻优能力。结合机场实例,对模型和算法进行了仿真分析,确定了该机场充电桩布局选址的最终方案,证明了模型的可行性和算法的有效性。     

基于拉格朗日松弛的供应链合作生产计划模型研究

为解决供应链生产计划协调问题,通过市场价格和中间库存因素使供应链上下游企业结合成一个整体,建立一种供应链上下游一体化计划模型,从整体考虑供应链合作计划问题．为获取问题的可行解,采用拉格朗日松弛技术进行优化,为供应链上下游企业在信息共享条件下实现“多赢”目标,提供了理论依据．仿真结果验证了模型和算法的有效性．