CN101527086A - 航班时隙分配的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航班时隙分配的实现方法，该方法通过计算机管理系统辅助实现，系统中还包括一个流量管理程序生成/评估子系统，流量管理程序生成/评估子系统，用作航班时隙分配的实现方法的操作平台；本发明方法在流量和容量的统计和预测的基础上，及时发现出现的和可能出现的流量问题，辅助流量管理人员提出解决流量问题的多种方案和相应的实施效果，辅助他们做出最终决策，尤其在地面延误程序中，通过起飞时隙分配算法为需要地面延误的航班分配满足整体最优、公平、公正的原则的起飞时隙，对于改进国内空中交通流量技术领域的现状具有创新和实用性及很高的推广价值。

Description

航班时隙分配的实现方法

技术领域

本发明涉及空中交通流量管理领域，特别涉及一种可应用于空中交通流量管理、并可有效地解决空中交通拥挤问题的新的航班时隙分配的实现方法。

背景技术

作为空中交通流量管理系统的理论核心，系统运行管理算法是分析空中交通形势，评估预测空中交通系统容量，提出科学、合理、可行的流量管理建议解决空中交通拥挤问题的理论核心。

在空中交通流量管理系统实现基本数据的采集和集成后，系统运行管理算法的正确运行就成为保证系统实践价值的关键性因素。

考虑来自空域中、各机场的多种限制，为未起飞的航班分配起飞时间是实施预战术、战术空中交通流量管理的一项主要任务。航班的起飞时间分配，即从一个或者多个机场起飞的航班，考虑到起降机场、沿途航线的各项容量限制，为航班生成一个合理的起飞时间。

考虑到国内空中交通流量管理的现状，

在空中交通流量管理中，尚缺少一种适合中国国情的、可更有效解决空中交通拥挤问题的航班时隙分配的实现方法。

发明内容

鉴于现有技术领域存在的不足，本发明目的在于，在流量和容量的统计和预测的基础上，及时发现出现的和可能出现的流量问题，辅助流量管理人员提出解决流量问题的多种方案和相应的实施效果，辅助他们做出最终决策。尤其在地面延误程序中，通过起飞时隙分配算法为需要地面延误的航班分配满足整体最优、公平、公正的原则的起飞时隙。

本发明是这样实现的：一种航班时隙分配的实现方法，通过计算机管理系统辅助实现，所述计算机管理系统主要由客户端/服务器/数据库模式(C/S/D)网络构成，其特征在于，系统中还包括一个流量管理程序生成/评估子系统，所述流量管理程序生成/评估子系统，用作所述航班时隙分配的实现方法的操作平台；所述航班时隙分配的实现方法，包括如下步骤：

步骤一、在计算机系统中编制流量管理程序生成/评估子系统程序，建立航班数据计算的数学模型；并生成流量管理程序生成/评估子系统操作界面；

步骤二、在流量管理程序生成/评估子系统操作界面调取相关航班数据；操作系统对相关航班数据进行计算；

步骤三、操作系统，筛选受影响航班；

步骤四、操作系统，筛选受影响航班；

步骤五、操作系统，筛选优先航班；

步骤六、系统生成可用时隙资源；

步骤七、操作系统，根据航班状态生成优先级不同的五组航班；

步骤八、操作系统，对每组航班根据预计到达时间先后排序；

步骤九、按时隙分配算法分配到达时隙或起飞时隙。

本发明在客户端/服务器/数据库模式(C/S/D)计算机网络中运用了新的航班时隙分配的方法，和现有技术相比，本发明方法在流量和容量的统计和预测的基础上，及时发现出现的和可能出现的流量问题，辅助流量管理人员提出解决流量问题的多种方案和相应的实施效果，辅助他们做出最终决策。尤其在地面延误程序中，通过起飞时隙分配算法为需要地面延误的航班分配满足整体最优、公平、公正的原则的起飞时隙，对于改进国内空中交通流量技术领域的现状具有创新和实用性及很高的推广价值。

附图说明

图1是本发明的航班时隙分配实现方法流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，主要采用客户端/服务器/数据库模式(C/S/D)，客户端接收服务器端的数据进行相关显示，还可以通过定时读取数据库相关表数据进行刷新显示。

如图1所示为航班时隙分配的实现方法流程：

建立数学模型。

F_SCH＝F_IGT-TAXI                                                               (1)

F＝{F|F_ARRD＝D}∩(({F|A＜F_SCH＜B}∪{F|A＜F_ETA＜B})-({F|A＜F_SCH＜B}∩{F|F_ETA＜A}))

                                                                              (2)

F_Active＝{F|F_ETD＜(C+H)}∪F_InF1                                               (3)

F₃＝{F|F_DepAirport∈EmptDepApt}                                               (4)

F₁＝F₂+F_Active+F₃+F_{international}                                              (5)

F_INTD＝F_INTA-F_ETE                                                             (6)

其中：F_SCH—航班的班期到达时间，F_IGT——航班的班期挡轮挡时间，TAXI——滑行时间，D——目的空域代码，F_ARRD——航班的目的空域，A——控制起始时间，B——控制终止时间，F_ETA——航班的预计到达时间，F——受影响航班集合，F_Active——活动中的航班；C——程序发布时间，H——豁免起飞时间，F_InF1——飞行中的航班，F₃——优先机场起飞的航班，F_DepAirport——航班的起飞机场，EmptDepApt—优先机场，F₁——优先航班，F₂——输入的优先航班，F_{international}——国际航班，F_INTD——意图起飞时间，F_INTA——意图到达时间，F_ETE——预计飞行时间。

读入完整的控制参数。从流量管理程序生成/评估子系统中获取目的空域名称、目的空域代码D、控制起始时间A、控制终止时间B、豁免起飞时间H、影响机场InFluenceDepApt、优先机场EmptDepApt、优先航班F₂、实施统一进区域间隔起飞机场MITApt、实施统一进区域间隔起飞机场分组MITAptGroup等参数。

筛选受影响航班。按式(2)筛选受影响航班。

筛选优先航班。从飞行计划或4D航迹中获取国际航班，按式(3)计算活动中的航班，按式(4)计算优先机场起飞的航班，按式(5)计算优先航班。

生成可用时隙资源。算法为程序控制的每个时间段生成到达时隙，小时容量为m时每个15分钟容量的分配规则见表1，不同容量值下时隙值序列的生成规则见表2，最终生成的时隙的数量恰等于流量管理中心指定的容量值。

表1 小时容量为m时每个15分钟容量的分配规则

容量值为m(架/60min)	第一个15min容量取值	第二个15min容量取值	第三个15min容量取值	第四个15min容量取值
					能被4整除	m/4	m/4	m/4	m/4
除以4余1	m/4	m/4	m/4	m/4+1
					除以4余2	m/4	m/4+1	m/4	m/4+1
除以4余3	m/4	m/4+1	m/4+1	m/4+1

表2 不同容量值下时隙值序列的生成规则

容量值(架/15min)	时隙个数	时隙值序列	举例
				1	1	15	10:00-10:14(15min)
2	2	7-8	10:00-10:06(7min)，10:07-10:14(8min)

3	3	5-5-5
				4	4	3-4-4-4
5	5	3-3-3-3-3
				6	6	2-3-2-3-2-3
7	7	2-2-2-2-2-2-3
				8	8	1-2-2-2-2-2-2-2
9	9	1-2-1-2-1-2-2-2-2
				10	10	1-2-1-2-1-2-1-2-1-2
11	11	1-2-1-1-2-1-1-2-1-1-2
				12	12	1-2-1-1-1-1-2-1-1-1-1-2
13	13	1-1-1-1-1-2-1-1-1-1-1-1-2
				14	14	1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
15	15	1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1

根据航班状态生成优先级不同的五组航班。航班按状态分组。第一组：优先航班。第二组：已经受控的航班(发生在程序修改或多个程序同时运行的情况)。第三组：没有延误的联程航班(延误判别标准：起飞时间大于原始起飞时间15分钟(含)以上)。第四组：未优先和未受控的非联程航班。第五组：有延误的联程航班。第一组航班优先级最高，第二组航班优先级次之，第三组航班优先级再次，第四组航班优先较低，第五组航班优先级最低。

若可以得到航空公司的协同，每组内的航班都按班期时刻表到达时间先后排序。若不能得到航空公司的协同，每组内的航班按预计到达时间先后排序。预计到达时间用最新的4D航迹到达时间计算：有飞行航迹的，用飞行航迹推算预计到达时间；没有飞行航迹有计划航迹的，用计划航迹推算预计到达时间；没有计划航迹的用班期时刻表航迹推算预计到达时间。

按时隙分配算法分配到达时隙或起飞时隙。该算法为优先级不同的五组航班依次分配到达时隙。第一组航班在分配时隙时被给予最高的优先权，尽量直接使用其预计到达时间占用的时隙。第二组航班拥有第二等的优先权，尽量直接使用受控的时隙。第三组航班拥有第三等的优先权，尽量使用其所在的时隙。后两组航班将最后分配时隙，从剩余的时隙中依次安排时隙，生成对应的受控到达时间。每组内的航班都按顺序尽可能使用其预计到达时间所在的时隙。时隙分配实现方法流程见图1，具体流程描述如下：

首先判断航班预计到达时间所在的到达时隙是否被占用，若未被占用，则把该时隙分配给该航班，并使该时隙的状态变为占用状态，此航班到达时隙分配结束；若被占用，则获取或计算航班的最早到达时间。若航空公司给了航班的最早到达时间，则获取这个时间；若航空公司未给航班的最早到达时间，则由流量管理人员给其分配一个最早到达时间，一般默认最早到达时间＝预计到达时间-20分钟。得到的最早到达时间若小于控制起始时间A，则令最早到达时间＝A。然后计算当前航班最早到达时间所在时隙n，若n＜＝N，判断n时隙是否被占用，若未被占用，则把该时隙分配给该航班，并使该时隙的状态变为占用状态，此航班到达时隙分配结束；若被占用，则定位到下一个时隙n+1，然后再判断和循环。当循环到n＞N时说明没有为当前航班分配到合适的时隙，此时，强制分配最后一个时隙给该航班，用最后一个时隙的开始时间作为该航班的意图到达时间，同时滞留航班数累加1，此航班到达时隙分配结束。

航班意图到达时间等于意图到达时隙的开始值，如分配到的时隙为14:24-14:27，则分配的意图到达时间为14:24。

活动状态指航班在飞行中或在豁免起飞时间内即将起飞的状态。若某航班处于活动状态，则只为该航班生成意图到达时间，而不生成意图起飞时间。若航班未处于活动状态，更改意图到达时间为所在时隙的开始时间。按式(6)计算航班意图起飞时间。预计飞行时间可通过最新的4D航迹计算而得：有航空公司协同的，用航空公司提供的预计飞行时间；有计划航迹的，用计划航迹计算预计飞行时间；没有计划航迹的用班期时刻表航迹计算预计飞行时间。

流量管理程序生成/评估子系统新建预案或加载预案，或加载方案模板，得以快速输入相关控制参数。

从4D航迹生成系统中按参数提取相关航班的4D航迹信息，将系统中的航迹头数据和航班最新4D航迹数据导入到相应的内存快照表中，模拟运行后调用算法，获得相关航班的意图起飞时间；根据航班意图起飞时间生成相关航班的意图航迹(只修改内存中的意图航迹，不更新数据库)，生成流量预测的直方图显示在流量管理程序生成/评估子系统的显示端，将计算的在线评估指标显示在流量管理程序生成/评估子系统的显示端，待发布的公告信息发布在显示端，模拟运行参数调整妥当后将发布信息发布到其他席位，标志着流量管理程序正式启动，同时流量管理程序预案保存在中间库中。Supervisor席位可以查看、修改、取消(终止)正在运行的流量管理程序，对流量管理程序进行管理。

Claims (1)

1、一种航班时隙分配的实现方法，通过计算机管理系统辅助实现，所述计算机管理系统主要由客户端/服务器/数据库模式网络构成，其特征在于，系统中还包括一个流量管理程序生成/评估子系统，所述流量管理程序生成/评估子系统，用作所述航班时隙分配的实现方法的操作平台；所述航班时隙分配的实现方法，包括如下步骤：

步骤一、在计算机系统中编制流量管理程序生成/评估子系统程序，建立航班数据计算的数学模型；并生成流量管理程序生成/评估子系统操作界面；

步骤二、在流量管理程序生成/评估子系统操作界面调取相关航班数据；操作系统对相关航班数据进行计算；

步骤三、操作系统，筛选受影响航班；

步骤四、操作系统，筛选受影响航班；

步骤五、操作系统，筛选优先航班；

步骤六、系统生成可用时隙资源；

步骤七、操作系统，根据航班状态生成优先级不同的五组航班；

步骤八、操作系统，对每组航班根据预计到达时间先后排序；

步骤九、按时隙分配算法分配到达时隙或起飞时隙。

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