CN104915778A - 基于经济效益最大化的机场容量评估系统及其计算方法 - Google Patents

Abstract

一种基于经济效益最大化的机场容量评估系统及其计算方法。系统包括数据库服务器和供人机交互的微型计算机，其中：数据库服务器通过数字网络与微型计算机相连。本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量评估系统及其计算方法优点：可实现机场经济效益的最大化。综合考虑机场机位使用情况和延误赔偿费用的支出，为机场降低收入损失提供了一个“双赢”的容量方案，同时也为机场的新建扩建提供了重要的参考依据，最终能够优化机场管理制度，提升机场竞争力。充分考虑了航班延误费用的支出，将航班延误水平控制在旅客可接受的范围内，降低航班延误的发生率，从而能够为机场旅客提供更为优质的航空运输服务。

Description

基于经济效益最大化的机场容量评估系统及其计算方法

技术领域

本发明属于空管自动化技术领域，特别是涉及一种基于经济效益最大化的机场容量评估系统及其计算方法。

背景技术

通常意义上讲的机场容量包含“实际容量”和“饱和容量”(也叫“极限容量”、“最大容量”)两个概念。“实际容量”是在相对应于可容许的平均延误程度的一个单位时间间隔(通常为1小时)内机场航空器运行架次数；“饱和容量”是当有连续服务需要(即总是有飞机在准备起飞或降落)时在一个单位时间间隔(通常为1小时)内机场可容纳的最大航空器运行架次数。本发明中的机场容量是指机场官方对外公布的机场容量，即机场公布容量，它是指在一个单位时间间隔(通常为1小时)内该机场能够提供“合理服务水平”(兼顾机场和旅客两方面利益)的航空器运行架次数。为确保评估的可靠性，机场公布容量一般设为机场饱和容量的85％到90％。

进入21世纪后，我国国民经济持续高速增长，航空运输需求旺盛。然而，在航空运输业快速增长的背后，也出现了许多问题，比如飞行安全水平降低、机场旅客拥挤、航班延误、旅客投诉增加、航空从业人员抱怨等等。与此同时，航空公司、机场经营者的收益率却没有上升，有时甚至出现下滑甚至亏损现象。究其根源，是由于民航业发展的基本矛盾是供给能力难以满足快速增长的市场需求。其中，机场终端区是最直接的体现地，机场容量达到瓶颈是供给能力不足的深层次原因之一：由于受到机场容量的限制，机场不能为更多的旅客提供服务，不能为更多的航班提供起降，造成航班延误，甚至引发旅客和民航工作人员之间的矛盾。

机场容量评估是机场新建扩建、空中交通流量管理等工作的基础，在校 正进离场航班时刻表、提高航班的正点率等方面具有重要意义。对航空公司来说，可靠的机场容量评估可以减少航班延误带来的直接和间接损失，提高航空公司的竞争力，促进航空公司业务量的增长，为机场航空业务量的增长做出积极的贡献；对机场来说，可靠的机场容量评估可以减少机场处理延误航班和延误旅客的直接和间接费用，提高机场对旅客的服务品质，从而提高机场的竞争力。

机场容量受多种因素的影响：第一，机场容量发生拥挤堵塞现象一般都是首先出现在跑道上，机场的跑道容量是一个概率性现象(如天气情况)的随机变量，这种随机性增大了其评估难度；第二，机场容量也受到航空器机队混合的影响，在进离场时，大型航空器的机队混合需要更大的飞行间隔来克服尾涡和跑道占用次数的影响；第三，机场容量取决于进场流的整齐度，航空器交互进场时间的差异会导致航空器“扎堆”同时进场或离场，从而产生严重的排队延误；第四，机场容量的大小也依赖于空中交通管制人员在处理各种机场容量变化时的熟练程度；第五，机场地理位置、跑道布局等条件对机场容量的评估也具有重大影响。在这种情况下，机场公布容量设定过低，将造成机场资源浪费，使得机场利润遭受损失；同时，机场公布容量设定过高，将引起航班的大面积延误，使得机场需要承担相应的延误费用。因此，机场容量评估是一个非常复杂的过程。

鉴于以上原因，机场容量需要一个合理的评估系统与计算方法，以此来平衡机场在追求利润增长和控制接纳容量之间的关系，从而减少流量管理的工作负荷、预防航班延误的发生，使航空运输有序、畅通，但目前国内还没有专门针对机场利润损失和减少航班延误的机场容量评估系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于经济效益最大化的机场容量评估系统及其计算方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量评估系统包括：数据库服务器A和供人机交互的微型计算机B，其中：数据库服务器A通过数字网络L与微型计算机B相连；微型计算机B为本系统的机场容量评估装置；所述的数据库服务器A为安装有SQL Server2008的机柜式服务器，微型计算机B为搭载有微软Windows XP或者Windows Win7操作系统的微型计算机，数字网络L为本系统内部网络。

本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量评估系统的机场容量计算方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1)从数据库中选取数据的S01阶段：从各大航空运输信息网站和民航局报告文件中获取有关数据，建立数据库，并从中获得某机场每次操作的进离场时刻表、航班乘客数量、航班票价信息、平均延误时间数据；

步骤2)计算某种跑道结构下平均容量的S02阶段：当使用某一种特定结构的跑道时，每个机场每条跑道的容量等于在这种跑道结构下公布的机场进近率和机场离场率之和；每15分钟统计一次，最后取一个平均值；

步骤3)计算机场过度使用造成的平均延误费用的S03阶段：考虑机场进离场航班数量、平均延误时间、平均延误成本参数因素，计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均延误费用。

步骤4)计算机场未充分利用造成的平均利润损失的S04阶段：考虑进离场乘客数量、单位票价、平均票价利润参数因素，计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均利润损失。

步骤5)计算总延误费用和总利润损失S05阶段：在S03阶段的基础上，利用航班超标量计算该时段内某种跑道结构下的总延误费用；在S03阶段的基础上，利用航班未达标量计算该时段内的某种跑道结构下的总利润损失；

步骤6)绘制机场容量平衡曲线图的S06阶段：机场容量平衡曲线图由“延误费用曲线”和“利润损失曲线”两条曲线构成，它们分别展示了延误 费用和利润损失与机场公布容量之间的关系；两条曲线交叉点所示的机场公布容量，即代表能够实现机场经济效益最大化的机场容量值。

在S01阶段中，所述的数据库具体包含以下数据：

1.1)进离场时刻表，包含以下四个部分：机场3字代码；机场进近率，即从当地时间早6点到晚10点以每15分钟为时间间隔公布一次的进场容量；机场离场率，即从当地时间早6点到晚10点以每15分钟公布一次的离场容量；在每次公布机场进近率和机场离场率时相应的15分钟内的跑道结构情况；

1.2)平均延误时间，包含以下四个部分：出发机场、目的机场、离场延误时间、进场延误时间；

1.3)航班乘客数量，包含以下三个部分：出发机场、目的机场、乘客数量；

1.4)航班票价信息。包含以下三个部分：出发机场、目的机场、与乘客数量相对应的平均票价。

在S03阶段中，所述的计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均延误费用的方法为：通过进场航班数量和平均延误时间的乘积得到进场航班延误时间，同理得到离场航班延误时间；取进离场航班延误时间的平均值得到单位航班每次操作的平均延误时间；进而利用平均延误成本参数计算得到每个航班每次操作带来的平均延误费用。

在S04阶段中，所述的计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均利润损失的方法为：通过进场乘客总数量和单位票价的乘积得到进场航班收入，同理得到离场航班收入；取进离场航班收入的平均值得到单位航班每次操作的平均收入；进而利用平均票价利润参数计算得到每个航班每次操作带来的平均利润损失。

在S06阶段中，所述的绘制机场容量平衡曲线图的方法包含以下步骤：

步骤6.1)在S05阶段的基础上绘制“延误费用曲线”：利用S05阶段计算所得的总延误费用，将计算所得数据在坐标系中描点并连成曲线；“延误费用曲线”代表了机场被过度使用时，航班延误费用随机场容量的变化情况；

步骤6.2)在S05阶段的基础上绘制“利润损失曲线”：利用S05阶段计算所得的总利润损失，将计算所得数据在坐标系中描点并连成曲线；“利润损失曲线”代表了机场未充分利用时，航班利润损失随机场容量的变化情况；

步骤6.3)将“延误费用曲线”和“利润损失曲线”绘制在同一坐标系中，得到两条曲线交叉点的坐标值，该交叉点的横坐标即为能够实现机场经济效益最大化的机场容量值，其纵坐标即为对应于实现机场经济效益最大化的机场容量值的最佳经济值。

本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量评估系统及其计算方法具有以下优点：

1)给出了关于机场容量的各类定义，并提出了一种新的计算机场容量的方法。机场公布容量这一概念为本发明奠定了理论基础，其评估涉及到机场经营方式的转变，是影响机场经济效益的最直接也是最重要的因素。

2)发掘了机场公布容量和实际容量之间的差距与利润损失、延误费用之间的因果关系，提出了利润损失和延误费用随机场容量变化的数学关系，建立了一种科学合理的机场容量评估系统。

3)用机场容量平衡曲线图来表现机场在追求利润增长和受到容量限制两者同时作用时的变化趋势，表明机场无论是未充分利用还是过度使用，都将造成一定的经济损失，因为平均一架航班的延误造成的损失可能会带来高于来自一架额外航班的利润收入，而为避免延误而平均每减少一架航班所带来的利润损失也可能会高于平均一架航班的延误造成的损失。同时，公布容 量必须低于饱和容量才能达到机场效益最大化，曲线图的交叉点即为指该机场最具有经济效益的公布容量值。

4)实现机场经济效益的最大化。综合考虑机场机位使用情况和延误赔偿费用的支出，为机场降低收入损失提供了一个“双赢”的容量方案，同时也为机场的新建扩建提供了重要的参考依据，最终能够优化机场管理制度，提升机场竞争力。

5)结合优点4)，本发明能够为航班时刻的协调管理提供帮助。民航局在审批各航空公司航班时刻申请时，主要参考的是机场容量评估的结果。本发明提出的机场容量评估系统及其计算方法能够优化机场进离场航班时刻表，为航空公司构建航线网络、打造航班波作前期准备。

6)结合优点4)和优点5)，本发明最终可以有效地减少航班延误率与延误时间。按照本发明提供的方法计算出来的机场容量，充分考虑了航班延误费用的支出，将航班延误水平控制在旅客可接受的范围内，降低航班延误的发生率，从而能够为机场旅客提供更为优质的航空运输服务。

附图说明

图1为本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量评估系统结构图。

图2为本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量计算方法流程图。

图3为采用本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量计算方法时的实际容量与公布容量折线示意图。

图4为采用本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量计算方法得出的机场容量平衡曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量评估系统及其计算方法进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量评估系统包 括：数据库服务器A和供人机交互的微型计算机B，其中：数据库服务器A通过数字网络L与微型计算机B相连；微型计算机B为本系统的机场容量评估装置。

所述的数据库服务器A为安装有SQL Server2008的机柜式服务器，微型计算机B为搭载有微软Windows XP或者Windows Win7操作系统的微型计算机，数字网络L为本系统内部网络。

本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量计算方法为在图1所述的硬件平台上实施的计算方法，数据库服务器A为信息储存部件，用于建立相关的数据库；微型计算机B为运算部件，其为本方法各步骤的操作主体，所述的相关数据处理和运算都是通过微型计算机B来完成的。

如图2所示，本发明提供的基于经济效益最大化的机场容量计算方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1)从数据库中选取数据的S01阶段：从各大航空运输信息网站(如FlightStats、携程网、飞友网)和民航局报告文件等途径获取有关数据，建立数据库，并从中获得某机场每次操作的进离场时刻表、航班乘客数量、航班票价信息、平均延误时间等数据；

步骤2)计算某种跑道结构下平均容量的S02阶段：当使用某一种特定结构的跑道时，每个机场每条跑道的容量等于在这种跑道结构下公布的机场进近率和机场离场率之和；每15分钟统计一次，最后取一个平均值；

步骤3)计算机场过度使用造成的平均延误费用的S03阶段：当机场的公布容量高于实际容量时，机场出现严重的排队延误现象，导致机场需要支出相应的延误费用；考虑机场进离场航班数量、平均延误时间、平均延误成本参数等因素，计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均延误费用。

步骤4)计算机场未充分利用造成的平均利润损失的S04阶段：当机场 的公布容量低于实际容量时，机场相应的基础设施未得到充分利用，导致机场失去部分收入；考虑进离场乘客数量、单位票价、平均票价利润参数等因素，计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均利润损失。

步骤5)计算总延误费用和总利润损失S05阶段：当实际容量超出公布容量时，说明机场被过度使用，在S03阶段的基础上，利用航班超标量(图3中公布容量以上由折线围成的区域)计算该时段内某种跑道结构下的总延误费用；当实际容量低于公布容量时，说明机场未充分利用，在S03阶段的基础上，利用航班未达标量(图3中公布容量以下由折线围成的区域)计算该时段内的某种跑道结构下的总利润损失；

步骤6)绘制机场容量平衡曲线图的S06阶段：如图4所示，机场容量平衡曲线图由“延误费用曲线”和“利润损失曲线”两条曲线构成，它们分别展示了延误费用和利润损失与机场公布容量之间的关系；机场容量平衡曲线图的横坐标是公布容量占饱和容量的百分比，单位为％；其纵坐标是机场经济损失，单位为元。机场容量权衡曲线图在充分利用机场资源和控制航班延误这两者之间找到了一个平衡点，两条曲线交叉点所示的机场公布容量，即代表能够实现机场经济效益最大化的机场容量值。

在S01阶段中，所述的数据库具体包含以下数据：

1.1)进离场时刻表，包含以下四个部分：机场3字代码；机场进近率，即从当地时间早6点到晚10点以每15分钟为时间间隔(将1个小时均分为4个时间段，每1个时间段作为1个时间间隔，例如：6:15,6:30,6:45,7:00)公布一次的进场容量；机场离场率，即从当地时间早6点到晚10点以每15分钟公布一次的离场容量；在每次公布机场进近率和机场离场率时相应的15分钟内的跑道结构情况；

1.2)平均延误时间，包含以下四个部分：出发机场、目的机场、离场延误时间、进场延误时间；

1.3)航班乘客数量，包含以下三个部分：出发机场、目的机场、乘客数量；

1.4)航班票价信息。包含以下三个部分：出发机场、目的机场、与乘客数量相对应的平均票价。

在S03阶段中，所述的计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均延误费用的方法为：通过进场航班数量和平均延误时间的乘积得到进场航班延误时间，同理得到离场航班延误时间；取进离场航班延误时间的平均值得到单位航班每次操作的平均延误时间；进而利用平均延误成本参数计算得到每个航班每次操作带来的平均延误费用。

在S04阶段中，所述的计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均利润损失的方法为：通过进场乘客总数量和单位票价的乘积得到进场航班收入，同理得到离场航班收入；取进离场航班收入的平均值得到单位航班每次操作的平均收入；进而利用平均票价利润参数计算得到每个航班每次操作带来的平均利润损失。

在S06阶段中，所述的绘制机场容量平衡曲线图的方法包含以下步骤：

步骤6.1)在S05阶段的基础上绘制“延误费用曲线”：利用S05阶段计算所得的总延误费用，将计算所得数据在坐标系中描点并连成曲线；“延误费用曲线”代表了机场被过度使用时，航班延误费用随机场容量的变化情况；

步骤6.2)在S05阶段的基础上绘制“利润损失曲线”：利用S05阶段计算所得的总利润损失，将计算所得数据在坐标系中描点并连成曲线；“利润损失曲线”代表了机场未充分利用时，航班利润损失随机场容量的变化情况；

步骤6.3)将“延误费用曲线”和“利润损失曲线”绘制在同一坐标系中，得到两条曲线交叉点的坐标值，该交叉点的横坐标即为能够实现机场经 济效益最大化的机场容量值，其纵坐标即为对应于实现机场经济效益最大化的机场容量值的最佳经济值。

本发明提供的基于经济效益最大化的民用航空机场容量评估系统及其计算方法可实现机场经济效益的最大化，为航班时刻的协调管理奠定重要的基础，从而能够有效减少航班延误率和延误时间。

Claims (6)

1.一种基于经济效益最大化的机场容量评估系统，其特征在于：所述的系统包括：数据库服务器A和供人机交互的微型计算机B，其中：数据库服务器A通过数字网络L与微型计算机B相连；微型计算机B为本系统的机场容量评估装置；所述的数据库服务器A为安装有SQL Server2008的机柜式服务器，微型计算机B为搭载有微软Windows XP或者Windows Win7操作系统的微型计算机，数字网络L为本系统内部网络。

2.一种权利要求1所述的基于经济效益最大化的机场容量评估系统的机场容量计算方法，其特征在于：所述机场容量计算方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1)从数据库中选取数据的S01阶段：从各大航空运输信息网站和民航局报告文件中获取有关数据，建立数据库，并从中获得某机场每次操作的进离场时刻表、航班乘客数量、航班票价信息、平均延误时间数据；

步骤2)计算某种跑道结构下平均容量的S02阶段：当使用某一种特定结构的跑道时，每个机场每条跑道的容量等于在这种跑道结构下公布的机场进近率和机场离场率之和；每15分钟统计一次，最后取一个平均值；

步骤3)计算机场过度使用造成的平均延误费用的S03阶段：考虑机场进离场航班数量、平均延误时间、平均延误成本参数因素，计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均延误费用。

步骤4)计算机场未充分利用造成的平均利润损失的S04阶段：考虑进离场乘客数量、单位票价、平均票价利润参数因素，计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均利润损失。

步骤5)计算总延误费用和总利润损失S05阶段：在S03阶段的基础上，利用航班超标量计算该时段内某种跑道结构下的总延误费用；在S03阶段的基础上，利用航班未达标量计算该时段内的某种跑道结构下的总利润损失；

步骤6)绘制机场容量平衡曲线图的S06阶段：机场容量平衡曲线图由“延误费用曲线”和“利润损失曲线”两条曲线构成，它们分别展示了延误费用和利润损失与机场公布容量之间的关系；两条曲线交叉点所示的机场公布容量，即代表能够实现机场经济效益最大化的机场容量值。

3.根据权利要求2所述的基于经济效益最大化的机场容量评估系统的机场容量计算方法，其特征在于：在S01阶段中，所述的数据库具体包含以下数据：

1.1)进离场时刻表，包含以下四个部分：机场3字代码；机场进近率，即从当地时间早6点到晚10点以每15分钟为时间间隔公布一次的进场容量；机场离场率，即从当地时间早6点到晚10点以每15分钟公布一次的离场容量；在每次公布机场进近率和机场离场率时相应的15分钟内的跑道结构情况；

1.2)平均延误时间，包含以下四个部分：出发机场、目的机场、离场延误时间、进场延误时间；

1.3)航班乘客数量，包含以下三个部分：出发机场、目的机场、乘客数量；

1.4)航班票价信息。包含以下三个部分：出发机场、目的机场、与乘客数量相对应的平均票价。

4.根据权利要求2所述的基于经济效益最大化的机场容量评估系统的机场容量计算方法，其特征在于：在S03阶段中，所述的计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均延误费用的方法为：通过进场航班数量和平均延误时间的乘积得到进场航班延误时间，同理得到离场航班延误时间；取进离场航班延误时间的平均值得到单位航班每次操作的平均延误时间；进而利用平均延误成本参数计算得到每个航班每次操作带来的平均延误费用。

5.根据权利要求2所述的基于经济效益最大化的机场容量评估系统的机场容量计算方法，其特征在于：在S04阶段中，所述的计算该机场每个航班每次进场或离场所产生的平均利润损失的方法为：通过进场乘客总数量和单位票价的乘积得到进场航班收入，同理得到离场航班收入；取进离场航班收入的平均值得到单位航班每次操作的平均收入；进而利用平均票价利润参数计算得到每个航班每次操作带来的平均利润损失。

6.根据权利要求2所述的基于经济效益最大化的机场容量评估系统的机场容量计算方法，其特征在于：在S06阶段中，所述的绘制机场容量平衡曲线图的方法包含以下步骤：

步骤6.1)在S05阶段的基础上绘制“延误费用曲线”：利用S05阶段计算所得的总延误费用，将计算所得数据在坐标系中描点并连成曲线；“延误费用曲线”代表了机场被过度使用时，航班延误费用随机场容量的变化情况；

步骤6.2)在S05阶段的基础上绘制“利润损失曲线”：利用S05阶段计算所得的总利润损失，将计算所得数据在坐标系中描点并连成曲线；“利润损失曲线”代表了机场未充分利用时，航班利润损失随机场容量的变化情况；

步骤6.3)将“延误费用曲线”和“利润损失曲线”绘制在同一坐标系中，得到两条曲线交叉点的坐标值，该交叉点的横坐标即为能够实现机场经济效益最大化的机场容量值，其纵坐标即为对应于实现机场经济效益最大化的机场容量值的最佳经济值。