CN107025805B - 基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法及对应系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种方法和系统。所述方法和系统为在航班长时间延误时，按照设定规则，给予排队队列中若干航班以下权利，上述航班可在处于排队队列的同时，被同时安排进入航班候补等待池，在进入该等待池中航班可自行决定提早准备就绪，当出现无法满足给定计算航班时刻时，按照设定规则插队的权利。从而避免航班时刻资源浪费。

Description

基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法及对应系统

技术领域

本发明涉及民航交通运输领域，尤其涉及民航交通协同决策领域。

背景技术

CDM系统（协同决策系统），全称Collaborative Decision Making，意思是协同决策，是一种基于资源共享和信息交互的多主体联合协作运行理念，应用在民航系统上，就是在保障民航运行的各保障单位（空管、机场、公司等）之间，建立一整套统一高效的工作流程。

CDM系统其中一个重要的功能即为计算分配航班 [计算航班时刻]（[计算航班时刻] 为一指定术语，指的是CDM系统计算分配的各个航班时刻，如计算起飞时刻（CTOTCalculate Take Off Time）/计算撤轮档时刻（COBT Calculate Off Break Time注：撤轮档时刻 可理解为航班准备就绪）等各个时刻）等时刻。在协同决策系统中，交通运行各参与方通过在协同决策平台上输入各个航班的相关信息，后由协同决策系统与各参与方协同确定各个航班的[计算航班时刻]，并将上述各个[计算航班时刻]公布给交通运行各参与方，此后各个交通运行参与方根据上述协同决策系统发布的[计算航班时刻]保障各个航班，从而实现交通有序运行。

本说明书中，主要讨论CDM系统中计算航班时刻这一功能。

目前CDM系统，主要根据以下几步确定各个航班[计算航班时刻]。

1.收集流量管制放飞间隔要求

首先，CDM系统收集各个空中交通管制单位发布的流量管制放飞间隔要求。所述放飞间隔要求有多种方式，如限制某一航路上航班间隔不小于设定距离，限制某一航路上航班间隔不小于设定时间，限制某起飞机场至某航路航班间隔不小于设定距离等。所述放飞间隔要求是各个空中交通管制单位根据各个流量管制要素确定的。所述流量管制要素有多种因素，如交通流量、天气、军事活动等。

2.收集航班相关信息，确定航班排序队列

CDM系统收集交通运行各参与方输入的各个航班相关信息，对各个航班进行排序。所述航班相关信息包括航班计划撤轮档时刻，航班预计撤轮档时刻，航班目标撤轮档时刻，航班预计落地时刻等各个内容。（注：撤轮档时刻可理解为航班已准备就绪，随时可以启动的时刻）。

3.根据航班排序队列及航班相关信息，结合放飞间隔要求，确定各个航班[计算航班时刻]

根据各个航班的排序信息以及撤轮档时刻（计划/预计/目标撤轮档时刻），结合放飞间隔要求，计算各个航班[计算航班时刻]。

目前CDM系统计算航班时刻存在以下局限：

1.如果因流控减小而出现航班时刻大幅度提前，某些航班由于未安排起飞前准备工作（清洁、上客、上货等），往往无法按照提前的时刻离港，造成了航班时刻浪费

2.一个航班如果错过给定时间，按照目前运行模式，往往其他航班无法按照该航班时刻离港，即无法使用该航班错过的时刻，造成该航班时刻浪费，并且该错过给定时刻航班将被挪动到较后的时刻（早前时刻皆被其他航班使用）。或者还有一种解决方法是：其他航班使用该时刻，这种情况会导致后续航班时间依次提前，将造成多个航班时刻变动较大，影响机场有序运行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出以下一种基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法和系统。

本发明提出一种基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法。

在航班长时间延误时，按照设定规则，给予排队队列中若干航班以下权利，上述航班可在处于排队队列的同时，被同时安排进入航班候补等待池，在进入该等待池中的航班可自行决定是否需要提早准备就绪。此时在获得CDM系统计算分配的[计算航班时刻]的同时，享有当排队队列中前面的航班，出现无法满足给定[计算航班时刻]时，（如因流控减少导致计算航班时刻提前导致某航班无法满足提前[计算航班时刻]，或机组因自身原因错过[计算航班时刻]）后续航班可按照设定规则插队的权利。并且，错过给定[计算航班时刻]的航班可按照设定规则使用插队的航班的[计算航班时刻]或其之前时刻。 通过上述方式，避免航班时刻的浪费，保证机场有序运行。

本发明亦提出一种基于候补机制的协同决策系统时刻系统。

所述系统相较于传统CDM系统。有以下特征：

所述CDM系统,在出现航班长时间延误等候补机制激活因素时，可按照设定规则计算得出候补等待航班数量。此后按照设定规则选取安排指定数量的航班进入候补等待池。并实时跟踪CDM系统所涵盖的航班的航班保障情况，当出现某航班错过[计算航班时刻]时，按照设定规则选取候补等待池中航班按照设定规则插队进入等待序列中。并且按照设定规则，为错过给定[计算航班时刻]的航班分配插队的航班的[计算航班时刻]或其之前时刻。

具体实施方式

本发明所述基于候补机制的协同决策系统计算方法，可通过以下几个步骤实现：

1.计算确定候补等待航班数目

根据流控类型、流控程度、历史运行数据（历史航班错过[计算航班时刻]概率、历史[计算航班时刻]提早概率）等各方面运行数据，确定进入候补池的航班数目。

2. 选择指定数目航班进入候补池

按照设定规则/算法，选取确定指定数目的航班进入候补等待池。

所述规则/算法可为随机选取或根据机组自愿报名后，依据一定标准从报名队列中选取指定数目的航班。

所述进入候补等待池的航班优选为排队等待队列中排位较后，受流控限制较久航班。同时，需要注意的是，被选中进入候补池队列的航班，仍然会被安排在排队队列中，由CDM系统根据排队队列次序，被分配该航班[计算航班时刻]。

3. 安排候补池航班进入预插队队列

跟踪候补等待池航班准备情况，并且在发生其他航班无法使用给定[计算航班时刻]情况时（流控减少时刻提前，或某航班准备较晚错过[计算航班时刻]）。判断候补等待池中航班中哪些航班能按照其他航班所错过的[计算航班时刻]（尤其指计算起飞时刻）执行（这里尤其指“起飞”）。按照设定规则/算法，选取候补池中这些航班中的一个或多个航班，进入插队队列。所述设定规则/算法，可为将以下因素按照各个权重进行综合分析计算，选取其被选中总权重最大值的航班 。所述因素包括任务性质航班计划时刻、航班准备就绪时刻、航班等待时刻、机型、航线距离等。上述判断候补等待池中航班能按照其他航班错过的[计算航班时刻]（尤其指[计算起飞时刻]）执行（起飞）的方法。可为以下方法：即，根据跟踪候补等待池航班准备情况 得出的各个数据，判断各个航班按照目前准备情况，得至少一[预计执行起飞时刻]。当[预计执行起飞时刻]-[计算起飞时刻]大于等于设定值时。（如10分钟）则判断为其能按照其他航班错过的[计算航班时刻]（尤其指[计算起飞时刻]）执行（起飞）的方法。

4. 安排预插队队列进入排队队列

分析计算，结合排队队列情况 安排预插队序列航班进入排队队列。按照设定规则/算法，安排预插队队列航班进入排队队列。所述进入排队队列的方式有多种：可为安排候补航班直接使用无法满足给定时刻航班的时刻。或在排队航班中，依次分析如在出现时间提早因素（流控减少导致航班时间提前、队列中先前航班错过给定时刻），等待队列中航班依次提前时，是否有某个航班因为自身准备原因无法满足提前因素。造成该队列中某时刻无航班可使用，安排预插队队列航班使用该时间。

5. 将候补航班时刻分配给其他航班

当候补航班使用排队队列原有的某个时刻后，候补航班的[计算航班时刻]将被空出。将该时间按照设定规则/算法给予排队序列中某个航班。所述设定规则/算法可为直接将该[计算航班时刻]给错过给定[计算航班时刻]的航班。或分析在排队队列中，在上述错过[计算航班时刻]的航班（此处记为航班M）之后，是否有其他航班（此处记为航班N、O、P…）也将错过其计算时刻（并且该时刻比候补航班（此处记为K）的[计算航班时刻]要早）。如果有，在保证航班能使用其他航班时刻的前提下，依次将航班N的时刻分配航班M、航班O的时刻给与航班N、航班P的时刻分配给航班O…。并将航班K的时刻分配给上述队列中最后一个航班（如航班O）。

本发明所述系统以以下几个步骤完成工作：

1. 计算确定候补等待航班数目

所述系统，根据流控类型、流控程度、历史运行数据（历史航班错过[计算航班时刻]概率、历史[计算航班时刻]提早概率）等各方面运行数据，计算得出进入候补池的航班数目。

2. 征集选择指定数目航班进入候补池

按照设定规则/算法，选取确定指定数目航班进入候补等待池。

所述规则/算法可为由系统随机选取或根据用户在CDM终端中进行某航班申请进入候补等待的报名，后从报名队列中选取指定数目航班。

所述进入候补等待池航班优选为排队等待队列中排位较后，受流控限制较久航班。同时，需要注意的是，被选中进入候补池队列的航班。其仍然会被安排在排队队列中，由CDM系统根据排队队列次序，被分配该航班[计算航班时刻]。

3. 安排候补池航班进入预插队队列

所述系统，根据各类数据，实时跟踪候补等待池航班准备情况，并且在发生其他航班无法使用给定[计算航班时刻]情况时（流控减少时刻提前，或某航班准备较晚错过[计算航班时刻]）。判断候补等待池中航班中哪些航班能按照其他航班所错过的[计算航班时刻]（尤其指计算起飞时刻）执行（这里尤其指“起飞”）。按照设定规则/算法，选取候补池中这些航班中的一个或多个航班，进入插队队列。所述设定规则/算法，可为将以下因素按照各个权重进行综合分析计算，选取其被选中总权重最大值的航班 。所述因素包括任务性质航班计划时刻、航班准备就绪时刻、航班等待时刻、机型、航线距离等。上述判断候补等待池中航班能按照其他航班错过的[计算航班时刻]（尤其指[计算起飞时刻]）执行（起飞）的方法。可为以下方法：即，根据跟踪候补等待池航班准备情况 得出的各个数据，判断各个航班按照目前准备情况，其[预计执行起飞时刻]。当[预计执行起飞时刻]-[计算起飞时刻]大于等于设定值时。（如10分钟）则判断为 其能按照其他航班错过的[计算航班时刻]（尤其指[计算起飞时刻]）执行（起飞）的方法。

4. 安排预插队队列进入排队队列

分析计算，结合排队队列情况 安排预插队序列航班进入排队队列。按照设定规则/算法，安排预插队队列航班进入排队队列。所述进入排队队列的方式有多种。可为 安排候补航班直接使用无法满足给定时刻航班的时刻。或在排队航班中，依次分析如在出现时间提早因素（流控减少导致航班时间提前、队列中先前航班错过给定时刻），等待队列中航班依次提前时，是否有某个航班因为自身准备原因无法满足提前因素。造成该队列中某时刻无航班可使用，安排预插队队列航班使用该时间。

5. 将候补航班时刻分配给其他航班

当候补航班使用排队队列原有的某个时刻后，候补航班的[计算航班时刻]将被空出。将该时间按照设定规则/算法 给予 排队序列中某个航班。所述设定规则/算法可为直接将该[计算航班时刻]给错过给定[计算航班时刻]的航班或，分析在排队队列中，在上述错过[计算航班时刻]的航班（此处记为航班M）之后，是否有其他航班（此处记为航班N、O、P…）也将错过其计算时刻（并且该时刻比候补航班（此处记为K）的[计算航班时刻]要早）。如果有，在保证航班能使用其他航班时刻的前提下，依次将航班N的时刻分配航班M、航班O的时刻给与航班N、航班P的时刻分配给航班O…。并将航班K的时刻分配给 上述队列中最后一个航班（如航班O）。

为了更好的说明本发明的方案，以下举例说明。

举例，某一个机场（假设 唐安机场）的多个航班时刻排序为例。进行讲解

假设唐安机场某日某时间段往某个方向（南向）有N个航班，依次为航班A、航班B、航班C、航班D、航班E、航班F、航班G、航班H、航班I、航班J。这几个航班计划起飞时刻分别为：

航班A计划起飞时刻：10：00

航班B计划起飞时刻：10：10

航班C计划起飞时刻：10：20

航班D计划起飞时刻：10：25

航班E计划起飞时刻：10：30

航班F计划起飞时刻：10：40

航班G计划起飞时刻：10：45

航班H计划起飞时刻：11：00

航班I计划起飞时刻：11：10

航班J计划起飞时刻：11：20

由于当日航路天气恶劣，这几个航班受着上级管制单位发布的航路最小间隔20分钟的流控限制。

首先说明常规的CDM起飞时刻计算流程

常规的CDM分以下几步计算得出各个航班[计算航班时刻]。

1.收集流量管制放飞间隔要求

根据上述 “受着上级管制单位发布的航路最小间隔20分钟的流控限制”这句话，得知 流量管制放飞间隔要求，得知这几个航班最少需要20分钟间隔

2.收集航班相关信息，确定航班排序队列

根据上述 各个航班计划起飞时刻，得知航班排队序列依次为 航班A、航班B、航班C、航班D、航班E、航班F、航班G、航班H、航班I、航班K

3.根据航班排序队列及航班相关信息，结合放飞间隔要求，确定各个航班[计算航班时刻]。

根据上述 放飞间隔要求、航班计划时刻、航班排序队列这三个信息。可得出各个航班[计算航班时刻]。即

航班A计算起飞时刻 10:00 航班A计算撤轮档时刻 09：50

航班B计算起飞时刻 10:20 航班B计算撤轮档时刻 10：10

航班C计算起飞时刻 10:40 航班C计算撤轮档时刻 10：30

航班D计算起飞时刻 11:00 航班D计算撤轮档时刻 10：50

航班E计算起飞时刻 11:20 航班E计算撤轮档时刻 11：10

航班F计算起飞时刻 11:40 航班F计算撤轮档时刻 11：30

航班G计算起飞时刻 12:00 航班G计算撤轮档时刻 11：50

航班H计算起飞时刻 12:20 航班H计算撤轮档时刻 12：10

航班I计算起飞时刻 12:40 航班I计算撤轮档时刻 12：30

航班J计算起飞时刻 13:00 航班J计算撤轮档时刻 12：50

由此得出 在常规形式下的 CDM系统计算得出的[计算航班时刻]。

举例1

以下举航班B错过给定[计算航班时刻]的情况。说明下 在这个情况下如何使用候补机制，实现航班时刻计算。

以下说明具体实施过程。

0启动航班候补机制

考虑到当日该机场流控限制较大，航班等待时间较久。故启动航班候补等待机制

所述候补机制，通过以下几个步骤实施。

1. 计算确定候补等待航班数目

根据流控类型、流控程度、历史运行数据，按照概率计算，得出安排2架飞机进入候补池。

2. 选择指定数目航班进入候补池

根据第一步步骤，得出选择2架航班进入候补等待，在此处，随机选择排队队列后2架航班进入候补池。即选择 航班G、航班I。将该消息通知该安排机组。安排这两个航班自行提早做好离港前准备工作（早于航班G计算撤轮档时刻11：50、航班I计算撤轮档时刻12:30做好准备工作）。需要注意的是，航班进入候补池时，其原有在排队队列中的时刻仍有保留，当出现候补池航班因插队而使用，候补池航 排队队列时刻分配给其他机组。

3. 安排候补池航班进入预插队队列

在10:25时刻，航班C机组告知，航班C由于旅客原因，不能在航班C计算撤轮档时刻10：30准备好。此时， 根据航班G机组报告得知航班G机组已做好离港准备，随时可以离港。故安排 航班G进入预插队队列。

4. 安排预插队队列进入排队队列

在航班G进入预插队队列后， 安排航班G使用航班C的10:40起飞时刻进行相应操作（启动、滑行、进跑道、起飞）。

5.将候补航班时刻分配给其他航班

在航班G使用航班C的10：40起飞时刻后，可知 航班G原有的12:00计算起飞时刻被空出了。在该情况下，将该12:00计算起飞时刻分配给航班C。 以避免航班C因错过时刻分配到队列最后。（即在13：00之后）。

举例1-2

以下举 因流控减小计算起飞时刻大幅提前，某些航班无法满足 新的计算航班时刻时 。如何使用候补机制，实现航班时刻计算。

以下说明具体过程。

0.启动航班候补机制

考虑到当日该机场流控限制较大，航班等待时间较久。故启动航班候补等待机制

所述候补机制通过以下几个步骤实施。

下述步骤中，步骤1、步骤2与上述时刻相同，再次不予叙述。

1. 计算确定候补等待航班数目。

2. 选择指定数目航班进入候补池。

3. 安排候补池航班进入预插队队列

在10:10。由于航路天气转好，前方流量管制室告知流量限制减小。按照新的流量限制，CDM得出新的[航班计算时刻]

航班A更新计算起飞时刻 10:00 航班A更新计算撤轮档时刻 09：50

航班B更新计算起飞时刻 10:15 航班B更新计算撤轮档时刻 10：05

航班C更新计算起飞时刻 10:30 航班C更新计算撤轮档时刻 10：20

航班D更新计算起飞时刻 10:45 航班D更新计算撤轮档时刻 10：35

航班E更新计算起飞时刻 11:00 航班E更新计算撤轮档时刻 10：50

航班F更新计算起飞时刻 11:15 航班F更新计算撤轮档时刻 11：00

航班G更新计算起飞时刻 11:30 航班G更新计算撤轮档时刻 11：15

航班H更新计算起飞时刻 11:45 航班H更新计算撤轮档时刻 11：30

航班I更新计算起飞时刻 12:00 航班I更新计算撤轮档时刻 11：45

航班J更新计算起飞时刻 12:15 航班J更新计算撤轮档时刻 12：00

将该时刻通知给各个航班机组，在10：20时， 航班E机组告知由于保障原因无法在更新计算撤轮档时刻10:50准备好。此时，根据航班G机组报告得知航班G机组已做好离港准备，随时可以离港。 故安排航班G进入预插队队列。

4. 安排预插队队列进入排队队列

在航班G进入预插队队列后， 安排航班G使用航班C的10:50起飞时刻进行相应操作（启动、滑行、进跑道、起飞）。

5.将候补航班时刻分配给其他航班

在航班G使用航班E的10：50起飞时刻后，可知 航班G的更新计算起飞时刻11:30被空出了。在该情况下，将该11:30起飞时刻分配给航班E。 以避免航班E因错过时刻 分配到队列最后。（即在12:15之后）。

Claims (7)

1.一基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法，被使用于寻找至少一候补航班以使用无法满足预计起飞时间的至少一延误航班的航班时刻，其特征在于：包括以下几个步骤：S1:计算确定候补等待航班数目；S2:按照设定规则/算法，从所述候补等待航班中选择指定数目的候选航班进入候补等待池，所述候补航班仍然会被安排在排队队列中，所述设定规则/算法为随机选取或根据机组自愿报名后从报名队列中选取指定数目航班；S3:跟踪候补等待池航班准备情况，在发生其他航班无法使用给定计算航班时刻情况时，判断候补等待池中航班中哪些航班能按照其他航班所错过的计算航班时刻执行，按照不同于S2中设定规则/算法的新的规则/算法选取候补池中这些航班的一个或多个航班，进入预插队队列，上述判断候补等待池中能按照其他航班错过的计算航班时刻执行的方法为：当预计执行起飞时刻-计算起飞时刻大于等于设定值，所述计算起飞时刻，指的是其他航班所错过的计算航班时刻，其为计算航班时刻中的一种时刻，上述预计执行起飞时刻指的是，候补池中航班的预计执行起飞时刻，所述预计执行起飞时刻，为根据跟踪候补等待池航班准备情况的数据，判断各个航班按照目前准备情况，所推算而出的;所述新的规则/算法，为将以下因素按照各个权重进行综合分析计算，选取其被选中总权重最大值的航班，所述因素包括任务性质、航班计划时刻、航班准备就绪时刻、航班等待时刻、机型、航线距离，以及S4:分析计算，结合排队队列情况，安排位于预插队队列的所述候补航班在排队队列中插队。

2.根据权利要求1所述的基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法，其中所述基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法进一步包括以下步骤：S5:当候补航班使用排队队列原有的某个时刻后，候补航班的计算航班时刻将被空出，分配该候补航班的航班时刻给其他航班，所述其他航班为排队序列中某个航班。

3.根据权利要求1或2所述的基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法，其中，所述步骤S1中所述候补等待航班根据流控类型、流控程度、历史运行数据确定。

4.根据权利要求1或2所述的基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法，其中，所述步骤S2中所述候补航班被实施为自行报名形式确定。

5.根据权利要求1或2所述的基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法，其中所述步骤S2中所述候补航班被实施为受流控限制时间较其他所述候补等待航班的受流控限制时间长的航班。

6.根据权利要求1或2所述的基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法，其中，所述步骤S3进一步包括以下步骤：S31:判断所述候补航班的航班时刻是否满足一候补条件。

7.根据权利要求6所述的基于候补机制的协同决策系统时刻计算方法，其中，所述候补条件为所述候补航班的一预计执行起飞时间大于所述候补航班的一计算起飞时刻。