CN107610532B

CN107610532B - 一种基于偏好排序的航班停机位冲突解决方法

Info

Publication number: CN107610532B
Application number: CN201710885086.4A
Authority: CN
Inventors: 罗谦; 王济海; 张扬; 李定亮; 董彦成; 朱俊虎
Original assignee: Civil Aviation Chengdu Information Technology Co Ltd
Current assignee: Civil Aviation Chengdu Information Technology Co Ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-07-30
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: CN107610532A

Abstract

本发明涉及一种基于偏好排序的航班停机位冲突解决方法,该方法包括配置阶段、分配数据准备阶段及机位动态调整阶段共三个步骤；本发明通过以上方法即可通过偏好得分选出最合适的机位，供停机位冲突的飞机停放，其信息准确，处理时间短，能快速解决机位冲突，并且降低了工作人员工作强度，提高了机场保障效率。

Description

一种基于偏好排序的航班停机位冲突解决方法

技术领域

本发明涉及航班停机位分配方法，属于航班停机位资源分配领域；具体是一种基于偏好排序的航班停机位冲突解决方法。

背景技术

航班停机位分配问题，是指为每个航班在其停场时间段内分配一个符合要求的停机位。机场工作人员一般会提前为航班预分停机位，但由于天气、空管、机场保障或航空公司等原因常常引起航班延误或早到，使航班对机位的占用时间段出现前移或延迟。若不调整航班使用的机位，将会导致其与前序或后继航班在该机位使用时间段上的叠加，即出现相同时间段内同一机位停放了两架飞机的情况，该情况为航班停机位冲突并严格禁止发生。

当出现该冲突时，工作人员需要依据航班最新到达时间等信息，为冲突航班调整分配新的机位。调整机位需注意三方面业务问题，一是满足不同机位对航班停放限制要求，例如机位对可停放机型的限制、对可停放航空公司的限制等。二是尽量根据航班自身特点为其分配更合适的机位，该问题涉及到航班对机位的偏好使用问题，即一个航班应优先停放某机位，当该机位不可用时再停放另一个机位，若前两者均不能停放时再停放其它某些机位。最后，新调整的机位，在某种程度上，应当满足机场停机位分配的某些整体指标。

目前，国内机场普遍采用计算机资源分配系统进行停机位管理工作，出现机位冲突情况下的机位调整主要按照下述步骤进行：

1、系统接收航班时间数据，更新航班到达本机场时间及机位占用时间段。

2、当发现机位占用时间与使用该机位的前序或后继航班的时间段重叠时，告警工作人员出现冲突。

3、以分配手册或分配规则要求为依据，结合系统给出可用机位集合，工作人员人工选定一个新机位分配给冲突的航班。为保证对时刻正常航班的保障服务工作，一般会将延误航班调整至停远机位停放。

上述步骤中，由于涉及对后续航班的停放影响及机位整体使用指标的评价，如何为冲突航班调整停机位是最关键的一项工作。如何在众多候选机位中确定相对最合适的机位是一复杂的问题，对这个问题，目前主要采取人工经验方式进行处理，难以完全兼顾各类航班对机位的偏好性使用要求，同时也未必能确保机位资源整体指标较好。例如，若按目前将延误航班调整至远机位停放的常见做法，会对地面保障工作的开展造成较大影响，同时也间接降低了旅客的乘机体验。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提供了一种基于偏好排序的航班停机位冲突解决方法，通过特定偏好排序逻辑，结合整体指标变化信息，为机场工作人员推荐合适的新机位，协助工作人员快速解决机位冲突、降低其工作强度、调高机场保障效率、增加旅客乘机满意度，从而解决了航班停机位分配过程中出现航班机位冲突时的机位再分配问题。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于偏好排序的航班停机位冲突解决方法,该方法包括配置阶段、分配数据准备阶段及机位动态调整阶段共三个步骤；

其中，

A配置阶段

在机位分配系统中，利用偏好规则模型表示航班对机位偏好使用的业务要求，偏好规则模型由航班条件集、机位集及优先级数构成；

B分配数据准备阶段

该阶段包括以下步骤：

1)以航班数据、机位数据及机位约束限制数据构造每个待分配航班的最大可停放机位表；

2)以最大可停放机位表为依据，将航班数据与偏好规则数据匹配，计算得到每个待分配航班的偏好机位集合；

3)结合每个偏好规则的优先级、规则内偏好机位分组信息，使用偏好序得分算法计算偏好机位集合中每个机位的偏好得分；

4)结合偏好机位集合表与最大可停放机位表，构造按偏好序排序的可用机位表；

C机位动态调整阶段

该阶段包括以下步骤：

a)对需要调整到新机位的航班，以该航班的可用机位表为基础，结合当前机位分配使用情况，过滤出该航班的待选机位集合；

b)对该航班待选机位集合中每个机位，计算机位整体分配指标；

c)按照偏好得分高低，在机位再分配调整界面上依序显示机位，同时显示使用该机位后的机位整体分配指标信息，排列在最前方的新机位，即为最满足用户偏好需求的机位；

d)根据推荐信息，最终确定使用的机位，完成机位调整工作，解决航班机位冲突。

以上方法中，所述配置阶段中，偏好规则模型满足以下要求：

Ⅰ航班条件集通过设置条件的方式，描述符合业务要求的航班；

Ⅱ机位集描述在符合要求情况下，可以停放机位集合；

Ⅲ优先级分数用于描述工作人员对不同规则的重视程度；

Ⅳ机位集由多个带有顺序编号的机位分组构成，顺序编号即表示各组的优先顺序；

Ⅴ大编号分组中的机位应比小编号分组中的机位优先提供给符合条件的航班使用；

Ⅵ组内的各机位具有相同的使用优先级；

Ⅶ一个规则中，同一个机位只属于一个分组。

以上方法中，所述步骤1)中，对每个待分配航班与每个机位的约束限制条件进行匹配，可得到各航班满足限制的静态最大可用机位集合。

以上方法中，所述步骤2)中，设航班集合F，偏好规则集合RU；每个待分配航班Fi，Fi∈F；每个偏好规则RUj，RUj∈RU；

则偏好机位集合的算法为：

(1)根据偏好规则模型，使用RUj的航班条件集部分与航班Fi对应属性值进行匹配；

(2)若Fi满足RUj的条件集，以Fi在最大可停放机位表中的机位集合为依据，将RUj的机位集内属于Fi的机位加入到Fi的偏好机位集合中，在集合中已有的机位，则不再增加；

(3)将RUj变为RUj+1，并返回步骤(2)执行；

(4)航班Fi已完成对全部偏好规则检查，将Fi变为Fi+1，检查下一个航班直到完毕。

以上方法中，所述步骤3)中，设航班集合为F，偏好规则集合为RU；每个待分配航班为F_i，F_i∈F；每个偏好规则为RU_j，RU_j∈RU，RU_j中每个机位分组为G_K，G_k中每个机位为std_jk；

则每个机位的偏好得分算法为：

①扫描所有偏好规则，求出最大的机位分组个数max_G；

②计算RU_j的基本分，计算公式是:

ruj_score＝pr_ij×max_G；

其中，

ru_j_score表示RU_j的基本分；

pr_ij表示RU_j优先级分数；

③计算分组G_K的组分，计算公式是:

g_jk_score＝S×(max_G/RU_i)；

其中，

g_jk_score表示G_K的组分；

S表示G_K在本规则中的顺序标号；

RU_i即分组总数，表示规则RU_i中包含的机位分组数量；

④std_jk的偏好得分为std_jk_score＝ru_j_score+g_jk_score；

⑤将G_k变为G_k+1转第③步，检查下一个分组直到完毕；

⑥对于符合规则RU_j的航班条件集要求的航班F_i，在偏好机位集合表中找到F_i的偏好机位集，将RU_j中与其对应的机位的分数叠加到该机位得分中；

⑦将RU_j变为RU_j+1转第②步，检查下一个规则直到完毕。

以上方法中，所述步骤4)中，若机位没有被偏好使用，则可赋予此类机位一个最低偏好分数，以便偏好使用的机位都被其它航班占用时，此类机位可提供使用。

以上方法中，所述步骤a)中，待选机位集合中应去除已被其它航班占用或存在冲突其他动态原因而不能使用的机位。

以上方法中，所述步骤c)中，再分配调整界面呈现的信息包括：可调整的机位、各备选机位偏好得分及使用各备选机位后的整体指标得分。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的偏好规则模型可以简单方便的将操作手册、运行规范等文档的业务规则要求转化为规范化的规则数据，成为资源分配系统中专家知识库的一个重要组成部分，业务知识的表达简单规范，同时也易于调整。

2、本发明提高了系统自动化处理水平。在数据准备阶段，通过整合、匹配、过滤等方式，将各项分散的信息整合为多个具有实际含义的集合，系统自行计算处理各种限制要求与使用偏好，降低人员工作强度，特别减少了是在大数据量、复杂逻辑条件限制下出现差错情况的发生。

3、本发明具有更好的智能化水平。本发明提出的偏好序处理方式，综合考虑了工作人员设定的全部偏好规则对每个机位的使用需求，通过偏好得分算法给出准确的评分结果。在规则数量多、规则的逻辑条件复杂情况下，人工进行考虑与判断常常是困难且易出错的，本发明能够有效避免该问题的发生，从而实现了高精度的机位调度。

4、本发明基于“空间换时间”的思路，在数据准备阶段，一次性批量处理全部待分配航班的机位偏好打分工作，相对于动态机位调整阶段的逐条计算，大大缩短了系统处理与响应时间。

5、本发明推荐可调整机位时，在满足机位偏好使用的要求基础上，提供宏观全局分配指标信息，为工作人员做决策提供了更多的依据。

6、针对不同规则优先级不同，规则内的优先分组数量也不同的情况，本发明能够确保在全局层面，规则中每个机位的先后顺序能够准确表明人员设置优先意图。

附图说明

图1是数据准备阶段流程图；

图2是动态调整阶段处理流程；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

如图1、图2所示，一种基于偏好排序的航班停机位冲突解决方法,该方法包括配置阶段、分配数据准备阶段及机位动态调整阶段共三个步骤；

其中，

A配置阶段

在机位分配系统中，利用偏好规则模型表示航班对机位偏好使用的业务要求，偏好规则模型由航班条件集、机位集及优先级数(Pri)构成；

偏好规则模型结构如下表所示：

表一偏好规则模型结构

B分配数据准备阶段

该阶段包括以下步骤：

1)以航班数据、机位数据及机位约束限制数据构造每个待分配航班的最大可停放机位表,即FSMAX(Flight-stand max available table)；

最大可停放机位表如下表所示：

表二最大可停放机位表FSMAX

2)以最大可停放机位表为依据，将航班数据与偏好规则数据匹配，计算得到每个待分配航班的偏好机位集合,即PRFSTD(Prefer Stands)；

偏好机位集合如下表所示：

表三待分配航班的偏好机位集合表

4)结合偏好机位集合表与最大可停放机位表，构造按偏好序排序的可用机位表PFRSCO(Prefer Score)；

按偏好序排序的可用机位表如下表所示：

表四基于偏好排序的可用机位表PFRSCO

C机位动态调整阶段

该阶段包括以下步骤：

由于停机位分配存在一些整体分配指标，这些指标从不同方面表明了整个机位分配的效果与优劣，例如靠桥率、机位利用率、机位周转率等。机位分配不仅需要考虑满足微观层面的使用偏好，也需要考虑宏观角度的整体效果。故对航班待选机位集合中每个待选机位计算整体指标，为工作人员确定使用哪个新机位时，提供决策辅助信息。具体需计算的指标项，则可由工作人员进行配置。

c)按照偏好得分高低，在机位再分配调整界面上依序显示待选机位，同时显示使用该机位后的机位整体分配指标信息，排列在最前方的新机位，即为最满足用户偏好需求的机位；

本实施例通过以上方法即可通过偏好得分选出最合适的机位，供停机位冲突的飞机停放，其信息准确，处理时间短，能快速解决机位冲突，并且降低了工作人员工作强度，提高了机场保障效率。

本实施例中，所述配置阶段，偏好规则模型满足以下要求：

Ⅱ机位集描述在符合要求情况下，可以停放机位集合；

Ⅲ优先级分数用于描述工作人员对不同规则的重视程度；即相对于某些规则，另一些规则会更加重要一些。

Ⅵ组内的各机位具有相同的使用优先级；

Ⅶ一个规则中，同一个机位只属于一个分组。

本实施例中，所述步骤1)中，对每个待分配航班与每个机位的约束限制条件进行匹配，可得到各航班满足限制的静态最大可用机位集合。

本实施例中，所述步骤2)中，设航班集合F，偏好规则集合RU；每个待分配航班F_i，F_i∈F；每个偏好规则RU_j，RU_j∈RU；

则偏好机位集合的算法为：

(1)根据偏好规则模型，使用RU_j的航班条件集部分与航班F_i对应属性值进行匹配；

(2)若F_i满足RU_j的条件集，以F_i在最大可停放机位表中的机位集合为依据，将RU_j的机位集内属于F_i的机位加入到F_i的偏好机位集合中，在集合中已有的机位，则不再增加；

(3)将RU_j变为RU_j+1，并返回步骤(2)执行；

(4)航班F_i已完成对全部偏好规则检查，将F_i变为F_i+1，检查下一个航班直到完毕。

本实施例中，所述步骤3)中，设航班集合为F，偏好规则集合为RU；每个待分配航班为F_i，F_i∈F；每个偏好规则为RU_j，RU_j∈RU，RU_j中每个机位分组为G_K，G_k中每个机位为std_jk；

则每个机位的偏好得分算法为：

①扫描所有偏好规则，求出最大的机位分组个数max_G；

②计算RU_j的基本分，计算公式是:

ruj_score＝pr_ij×max_G；

其中，

ru_j_score表示RU_j的基本分；

pr_ij表示RU_j优先级分数；

③计算分组G_K的组分，计算公式是:

g_jk_score＝S×(max_G/RU_i)；

其中，

g_jk_score表示G_K的组分；

S表示G_K在本规则中的顺序标号；

RU_i表示分组总数，指规则RU_i中包含的机位分组数量；

④std_jk的偏好得分为std_jk_score＝ru_j_score+g_jk_score；

⑤将G_k变为G_k+1转第③步，检查下一个分组直到完毕；

⑦将RU_j变为RU_j+1转第②步，检查下一个规则直到完毕。

本实施例中，所述步骤4)中，若机位没有被偏好使用，则可赋予此类机位一个最低偏好分数，以便偏好使用的机位都被其它航班占用时，此类机位可提供使用。

本实施例中，所述步骤a)中，待选机位集合中应去除已被其它航班占用或其他动态原因存在冲突而不能使用的机位。去除后得到当前情况下该航班可以使用的机位集std_avix，该集合表如下表所示：

CA001

102#

97

103#

60

201#

0

301#

0

表五待调整机位可用机位集

本实施例中，所述步骤c)中，再分配调整界面呈现的信息包括：可调整的机位、各备选机位偏好得分及使用各备选机位后的整体指标得分。

下面，结合利用具体实施例并结合具体数据对本发明做进一步的解释和说明。

具体实施例

(1)偏好规则配置阶段。设现有机位使用偏好要求三条：

①中国国际航空公司(CA)的航班优先停放101-102号机位，次优先停放201-202机位。

②A320型飞机优先停放101-102号机位，次优先停放201-202机位，最后停放301-302机位

③过站时间(航班起飞时间与到达时间之差)小于90分钟的航班优先停放101-102号机位，次优先停放103-104号机位。

设工作人员认为第一条要求最重要，设优先级分数10分。第二、三条重要性稍弱，设优先级分数7分。按照偏好规则模型可生成如下表所示规则数据：

表六偏好规则模型数据

(2)分配数据准备阶段。按前文所述步骤，设现有3条待分配航班航班信息如下：

航班F	航空公司	机型	过站时间	到达时间	起飞时间
						CA101	国航CA	A319	60分钟	9:00	10:00
CZ202	南航CZ	A320	120分钟	10:20	12:20
						MU303	东航MU	B737	60分钟	11:30	12:30

表七航班数据信息

现共有101-104、201-204、301-302机位共10个，其中101-104号机位为廊桥机位，其余6个机位为远机位。

根据步骤1，将上述航班数据、机位数据，结合系统资源分配规则库中已有机位限制约束的数据，可以生成这三个航班的最大可停放机位表FSMAX。设现FSMAX表内信息示意如下：

表八最大可停放机位表FSMAX信息

根据步骤4)描述的算法步骤，结合已配置的三条偏好规则，将三个航班各项属性信息与规则条件集进行匹配，航班CA101匹配了规则RU1、RU2、RU3，航班C2202匹配了规则RU2，航班MU303匹配了规则RU3。以上图FSMAX表数据为基础，可得到此三个航班的偏好机位集合PRFSTD，表内信息示意如下：

表九偏好机位集合表PRFSTD信息

根据步骤3)描述的算法步骤，三条偏好规则中，最大分组数max_G＝3。按照算法中第3-7步计算每条规则中各机位的得分。

以规则RU₁的第1分组101号机位得分计算为例，其中：

ru₁_score＝10×3＝30(规则RU₁的基本分ru₁_score＝优先级分数pri₁×max_G)

G₁₁_score＝2×(3/2)＝3(分组Gk的组分g_jk_score＝本组顺序编号×(max_G/RU_i分组总数))

机位101得分为std₁₁_score＝30+2＝33(std_jk_score＝ru_j_score+g_jk_score)

以此类推，整个规则中各机位计算得分如下：

表十偏好规则内各机位得分信息

按照算法计算，最后可得更新机位得分后的偏好机位集合表PRFSTD，具体信息如下表所示：

表十一经过分数计算处理后的偏好机位集合表PRFSTD信息

根据步骤4)描述，将更新后的PRFSTD表与最大可停放机位表FSMAX结合，构造出按偏好序排序的可用机位表PFRSC0，具体信息如下表所示：

表十二基于偏好排序的可用机位表PFRSCO信息

(3)机位动态调整阶段。设现有预先分配机位情况如下：

航班F	到达时间	起飞时间	停机位
				CA101	9:00	10:00	101
CZ202	10:20	12:20	101
				MU303	11:30	12:30	102

表十三机位预分配情况信息

在航班动态运营过程中，航班CA101到达出现延误，延误情况如下，此时若继续将其安排至101机位停放，将与后续使用该机位的CZ202航班出现冲突！具体时间如下表所示：

表十四航班时刻变更信息

按前述的调整步骤，以为基础找出CA101的可用机位集合std_avi1：具体信息如下表所示：

表十五待调整机位可用机位集信息

按步骤2)计算CA101停放102-104,201-204各机位时，整体分配指标值。本处以航班靠桥率(停靠廊桥机位航班数/总航班数％，该数值应尽量高)为指标进行计算。

按后续步骤，将最后处理结果通过界面呈现给工作人员，并由工作人员完成最后的机位调整工作。界面信息如下表所示：

表十六调整机位推荐界面信息

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于偏好排序的航班停机位冲突解决方法,其特征在于，该方法包括配置阶段、分配数据准备阶段及机位动态调整阶段共三个步骤；

其中，

A配置阶段

B分配数据准备阶段

该阶段包括以下步骤：

C机位动态调整阶段

该阶段包括以下步骤：

d)根据推荐信息，最终确定使用的机位，完成机位调整工作，解决航班机位冲突；

所述步骤3)中，设航班集合为F，偏好规则集合为RU；每个待分配航班为F_i，F_i∈F；每个偏好规则为RU_j，RU_j∈RU，RU_j中每个机位分组为G_K，G_k中每个机位为std_jk；

则每个机位的偏好得分算法为：

①扫描所有偏好规则，求出最大的机位分组个数max_G；

②计算RU_j的基本分，计算公式是:

ru_j_score＝pr_ij×max_G；

其中，

ru_j_score表示RU_j的基本分；

pr_ij表示RU_j优先级分数；

③计算分组G_K的组分，计算公式是:

g_jk_score＝S×(max_G/RU_i)；

其中，

g_jk_score表示G_K的组分；

S表示G_K在本规则中的顺序标号；

RU_i即分组总数，表示规则RU_i中包含的机位分组数量；

④std_jk的偏好得分为std_jk_score＝ru_j_score+g_jk_score；

⑤将G_k变为G_k+1转第③步，检查下一个分组直到完毕；

⑦将RU_j变为RU_j+1转第②步，检查下一个规则直到完毕；

所述步骤4)中，若机位没有被偏好使用，则可赋予此类机位一个最低偏好分数，以便偏好使用的机位都被其它航班占用时，此类机位可提供使用。

2.根据权利要求1所述的解决方法，其特征在于，所述配置阶段中，偏好规则模型满足以下要求：

Ⅱ机位集描述在符合要求情况下，可以停放机位集合；

Ⅲ优先级分数用于描述工作人员对不同规则的重视程度；

Ⅵ组内的各机位具有相同的使用优先级；

Ⅶ一个规则中，同一个机位只属于一个分组。

3.根据权利要求1所述的解决方法，其特征在于，所述步骤1)中，对每个待分配航班与每个机位的约束限制条件进行匹配，可得到各航班满足限制的静态最大可用机位集合。

4.根据权利要求1所述的解决方法，其特征在于，所述步骤2)中，设航班集合F，偏好规则集合RU；每个待分配航班F_i，F_i∈F；每个偏好规则RU_j，RU_j∈RU；

则偏好机位集合的算法为：

(3)将RU_j变为RU_j+1，并返回步骤(2)执行；

5.根据权利要求1所述的解决方法，其特征在于，所述步骤a)中，待选机位集合中应去除已被其它航班占用或存在冲突其他动态原因而不能使用的机位。

6.根据权利要求1所述的解决方法，其特征在于，所述步骤c)中，再分配调整界面呈现的信息包括：可调整的机位、各备选机位偏好得分及使用各备选机位后的整体指标得分。