CN112330145B - 一种降低航班道口冲突率的机位分配方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道口机位分配技术领域,涉及一种降低航班道口冲突率的机位分配方法,包括以下步骤:S1拟定航班的初始指派矩阵,使其在满足强制性技术约束条件的基础上,靠桥率最大化;S2判断初始指派矩阵是否发生道口冲突,若不发生道口冲突则初始指派矩阵为最终指派矩阵;若存在道口冲突进入下一步;S3为每个存在道口冲突的道口选定一个替代机位,生成新的指派矩阵;S4判断S3中新生成的指派矩阵是否道口冲突,若存在,返回步骤S3,重新选定替代机位,若不存在则生成最终指派矩阵。其采用先确定指派方案再倒查道口冲突的技术方案,时间复杂度低,求解速度快,使得机场停机位能够得到很好的利用。

Description

一种降低航班道口冲突率的机位分配方法和系统
技术领域
本发明涉及一种降低航班道口冲突率的机位分配方法和系统,属于道口机位分配技术领域。
背景技术
为入港航班安排适时的、合适的机位,是机场空港运营的主要业务之一。以往的研究都是以提高靠桥率为目标进行航班-机位的优化安排,没有考虑到航班过多停靠在近机位,在进港或出港过程中会潜在发生两架飞机在滑行道(taxiway)中相遇,产生滑行道冲突。所谓滑行道冲突,亦称道口冲突,是指两个或以上的机位共享一个滑行道;即便在不同机位上停靠的两个航班,若它们的机位共用一个滑行道且两个航班入港或离港的时间非常靠近,潜在可能在滑行道上相遇,导致飞机拥堵或延误,甚至产生安全隐患。道口冲突产生必须满足以下两种条件,第一,任意两架飞机的进港、出港、或者一进一出港的时间间隔足够接近,以广州白云机场为例,其规定为5分钟;第二、这两架飞机指派的停机位共享一条滑行道。由于航班机位指派首先必须满足若干强制性技术限制,包括飞机机型、所属航空公司、客运/货运航班、国内/国际航班等约束条件,因此在全体航班获得指派机位之前是没有办法确定是否存在道口冲突的;相比于靠桥率,道口冲突率重要性权重较低,若强行将非道口冲突作为后续航班机位指派的前提条件,非常可能导致靠桥率的降低,对空港运营管理方来说得不偿失。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供了一种降低航班道口冲突率的机位分配方法和系统,其采用先确定指派方案再倒查道口冲突的技术方案,时间复杂度低,求解速度快,使得机场停机位能够得到很好的利用。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种降低航班道口冲突率的机位分配方法,包括以下步骤:S1拟定航班的初始指派矩阵,使其在满足强制性技术约束条件的基础上,靠桥率最大化;S2判断初始指派矩阵是否发生道口冲突,若不发生道口冲突则初始指派矩阵为最终指派矩阵;若存在道口冲突进入下一步;S3为每个存在道口冲突的航班选定一个替代机位,生成新的指派矩阵;S4判断S3中新生成的指派矩阵是否道口冲突,若存在,返回步骤S3,重新选定替代机位,若不存在则生成最终指派矩阵。
进一步,步骤S1中,在生成初始指派矩阵前需预先建立航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z。
进一步,航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配Z可行矩阵均为0/1矩阵。
进一步,航班时刻两两冲突矩阵N中任意两次航班i,j的时间间隔小于额定值,在其对应位置(i,j)和(j,i)值为1,其他位置的值为0;机位滑行道两两冲突矩阵M中任意两个停机位a,b共享一条滑行道,则其对应位置(a,b)和(b,a)值为1,其他位置的值为0;满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z中满足强制性约束条件的位置值为1,其他位置的值为0。
进一步,强制性约束条件为:满足飞机机型、所属航空公司、客运/货运航班、国内/国际航班的约束条件。
进一步,步骤S2中根据初始指派矩阵和航班号次序,逐行检查对应的航班时刻两两冲突矩阵N和机位滑行道两两冲突矩阵M,检查是否存在道口冲突,如果所有航班都循环一遍,都没有道口冲突,则目前结果为最终方案,否则,进入下一步。
进一步,步骤S3中生成新的指派矩阵的方法为:对于每一个道口冲突的机位,首先查阅发生道口冲突的机位是否为近机位,若是近机位,则从预分配可行矩阵Z中寻找其他近机位替代,若没有其他近机位,则跳过当前道口冲突;如果不是近机位,则从预分配可行矩阵Z中查找其他的分配方案,若没有其他分配方案,则跳过当前道口冲突,一旦选定了一个的替代机位,进入下一步。
进一步,步骤S4中,基于替代机位,再次航班时刻两两冲突矩阵N和机位滑行道两两冲突矩阵M,检查替代机位是否仍然存在道口冲突,如果仍然存在道口冲突则舍弃替代机位,再回到步骤S3中重新选定下一个替代方案,若不存在道口冲突,保留替代机位。
本发明还公开了一种降低航班道口冲突率的机位分配系统,包括以下步骤:初始指派矩阵生成模块,用于拟定航班的初始指派矩阵,使其在满足强制性技术约束条件的基础上,靠桥率最大化;道口冲突初次检测模块,用于判断初始指派矩阵是否发生道口冲突,若不发生道口冲突则初始指派矩阵为最终指派矩阵;若存在道口冲突进入替代机位生成模块;替代机位生成模块,用于为每个存在道口冲突的航班选定一个替代机位,生成新的指派矩阵;道口冲突再次检测模块,用于判断替代机位生成模块中新生成的指派矩阵是否道口冲突,若存在,返回替代机位生成模块,重新选定替代机位,若不存在则生成最终指派矩阵。
进一步,初始指派矩阵生成模块中,在生成初始指派矩阵前需预先建立航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z;航班时刻两两冲突矩阵N中任意两次航班i,j的时间间隔小于额定值,在其对应位置(i,j)和(j,i)值为1,其他位置的值为0;机位滑行道两两冲突矩阵M中任意两个停机位a,b共享一条滑行道,则其对应位置(a,b)和(b,a)值为1,其他位置的值为0;满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z中满足强制性约束条件的位置值为1,其他位置的值为0。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:本发明采用先确定指派方案再倒查道口冲突的技术方案,求解速度快,使得机场停机位能够得到很好的利用。本发明先将数据进行0-1化处理,直接通过矩阵变换的方式求解,时间复杂度低。
附图说明
图1是本发明一实施例中降低航班道口冲突率的机位分配方法的示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方向,通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解,具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明,它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中,需要理解的是,所用到的术语仅仅是用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
在本实施例中将机位分为两类,第一种是近机位,具有廊桥连接航站楼的机位;第二种是远机位,需要飞机停靠在机场中央的停机坪上机位,乘客需要接驳摆渡车来登降机。
本实施例公开了一种降低航班道口冲突率的机位分配方法,如图1所示:包括以下步骤:
S1拟定航班的初始指派矩阵,使其在满足强制性技术约束条件的基础上,靠桥率最大化。
在生成初始指派矩阵前需预先建立航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z。航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配Z可行矩阵均为0/1矩阵。航班时刻两两冲突矩阵N中任意两次航班i,j的时间间隔小于额定值,在其对应位置(i,j)和(j,i)值为1,其他位置的值为0;机位滑行道两两冲突矩阵M中任意两个停机位a,b共享一条滑行道,则其对应位置(a,b)和(b,a)值为1,其他位置的值为0;满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z中满足强制性约束条件的位置值为1,其他位置的值为0。
其中,强制性约束条件为:满足飞机机型、所属航空公司、客运/货运航班、国内/国际航班的约束条件。
S2判断初始指派矩阵是否发生道口冲突,若不发生道口冲突则初始指派矩阵为最终指派矩阵;若存在道口冲突进入下一步。
根据初始指派矩阵和航班号次序,逐行检查对应的航班时刻两两冲突矩阵N和机位滑行道两两冲突矩阵M,检查是否存在道口冲突,如果所有航班都循环一遍,都没有道口冲突,则目前结果为最终方案,否则,进入下一步。
S3为每个存在道口冲突的道口选定一个替代机位,生成新的指派矩阵。
生成新的指派矩阵的方法为:对于每一个道口冲突的机位,首先查阅发生道口冲突的机位是否为近机位,若是近机位,则从预分配可行矩阵Z中寻找其他近机位替代,若没有其他近机位,则跳过当前道口冲突;如果不是近机位,则从预分配可行矩阵Z中查找其他的分配方案,若没有其他分配方案,则跳过当前道口冲突,一旦选定了一个的替代机位,进入下一步。
S4判断S3中新生成的指派矩阵是否道口冲突,若存在,返回步骤S3,重新选定替代机位,若不存在则生成最终指派矩阵。
基于替代机位,再次航班时刻两两冲突矩阵N和机位滑行道两两冲突矩阵M,检查替代机位是否仍然存在道口冲突,如果仍然存在道口冲突则舍弃替代机位,再回到步骤S3中重新选定下一个替代方案,若不存在道口冲突,保留替代机位。
实施例二
基于相同的发明构思,本实施例还公开了一种降低航班道口冲突率的机位分配系统,包括以下步骤:
初始指派矩阵生成模块,用于拟定航班的初始指派矩阵,使其在满足强制性技术约束条件的基础上,靠桥率最大化;
道口冲突初次检测模块,用于判断初始指派矩阵是否发生道口冲突,若不发生道口冲突则初始指派矩阵为最终指派矩阵;若存在道口冲突进入替代机位生成模块;
替代机位生成模块,用于为每个存在道口冲突的道口选定一个替代机位,生成新的指派矩阵;
道口冲突再次检测模块,用于判断替代机位生成模块中新生成的指派矩阵是否道口冲突,若存在,返回替代机位生成模块,重新选定替代机位,若不存在则生成最终指派矩阵。
其中,初始指派矩阵生成模块在生成初始指派矩阵前需预先建立航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z;航班时刻两两冲突矩阵N中任意两次航班i,j的时间间隔小于额定值,在其对应位置(i,j)和(j,i)值为1,其他位置的值为0;机位滑行道两两冲突矩阵M中任意两个停机位a,b共享一条滑行道,则其对应位置(a,b)和(b,a)值为1,其他位置的值为0;满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z中满足强制性约束条件的位置值为1,其他位置的值为0。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种降低航班道口冲突率的机位分配方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1拟定航班的初始指派矩阵,使其在满足强制性技术约束条件的基础上,靠桥率最大化;
步骤S1中,在生成初始指派矩阵前需预先建立航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z;
S2判断所述初始指派矩阵是否发生道口冲突,若不发生道口冲突则所述初始指派矩阵为最终指派矩阵;若存在道口冲突进入下一步;
所述步骤S2中根据所述初始指派矩阵和航班号次序,逐行检查对应的航班时刻两两冲突矩阵N和机位滑行道两两冲突矩阵M,检查是否存在道口冲突,如果所有航班都循环一遍,都没有道口冲突,则目前结果为最终方案,否则,进入下一步;
S3为每个存在道口冲突的航班选定一个替代机位,生成新的指派矩阵;
所述步骤S3中生成新的指派矩阵的方法为:对于每一个道口冲突的机位,首先查阅发生道口冲突的机位是否为近机位,若是近机位,则从预分配可行矩阵Z中寻找其他近机位替代,若没有其他近机位,则跳过当前道口冲突;如果不是近机位,则从预分配可行矩阵Z中查找其他的分配方案,若没有其他分配方案,则跳过当前道口冲突,一旦选定了一个的替代机位,进入下一步;
S4判断S3中新生成的指派矩阵是否道口冲突,若存在,返回步骤S3,重新选定替代机位,若不存在则生成最终指派矩阵。
2.根据权利要求1所述的降低航班道口冲突率的机位分配方法,其特征在于,所述航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配Z可行矩阵均为0/1矩阵。
3.根据权利要求2所述的降低航班道口冲突率的机位分配方法,其特征在于,所述航班时刻两两冲突矩阵N中任意两次航班i,j的时间间隔小于额定值,在其对应位置(i, j)和(j, i)值为1,其他位置的值为0;所述机位滑行道两两冲突矩阵M中任意两个停机位a,b共享一条滑行道,则其对应位置(a,b)和(b,a)值为1,其他位置的值为0;所述满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z中满足所述强制性约束条件的位置值为1,其他位置的值为0。
4.根据权利要求3所述的降低航班道口冲突率的机位分配方法,其特征在于,所述强制性约束条件为:满足飞机机型、所属航空公司、客运/货运航班、国内/国际航班的约束条件。
5.根据权利要求1所述的降低航班道口冲突率的机位分配方法,其特征在于,所述步骤S4中,基于所述替代机位,再次航班时刻两两冲突矩阵N和机位滑行道两两冲突矩阵M,检查所述替代机位是否仍然存在道口冲突,如果仍然存在道口冲突则舍弃所述替代机位,再回到步骤S3中重新选定下一个替代方案,若不存在道口冲突,保留所述替代机位。
6.一种降低航班道口冲突率的机位分配系统,其特征在于,包括以下步骤:
初始指派矩阵生成模块,用于在满足强制性技术约束条件的基础上,使靠桥率最大化,生成初始指派矩阵;
其中,在生成初始指派矩阵前需预先建立航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z;
道口冲突初次检测模块,用于判断所述初始指派矩阵是否发生道口冲突,若不发生道口冲突则所述初始指派矩阵为最终指派矩阵;若存在道口冲突进入替代机位生成模块;
其中根据所述初始指派矩阵和航班号次序,逐行检查对应的航班时刻两两冲突矩阵N和机位滑行道两两冲突矩阵M,检查是否存在道口冲突,如果所有航班都循环一遍,都没有道口冲突,则目前结果为最终方案,否则,进入替代机位生成模块;
替代机位生成模块,用于为每个存在道口冲突的航班选定一个替代机位,生成新的指派矩阵;
其中生成新的指派矩阵的方法为:对于每一个道口冲突的机位,首先查阅发生道口冲突的机位是否为近机位,若是近机位,则从预分配可行矩阵Z中寻找其他近机位替代,若没有其他近机位,则跳过当前道口冲突;如果不是近机位,则从预分配可行矩阵Z中查找其他的分配方案,若没有其他分配方案,则跳过当前道口冲突,一旦选定了一个的替代机位,进入道口冲突再次检测模块;
道口冲突再次检测模块,用于判断替代机位生成模块中新生成的指派矩阵是否道口冲突,若存在,返回替代机位生成模块,重新选定替代机位,若不存在则生成最终指派矩阵。
7.根据权利要求6所述的降低航班道口冲突率的机位分配系统,其特征在于,所述初始指派矩阵生成模块中,在生成初始指派矩阵前需预先建立航班时刻两两冲突矩阵N、机位滑行道两两冲突矩阵M和满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z;所述航班时刻两两冲突矩阵N中任意两次航班i,j的时间间隔小于额定值,在其对应位置(i, j)和(j, i)值为1,其他位置的值为0;所述机位滑行道两两冲突矩阵M中任意两个停机位a,b共享一条滑行道,则其对应位置(a,b)和(b,a)值为1,其他位置的值为0;所述满足强制性约束条件的预分配可行矩阵Z中满足所述强制性约束条件的位置值为1,其他位置的值为0。
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