CN114491317A - 飞机集中除冰作业方法、系统、存储介质及计算机设备 - Google Patents

飞机集中除冰作业方法、系统、存储介质及计算机设备 Download PDF

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CN114491317A CN202210400961.6A CN202210400961A CN114491317A CN 114491317 A CN114491317 A CN 114491317A CN 202210400961 A CN202210400961 A CN 202210400961A CN 114491317 A CN114491317 A CN 114491317A
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Abstract

本发明属于多除冰坪协同集中除冰作业技术领域，公开了飞机集中除冰作业方法、系统、存储介质及计算机设备。所述面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法包括：基于航班信息及机场信息将集中除冰作业过程划分多个时间节点；计算各时间节点间的过程时间；根据各过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间；根据飞机抵达起飞跑道时间判断各航班可行路线；基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法；基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数；根据目标函数选择最优集中除冰作业方法。本发明可为各航班提供除冰路线保证航班的准点起飞，对多除冰坪合理有序的集中作业具有重大意义。

Description

飞机集中除冰作业方法、系统、存储介质及计算机设备
技术领域
本发明属于多除冰坪协同集中除冰作业技术领域，尤其涉及一种面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法、面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业系统、接收用户输入程序存储介质及计算机设备。
背景技术
飞机表面除冰是飞机起飞前的必要工作内容，由于飞机通常飞行在30000英尺的高度上，气温低、穿越云层、降雪等情况会导致飞机表面各个部分发生结冰情况，对飞行的操纵性和安全性有一定不利的影响。凝结在飞机机翼上的冰会导致机翼表面粗糙且左右不对称，而飞机是依靠机翼上下表面形状不同流过的气流流速不同而产生升力的交通工具，当机翼上的冰改变机翼原有形状时会改变机翼的气动外形从而降低升力、增加阻力；同时凝结在机翼上的冰导致左右机翼形状不对称时会使飞机左右升力不平衡降低飞机的可操控性。凝结在发动机上的冰会堵塞发动机进气口导致发动机进气量减少、发动机工作室温度升高、耗油量增加。当冰凝结在飞机升降舵、尾翼等操纵面的缝隙中时可能导致这些部件操纵失灵增加飞机飞行的危险性。除此之外，飞机结冰还可能会导致飞机上的仪器仪表失灵甚至影响飞机的通信状况。
现有机场的除冰方式有3种，分别为机位除冰、集中除冰和慢车除冰。机位除冰适用于流量较小的机场、当机场的流量较大、航班较多时就需要集中除冰方式提升飞机除冰效率，慢车除冰的技术难度较高，我国大部分机场尚未具备慢车除冰的能力。集中除冰是指在飞机起飞前将飞机开到机场设定的除冰坪集中完成除冰作业的工作方式，由于同一时间段内将有多个航班同时除冰，如何分配除冰坪、除冰位和除冰车资源使各航班能准点起飞对机场指挥中心是一个极大的考验。目前大多数机场所采用的方法为即时安排方法，即在得到飞机的推出时间后根据机场除冰坪的实时情况为飞机安排最快的除冰路线，除冰路线包括除冰坪选择和起飞跑道选择。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
（1）飞机在除冰结束后若在除冰保持时间内未能完成起飞则需要进行二次除冰，二次除冰既是对机场除冰资源的浪费也增加了航班在起飞前的准备工作时间，情况严重的话会导致飞机未能在预计起飞时间起飞，造成延误。因此需要一种方法得出机场全局除冰作业方法保证机场中每架飞机都能够在一次除冰结束后再预计时间内起飞；
（2）当前机场采用的即时安排飞机除冰路线方法是在实时情况下对当架次飞机的除冰路线最优解，并未是机场所有飞机除冰路线的全局最优解，可能存在当下航班除冰路线最优解造成后续飞机除冰时间不足等问题。
解决以上问题的难度在于：对机场飞机全局除冰方法的规划，每架飞机所选择的除冰坪和跑道以及对应的过程时间都受之前的飞机选择路线的影响，所以在选择每架飞机的除冰路线时不仅要计算自身的除冰效率还要考虑对后续除冰飞机的影响。
解决以上问题的意义在于：本发明提供一种面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，通过构建深度优先搜索得到所有可行的除冰方法，再通过目标函数选出最优除冰方法能够得到全局优化下的各飞机除冰路线并且使各除冰坪的除冰工作量更为均衡。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法、面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业系统、接收用户输入程序存储介质及计算机设备，所述技术方案如下：
该面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法包括以下步骤：
基于航班信息及机场信息将集中除冰作业过程划分多个时间节点，计算各时间节点间的集中除冰过程时间；
根据各除冰过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间，根据飞机抵达起飞跑道时间判断各航班可行路线；
基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法；
基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数，根据目标函数选择最优集中除冰作业方法。
在一个实施例中，所述基于航班信息及机场信息将集中除冰作业过程划分多个时间节点前，进行航班信息及机场信息多除冰坪协同集中除冰作业相关数据采集输入；
所述航班信息包括航班推出时间、预计起飞时间、机型信息，其中机型信息用于计算除冰作业过程时间；
所述机场信息包括：机场除冰坪数目与位置、机场跑道数目与位置、航班停机位位置，以及机场除冰坪、航班停机位、机场跑道相互之间的距离。
在一个实施例中，所述多个时间节点包括：将每架飞机的除冰作业过程划分为：飞机推出时间点、到达除冰坪时间点、到达除冰位时间点、完成除冰时间点、到达跑道时间点5个除冰作业时间点。
在一个实施例中，所述计算各时间节点间的集中除冰过程时间包括：推出滑行过 程时间
Figure 637146DEST_PATH_IMAGE001
计算、等待除冰过程时间
Figure 68127DEST_PATH_IMAGE002
计算、除冰作业时间
Figure 899817DEST_PATH_IMAGE003
计算、离港滑行过程时间
Figure 467065DEST_PATH_IMAGE004
计算；
所述推出滑行过程时间
Figure 358797DEST_PATH_IMAGE001
计算包括：飞机从停机位滑行到选择除冰坪所用时间， 由停机位到所选除冰坪之间的距离确定；
Figure 745916DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 646876DEST_PATH_IMAGE006
为停机位到所选除冰坪之间的距离，
Figure 68630DEST_PATH_IMAGE007
为飞机滑行速度；
所述等待除冰过程时间
Figure 396843DEST_PATH_IMAGE002
计算包括：飞机到达除冰坪后等待出现空除冰位所用 时间，若此时除冰坪内存在空除冰位则
Figure 536838DEST_PATH_IMAGE002
=0，若此时除冰坪内没有空的除冰位，则
Figure 710330DEST_PATH_IMAGE002
为此 除冰坪内最快完成除冰作业的飞机剩余除冰时间，
Figure 252170DEST_PATH_IMAGE002
由选择除冰坪的状态确定；
Figure 485705DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure 112995DEST_PATH_IMAGE009
为此最快完成除冰作业的飞机剩余除冰时间；
所述除冰作业时间
Figure 90179DEST_PATH_IMAGE003
计算包括：飞机在除冰作业中所花费的时间，由飞机的机型 大小确定，飞机越大，除冰过程时间越长；飞机越小，除冰过程时间越短；
Figure 752104DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure 156541DEST_PATH_IMAGE011
为飞机除冰作业所需除冰液量，
Figure 5548DEST_PATH_IMAGE012
为除冰车工作时的除冰液喷洒速度；
所述离港滑行过程时间
Figure 786422DEST_PATH_IMAGE004
计算包括：飞机完成除冰作业后滑行到起飞跑道所用 的时间，由所选除冰坪和跑道之间的距离确定；
Figure 302854DEST_PATH_IMAGE013
式中，
Figure 878192DEST_PATH_IMAGE014
为所选除冰坪到所选起飞跑道之间的距离，
Figure 214495DEST_PATH_IMAGE007
为飞机滑行速度。
在一个实施例中，
所述根据各除冰过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间为飞机选择除冰路线，所述除冰路线包括除冰坪与起飞跑道，以飞机推出时间点为起始时间，叠加推出滑行、等待除冰、除冰作业、离港滑行各中间过程的过程时间得到飞机抵达起飞跑道时间；
Figure 556919DEST_PATH_IMAGE015
式中，
Figure 927857DEST_PATH_IMAGE016
为到达起飞跑道时间点，
Figure 939676DEST_PATH_IMAGE017
为航班推出时间点，
Figure 763275DEST_PATH_IMAGE001
为推出滑行过程时间，
Figure 620373DEST_PATH_IMAGE002
为等待除冰过程时间，
Figure 111397DEST_PATH_IMAGE003
为除冰作业时间，
Figure 28537DEST_PATH_IMAGE004
为离港滑行过程时间。
在一个实施例中，所述根据飞机抵达起飞跑道时间判断各航班可行路线包括：
飞机到达起飞跑道时间点不晚于飞机预计起飞时间
Figure 339433DEST_PATH_IMAGE018
式中，
Figure 221DEST_PATH_IMAGE016
为到达起飞跑道时间点，
Figure 345752DEST_PATH_IMAGE019
为飞机预计起飞时间；
飞机除冰完成时间点与飞机预计起飞时间点相差不超过飞机除冰保持时间；
Figure 433794DEST_PATH_IMAGE020
式中，
Figure 231986DEST_PATH_IMAGE019
为飞机预计起飞时间，
Figure 696465DEST_PATH_IMAGE021
为除冰完成时间点，
Figure 896502DEST_PATH_IMAGE022
为除冰保持时间；
若飞机的除冰路线同时满足以下两条，则该除冰路线可行；
Figure 421024DEST_PATH_IMAGE023
。
在一个实施例中，所述基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法包括：
第一步，按飞机推出时间将各航班按升序排列；
Figure 440933DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 974683DEST_PATH_IMAGE025
为所有航班序列，
Figure 763647DEST_PATH_IMAGE026
为航班，
Figure 459071DEST_PATH_IMAGE027
为航班数目；
第二步，计算得出航班1所有可行的除冰路线并以可行的除冰路线构建深度优先搜索的第一层，该层每个节点对应该航班不同的除冰路线；
第三步，从深度优先搜索第一层的第一个节点开始向下搜索，计算出该除冰路线下的航班2的所有可行的除冰路线并构建出深度优先搜索的第二层；以此类推，逐渐构建出完整的深度优先搜索；
第四步，设定搜索约束：当搜索路线中出现相邻两航班在同一起飞跑道下且预计起飞时间相隔不超过机场规定的安全起飞间隔时间时，终止该条搜索路线，转移到上一层的下一个节点继续向下搜索，搜索终止条件为：
Figure 231854DEST_PATH_IMAGE028
式中，
Figure 38136DEST_PATH_IMAGE029
和
Figure 681607DEST_PATH_IMAGE030
为两个相邻的航班
Figure 813511DEST_PATH_IMAGE031
和航班
Figure 542433DEST_PATH_IMAGE032
所选择跑道，
Figure 417985DEST_PATH_IMAGE033
为
Figure 915963DEST_PATH_IMAGE034
两个相邻 的航班
Figure 953189DEST_PATH_IMAGE031
和航班
Figure 434986DEST_PATH_IMAGE032
预计起飞时间，
Figure 583070DEST_PATH_IMAGE035
为机场规定的安全起飞间隔时间；
第五步，完成深度优先搜索得到可行除冰方法，搜索路线上的节点为除冰方法中的各航班除冰路线；
所述基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数，目标函数为：
Figure 466713DEST_PATH_IMAGE036
式中，
Figure 940419DEST_PATH_IMAGE037
为除冰坪数目，
Figure 643933DEST_PATH_IMAGE038
为除冰坪所用除冰液量，
Figure 861288DEST_PATH_IMAGE031
为航班数目，
Figure 333857DEST_PATH_IMAGE011
为航班所用除 冰液量；
所述根据目标函数选择最优集中除冰作业方法包括：将得到的所有多除冰坪集中除冰方法中的各航班除冰路线代入目标函数进行计算，结果最小的为最优多除冰坪集中除冰作业方法。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业系统，该面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业系统包括：
除冰作业数据采集模块，用于进行航班信息及机场信息多除冰坪协同集中除冰作业数据采集输入；
除冰作业时间节点划分模块，用于划分机场多除冰坪协同集中除冰作业时间节点；
各时间节点间的过程时间计算模块，用于根据航班信息及机场信息计算各时间节点间的过程时间；
飞机抵达起飞跑道的时间计算模块，用于根据各过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间；
选择路线判断模块，用于根据飞机抵达起飞跑道时间判断选择路线是否可行；
多除冰坪集中作业方法获取模块，基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法；
目标函数获取模块，用于基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数；
最优集中除冰作业方法获取模块，用于根据目标函数选择最优集中除冰作业方法。
本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，该存储介质所存储的计算机程序使电子设备执行所述面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法。
针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方法以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方法如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
第一、本发明通过划分除冰作业过程计算过程时间，理清了各节点间的关联关系即可行路线及预计到达时间，确保安全性的同时能够提升飞机地面除冰作业的整体运行效率；计算并获取各航班可行路线及除冰作业方法，能够减少由于除冰作业调度所产生的时间窗浪费，保证飞机可以在保持时间内完成起飞，保障了冰雪天气下机场运行协同能力。
第二、本发明采用深度优先搜索并设计以均衡各除冰坪除冰工作量为目标的目标函数选出除冰作业方法的方法，取得的有益效果包括：基于全局的除冰作业方法，可保证机场内所有航班的准点起飞；以均衡各除冰坪除冰工作量为目的设计目标函数可避免各除冰坪资源不协调甚至工作量大的除冰坪除冰资源不足的情况发生。
第三、本发明基于航班、除冰坪、跑道等相关信息将集中除冰作业过程划分为5个时间节点；计算各时间节点间的过程时间，同一航班下不同除冰坪和跑道的选择对应过程时间不同；将推出时间与各过程时间相加计算抵达跑道时间，当抵达跑道时间不晚于预计起飞时间且除冰完成时间与预计起飞时间相差不大于除冰液保持时间时认为该选择路线可行；将所有航班按推出时间排序构建深度优先搜索，层数为航班数目，每层节点为该航班可行的选择路线，搜索条件为同一跑道下的相邻航班起飞时间间隔大于机场规定的起飞间隔时间，完成搜索后得到多个作业方法；以平衡各除冰坪除冰工作量为目标设计目标函数选出最优方法。本发明通过构建深度优先搜索选择最优作业方法，可为各航班提供除冰路线保证航班的准点起飞，对多除冰坪合理有序的集中作业具有重大意义。
第四、作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：
（1）本发明的技术方法转化后的预期收益和商业价值为：能够最大程度提升飞机由停机位到集中除冰坪的时间，减少飞机油耗并确保离港过程的流畅，确保飞机在保持时间内完成起飞，减少冰雪条件下航空公司的运行成本；
（2）通过深度优先搜索以及均衡优化得到飞机集中除冰作业过程，完善并填补了飞机除冰作业需求激增条件下协同运行能力不足的短板；
（3）本发明首次解决了多除冰坪协同下的飞机集中除冰作业方法，其作业能力和作业效率能够满足不利条件下机场整体运行需求，能够为除冰应急保障演化及过程预测提供有效决策依据；
（4）本发明所提出的飞机集中除冰作业系统考虑了推出滑行、除冰等待、除冰作业、跑道起飞过程的关联关系，能够进一步理清多保障过程间的相互影响。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法框图；
图2是本发明实施例2提供的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法流程图；
图3是本发明实施例4提供的多除冰坪协同的飞机集中除冰作业节点划分图；
图4是本发明实施例5提供的以航班可行除冰路线构建的深度优先搜索图；
图5是本发明实施例6提供的多除冰坪协同的飞机集中除冰作业过程中各节点相对位置示意图；
图6是本发明实施例7提供的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业系统示意图。
图中：1、除冰作业数据采集模块；2、除冰作业时间节点划分模块；3、各时间节点间的过程时间计算模块；4、飞机抵达起飞跑道的时间计算模块；5、选择路线判断模块；6、多除冰坪集中作业方法获取模块；7、目标函数获取模块；8、最优集中除冰作业方法获取模块。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供一种面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，包括以下步骤：
S101，进行航班信息及机场信息等多除冰坪协同集中除冰作业相关数据采集输入，航班信息包括航班推出时间、预计起飞时间、机型信息，其中机型信息可用于计算除冰作业过程时间，飞机越大除冰作业时间越长；机场信息包括机场除冰坪数目与位置、机场跑道数目与位置、航班停机位位置，以及机场除冰坪、航班停机位、机场跑道相互之间的距离，用于计算飞机除冰作业的滑行过程时间；
其中，机场信息还包括：机场除冰坪数目与位置、机场跑道数目与位置、航班停机位位置，以及机场除冰坪、航班停机位、机场跑道相互之间的距离
S102，划分机场多除冰坪协同集中除冰作业时间节点，具体包括将每架飞机的除冰作业过程划分为飞机推出时间点、到达除冰坪时间点、到达除冰位时间点、完成除冰时间点、到达跑道时间点等5个除冰作业时间点；
S103，根据航班信息及机场信息计算各时间节点间的过程时间，具体包括推出滑行过程时间、等待除冰过程时间、除冰作业时间、离港滑行过程时间，计算方式如下：
3.1）推出滑行过程时间
Figure 712886DEST_PATH_IMAGE001
：飞机从停机位滑行到选择除冰坪所用时间，由停机位 到所选除冰坪之间的距离确定；
Figure 169275DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 659163DEST_PATH_IMAGE006
为停机位到所选除冰坪之间的距离，
Figure 517397DEST_PATH_IMAGE007
为飞机滑行速度。
3.2）等待除冰过程时间
Figure 801748DEST_PATH_IMAGE002
：飞机到达除冰坪后等待出现空除冰位所用时间，若此 时除冰坪内存在空除冰位则
Figure 745433DEST_PATH_IMAGE039
，若此时除冰坪内没有空的除冰位，则
Figure 39011DEST_PATH_IMAGE002
为此除冰坪内 最快完成除冰作业的飞机剩余除冰时间，
Figure 751752DEST_PATH_IMAGE002
由选择除冰坪的状态确定；
Figure 738163DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure 637986DEST_PATH_IMAGE009
为此最快完成除冰作业的飞机剩余除冰时间。
3.3）除冰作业时间
Figure 735255DEST_PATH_IMAGE003
：飞机在除冰作业中所花费的时间，由飞机的机型大小确 定，飞机越大，除冰过程时间越长；飞机越小，除冰过程时间越短；
Figure 302502DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure 194235DEST_PATH_IMAGE011
为飞机除冰作业所需除冰液量，
Figure 846933DEST_PATH_IMAGE012
为除冰车工作时的除冰液喷洒速度。
3.4）离港滑行过程时间：飞机完成除冰作业后滑行到起飞跑道所用的时间，有所选的除冰坪和跑道之间的距离确定；
Figure 747893DEST_PATH_IMAGE013
式中，
Figure 169647DEST_PATH_IMAGE014
为所选除冰坪到所选起飞跑道之间的距离，
Figure 497860DEST_PATH_IMAGE007
为飞机滑行速度。
S104，根据各过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间，具体计算过程为首先为飞机选择除冰路线包括除冰坪与起飞跑道的选择，然后以飞机推出时间为起始时间叠加各中间过程的过程时间得到飞机抵达起飞跑道时间；
Figure 637855DEST_PATH_IMAGE040
式中，
Figure 811347DEST_PATH_IMAGE016
为到达起飞跑道时间点，
Figure 87608DEST_PATH_IMAGE017
为航班推出时间点，
Figure 586722DEST_PATH_IMAGE001
为推出滑行时间，
Figure 948433DEST_PATH_IMAGE002
为 等待除冰时间，
Figure 191196DEST_PATH_IMAGE003
为除冰作业时间，
Figure 321963DEST_PATH_IMAGE004
为离港滑行时间。
S105，根据飞机抵达起飞跑道时间判断选择路线是否可行，在完成飞机抵达起飞跑道时间点的计算后判断所选择的除冰坪与起飞跑道对应的除冰路线是否可行。具体计算方式为：
5.1）飞机到达起飞跑道时间点不晚于飞机预计起飞时间
Figure 991979DEST_PATH_IMAGE018
式中，
Figure 106565DEST_PATH_IMAGE016
为到达起飞跑道时间点，
Figure 887439DEST_PATH_IMAGE019
为飞机预计起飞时间。
5.2）飞机除冰完成时间点与飞机预计起飞时间点相差不超过飞机除冰保持时间。
Figure 872713DEST_PATH_IMAGE020
式中，
Figure 713630DEST_PATH_IMAGE019
为飞机预计起飞时间，
Figure 49933DEST_PATH_IMAGE021
为除冰完成时间点，
Figure 634498DEST_PATH_IMAGE022
为除冰保持时间。
若飞机的除冰路线同时满足以上两条，则认为该除冰路线可行。
Figure 5437DEST_PATH_IMAGE041
S106，基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法。具体流程如下：
6.1）按飞机推出时间将各航班按升序排列；
Figure 751676DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 840855DEST_PATH_IMAGE025
为所有航班序列，
Figure 697952DEST_PATH_IMAGE026
为航班，
Figure 923397DEST_PATH_IMAGE027
为航班数目。
6.2）计算得出航班1所有可行的除冰路线并以此构建深度优先搜索的第一层，该层每个节点对应该航班不同的除冰路线；
6.3）从深度优先搜索第一层的第一个节点开始向下搜索，计算出该除冰路线下的航班2的所有可行的除冰路线并构建出深度优先搜索的第二层。以此类推，逐渐构建出完整的深度优先搜索；
6.4）设定搜索约束：当搜索路线中出现相邻两航班在同一起飞跑道下且预计起飞时间相隔不超过机场规定的安全起飞间隔时间时，终止该条搜索路线，转移到上一层的下一个节点继续向下搜索，搜索终止条件如下：
Figure 371696DEST_PATH_IMAGE028
式中，
Figure 417013DEST_PATH_IMAGE029
和
Figure 343380DEST_PATH_IMAGE030
为两个相邻的航班
Figure 688911DEST_PATH_IMAGE031
和航班
Figure 42532DEST_PATH_IMAGE032
所选择跑道，
Figure 575144DEST_PATH_IMAGE033
为
Figure 305203DEST_PATH_IMAGE034
两个相邻 的航班
Figure 505240DEST_PATH_IMAGE031
和航班
Figure 764183DEST_PATH_IMAGE032
预计起飞时间，
Figure 49671DEST_PATH_IMAGE035
为机场规定的安全起飞间隔时间；
6.5）完成深度优先搜索得到可行除冰方法，搜索路线上的节点即为除冰方法中的各航班除冰路线；
S107，基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数，为了避免多个除冰坪中存在有除冰坪过于繁忙有除冰坪过于空闲的情况从而导致除冰车资源无法满足除冰需要的情况出现，设计令各除冰坪除冰工作量尽可能均衡的目标函数。
Figure 52262DEST_PATH_IMAGE042
式中，
Figure 106806DEST_PATH_IMAGE037
为除冰坪数目，
Figure 802229DEST_PATH_IMAGE038
为除冰坪所用除冰液量，
Figure 575013DEST_PATH_IMAGE031
为航班数目，
Figure 115716DEST_PATH_IMAGE011
为航班所用除 冰液量。
S108，结合深度优先搜索得到对应除冰作业结果并根据目标函数选择最优集中除冰作业方法，将得到的所有多除冰坪集中除冰方法代入目标函数计算，结果最小者即为最优多除冰坪集中除冰方法。其中，此处的计算结果是由深度优先搜索结果得到，直接带入目标函数计算即可。
实施例2
如图2所示，本发明提供的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法包括首先从机场业务信息系统采集航班运行信息，主要包括目标撤轮挡时间和目标起飞时间，根据上述时间估计航班推出时间，并计算出到达除冰坪时间、进入除冰位时间和完成除冰时间以及各节点间的过程时间，最后根据各节点预估计算抵达跑道起飞时间，计算并判断各航班到达除冰坪的可行路线，利用深度优先搜索方法得到各航班可行路线和集中除冰作业方法，结合除冰坪均衡作业量设计并求解相应目标函数，得到最终的除冰作业方案。
具体包括以下步骤：
（1）进行航班信息及机场信息等多除冰坪协同集中除冰作业相关数据采集输入；
（2）划分机场多除冰坪协同集中除冰作业时间节点；
（3）根据航班信息及机场信息计算各时间节点间的过程时间；
（4）根据各过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间；
（5）根据飞机抵达起飞跑道时间判断选择路线是否可行；
（6）基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法；
（7）基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数；
（8）根据目标函数选择最优集中除冰作业方法。
实施例3
同一机场下8个航班、2除冰坪、2起飞跑道除冰作业方法。
在本发明实施例中，8个航班分配至2个除冰坪、2个起飞跑道的除冰作业方法，如表1所示，在此实施例中本发明的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法具体包括：
（1）进行航班信息及机场信息等多除冰坪协同集中除冰作业相关数据采集输入，具体采集航班数据如表1所示，机场数据如表2所示。
Figure 290345DEST_PATH_IMAGE043
注：
Figure 891091DEST_PATH_IMAGE001
为飞机滑行到除冰坪过程时间，
Figure 151171DEST_PATH_IMAGE003
为除冰过程时间。
Figure 495565DEST_PATH_IMAGE044
（2）划分机场多除冰坪协同集中除冰作业时间节点，将每架飞机的除冰作业过程 划分为飞机推出时间点、到达除冰坪时间点、到达除冰位时间点、完成除冰时间点、到达跑 道时间点等5个除冰作业时间点分别以
Figure 524701DEST_PATH_IMAGE045
表示；
（3）根据航班信息及机场信息计算各时间节点间的过程时间，根据如下公式已完成计算并在表1、表2中给出；
Figure 827506DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 43724DEST_PATH_IMAGE006
为停机位到所选除冰坪之间的距离，
Figure 457387DEST_PATH_IMAGE007
为飞机滑行速度。
Figure 75451DEST_PATH_IMAGE046
式中，
Figure 549157DEST_PATH_IMAGE009
为此最快完成除冰作业的飞机剩余除冰时间。
Figure 252671DEST_PATH_IMAGE047
式中，
Figure 938867DEST_PATH_IMAGE011
为飞机除冰作业所需除冰液量，
Figure 942595DEST_PATH_IMAGE012
为除冰车工作时的除冰液喷洒速度。
Figure 587203DEST_PATH_IMAGE013
式中，
Figure 778013DEST_PATH_IMAGE014
为所选除冰坪到所选起飞跑道之间的距离，
Figure 533480DEST_PATH_IMAGE007
为飞机滑行速度。
（4）根据各过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间，首先将航班按推出时间升序 排列，表1为以排好序列，然后计算航班1的各路线抵达起飞跑道时间，根据公式
Figure 860556DEST_PATH_IMAGE048
求得航班1的各路线抵达起飞跑道时间如表3；
Figure 676065DEST_PATH_IMAGE049
（5）判断航班1的选择路线是否可行，根据如下公式判断可知航班1的4种除冰路线均可行；
Figure 354171DEST_PATH_IMAGE050
式中，
Figure 913328DEST_PATH_IMAGE016
为到达起飞跑道时间点，
Figure 626069DEST_PATH_IMAGE019
为飞机预计起飞时间，
Figure 81322DEST_PATH_IMAGE021
为除冰完成时间点，
Figure 512303DEST_PATH_IMAGE022
为除冰保持时间
（6）构建深度优先搜索，以航班1的4个可行的除冰路线为第一层的4个搜索节点，从第一个节点即除冰坪1-跑道1路线开始向下一层进行深度优先搜索。计算以航班1的除冰坪1-跑道1路线为前提情况的航班2的除冰路线计算，并以此类推计算航班3一致到航班8的除冰路线。当深度优先搜索中出现相邻两航班在同一起飞跑道下且预计起飞时间相隔不超过机场规定的安全起飞间隔时间时（安全事件间隔为5min），终止该条搜索路线，转移到上一层的下一个节点继续向下搜索，终止条件为：
Figure 343993DEST_PATH_IMAGE028
式中，
Figure 176820DEST_PATH_IMAGE029
和
Figure 802973DEST_PATH_IMAGE030
为两个相邻的航班
Figure 721250DEST_PATH_IMAGE031
和航班
Figure 622210DEST_PATH_IMAGE032
所选择跑道，
Figure 778385DEST_PATH_IMAGE033
为
Figure 106598DEST_PATH_IMAGE034
两个相邻 的航班
Figure 981013DEST_PATH_IMAGE031
和航班
Figure 685664DEST_PATH_IMAGE032
预计起飞时间，
Figure 961925DEST_PATH_IMAGE035
为机场规定的安全起飞间隔时间；
由此，得到实施例2中可行的65536种由各航班除冰路线所组成的可行除冰方法。
（7）设计基于均衡各除冰坪作业量的目标函数，目标函数如下：
Figure 461039DEST_PATH_IMAGE051
由此目标函数计算数值最小的除冰方法即为最终所求的可得，经计算最终多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方向如表4。
Figure 822750DEST_PATH_IMAGE052
实施例4
基于上述实施例，如图3所示，本发明实施例提供的多除冰坪协同的飞机集中除冰作业节点划分步骤，包括除冰作业的详细过程，飞机在停机位撤轮挡后推出，得到相应的航班推出时间，在滑行道滑出至除冰坪端头等待排序，得到到达除冰坪时间，飞机获得除冰管制允许后进入对应除冰位，得到相应的进入除冰位时间，除冰车开始靠近飞机开始除冰作业，作业完成后得到完成除冰时间，获得除冰管制允许后飞机滑出除冰位并滑行至跑道端头，完成整个除冰作业过程。
实施例5
基于上述实施例，如图4所示，本发明实施例提供的以航班可行除冰路线构建的深度优先搜索步骤，包括深度优先搜索算法的工作流程，首先根据划分好的除冰作业节点分别确定各航班到达除冰坪的可行路线，构建面向航班序列的搜索网络，结合目标函数并采用深度优先搜索方法确定各航班到达除冰坪的作业路线，在考虑除冰坪作业均衡优化的基础上获得最终的除冰作业结果。
实施例6
基于上述实施例，如图5所示，本发明实施例提供的多除冰坪协同的飞机集中除冰 作业过程中各节点相对位置步骤，包括飞机集中除冰作业空间分布情况，其中左侧飞机表 示停机位，
Figure 65513DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 196280DEST_PATH_IMAGE054
表示起飞跑道，
Figure 866296DEST_PATH_IMAGE055
和
Figure 980882DEST_PATH_IMAGE056
表示飞机地面集中除冰坪。
实施例7
如图6所示，本发明实施例提供的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业系统包括：
除冰作业数据采集模块1，用于进行航班信息及机场信息多除冰坪协同集中除冰作业数据采集输入；
除冰作业时间节点划分模块2，用于划分机场多除冰坪协同集中除冰作业时间节点；
各时间节点间的过程时间计算模块3，用于根据航班信息及机场信息计算各时间节点间的过程时间；
飞机抵达起飞跑道的时间计算模块4，用于根据各过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间；
选择路线判断模块5，用于根据飞机抵达起飞跑道时间判断选择路线是否可行；
多除冰坪集中作业方法获取模块6，基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法；
目标函数获取模块7，用于基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数；
最优集中除冰作业方法获取模块8，用于根据目标函数选择最优集中除冰作业方法。
上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
应用实施例1
本发明实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
应用实施例2
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
应用实施例3
本发明实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random AccessMemory，RAM）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
下面结合实施例相关效果的证据对本发明技术效果作进一步描述。
本发明所提出的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法能够结合航班离港信息划分节点并计算过程时间，通过目标起飞时间得到对应可行作业路线，并基于深度优先搜素得到多除冰坪集中作业方法，由考虑均衡性的目标函数得到最终的集中除冰作业方法。为验证本发明实施效果开展了6组仿真实验，并以传统除冰作业即时求解方法作为对比实验组，得到除冰坪利用率的仿真结果如下表所示：
Figure 496177DEST_PATH_IMAGE057
通过实验结果可知，本发明设计的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法的除冰坪利用率能够达到89.08%，比传统的即时求解提升近10%。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，其特征在于，所述面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法包括以下步骤：
基于航班信息及机场信息将集中除冰作业过程划分多个时间节点，计算各时间节点间的集中除冰过程时间；
根据各除冰过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间，根据飞机抵达起飞跑道时间判断各航班可行路线；
基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法；
基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数选择最优集中除冰作业方法。
2.根据权利要求1所述的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，其特征在于，所述基于航班信息及机场信息将集中除冰作业过程划分多个时间节点前，进行航班信息及机场信息多除冰坪协同集中除冰作业相关数据采集输入；
所述航班信息包括航班推出时间、预计起飞时间、机型信息，其中机型信息用于计算除冰作业过程时间；
所述机场信息包括：机场除冰坪数目与位置、机场跑道数目与位置、航班停机位位置，以及机场除冰坪、航班停机位、机场跑道相互之间的距离。
3.根据权利要求2所述的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，其特征在于，所述多个时间节点包括将每架飞机的除冰作业过程划分的5个除冰作业时间点：飞机推出时间点、到达除冰坪时间点、到达除冰位时间点、完成除冰时间点、到达跑道时间点。
4.根据权利要求1所述的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，其特征在于，所 述计算各时间节点间的集中除冰过程时间包括：推出滑行过程时间
Figure DEST_PATH_IMAGE001
计算、等待除冰过程 时间
Figure DEST_PATH_IMAGE002
计算、除冰作业时间
Figure DEST_PATH_IMAGE003
计算、离港滑行过程时间
Figure DEST_PATH_IMAGE004
计算；
所述推出滑行过程时间
Figure 972989DEST_PATH_IMAGE001
计算包括：飞机从停机位滑行到选择除冰坪所用时间，由停 机位到所选除冰坪之间的距离确定；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为停机位到所选除冰坪之间的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为飞机滑行速度；
所述等待除冰过程时间
Figure 330021DEST_PATH_IMAGE002
计算包括：飞机到达除冰坪后等待出现空除冰位所用时间， 若此时除冰坪内存在空除冰位则
Figure 101668DEST_PATH_IMAGE002
=0，若此时除冰坪内没有空的除冰位，则
Figure 849044DEST_PATH_IMAGE002
为此除冰 坪内最快完成除冰作业的飞机剩余除冰时间，
Figure 997129DEST_PATH_IMAGE002
由选择除冰坪的状态确定；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为此最快完成除冰作业的飞机剩余除冰时间；
所述除冰作业时间
Figure 411930DEST_PATH_IMAGE003
计算包括：飞机在除冰作业中所花费的时间，由飞机的机型大小 确定，飞机越大，除冰过程时间越长；飞机越小，除冰过程时间越短；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为飞机除冰作业所需除冰液量，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为除冰车工作时的除冰液喷洒速度；
所述离港滑行过程时间
Figure 682374DEST_PATH_IMAGE004
计算包括：飞机完成除冰作业后滑行到起飞跑道所用的时 间，由所选除冰坪和跑道之间的距离确定；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为所选除冰坪到所选起飞跑道之间的距离，
Figure 448205DEST_PATH_IMAGE007
为飞机滑行速度。
5.根据权利要求1所述的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，其特征在于，所述根据各除冰过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间为飞机选择除冰路线，所述除冰路线包括除冰坪与起飞跑道，以飞机推出时间点为起始时间，叠加推出滑行、等待除冰、除冰作业、离港滑行各中间过程的过程时间得到飞机抵达起飞跑道时间；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为到达起飞跑道时间点，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为航班推出时间点，
Figure 462297DEST_PATH_IMAGE001
为推出滑行过程时间，
Figure 200446DEST_PATH_IMAGE002
为 等待除冰过程时间，
Figure 579475DEST_PATH_IMAGE003
为除冰作业时间，
Figure 35864DEST_PATH_IMAGE004
为离港滑行过程时间。
6.根据权利要求1所述的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，其特征在于，所述根据飞机抵达起飞跑道时间判断各航班可行路线包括：
飞机到达起飞跑道时间点不晚于飞机预计起飞时间，此时
Figure DEST_PATH_IMAGE018
式中，
Figure 791330DEST_PATH_IMAGE016
为到达起飞跑道时间点，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为飞机预计起飞时间；
飞机除冰完成时间点与飞机预计起飞时间点相差不超过飞机除冰保持时间，此时
Figure DEST_PATH_IMAGE020
式中，
Figure 446303DEST_PATH_IMAGE019
为飞机预计起飞时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为除冰完成时间点，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为除冰保持时间；
若飞机的除冰路线同时满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
则该除冰路线可行。
7.根据权利要求1所述的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法，其特征在于，所述基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法包括：
第一步，按飞机推出时间将各航班按升序排列；
Figure DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为所有航班序列，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为航班，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为航班数目；
第二步，计算得出航班1所有可行的除冰路线并以可行的除冰路线构建深度优先搜索的第一层，该层每个节点对应该航班不同的除冰路线；
第三步，从深度优先搜索第一层的第一个节点开始向下搜索，计算出该除冰路线下的航班2的所有可行的除冰路线并构建出深度优先搜索的第二层；以此类推，逐渐构建出完整的深度优先搜索；
第四步，设定搜索约束：当搜索路线中出现相邻两航班在同一起飞跑道下且预计起飞时间相隔不超过机场规定的安全起飞间隔时间时，终止该条搜索路线，转移到上一层的下一个节点继续向下搜索，搜索终止条件为：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
和
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为两个相邻的航班
Figure DEST_PATH_IMAGE031
和航班
Figure DEST_PATH_IMAGE032
所选择跑道，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为
Figure DEST_PATH_IMAGE034
两个相邻的航 班
Figure 331255DEST_PATH_IMAGE031
和航班
Figure 9361DEST_PATH_IMAGE032
预计起飞时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为机场规定的安全起飞间隔时间；
第五步，完成深度优先搜索得到可行除冰方法，搜索路线上的节点为除冰方法中的各航班除冰路线；
所述基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数，目标函数为：
Figure DEST_PATH_IMAGE036
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为除冰坪数目，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为除冰坪所用除冰液量，
Figure 896414DEST_PATH_IMAGE031
为航班数目，
Figure 609155DEST_PATH_IMAGE011
为航班所用除冰液 量；
所述根据目标函数选择最优集中除冰作业方法包括：将得到的所有多除冰坪集中除冰方法中的各航班除冰路线代入目标函数进行计算，结果最小的为最优多除冰坪集中除冰作业方法。
8.一种实施权利要求1~7任意一项所述面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法的面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业系统，其特征在于，面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业系统包括：
除冰作业数据采集模块（1），用于进行航班信息及机场信息多除冰坪协同集中除冰作业数据采集输入；
除冰作业时间节点划分模块（2），用于划分机场多除冰坪协同集中除冰作业时间节点；
各时间节点间的过程时间计算模块（3），用于根据航班信息及机场信息计算各时间节点间的过程时间；
飞机抵达起飞跑道的时间计算模块（4），用于根据各过程时间计算飞机抵达起飞跑道的时间；
选择路线判断模块（5），用于根据飞机抵达起飞跑道时间判断选择路线是否可行；
多除冰坪集中作业方法获取模块（6），基于各航班可行路线构建深度优先搜索，得到由各航班可行路线组成的多除冰坪集中作业方法；
目标函数获取模块（7），用于基于均衡各除冰坪作业量设计目标函数；
最优集中除冰作业方法获取模块（8），用于根据目标函数选择最优集中除冰作业方法。
9.一种接收用户输入程序存储介质，其特征在于，该存储介质所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求1~7任意一项所述面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法。
10.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1~7任意一项所述面向多除冰坪协同的飞机集中除冰作业方法。
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