CN117933494B - 基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空管理技术领域,尤其是提供一种基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,包括如下步骤:获取目标机场航班运行数据及机场放行容量数据并基于机场放行容量数据针对生成若干个航班计划放行时刻;获取空管分配的空管计算放行时刻,并将距离空管计算放行时刻最近的航班计划放行时刻替换为空管计算放行时刻作为目标放行时刻;构建以航班调时调减成本最小为目标的决策优化模型;基于决策优化模型,输入航班运行数据和放行容量数据,基于预设约束条件求解输出目标机场航班调时调减决策结果。其目的在于,用以实现空管、机场、航空公司基于运行效率最大化的协同调整,完善航班调时调减的决策机制和方法。
Description
技术领域
本发明涉及航空管理技术领域,具体而言,涉及一种基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法。
背景技术
航班调时调减具体指机场根据实际运行情况,对原定航班的起飞时间和频率进行调整和减少的策略,进而优化航班资源的利用率,提高运营效率。核心目标是通过合理调整航班起降时刻,避免航班集中在同一时间段内起飞或降落,从而减少机场拥堵以及空中交通拥堵,更好地匹配航班需求和机场实际运行能力,提高整个航空运输系统的运行效率。
目前,现有技术针对航班的调时调减通常是根据空中交通管理部门发布的机场容量报告来决定航班调整的数量;例如,空中交通管理部门规定在某个时间段内目标机场能够起飞3架航班,那么目标机场则将空中交通管理部门允许的起飞航班数量分配至各个航空公司;随后,航空公司根据航班的旅客人数及重要性人工决策是否调整特定航班;上述航班调时调减方法,仅依据空管提供的机场容量报告作为基础指标,未考虑机场及航空公司的实际运行需求,导致空管、机场、航空公司三方决策孤立,无法实现空管、机场、航空公司三方之间的协同调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,用以实现空管、机场、航空公司基于运行效率最大化的协同调整,完善航班调时调减的决策机制和方法。
本发明技术方案提供了一种基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,包括如下步骤:
获取目标机场航班运行数据及机场放行容量数据并基于机场放行容量数据针对生成若干个航班计划放行时刻;
获取空管分配的空管计算放行时刻,并将距离空管计算放行时刻最近的航班计划放行时刻替换为空管计算放行时刻作为目标放行时刻;
构建以航班调时调减成本最小为目标的决策优化模型;
基于决策优化模型,输入航班运行数据和放行容量数据,基于预设约束条件求解输出目标机场航班调时调减决策结果。
进一步地,航班运行数据至少包括航班预设起降时刻、预设撤挡轮时刻以及航班旅客人数;机场放行容量数据具体为单位时间内目标机场允许放行的最大航班数量。
进一步地,构建以航班调时调减成本最小为目标的决策优化模型包括:
定义决策变量,/>、/>,/>表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻,/>取值0或1,0表示否,1表示是,/>为目标机场需要分配放行时刻的航班数,/>为目标放行时刻数。
进一步地,航班调时调减成本最小的表达式为:
式中,表示预设的单个旅客航班延误的成本系数、/>表示第/>架航班的旅客人数、/>表示第/>个目标放行时刻的值、/>表示第/>架航班的航班计划放行时刻、/>第/>架航班的空管计算放行时刻、/>表示预设的单个旅客航班取消的成本系数,/>表示目标放行时刻与空管计算放行时刻不一致的惩罚成本系数。
进一步地,预设约束条件包括:
第一约束条件:
式中,第一约束条件被定义为任意一架航班最多分配一个目标放行时刻;表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻。
进一步地,预设约束条件还包括:
第二约束条件:
式中,第二约束条件被定义为任意一个目标放行时刻最多安排一架航班。
进一步地,预设约束条件还包括:
第三约束条件:
式中,第三约束条件被定义为任意一架航班只能延误不能提前。
进一步地,预设约束条件还包括:
第四约束条件:
式中,第四约束条件被定义为目标机场待停靠的航班数量不超过机场能容纳的最大机位数、表示第/>种机型、/>、/>分别表示不同机型、/>表示截止第/>个目标放行时刻机型的待停靠航班数、/>表示最大容量为/>机型的机位数。
进一步地,计算目标放行时刻待停靠航班数的表达式为:
式中,表示截止第/>个目标放行时刻第/>种机型的待停靠航班数、/>表示第/>架航班的降落时刻、/>表示第/>种机型、/>表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻、表示截止第/>个目标放行时刻第/>种机型的降落航班数量。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果:
本发明提供的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,通过获取空管分配的空管计算放行时刻,并将距离空管计算放行时刻最近的航班计划放行时刻替换为空管计算放行时刻作为目标放行时刻;构建以航班调时调减成本最小为目标的决策优化模型;基于决策优化模型,输入航班运行数据和放行容量数据,基于预设约束条件求解输出目标机场航班调时调减决策结果;实现了空管、机场、航空公司三方之间的协同决策,整体协同决策调时调减明细,可更好地协调多个航班的起降时间和停机位分配,提高了航班调时调减的效率;通过最小化调时调减成本更好地匹配航班需求与机场实际运行能力,进而优化航班资源的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
应当理解,本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而,如果其他词语可实现相同的目的,则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是,前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反,可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时,也可以将其他操作添加到这些过程中,或从这些过程移除某一步或数步操作。
请参见图1所示,本发明提供了一种基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,包括如下步骤:
步骤S100:获取目标机场航班运行数据及机场放行容量数据并基于机场放行容量数据针对生成若干个航班计划放行时刻;其中,航班运行数据至少包括航班预设起降时刻、预设撤挡轮时刻以及航班旅客人数;机场放行容量数据具体为单位时间内目标机场允许放行的最大航班数量;根据机场放行容量数据,结合航班运行数据中的预设起降时刻和撤挡轮时刻,生成若干个航班计划放行时刻,航班计划放行时刻代表了目标机场预设的航班放行时间点;
步骤S200:获取空管分配的空管计算放行时刻,并将距离空管计算放行时刻最近的航班计划放行时刻替换为空管计算放行时刻作为目标放行时刻;其中,空管计算放行时刻由空中管理部门根据空中交通流量所分配的,通过替换航班计划放行时刻,以确保航班在空中交通管制的指定时刻放行;
步骤S300:构建以航班调时调减成本最小为目标的决策优化模型;
步骤S300具体包括:
步骤S310:定义决策变量,/>、/>,/>表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻,/>取值0或1,0表示否,1表示是,/>为目标机场需要分配放行时刻的航班数,/>为目标放行时刻数;例如,若第/>架航班分配到第/>个目标放行时刻,则决定了该航班的目标放行时刻为/>,若第/>架航班没有分配到第/>个目标放行时刻,则说明该航班需要调减;通过该决策变量,可针对目标航班精确地决策每架航班的目标放行时刻,从而有效调度航班的放行时刻,避免冲突;
航班调时调减成本最小的表达式为:
式中,表示预设的单个旅客航班延误的成本系数、/>表示第/>架航班的旅客人数、/>表示第/>个目标放行时刻的值、/>表示第/>架航班的航班计划放行时刻、/>第/>架航班的空管计算放行时刻、/>表示预设的单个旅客航班取消的成本系数,/>表示目标放行时刻与空管计算放行时刻不一致的惩罚成本系数;其中,单个旅客航班延误的成本系数表示旅客因航班延误所带来的成本,例如旅客等待时间、可能需要提供的补偿或赔偿等;该系数的设置可以根据航空公司的运营成本、运营制度等因素来确定,通常需要考虑到延误造成的直接和间接成本;单个旅客航班取消的成本系数泽恩表示旅客因航班取消所带来的成本,例如重新安排航班、提供食宿等,该系数的设置也需要考虑到航空公司的运营成本、赔偿制度等因素,但通常会高于延误成本系数;目标放行时刻与空管计算放行时刻不一致的惩罚成本系数则表示当航班的实际放行时刻与空中管理部门分配时刻不一致时所带来的惩罚成本,即航班调时调减的惩罚,该系数的设置可以根据空中管理部门对准点率的要求、航班之间的协调性等因素来确定;本实施例所提供的决策优化模型,考虑了旅客航班延成本、旅客航班取消成本以及与空中管理部门放行时刻不一致的惩罚成本,通过最小化航班调时调减的成本,帮助航空公司和机场降低航班延误或取消所带来的成本;
步骤S400:基于决策优化模型,输入航班运行数据和放行容量数据,基于预设约束条件求解输出目标机场航班调时调减决策结果;
其中,预设约束条件包括:
第一约束条件:
式中,第一约束条件被定义为任意一架航班最多分配一个目标放行时刻;表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻。
第二约束条件:
式中,第二约束条件被定义为任意一个目标放行时刻最多安排一架航班。
第三约束条件:
式中,第三约束条件被定义为任意一架航班只能延误不能提前。
第四约束条件:
式中,第四约束条件被定义为目标机场待停靠的航班数量不超过机场能容纳的最大机位数、表示第/>种机型、/>、/>分别表示不同机型、/>表示截止第/>个目标放行时刻机型的待停靠航班数、/>表示最大容量为/>机型的机位数;即通过计算截止第/>个目标放行时刻第k种机型的待停靠航班数/>,并将其与机场最大容量为/>机型的机位数进行比较来实现;确保每个目标放行时刻j截止时刻第k种机型的待停靠航班数不超过机场的机位容量;
第四约束条件中,计算目标放行时刻待停靠航班数的表达式为:
式中,表示截止第/>个目标放行时刻第/>种机型的待停靠航班数、/>表示第/>架航班的降落时刻、/>表示第/>种机型、/>表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻、表示截止第/>个目标放行时刻第/>种机型的降落航班数量;
最终,将航班计划放行时刻、空管计算放行时刻、航班旅客人数、机场放行容量输入决策优化模型,并结合上述实施例中的第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件、第四约束条件,即可通过例如混合整数规划求解器得到符合实际情况、调时调减成本最低的情况下目标机场哪些航班需要调时调减以及具体的调时调减时刻;
综上,本申请所提供的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,实现了空管、机场、航空公司三方之间的协同决策,整体协同决策调时调减明细,可更好地协调多个航班的起降时间和停机位分配,提高了航班调时调减的效率;有助于降低航班延误率,提高准点率,提升整体运行效率;通过最小化调时调减成本更好地匹配航班需求与机场实际运行能力,进而优化航班资源的利用率;有助于降低航空公司和机场因航班延误和取消而带来的成本,提高运营效率和经济效益;同时,航班整体协同决策调时调减明细,可对未来一段时间内的航班进行整体建模优化,能够更好地协调多个航班的放行时刻、停机位分配等,避免航班之间的冲突和交叉影响,提高机场整体运行效率。
上文已对基本概念做了描述,显然,对于本领域技术人员来说,上述详细披露仅仅作为示例,而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明,本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议,所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时,本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此,应强调并注意的是,本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外,本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外,除非权利要求中明确说明,本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用,并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例,但应当理解的是,该类细节仅起到说明的目的,附加的权利要求并不仅限于披露的实施例,相反,权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如,虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现,但是也可以只通过软件的解决方案得以实现,如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理,应当注意的是,为了简化本说明书披露的表述,从而帮助对一个或多个发明实施例的理解,前文对本说明书实施例的描述中,有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是,这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上,实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
最后,应当理解的是,本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此,作为示例而非限制,本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地,本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。
Claims (7)
1.基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取目标机场航班运行数据及机场放行容量数据并基于机场放行容量数据针对生成若干个航班计划放行时刻;
获取空管分配的空管计算放行时刻,并将距离空管计算放行时刻最近的航班计划放行时刻替换为空管计算放行时刻作为目标放行时刻;
构建以航班调时调减成本最小为目标的决策优化模型;航班调时调减成本最小的表达式为:
式中,决策变量,/>、/>,/>表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻,/>取值0或1,0表示否,1表示是,/>为目标机场需要分配放行时刻的航班数,/>为目标放行时刻数;/>表示预设的单个旅客航班延误的成本系数、/>表示第/>架航班的旅客人数、/>表示第/>个目标放行时刻的值、/>表示第/>架航班的航班计划放行时刻、/>第/>架航班的空管计算放行时刻、/>表示预设的单个旅客航班取消的成本系数,表示目标放行时刻与空管计算放行时刻不一致的惩罚成本系数;
基于决策优化模型,输入航班运行数据和放行容量数据,基于预设约束条件求解输出目标机场航班调时调减决策结果。
2.根据权利要求1所述的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,其特征在于,航班运行数据至少包括航班预设起降时刻、预设撤挡轮时刻以及航班旅客人数;机场放行容量数据具体为单位时间内目标机场允许放行的最大航班数量。
3.根据权利要求1至2任一项所述的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,其特征在于,预设约束条件包括:
第一约束条件:
式中,第一约束条件被定义为任意一架航班最多分配一个目标放行时刻;表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻。
4.根据权利要求3所述的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,其特征在于,预设约束条件还包括:
第二约束条件:
式中,第二约束条件被定义为任意一个目标放行时刻最多安排一架航班。
5.根据权利要求4所述的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,其特征在于,预设约束条件还包括:
第三约束条件:
式中,第三约束条件被定义为任意一架航班只能延误不能提前。
6.根据权利要求5所述的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,其特征在于,预设约束条件还包括:
第四约束条件:
式中,第四约束条件被定义为目标机场待停靠的航班数量不超过机场能容纳的最大机位数、表示第/>种机型、/>、/>分别表示不同机型、/>表示截止第/>个目标放行时刻/>机型的待停靠航班数、/>表示最大容量为/>机型的机位数。
7.根据权利要求6所述的基于综合航空运输系协同的航班调时调减方法,其特征在于,计算目标放行时刻待停靠航班数的表达式为:
式中,表示截止第/>个目标放行时刻第/>种机型的待停靠航班数、/>表示第/>架航班的降落时刻、/>表示第/>架航班的机型、/>表示第/>架航班是否分配到第/>个目标放行时刻、/>表示截止第/>个目标放行时刻第/>种机型的降落航班数量。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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