基于交通流特征的航路网络节点布局优化

【摘要】：蓬勃发展的民航运输业有力促进了社会经济的繁荣昌盛,但同时暴露了航路网络结构上的缺陷,使空域各航段不堪重负,造成空域拥堵、航班延误,影响空中交通安全。为解除上述弊端,需通过调整航路网络布局优化航路网络。论文结合航路网络优化背景意义以及国内外研究现状,分析了航路网络优化空域环境,归纳优化建模实质,将航路网络优化问题归结为“碎片化”规划空间下节点布局优化问题。在碎片化空间环境限制条件下,从航路网络经济性和安全性出发,以运行总费用最小作为优化目标,以不同节点的通行能力和非直线系数等约束条件,建立了航路网络节点优化模型;基于栅格法建立优化环境,引入元胞自动机理论,设计演化及路径搜索规则,通过节点的合并和移动求解模型。以中国大陆9个飞行情报区内流量最大机场节点作为固定节点,按现行飞行流量计,利用该模型构建了35条路径,成功规避了144个三区;与目前航路网络结构相比,节点数量减少了48.84%;航段总长度和航路总长度分别减少了22.64%和1.14%,静态非直线系数随着航路总长度的变化减少了1.49%;航路网络总成本减少了6.22%,节点度、交叉节点通行能力、动态非直线系数和利用率也都相应改善,验证模型及算法的可行性。并利用Java语言对ArcGIS进行二次开发,实现航路网络布局优化仿真验证。