航线网络结构演化相变及其网络优化设计研究

【摘要】：航线网络作为航空公司航班计划的基础,决定航空公司运营成本,航线网络规划属于航空公司战略层次规划,直接关系到航空公司的竞争力与发展力。本文研究主要工作如下:⑴基于复杂网络拓扑结构特征指标,对国内航线网络结构的统计特征进行研究。得出如下结论:国内航线网络节点度分布呈双段幂律函数分布;国内航线网络的“轴辐式”层次特性显著,越来越多OD对间的运输以直飞或一次中转的方式完成;国内航线网络呈现度度负相关性。⑵作为驱动航空运输内在动力的旅客流量,它的变动将影响航线网络中其他参变量的变化。通过构建航线网络结构相变数学模型,研究旅客流量对全连通航线网络与严格单分配的枢纽航线网络两种静态结构发生相变的影响。得出如下结论:航线网络相变不仅与网络中旅客流量有关,更与网络中不同航线的旅客流量分布有关。⑶通过对混合航线网络形成与演化的研究,得出以下结论:混合航线网络的演化,除了应关注枢纽机场的拥堵状况,还应考虑网络中不同航线旅客流量的变化情况;当旅客流量在一定比例范围增长时,可以通过开通新的直飞航线,解决枢纽机场的拥堵问题;当旅客流量增长超过特定比例后,只有增加枢纽机场设计容量或扩建新的枢纽机场才能保证网络整体有序运行。⑷在航线网络拓扑特性以及相变研究的基础上,针对无标度特性的混合航线网络,通过对其利润函数进行仿真研究,得出如下结论:度分布指数等于1.8时对应的航线网络利润最大;不同度分布指数下,航线网络利润并非随枢纽节点的增多而增加;航线网络中直达航线与中转航线旅客同比例增减时,直达航线旅客流量改变对航线网络利润影响程度大。⑸混合航线网络优化设计需要综合考虑很多因素。基于混合集合规划模型,在数据建模基础上,按数据建模、逻辑建模的方法设计相应的求解程序,得出如下结论:混合集合规划算法适用于多重约束的混合航线网络优化设计,能有效规避大规模整数规划的组合爆炸难题。

【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F560