机场扩展终端区的运行优化策略研究

【摘要】：在整个航空运输系统中,机场处于网络的结点地位,机场扩展终端区是整个系统效率的瓶颈。这是一个值得关注、研究并进行优化的领域,它的运行状况改善,将极大地提高整个系统的运行效率。基于这一认识,本文以机场扩展终端区(空侧)为研究对象,对其特性、容量评估和运行优化策略问题进行了相关的理论研究。 首先建立了机场跑道系统容量的不确定性分析模型,该模型使用概率论方法,以实际机场统计交通流为基础,能反映实际机场运行状态下的最大容量和容量曲线;然后,在基于容量限制的基础上,使用线性规划模型对跑道容量的优化分配方案进行了研究,考虑了固定分配策略、变化分配策略、进场和离场的优先度和定位点容量限制问题。属于NPC类算法的飞机着陆调度问题对机场系统的容量和运行效率起一个至关重要的作用。在该问题上,本文首先通过0-1线性规划模型对其进行了研究,在此基础上,提出了MPS隐枚举算法,实现了MPS=1限定下的优化求解,加上时间窗深度优化限制后,实现了计算量随规模的线性增长。同时,本文对其他几种启发式算法进行了对比研究。最后,基于遗传算法,本文提出了针对问题的整数编码方案和交叉变异算子,避免了在后代中产生非法解的问题,显示出较好的性能结果。 论文的主要创新性工作在于: 1.系统地分析了跑道容量的诸多影响因素,建立了跑道容量的不确定性分析模型,并进行了相应的软件实现。这一容量研究方法在国内是首次进行。 2.在容量曲线限制下的优化策略问题上,首次在国内对比研究了固定分配策略、变化分配策略、起飞着陆优先度策略和定位点容量限制对优化结果的影响。 3.独立研究提出了飞机着陆调度问题的MPS隐枚举算法和相应的软件实现。实现了NPC问题计算量随规模的线性增长。这点优秀于以往国外同类的研究。 4.首次在国内对比研究线性规划算法、MPS隐枚举优化算法、MPS隐枚举时间窗算法和启发式算法的性能,MPS隐枚举时间窗算法和启发式算法具有相近的性能,但前者满足复杂约束能力较强。 5.在国内首次使用遗传算法对飞机到达交通流的优化策略进行了研究。提出了针对问题的特别启发式算子与个体染色体编码方案。这一研究优于国外同