一种航班地面保障服务过程的动态控制方法技术

一种航班地面保障服务过程的动态控制方法。其包括对航班地面保障服务过程进行了分类和先后顺序划分；基于参与保障过程的三个主体对航班地面保障服务流程进行模型的描述和假设；基于对航班保障流程的分析，对参与保障过程的各主体进行了优化分析；在此基础上，构建了航空器保障流程动态控制博弈树和保障资源动态控制博弈树；并设计了一种基于博弈树的航班地面保障过程动态控制策略等步骤。本发明专利技术方法提高了计算速度与精度，从而保证了整个航班地面保障态势的稳定性和鲁棒性，能够减少航班延误量，提高保障资源的服务效率，具有一定的实际应用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种航班地面保障服务过程的动态控制方法
本专利技术属于民用航空
，特别是涉及一种航班地面保障服务过程的动态控制方法。
技术介绍
随着民航业的持续飞速发展，旅客和货物运输的业务量激增带来了航班起降架次的增长，因此机场面临巨大的运行压力。如何在现有机场资源配置条件下保障航班准点率、提升服务质量成为了保证机场安全高效运行的关键步骤。作为过站航班的重要环节，地面保障关系到航班后续能否正常推出和离港，实现保障需求的快速响应和保障资源的动态控制是反映机场运行效能的重要因素之一，能够为机场协同决策机制、大运行系统提供新的解决方案。目前对于过站航班地面保障过程的研究主要集中在流程建模、优化仿真和保障车辆路径规划三个方向，没有系统性研究整个保障过程的动态控制和优化。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种航班地面保障服务过程的动态控制方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的航班地面保障服务过程的动态控制方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1：分析实际的航班地面保障服务过程，并将航班地面保障服务过程分为四个主要并行的航班地面保障服务流程；步骤2：基于参与航班地面保障服务的航空器、保障资源和控制中心三个主体对上述各航班地面保障服务流程进行模型的构建；步骤3：在上述构建的模型基础上，对参与航班地面保障服务的各主体及各航班地面保障服务流程进行系统的分析，设定各主体的目标函数，确定目标函数的约束条件，以实现对上述航班地面保障服务流程模型的优化；步骤4：在上述优化模型的基础上，针对航空器的保障流程和航班地面保障过程所需的保障资源，构建实现航空器保障流程动态控制的博弈树和保障资源动态控制的博弈树；步骤5：获得基于上述博弈树的航班地面保障过程动态控制策略。在步骤1)中，所述四个主要并行的航班地面保障服务流程为航油补充、客舱服务、货舱装卸和机务巡检。在步骤2)中，所述模型的构建包括对航班地面保障服务流程的描述、设定三个主体追求的目标和进行模型研究的假设；对航班地面保障服务流程做如下描述：某机场的航班地面保障服务流程标准中涉及了N类保障资源，其中当前每种保障资源的配置数量为mi，有n个停靠在不同机位的航班等待地面保障服务；[aj,bj]为航班j的过站时间窗，[cij,dij]为航班j的第i类保障资源服务时间窗，且航班先后到达顺序为1,2,...,j,...,n；三个主体追求的目标如下：(1)航空器：最小化航班自身地面保障服务时间，每个环节的服务时间最小，且不出现延误；(2)保障资源：保证保障资源行驶路径最短，投入的资源最少，车辆油耗最小；(3)控制中心：延误航班数量最少，服务质量最高，航班放行正常率最高；模型研究的假设：(1)航班地面保障服务过程一旦开始就无法停止，相应保障资源必须到位；(2)航班地面保障服务过程中保障资源服务顺序必须严格遵守过站航班地面保障运行标准；(3)针对不同机型的航班每种保障资源只提供一次，保障资源分为可持续保障资源和不可持续保障资源，不可持续保障资源在服务一定航班后需回车库补充资源。在步骤3)中，所述各主体的目标函数为：(1)航空器的目标函数：min{βjzj}(1)(2)保障资源的目标函数：(3)控制中心的目标函数：其中：βj——航班j的到达偏差率；其中a′j为实际到站时间，Tj为允许最大偏差；zj——航班j的过站保障时间；eij——航班j第i类保障资源服务结束时间；sij——航班j第i类保障资源服务开始时间；xijk——决策变量，第i类中编号为k的保障资源是否为航班j服务；rijk——第i类中编号为k的保障资源为航班j所行驶路径；yik——决策变量，第i类中编号为k的保障资源是否进入场内服务；uijk——第i类编号为k的保障资源服务航班j的效率；其中，tijk为第i类中编号为k的保障资源完成航班j的服务所需时间，为地面保障运行标准允许范围内第i类保障资源服务航班j的最大服务时间；vj——航班j的放行正常率；其中，b′j为航班预计放行时间；目标函数的约束条件为：aj＜cij＜dij＜bji＝1,2,...,N(8)|cij-sij|＜Tj+|dij-eij|(9)rijk＝C(12)0.6＜vj＜0.8(14)式(7)表示航班平均到达偏差须小于0.5；式(8)和式(9)表示每种保障资源必须在时间窗内服务，同时满足整个航班过站时间窗约束；式(10)和式(11)分别表示每种保障资源只能为一个航班服务，且机场内服务总量不能超过实际配置数量；式(12)表示保障资源从机库到机位、机位到机位之间的路径是固定的，C为对应的固定路径值；式(13)和式(14)分别表示保障资源服务效率和航班放行正常率必须满足一个限度，以保证整个机场安全平稳运行。在步骤4)中，所述构建航空器保障流程动态控制博弈树和保障资源动态控制博弈树的具体方法是：基于上述设定的航空器的目标函数及约束条件，可得航空器保障流程动态控制博弈树，其中每个节点涉及到一个博弈过程：航空器追求等待时间和服务时间最短，从而保证自身不出现延误，对第i类保障资源选择的动态策略集为Si；保障资源追求行驶路径最短且投入数量最少，其应对的动态策略集为Wi，需要满足纳什均衡σ，以保证实现均衡后的效用u为最优，即：基于上述设定的保障资源的目标函数及约束条件，可得保障资源动态控制博弈树，将该博弈树结构分为4层分支，第一层分支为保障资源类型的选择分类；第二层为每层保障资源编号的服务效率排序，根据服务效率确定投入保障资源的数量；第三层为保障资源状态排序，根据当前保障资源的服务状态进行排序；第四层是调度时间排序，最终确定能为航班j提供服务的保障资源编号排序。在步骤5)中，所述获得基于博弈树的航班地面保障过程动态控制策略的具体方法是：Step1：初始化参数设置，包括初始服务航班数及优先权、当前保障资源配置情况、各机位到机库和机位之间的距离、当前各航班的放行正常率；Step2：根据放行正常率对航班服务顺序排序，以得到不同的排序结果作为运行控制博弈树结构的分支，结合优先权重新调整服务顺序，作为该博弈树的下一个分支，并根据Alpha-Beta剪枝算法进行剪枝；Step3：将最终服务顺序发布给航空公司和保障资源，保障资源根据自身所在位置和状态确定服务对象，进入保障资源动态控制博弈树；Step4：动态更新航班放行正常率、延误率、保障资源服务效率在内的参数，进入航空器保障流程动态控制博弈树，确定航空器服务优先权；Step5：根据当前参数更新循环操作。本专利技术提供的航班地面保障服务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航班地面保障服务过程的动态控制方法，其特征在于：所述的航班地面保障服务过程的动态控制方法包括按顺序进行的下列步骤:/n步骤1：分析实际的航班地面保障服务过程，并将航班地面保障服务过程分为四个主要并行的航班地面保障服务流程；/n步骤2：基于参与航班地面保障服务的航空器、保障资源和控制中心三个主体对上述各航班地面保障服务流程进行模型的构建；/n步骤3：在上述构建的模型基础上，对参与航班地面保障服务的各主体及各航班地面保障服务流程进行系统的分析，设定各主体的目标函数，确定目标函数的约束条件，以实现对上述航班地面保障服务流程模型的优化；/n步骤4：在上述优化模型的基础上，针对航空器的保障流程和航班地面保障过程所需的保障资源，构建实现航空器保障流程动态控制的博弈树和保障资源动态控制的博弈树；/n步骤5：获得基于上述博弈树的航班地面保障过程动态控制策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种航班地面保障服务过程的动态控制方法，其特征在于：所述的航班地面保障服务过程的动态控制方法包括按顺序进行的下列步骤:
步骤1：分析实际的航班地面保障服务过程，并将航班地面保障服务过程分为四个主要并行的航班地面保障服务流程；
步骤2：基于参与航班地面保障服务的航空器、保障资源和控制中心三个主体对上述各航班地面保障服务流程进行模型的构建；
步骤3：在上述构建的模型基础上，对参与航班地面保障服务的各主体及各航班地面保障服务流程进行系统的分析，设定各主体的目标函数，确定目标函数的约束条件，以实现对上述航班地面保障服务流程模型的优化；
步骤4：在上述优化模型的基础上，针对航空器的保障流程和航班地面保障过程所需的保障资源，构建实现航空器保障流程动态控制的博弈树和保障资源动态控制的博弈树；
步骤5：获得基于上述博弈树的航班地面保障过程动态控制策略。


2.根据权利要求1所述的航班地面保障服务过程的动态控制方法，其特征在于：在步骤1)中，所述四个主要并行的航班地面保障服务流程为航油补充、客舱服务、货舱装卸和机务巡检。


3.根据权利要求1所述的航班地面保障服务过程的动态控制方法，其特征在于：在步骤2)中，所述模型的构建包括对航班地面保障服务流程的描述、设定三个主体追求的目标和进行模型研究的假设；
对航班地面保障服务流程做如下描述：某机场的航班地面保障服务流程标准中涉及了N类保障资源，其中当前每种保障资源的配置数量为mi，有n个停靠在不同机位的航班等待地面保障服务；[aj,bj]为航班j的过站时间窗，[cij,dij]为航班j的第i类保障资源服务时间窗，且航班先后到达顺序为1,2,...,j,...,n；
三个主体追求的目标如下：
(1)航空器：最小化航班自身地面保障服务时间，每个环节的服务时间最小，且不出现延误；
(2)保障资源：保证保障资源行驶路径最短，投入的资源最少，车辆油耗最小；
(3)控制中心：延误航班数量最少，服务质量最高，航班放行正常率最高；
模型研究的假设：
(1)航班地面保障服务过程一旦开始就无法停止，相应保障资源必须到位；
(2)航班地面保障服务过程中保障资源服务顺序必须严格遵守过站航班地面保障运行标准；
(3)针对不同机型的航班每种保障资源只提供一次，保障资源分为可持续保障资源和不可持续保障资源，不可持续保障资源在服务一定航班后需回车库补充资源。


4.根据权利要求1所述的航班地面保障服务过程的动态控制方法，其特征在于：在步骤3)中，所述各主体的目标函数为：
(1)航空器的目标函数：
min{βjzj}(1)



(2)保障资源的目标函数：






(3)控制中心的目标函数：






其中：
βj——航班j的到达偏差率；



其中a′j为实际到站时间，Tj为允许最大偏差；
zj——航班j的过站保障时间；
eij——航班j第i类保障资源服务结束时间；
sij——航班j第i类保障资源服务开始时间；
xijk——决策变量，第i类中编号为k的保障资源是否为航班j服务；



rijk——第i类中编号为k的保障资...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彪，邢志伟，李耕，王晴，侯翔开，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12