一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，包括以下步骤：1）分别读入机场待优化航季所有航班的计划信息以及上一年同航季的历史运行数据信息；2）对上一年同航季的历史运行数据信息进行预处理；3）利用上一年同航季的历史运行数据，计算航班时刻的运行效能；4）构建基于运行效能的单机场航班时刻配置优化模型；5）根据建立的优化模型，利用向量范数加权法构造评价函数。剖析航班时刻结构特征，评估航班时刻资源利用率和航班运行效率，以应对监管和不断变化的市场条件，实现航班时刻分配的灵活性，从而定位潜在优化空间，为进一步识别航班时刻优化调整提供方向。一步识别航班时刻优化调整提供方向。一步识别航班时刻优化调整提供方向。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法


[0001]本专利技术涉及民航
，具体为一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着中国民航业的飞速发展，航班时刻的需求量与有限的空域资源之间的矛盾日益突出，航班正点率难以提升，导致航班延误现象时有发生。造成航班延误涉及多方面的原因，比如天气因素、流量控制和公司的保障机制等，但最根本的原因是容量的供需不平衡，即现有的机场容量资源已无法满足交通流量的需求。因此，在当前的容量资源配置下，对航班时刻实现优化配置成为机场亟待解决的问题。
[0003]目前，针对单机场航班时刻优化问题，早期研究主要聚焦在确保机场运行基本限制条件下，从航空公司的利益出发来构建优化模型，即以满足航空公司的请求时间与分配时间的最小偏移作为优化目标，但没有考虑到运行效能的条件下对单机场航班时刻进行优化配置，从而不能很好地应对监管和不断变化的市场条件，实现航班时刻分配的灵活性；同时，为了满足《世界航班时刻准则》时刻分配原则中无偏差性的基本要求，部分研究者虽然关注了航空公司之间分配公平性的问题，但由于机场调度的限制，不可能绝对公平地对待所有航空公司，因此，有必要为航空公司提供关于其公平状况的有用信息，用以作为比较特定航空公司公平性与所有其他航空公司公平性条件的参考点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，剖析航班时刻结构特征，评估航班时刻资源利用率和航班运行效率，以应对监管和不断变化的市场条件，实现航班时刻分配的灵活性，从而定位潜在优化空间，为进一步识别航班时刻优化调整提供方向。
[0005]为达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，包括以下步骤：
[0007]1)分别读入机场待优化航季所有航班的计划信息以及上一年同航季的历史运行数据信息；
[0008]2)对上一年同航季的历史运行数据信息进行预处理；
[0009]3)利用上一年同航季的历史运行数据，计算航班时刻的运行效能；
[0010]4)构建基于运行效能的单机场航班时刻配置优化模型；
[0011]5)根据建立的优化模型，利用向量范数加权法构造评价函数，结合引入宽容阈值的分层序列法，得到考虑运行效能条件下的单机场航班时刻配置方法。
[0012]本专利技术进一步设置为：所述步骤1)中，待优化航季所有航班的计划信息包括航班号、起飞机场、落地机场、计划起飞时间、计划落地时间、机型，上一年同航季的历史运行数据信息包括航班号、实际起飞时间、计划落地时间、运营日。
[0013]本专利技术进一步设置为：所述步骤2)对上一年同航季的历史运行数据信息进行预处理，具体为，
[0014]S2.1、对历史运行数据信息的无效值进行处理，然后利用箱线图找出历史运行数据信息中的异常值，并对所述异常值进行Lagrange插值法，实现对异常值进行填补；
[0015]S2.2、通过航班优先层级确定航班的最大偏移时间参数；
[0016]S2.3、按周一至周日7天分组，将历史运行数据信息分成7组，分别标记出每组数据是否为进场或离场数据，并分别统计出进场和离场的航班数量；
[0017]S2.4、在S2.3的基础上，分别统计出进场和离场各走廊口的航班数量，即各走廊口的通行能力。
[0018]本专利技术进一步设置为：所述步骤S2.2通过航班优先层级确定航班的最大偏移时间参数，具体为，
[0019]从政策规则和运行效率两方面依次确定优先层级，其中，政策规则为第一层级，按照由高到低的顺序依次为历史航班时刻、历史调整航班时刻、新进入航空承运人时刻；运行效率为第二层级，按照由高到低的顺序依次为跑道拥堵并且走廊口拥堵、跑道拥堵或走廊口拥堵、放行正常率，在上述优先层级的基础上，求出航空公司的请求时间与实际分配的时间之间的最大可接受的范围，即为航班的最大偏移时间参数。
[0020]本专利技术进一步设置为：所述步骤3)利用上一年同航季的历史运行数据，计算航班时刻的运行效能，具体为，
[0021]S3.1、统计历史航班时刻执行率指标v1[0022]利用上一年同航季的历史运行数据，统计上一年同航季航班时刻执行数量，计算平均执行率v
1*
，则历史航班时刻执行率指标v1＝v
1*
×
100，对于无记录的航空承运人，其历史航班时刻执行率记录按照该机场上一个同航季执行率的80％计算；
[0023]S3.2、统计历史航班时刻正点率指标v2[0024]利用上一年同航季的历史运行数据，统计机场上一年同航季航班时刻正点航班数量以及延误时间，计算机场的航班正点率v
2*
和平均延误时间则历史航班时刻正点率指标对于无记录的航空承运人，历史航班时刻正点率记录以该机场前推一年同航季平均正点率和平均延误时间计算；
[0025]S3.3、统计历史航班时刻航空安全监管指标v3[0026]利用上一年同航季的历史运行数据，统计因航空承运人原因发生事故征候及以上的次数r以及飞行总架次N,则统计历史航班时刻航空安全监管指标v3为，
[0027][0028]S3.4、确定航班时刻的运行效能v
[0029]对航班时刻执行率指标v1、航班正点率指标v2、以及航空安全监管指标v3三个运行指标进行加权平均，确定航班时刻的运行效能v，
[0030]v＝ε1v1+ε2v2+ε3v3ꢀꢀꢀ
(2)
[0031]其中ε1为v1的权重参数，ε2为v2权重参数，ε3为v3权重参数。
[0032]本专利技术进一步设置为：所述步骤4)构建基于运行效能的单机场航班时刻配置优化模型，具体为，
[0033]S4.1、定义决策变量
[0034]航班时刻分配过程中，对任意航班s，有两种分配情况，即已分配到某个时刻，或者未分配到某个时刻，
[0035]设S表示所有航班号的集合，T表示所有时刻的集合，定义决策变量为
[0036][0037]其中s∈S，t∈T；
[0038]S4.2、建立目标函数
[0039]从航空公司和管理者两者的角度出发，基于历史实际运行数据，在考虑运行效能条件下，以最小化偏离航空公司请求时间和航空公司间的相对公平性为目标，建立如下多目标函数，
[0040]min{f1,f2}
ꢀꢀꢀ
(4)
[0041]其中，第一个目标函数f1为考虑运行效能条件下航空公司请求时间的最大平均偏移量，
[0042][0043]其中，p为效能配置系数，是关于运行效能v的函数
p≥1，且为整数，
[0044]S
h
为航空公司h的航班集合，|S
h
|为航空公司h的航班量，ω1为全年无休时刻航班的权重，ω2为非全年无休时刻航班的权重，D为天数集合，t
s
为航班s的申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别读入机场待优化航季所有航班的计划信息以及上一年同航季的历史运行数据信息；2)对上一年同航季的历史运行数据信息进行预处理；3)利用上一年同航季的历史运行数据，计算航班时刻的运行效能；4)构建基于运行效能的单机场航班时刻配置优化模型；5)根据建立的优化模型，利用向量范数加权法构造评价函数，结合引入宽容阈值的分层序列法，得到考虑运行效能条件下的单机场航班时刻配置方法。2.根据权利要求1所述的一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，其特征在于：所述步骤1)中，待优化航季所有航班的计划信息包括航班号、起飞机场、落地机场、计划起飞时间、计划落地时间、机型，上一年同航季的历史运行数据信息包括航班号、实际起飞时间、计划落地时间、运营日。3.根据权利要求1所述的一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，其特征在于：所述步骤2)对上一年同航季的历史运行数据信息进行预处理，具体为，S2.1、对历史运行数据信息的无效值进行处理，然后利用箱线图找出历史运行数据信息中的异常值，并对所述异常值进行Lagrange插值法，实现对异常值进行填补；S2.2、通过航班优先层级确定航班的最大偏移时间参数；S2.3、按周一至周日7天分组，将历史运行数据信息分成7组，分别标记出每组数据是否为进场或离场数据，并分别统计出进场和离场的航班数量；S2.4、在S2.3的基础上，分别统计出进场和离场各走廊口的航班数量，即各走廊口的通行能力。4.根据权利要求3所述的一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，其特征在于：所述步骤S2.2通过航班优先层级确定航班的最大偏移时间参数，具体为，从政策规则和运行效率两方面依次确定优先层级，其中，政策规则为第一层级，按照由高到低的顺序依次为历史航班时刻、历史调整航班时刻、新进入航空承运人时刻；运行效率为第二层级，按照由高到低的顺序依次为跑道拥堵并且走廊口拥堵、跑道拥堵或走廊口拥堵、放行正常率，在上述优先层级的基础上，求出航空公司的请求时间与实际分配的时间之间的最大可接受的范围，即为航班的最大偏移时间参数。5.根据权利要求3或4所述的一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，其特征在于：所述步骤3)利用上一年同航季的历史运行数据，计算航班时刻的运行效能，具体为，S3.1、统计历史航班时刻执行率指标v1利用上一年同航季的历史运行数据，统计上一年同航季航班时刻执行数量，计算平均执行率v
1*
，则历史航班时刻执行率指标v1＝v
1*
×
100，对于无记录的航空承运人，其历史航班时刻执行率记录按照该机场上一个同航季执行率的80％计算；S3.2、统计历史航班时刻正点率指标v2利用上一年同航季的历史运行数据，统计机场上一年同航季航班时刻正点航班数量以及延误时间，计算机场的航班正点率v
2*
和平均延误时间则历史航班时刻正点率指标对于无记录的航空承运人，历史航班时刻正点率记录以该
机场前推一年同航季平均正点率和平均延误时间计算；S3.3、统计历史航班时刻航空安全监管指标v3利用上一年同航季的历史运行数据，统计因航空承运人原因发生事故征候及以上的次数r以及飞行总架次N,则统计历史航班时刻航空安全监管指标v3为，S3.4、确定航班时刻的运行效能v对航班时刻执行率指标v1、航班正点率指标v2、以及航空安全监管指标v3三个运行指标进行加权平均，确定航班时刻的运行效能v，v＝ε1v1+ε2v2+ε3v3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中ε1为v1的权重参数，ε2为v2权重参数，ε3为v3权重参数。6.根据权利要求5所述的一种考虑运行效能的单机场航班时刻配置方法，其特征在于：所述步骤4)构建基于运行效能的单机场航班时刻配置优化模型，具体为，S4.1、定义决策变量航班时刻分配过程中，对任意航班s，有两种分配情况，即已分配到某个时刻，或者未分配到某个时刻，设S表示所有航班号的集合，T表示所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭湘花，金跃强，蔡承文，钱浩韵，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：