基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法。该方法首先分析航班的离港过程，采用经典的N

【技术实现步骤摘要】
基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法


[0001]本专利技术属于机场场面运行管理
，特别是一种基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法。

技术介绍

[0002]随着民用航空业务规模的飞速增长，民航旅客吞吐量和货邮吞吐量不断提升，全国各大机场高峰时段的场面拥堵状况不断恶化，已成为限制机场运行效率提高的瓶颈，并造成航班延误、燃油消耗和环境污染等一系列问题。根据机场场面的运行状况对离港航班进行合理调度，从而实现缓解场面拥堵和提高运行效率等目的，是较为高效可行的方案。
[0003]航班离港主要包括从停机位推出、沿滑行道滑行和在跑道起飞三个过程。根据机场的运行状况和进离港需求，对离港飞机的推出时刻进行合理调整，能够在不影响机场运行效率的前提下将跑道前排队等待时间转换为停机位等待时间，从而有效缓解场面拥堵，降低燃油消耗和运行成本。
[0004]N
‑
control推出控制方式根据场面离港航班的数量和控制阈值的关系对航班的推出时刻进行控制，是一种简单有效的方法，得到了广泛的研究和应用。以N
‑
control为基础，目前已经提出了多种航班推出控制方法，但是如何为运行状态快速变化的机场设置合理的推出控制阈值一直是待解决的难题，限制了推出控制的效率。已有研究侧重于寻找一个固定的综合最优推出控制阈值，例如使用马尔科夫迭代优化算法或者利用熵权法等评价法确定一个合适的固定推出控制阈值。然而这些方法均只能针对特定场景计算一个固定的最优控制阈值，如果机场运行状态发生变化，便需要重新计算控制阈值，并不能让控制阈值根据场面状态自适应调整，因而实际应用效果较为有限。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法，从而提高离港航班的推出控制效率，降低离港运行总成本。
[0006]实现本专利技术目的技术解决方案为一种基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法，具体步骤如下：
[0007]步骤1：获取机场离港航班信息，根据航班离港运行的特点，给出航班离港推出过程建模的假设条件，包括排队形式和起飞规则；
[0008]步骤2：采用N
‑
control航班推出控制方式对离港航班的推出过程进行控制；
[0009]步骤3：获取机场场面的实时状态信息，建立航班推出控制阈值自适应调整策略，当场面实时状态发生变化时，使用自适应调整策略对推出控制阈值进行调整，并继续进行航班推出控制；
[0010]步骤4：记录各个航班离港过程中的时间消耗情况，计算得到航班离港总成本。
[0011]进一步的，所述步骤1中的机场离港航班信息为所有离港航班的计划推出时间，航班离港推出过程建模的假设条件包括：所有航班的推出和滑行均按照先到先服务的原则，
起飞时一条跑道仅容纳一架航班，跑道上航班与航班之间的间隔都需要大于相同的安全间隔。上述条件均基于机场通用的运行规则提出，有助于提高推出控制过程的准确性，保证推出控制方法的有效性。
[0012]进一步的，所述步骤2中采用的N
‑
control航班推出控制方式具体为：
[0013][0014]其中λ为航班的实际推出率，n为当前滑行道上排队等待的航班数量，N表示航班推出控制阈值。即若滑行道上离港航班数量n小于航班推出控制阈值N时，则以概率1允许新的航班推出；否则便拒绝新的航班推出，直至重新满足n＜N时，再准许有新的航班推出。
[0015]进一步的，所述步骤3中机场场面的实时状态信息包括在滑行道排队等待起飞的离港航班数量和在停机位等待推出的离港航班数量。
[0016]进一步的，步骤3中航班推出控制阈值自适应调整策略为：
[0017][0018]其中N为航班推出控制阈值，Δ为控制阈值的调整系数，n为当前滑行道上排队等待起飞的离港航班数量，g为停机位等待推出的离港航班数量，N
min
为控制阈值的最小取值，N
max
为控制阈值的最大取值。
[0019]上述自适应调整策略的意义在于，能够实时平衡机场停机位资源和滑行道资源的占用情况，尽可能地将离港航班较为均匀地分布在停机位和滑行道上，避免离港航班集中在某一区域造成大面积拥堵和延误，提高整体运行平稳度，从而达到提高运行效率和降低运行总成本的目的。
[0020]进一步的，为了防止阈值自适应调整过程中控制阈值变得过大或者过小，步骤3中应保证控制阈值N的取值始终在N
min
和N
max
之间，即在阈值N大于N
max
时，其最大取值仍然只能是N
max
，或在阈值N小于N
min
时，其最小取值仍然只能是N
min
。
[0021]参数N
max
的设置方式为基于历史运行数据统计分析获得，具体做法为，记录机场前一周运行过程中滑行道上排队等待起飞的离港航班数量n的最大值，并将N
max
设置为：
[0022]N
max
＝2
·
max(n)
[0023]其中max(n)表示机场前一周运行过程中n的最大值。这种设置方式为推出控制阈值的自适应调整过程提供了较为充分的调整空间，从而尽可能发挥该策略的效果。
[0024]根据机场的场面布局，参数N
min
设置为机场可供离港航班起飞的跑道数量，这种设置方法根据机场离港能力设置控制阈值的下限，保证机场的跑道资源能够得到较为充分的利用。基于N
min
和N
max
的取值，N
‑
control使用的推出控制阈值的初始值设置为推出控制阈值在运行过程中会根据机场实时状况进行自适应调整，将初始推出控制阈值设置为中间值能够便于阈值自适应调整策略的实施。
[0025]进一步地，阈值自适应调整策略中控制阈值调整系数Δ的设置方式为：
[0026][0027]其中离港低峰小时和离港高峰小时的判断方法为，根据机场当天航班离港推出计划，计算平均每小时离港推出航班量，如果所在小时的离港航班推出计划数量低于当天平均每小时离港推出航班量，则该小时为离港低峰小时，否则该小时即为离港高峰小时。
[0028]这种设置方式的意义在于，如果当前处于离港高峰时段，则使用较大的控制阈值调整系数，使得推出控制方法能够尽快适应机场的复杂状况；而在离港低峰期间，由于航班数量较少，不需要对控制阈值进行较多的干预即可保证较高的离港效率，因此选用较小的控制阈值调整系数即可，有利于保证运行的平稳性。
[0029]每当机场场面离港航班数量n(当前滑行道上排队等待起飞的离港航班数量)或者停机位等待推出的离港航班数量g发生变化时，上述自适应调整策略便会对推出控制阈值进行调整，从而动态调整离港航班的推出率并继续进行推出控制，实现更智能和自适应的航班推出管理。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：获取机场离港航班信息，根据航班离港运行的特点，给出航班离港推出过程建模的假设条件，包括排队形式和起飞规则；步骤2：采用N
‑
control控制方式对离港航班的推出过程进行控制；步骤3：获取机场场面的实时状态信息，建立航班推出控制阈值自适应调整策略，当场面实时状态发生变化时，使用自适应调整策略对推出控制阈值进行调整，并继续进行航班推出控制；步骤4：记录各个航班离港过程中的时间消耗情况，计算航班离港总成本。2.根据权利要求1所述的基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法，其特征在于，步骤1中的机场离港航班信息为所有离港航班的计划推出时间，航班离港推出过程建模的假设条件包括：所有航班的推出和滑行均按照先到先服务的原则，起飞时一条跑道仅容纳一架航班，跑道上航班与航班之间的间隔都需要大于相同的最小安全间隔。3.根据权利要求2所述的基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法，其特征在于，步骤2中采用的N
‑
control航班推出控制方式为：其中λ为航班的实际推出率，n为当前滑行道上排队等待的航班数量，N表示航班推出控制阈值，即若滑行道上离港航班数量n小于航班推出控制阈值N时，则以概率1允许新的航班推出；否则便拒绝新的航班推出，直至重新满足n＜N时，再准许有新的航班推出。4.根据权利要求3所述的基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法，其特征在于，步骤3中机场场面的实时状态信息包括在滑行道排队等待起飞的离港航班数量和在停机位等待推出的离港航班数量。5.根据权利要求4所述的基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法，其特征在于，步骤3中航班推出控制阈值自适应调整策略为：且N∈[N
min
,N
max
]其中N为航班推出控制阈值，Δ为控制阈值的调整系数，n为当前滑行道上排队等待起飞的离港航班数量，g为停机位等待推出的离港航班数量，N
min
为航班推出控制阈值的最小取值，N
max
为航班推出控制阈值的最大取值。6.根据权利要求5所述的基于机场场面实时状态自适应调整的航班推出控制方法，其特征在于，步骤3中保证航班推出控制阈值N的取值始终在N
min
和N
max
之间，即在航班推出控制阈值N大于N
max
时，其最大取值仍然只能是N
max
，在航班推出控制阈值N小于N
min
时，其最小取值仍然只能是N
min
；参数N
max
的设置方式为基于历史运行数据统计分...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁永胜，付胜豪，张煜凡，张明伟，吴晓东，丁辉，童明，董斌，王凯，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：