一种机场群航班时刻优化方法、装置及存储介质、终端制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机场群航班时刻优化方法、装置及存储介质、终端。其中，优化方法包括：步骤一：构建基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型；步骤二：对所述基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型进行求解，并根据求解结果进行机场群航班时刻优化分配。本发明专利技术将机场和航路点的容量限制以及中转时间限制做约束条件，以机场群整体公平性目标值最小和航班时刻总偏移量最小为目标，建立双目标优化模型，对机场和航路点都分别做了5分钟和15分钟的容量限制约束，可使优化结果更精确、航班时刻分布更均匀。布更均匀。布更均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种机场群航班时刻优化方法、装置及存储介质、终端


[0001]本专利技术涉及机场群航班时刻优化
，具体涉及一种机场群航班时刻优化方法、装置及存储介质、终端。

技术介绍

[0002]近年来民航业不断发展，航空需求量持续增加，有限的机场和空域资源与日益增长的航班时刻需求之间的矛盾逐渐加深，不合理的航班时刻分配通常会造成大量航班延误情况的发生，尤其是一些大型繁忙的国际机场延误现象尤其严重，这大大降低了民航运输的效率，阻碍了民航业的进一步发展。为解决此问题可进行机场扩建或航路增设，也可优化航班管理如对航班时刻进行优化。然而扩大基础设施建设的效果是有效且短暂的，因此航班时刻优化逐渐成为研究热点。
[0003]所谓航班时刻优化，即在满足规定的容量限制、周转时间限制等其它规章规定的限制条件的前提下，对申请的航班时刻进行最优化分配，以实现最大程度上满足申请需求，同时达到最佳的运行效率。
[0004]现有的很多研究都是对单机场的航班时刻进行优化，然而随着机场群和多机场系统概念的提出，对机场群内整个机场网络的航班时刻进行协同优化更为重要，一些研究人员开始对原有的单机场模型进行扩展并提出了针对机场群的航班时刻优化模型。
[0005]为了使航班时刻分配结果更合理更容易接受，一些研究开始考虑航班时刻申请者的公平性，建立了基于公平性的航班时刻优化模型。然而，现阶段考虑机场群内各航空公司公平性的航班时刻优化研究仍不全面，比如只针对离场航路点进行航班时刻优化、容量约束考虑的时间间隔过大，不能更均衡的对航班时刻进行分配、在机场群的时刻分配研究中缺少对优先级的考虑等等。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种机场群航班时刻优化方法、装置及存储介质、终端，以使得优化结果更精确、航班时刻分布更均匀。
[0007]为实现本专利技术的目的，本专利技术提供的技术方案如下：第一方面本专利技术提供了一种机场群航班时刻优化方法，包括如下步骤：步骤一：构建基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型；所述基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型如下：第一：目标函数航班时刻总偏移量最小目标：
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（1）其中，，a∈A，A={1,2，
···
|A|}表示机场
群内所有机场的集合，|A|为机场群内的机场数；t∈T，T={1,2，
···
|T|}为以5分钟为区间长度的时间段集合；m∈M，M={1,2，
···
|M|}表示机场群内所有的航班集合，|M|为机场群内的航班数；|t
‑
t
m
|表示某航班的航班时刻偏移量，t
m
为航班m申请的航班时刻，t为航班m实际分配到的航班时刻；机场群绝对公平性目标值最小目标：
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（2）其中，μ
a,u
表示机场a在航路点u上基于高峰需求的机场公平性指标，当μ
a,u
=1时，表示机场a在航路点u被公平对待；当0≤μ
a,u
＜1时，表示机场a在航路点u被优待；当μ
a,u
＞1时，表示机场a在航路点u被不公平对待；MMA为绝对公平性目标；第二：约束条件机场容量约束：约束1：进场容量约束（3）（4）其中，式（3）表示机场a的5分钟进场容量约束，表示机场a所有进场航班的集合；表示机场a的5分钟进场的机场容量；式（4）表示机场a的15分钟进场容量约束，表示机场a的15分钟进场的机场容量；约束2：离场容量约束（5）（6）其中，式（5）为机场a的5分钟离场容量约束，表示机场a所有离场航班的集合；表示机场a的5分钟离场的机场容量；式（6）为机场a的15分钟离场容量约束，表示机场a的15分钟的离场机场容量；约束3：总容量约束
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（7）
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（8）式（7）表示机场a的5分钟总容量约束，表示机场a所有进离场航班的集合；表示机场a的5分钟进离场总容量；式（8）表示机场a的15分钟总容量约束，表示机场a的15分钟进离场总容量；航路点容量约束：约束1：进场航路点进场航路点5分钟容量约束：
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（9）
其中，表示经过进场航路点i的所有航班集合；表示进场航路点i，5分钟能通过的最大航班数量；表示航班m从进场航路点i到机场a所需的飞行时间；i∈I，I={1,2，
···
|I|}代表机场群内所有共享进场航路点的集合；进场航路点15分钟滚动容量约束：（10）其中，表示进场航路点i，15分钟能通过的最大航班数量；约束2：离场航路点离场航路点5分钟容量约束：（11）其中，表示经过离场航路点d的所有航班集合；C
d
表示离场航路点d，5分钟能通过的最大航班数量；表示航班m从机场a到离场航路点d所需飞行时间；d∈D，D={1,2，
···
|D|}代表机场群内所有共享离场航路点的集合；离场航路点15分钟滚动容量约束：（12）其中，表示离场航路点d，15分钟能通过的最大航班数量；约束3：同时存在进离场航班的航路点进离场航路点5分钟容量约束：量约束： （13）其中，表示经过进离场航路点w的所有进场航班集合；表示经过进离场航路点w的所有离场航班集合；表示由航路点w到机场a的进场航班所需的飞行时间；表示由机场a到航路点w的离场航班所需的飞行时间；C
w
表示进离场航路点w，5分钟能通过的最大航班量；w∈W，W={1,2，
···
|W|}代表机场群内所有共享的既可用于进场又可用于离场的航路点的集合；进离场航路点15分钟滚动容量约束：量约束：（14）其中，表示进离场航路点w，15分钟能通过的最大航班量；周转时间约束：周转时间约束：（15）其中,为联程航班p的最小周转时间；为联程航班p的最大周转时间；表示一个联程航班p的航班请求对，为联程航班p离场；为联程航班p进场；每个航班请求在机场群内的一个机场分配且只能分配一个航班时刻：（16）步骤二：对所述基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型进行求解，并根据求
解结果进行机场群航班时刻优化分配。
[0008]第二方面与上述方法相对应地，本专利技术还提供了一种机场群航班时刻优化装置，包括如下单元：模型构建单元和航班时刻优化分配单元；所述模型构建单元用于构建基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型；所述基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型如下：第一：目标函数航班时刻总偏移量最小目标：
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（21）其中，，a∈A，A={1,2，
···
|A|}表示机场群内所有机场的集合，|A|为机场群内的机场数；t∈T，T={1,2，
···
|T|}为以5分钟为区间长度的时间段集合；m∈M，M={1,2，
···
|M|}表示机场群内所有的航班集合，|M|为机场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机场群航班时刻优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：构建基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型；所述基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型如下：第一：目标函数航班时刻总偏移量最小目标：
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（1）其中， ，a∈A，A={1,2，
···
|A|}表示机场群内所有机场的集合，|A|为机场群内的机场数；t∈T，T={1,2，
···
|T|}为以5分钟为区间长度的时间段集合；m∈M，M={1,2，
···
|M|}表示机场群内所有的航班集合，|M|为机场群内的航班数；|t
‑
t
m
|表示某航班的航班时刻偏移量，t
m
为航班m申请的航班时刻，t为航班m实际分配到的航班时刻；机场群绝对公平性目标值最小目标：
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（2）其中，μ
a,u
表示机场a在航路点u上基于高峰需求的机场公平性指标，当μ
a,u
=1时，表示机场a在航路点u被公平对待；当0≤μ
a,u
＜1时，表示机场a在航路点u被优待；当μ
a,u
＞1时，表示机场a在航路点u被不公平对待；MMA为绝对公平性目标；第二：约束条件机场容量约束：约束1：进场容量约束（3）（4）其中，式（3）表示机场a的5分钟进场容量约束，表示机场a所有进场航班的集合；表示机场a的5分钟进场的机场容量；式（4）表示机场a的15分钟进场容量约束，表示机场a的15分钟进场的机场容量；约束2：离场容量约束（5）（6）其中，式（5）为机场a的5分钟离场容量约束，表示机场a所有离场航班的集合；表示机场a的5分钟离场的机场容量；式（6）为机场a的15分钟离场容量约束，表示机场a的15分钟的离场机场容量；约束3：总容量约束
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（7）
（8）式（7）表示机场a的5分钟总容量约束，表示机场a所有进离场航班的集合；表示机场a的5分钟进离场总容量；式（8）表示机场a的15分钟总容量约束，表示机场a的15分钟进离场总容量；航路点容量约束：约束1：进场航路点进场航路点5分钟容量约束：
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（9）其中，表示经过进场航路点i的所有航班集合；表示进场航路点i，5分钟能通过的最大航班数量；表示航班m从进场航路点i到机场a所需的飞行时间；i∈I，I={1,2，
···
|I|}代表机场群内所有共享进场航路点的集合；进场航路点15分钟滚动容量约束：
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（10）其中，表示进场航路点i，15分钟能通过的最大航班数量；约束2：离场航路点离场航路点5分钟容量约束：
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（11）其中，表示经过离场航路点d的所有航班集合；C
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表示离场航路点d，5分钟能通过的最大航班数量；表示航班m从机场a到离场航路点d所需飞行时间；d∈D，D={1,2，
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|D|}代表机场群内所有共享离场航路点的集合；离场航路点15分钟滚动容量约束：
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（12）其中，表示离场航路点d，15分钟能通过的最大航班数量；约束3：同时存在进离场航班的航路点进离场航路点5分钟容量约束：进离场航路点5分钟容量约束：
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（13）其中，表示经过进离场航路点w的所有进场航班集合；表示经过进离场航路点w的所有离场航班集合；表示由航路点w到机场a的进场航班所需的飞行时间；表示由机场a到航路点w的离场航班所需的飞行时间；C
w
表示进离场航路点w，5分钟能通过的最大航班量；w∈W，W={1,2，
···
|W|}代表机场群内所有共享的既可用于进场又可用于离场的航路点的集合；进离场航路点15分钟滚动容量约束：进离场航路点15分钟滚动容量约束：
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（14）
其中，表示进离场航路点w，15分钟能通过的最大航班量；周转时间约束：周转时间约束：（15）其中,为联程航班p的最小周转时间；为联程航班p的最大周转时间；表示一个联程航班p的航班请求对，为联程航班p离场；为联程航班p进场；每个航班请求在机场群内的一个机场分配且只能分配一个航班时刻：（16）步骤二：对所述基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型进行求解，并根据求解结果进行机场群航班时刻优化分配。2.根据权利要求1所述的一种机场群航班时刻优化方法，其特征在于，步骤二中，对所述基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型进行求解，包括如下步骤：引入约束方法，将机场群公平性整体度量转化为基于公平性的约束条件，代入到优化模型中进行求解，具体转化过程如下：（17）（18）
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(19)其中，为机场a内申请经过进场航路点u的所有航班；表示机场a的航班m经过进场航路点u时的时刻t是高峰时刻；为可接受的航路点上机场群公平性整体度量的最大值，根据需求自行选取；为机场群在进场航路点u处的绝对公平性目标值。3.根据权利要求2所述的一种机场群航班时刻优化方法，其特征在于，所述的计算流程如下：首先，求解不考虑机场公平性的航班时刻优化问题，将求解的结果代入中求出一个初始值；其次，将求出的初始值作为初始值代入公式（17）中求解基于公平性的航班时刻优化问题，求出当前值下的最优解；最后，以一定的步长逐渐减小值，计算每个值下的最优解，直至找不到可行解时停止计算。4.根据权利要求3所述的一种机场群航班时刻优化方法，其特征在于，步骤二中，机场群航班时刻优化分配引入公平性价格的概念，具体如下：
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（20）其中，为公平性水平为的情况下航班时刻的总偏移量；为偏移量最小值。5.一种机场群航班时刻优化装置，其特征在于，包括如下单元：模型构建单元和航班时刻优化分配单元；所述模型构建单元用于构建基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型；所述基于绝对公平性的机场群航班时刻优化模型如下：第一：目标函数航班时刻总...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚飞，刘玉曦，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：