一种基于市场需求的机场群交通流分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于市场需求的机场群交通流分配方法，分配基于机场群实际的市场需求，以Wardrop第二原理为目标，考虑系统全局最优；首先进行数据准备，通过机场群空域结构生成路网，将机场群中实际的航路抽象为符号表示；从战略航班时刻表确定机场的需求，需求的表现形式为各个机场一天中每5分钟的进离场航班需求；从历史航路运行数据中识别航段拥堵机制，建立阻抗函数并对公式中的参数进行标定；考虑机场容量、航路点容量、航路容量等因素作为航班运行限制，通过路网和机场需求确定航路需求，并考虑航路拥堵机制建立机场群交通流分配模型，通过对模型的求解，得到机场群交通流分配结果。分配结果。分配结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于市场需求的机场群交通流分配方法


[0001]本专利技术涉及机场群交通流分配方法，特别涉及一种基于市场需求的机场群交通流分配技术。

技术介绍

[0002]世界级机场群的协同发展必将带来复杂的空域通行问题。空中流量管理和空域管理是缓解空域拥挤，增加通行能力的有效手段。空中交通分配作为其重要组成部分，运用网络流理论，从全局的角度对空中交通流在航路航线网络上的运行进行优化。对其展开深入的研究，有助于提升空域的通行能力，优化空域结构。
[0003]交通分配是交通规划的重要组成，就是将已经测出的机场的需求按照一定方式分配到实际的交通网络中，是验证航路网络规划是否合理的重要依据。科学合理的交通分配能够有效降低运行成本，提高航路网络运行安全，减少航路拥堵，减轻管制员负担。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术目的是提供一种基于市场需求的机场群交通流分配方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的基于市场需求的机场群交通流分配方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1，从机场群实际空域结构中生成路网，从战略航班时刻表确定机场需求，将路网和机场需求结合，确定航路需求；
[0007]步骤2，建立航路阻抗函数，通过历史数据识别航段拥堵机制，对阻抗函数中的参数进行标定；
[0008]步骤3，添加航班运行限制，限制包括机场容量限制、航路点容量限制、航路容量限制、流量守恒、需求限制，建立交通流分配模型；
[0009]步骤4，求解模型，得到交通流分配结果。
>[0010]优选的，所述步骤1的具体过程为：
[0011]步骤11：获取机场群空域结构，将机场群内的机场集合用V
a
表示，每个机场的进/离场航路集合用表示，其中i∈V
a
；
[0012]步骤12：获取机场群各个机场的战略航班时刻表，确定每个机场每5分钟的进/离场需求，用表示，其中i∈V
a
，t∈T，其中T表示一天中的时段集合，每5分钟视为一个时段；
[0013]步骤13：结合路网和机场需求，确定航路需求，用表示根据战略时刻表得出的航路(i，j)在时段t内的航班需求，其中i∈V
a
，t∈T。
[0014]优选的，所述步骤2的具体过程为：
[0015]步骤21：建立航路阻抗函数，将航路(i，j)在时段t内阻抗表示为：
[0016][0017][0018]其中，表示航路(i，j)在时段t内的航班流量，α表示流量系数，β为调整系数，表示进/离场航路(i，j)的平均飞行时间，表示进/离场航路(i，j)的5分钟航班容量；
[0019]步骤22：通过机场群的历史运行数据识别航路的拥堵机制，并对α和β进行标定，并获取航路平均飞行时间t
ij
。
[0020]优选的，所述步骤3的具体过程为：
[0021]步骤31：添加交通流分配机场容量限制，用表示机场i在第t个15分钟的进场/离场/总航班数限制，用表示机场i在第t个小时的进场/离场/总航班数限制，则机场容量限制可表示为：
[0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028]其中T
15min
和T
H
分别表示一天当中的15分钟时间段集合和小时集合；
[0029]步骤32：用和表示航路点q在第t个15分钟和60分钟的进离场航班总数限制，航路点容量可以表示为：
[0030][0031][0032]其中，表示所有经过航路点q的进离场航路，V
p
为机场群中所有航路点集合；
[0033]步骤32：添加进离场航路容量约束：
[0034][0035]步骤33：添加总航班量守恒约束，对于每个机场，一天中各个时段各条航路航班流量总和守恒：
[0036][0037][0038]步骤34：添加机场群交通流需求约束，限制一天一条航路的总流量的调整比例不能超过一个设定的值ε，这里根据实际情况将ε设为0.7：
[0039][0040][0041]步骤35：设定优化目标为机场群所有航班的总飞行时间最小：
[0042][0043]将以上优化目标视为目标函数，上述运行限制作为约束，建立机场群交通流分配模型。
[0044]优选的，所述步骤4具体过程为：
[0045]步骤41：将已建立的机场群交通流分配规划模型应用于Gurobi求解器求解
[0046]步骤42：根据模型求解结果，得到机场群交通流分配方案。
[0047]有益效果：本专利技术的有益效果包括如下几个方面：1.通过对机场群的交通流进行分配，可以在战略层面上环节整个机场群的航班拥挤问题，减小航班延误等方面的损失；2.本专利技术中的模型参数可以根据决策者的偏好进行调整，得到更适合区域机场群的交通流分配方案；3.使用本专利技术进行机场群交通流分配可以缓解机场群内高峰时段繁忙移交点的管制负荷，带来更高的安全系数；4.交通流分配为机场群战略航班时刻分配提供了基础，经过交通流分配再进行时刻分配可以减少时刻分配过程中所需的成本。
附图说明
[0048]图1是本专利技术方法的流程图；
[0049]图2是机场群进场航路交通流分配前后的流量对比图；
[0050]图3是机场群离场航路交通流分配前后的流量对比图。
具体实施方式
[0051]本实施例，包括5个机场：广州白云国际机场(ZGGG)、深圳宝安国际机场(ZGSZ)、珠海金湾国际机场(ZGSD)、澳门国际机场(VMMC)和惠州平潭机场(ZGHZ)5个机场。本实施例中针对ZGGG、ZGSD、ZGSZ、ZGHZ、VMMC 5个机场以及所有航路点进行交通流分配。如图1所示，一种基于市场需求的机场群交通流分配方法，包括如下步骤：
[0052]步骤1，从机场群实际空域结构中生成路网，从战略航班时刻表确定机场需求，将路网和机场需求结合，确定航路需求；
[0053]步骤11：获取粤港澳机场群空域结构，将机场群内的机场集合用V
a
表示，每个机场的进/离场航路集合用表示，其中i∈V
a
，生成的所有航路如图2和图3中纵坐标的取值所示；
[0054]步骤12：获取机场群各个机场的战略航班时刻表，确定每个机场每5分钟的进/离场需求，用表示，其中i∈V
a
，t∈T，其中T表示一天中的时段集合，每5分钟视为一个时段；
[0055]步骤13：结合路网和机场需求，确定航路需求，用表示根据战略时刻表得出的航路(i，j)在时段t内的航班需求，其中i∈V
a
，t∈T。
[0056]步骤2，建立航路阻抗函数，通过历史数据识别航段拥堵机制，对阻抗函数中的参数进行标定；
[0057]步骤21：建立航路阻抗函数，将航路(i，j)在时段t内阻抗表示为：
[0058][0059][0060]其中，表示航路(i，j)在时段t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于市场需求的机场群交通流分配方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，从机场群实际空域结构中生成路网，从战略航班时刻表确定机场需求，将路网和机场需求结合，确定航路需求；步骤2，建立航路阻抗函数，通过历史数据识别航段拥堵机制，对阻抗函数中的参数进行标定；步骤3，添加航班运行限制，限制包括机场容量限制、航路点容量限制、航路容量限制、流量守恒、需求限制，建立交通流分配模型；步骤4，求解模型，得到交通流分配结果。2.根据权利要求1所述基于市场需求的机场群交通流分配方法，其特征在于：所述步骤1的过程为：步骤11：获取机场群空域结构，将机场群内的机场集合用V
a
表示，每个机场的进/离场航路集合用表示，其中i∈V
a
；步骤12：获取机场群各个机场的战略航班时刻表，确定每个机场每5分钟的进/离场需求，用表示，其中i∈V
a
，t∈T，其中T表示一天中的时段集合，每5分钟视为一个时段；步骤13：结合路网和机场需求，确定航路需求，用表示根据战略时刻表得出的航路(i，j)在时段t内的航班需求，其中i∈V
a
，t∈T。3.根据权利要求2所述基于市场需求的机场群交通流分配方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：步骤21：建立航路阻抗函数，将航路(i，j)在时段t内阻抗表示为：步骤21：建立航路阻抗函数，将航路(i，j)在时段t内阻抗表示为：其中，表示航路(i，j)在时段t内的航班流量，α表示流量系数，β为调整系数，表示进/离场航路(i，j)的平均飞行时间，表示进/离场航路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳军，刘畅，王子明，王梦尹，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：