一种基于变邻域搜索的机场摆渡车调度方法技术

本发明专利技术属于机场地面保障车辆调度相关技术领域，其公开了一种基于变邻域搜索的机场摆渡车调度方法，方法包括：以进港航班和出港航班摆渡服务的拖期加权总和最小化为目标构建目标函数；将架航班的摆渡任务均衡预分配辆摆渡车；计算预分配情况下的目标函数以及每架航班的拖期时间；将拖期时间最大的航班的摆渡任务改变至其他的摆渡车，分别重新计算对应的目标函数和每架航班的拖期时间，以此方式，按照拖期时间由大到小的顺序依次优化拖期时间不为的航班对应的摆渡车，直至目标函数最小。本方法可以充分利用摆渡车资源，降低拖期时间，提升摆渡车的调度效率和效果。提升摆渡车的调度效率和效果。提升摆渡车的调度效率和效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变邻域搜索的机场摆渡车调度方法


[0001]本专利技术属于机场地面保障车辆调度相关
，更具体地，涉及一种基于变邻域搜索的机场摆渡车调度方法。

技术介绍

[0002]随着民航事业的快速发展，日益增长的航班起降架次与有限的地面保障服务资源之间的供需矛盾逐渐凸显。航空器和摆渡车数量持续增长，机场远机位使用频率大大增加，地面保障服务的不及时供应也已经成为航班延误的重要原因之一。目前，大部分机场的摆渡车调度工作仍采用人工决策、手动操作的方式，这种基于人工经验的调度方式是短视的，未考虑摆渡车调度的全局最优解，并且效率较低。尤其是在航班进出港高峰期以及非正常航班出现时，车辆资源紧张，调度工作量大，人工调度可能难以及时获得可行方案，出现由调度不合理引发的航班延误。由此可见，机场亟需科学合理的调度方法对摆渡车进行有效地调度。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于变邻域搜索的机场摆渡车调度方法，本方法可以充分利用摆渡车资源，降低拖期时间，提升摆渡车的调度效率和效果。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于变邻域搜索的机场摆渡车调度方法，所述方法包括：S1：为m辆摆渡车和n架航班进行分别进行编号；S2：以进港航班和出港航班摆渡服务的拖期加权总和最小化为目标构建目标函数；S3：将n架航班的摆渡任务均衡预分配m辆摆渡车；S4：计算预分配情况下的目标函数TAR0以及每架航班的拖期时间；S5：将拖期时间最大的航班的摆渡任务改变至其他的摆渡车，分别重新计算对应的目标函数TAR1和每架航班的拖期时间，将目标函数TAR1最小的摆渡方案作为第一优选方案；S6：采用步骤S5相同的方式，将第一优选方案中拖期时间最大的航班的摆渡任务改变至其他的摆渡车，重新计算对应的目标函数TAR2和每架航班的拖期时间，将目标函数TAR2最小且小于目标函数TAR1的摆渡方案作为第二优选方案；S7：按照拖期时间由大到小的顺序依次优化第二优选方案中拖期时间不为0的航班对应的摆渡车，直至目标函数最小。
[0005]优选地，步骤S3中若航班的载客量大于摆渡车的载客量，则以拆分的航班数最小且每个航班上载客量小于或等于摆渡车的载客量为目标将航班拆分为多个航班。
[0006]优选地，所述目标函数的表达式为：
[0007][0008]其中，PC为进港航班和出港航班摆渡服务的拖期加权总和；Tar
j
为航班j的服务拖期；ω1为进港航班的权重；Arr
j
为1表示航班j为进港航班，为0表示航班j为出港航班；CT
j
为航班j的服务完成时间；为1表示摆渡车k在服务航班i完成后服务航班j，为0表示摆渡车k在服务航班i完成后不服务航班j；为摆渡车k服务前序航班i后，去服务当前航班j的行驶时间；为1摆渡车k为航班j服务，为0摆渡车k不为航班j服务；EAT
k
为摆渡车提前到达服务位置的时间；DT
k
为摆渡车k的停留时间；为航班j的到达口或登机口到远机位之间的距离；v
k
为摆渡车k的行驶速度；ω2为出港航班的权重；T
j
为航班j的进出港时间。
[0009]优选地，出港航班的权重ω2大于进港航班的权重ω1，且ω1+ω2＝1。
[0010]优选地，航班摆渡服务的实际开始时间不早于计划服务时间，因此目标函数满足如下时序关系约束条件：
[0011][0012]其中，ST
j
为航班j的服务开始时间；CT
i
为航班i的服务完成时间；T
stop
为摆渡车服务结束后停留在当前位置的最大时间限制；Arr
i
为1表示航班i为进港航班，为0表示航班i为出港航班；为摆渡车基地到航班j所在的远机位之间的距离；为摆渡车基地到航班j的到达口或登机口之间的距离；为R
i
远机位所在的运转区到航班j所在的远机位之间的距离；为R
i
远机位所在的运转区到航班j的到达口或登机口之间的距离；为航班i的到达口或登机口到航班j所在的远机位之间的距离；为航班i的到达口或登机口到航班j的到达口或登机口之间的距离；为航班i所在的远机位到航班j所在的远机位之间的距离；为航班i所在的远机位到航班j的到达口或登机口之间的距离；ψ为无穷大数；T
j
为航班j的进出港时间；EAT
k
为摆渡车k提前到达服务位置的时间。
[0013]优选地，摆渡车在服务完成前序航班后才能开始服务当前航班，因此目标函数满足非抢占式调度约束：
[0014][0015][0016]其中，ψ为无穷大数，ST
j
为航班j的服务开始时间；EAT
k
为摆渡车k提前到达服务位
置的时间；DT
k
为摆渡车k的停留时间；CT
i
为航班i的服务完成时间。
[0017]优选地，摆渡车所服务的第一架航班的开始时间和结束时间约束：
[0018][0019][0020]其中，为摆渡车k从摆渡车基地去服务当前航班j的行驶时间；为摆渡车基地到航班j所在的远机位之间的距离；为摆渡车基地到航班j的到达口或登机口之间的距离；ST
j
为航班j的服务开始时间；ψ为无穷大数；T
j
为航班j的进出港时间；EAT
k
为摆渡车k提前到达服务位置的时间；ST
j
为航班j的服务开始时间；ψ为无穷大数；T
j
为航班j的进出港时间；EAT
k
为摆渡车k提前到达服务位置的时间。
[0021]优选地，每架航班只能被一辆摆渡车服务的匹配关系约束为：
[0022][0023]每辆摆渡车必须服务任务序列中的第一个和最后一个任务，进而保证所有航班在其摆渡车的任务序列中均存在前序航班和后续航班约束：
[0024][0025][0026][0027][0028]摆渡车的两个相邻任务服务顺序的约束为：
[0029][0030]由一辆摆渡车服务的两架相邻航班之间的关系约束为：
[0031][0032][0033][0034]其中，为1表示摆渡车k为航班i服务，为0表示摆渡车k不为航班i服务；为1，表示摆渡车k从摆渡车基地出发；为1，表示摆渡车k最终返回摆渡车基地；T
j
为航班j的进出港时间；T
i
为航班i的进出港时间；为0，表示服务任务序列中第一个任务和最后一个任务不是相邻任务；为1表示摆渡车k在服务航班j完成后服务航班i，为0表示摆渡车k在服务航班j完成后不服务航班i。
[0035]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的一种基于变邻域搜索的机场摆渡车调度方法具有如下有益效果：
[0036]1.本申请以进港航班和出港航班的拖期加权最小为优化目标，采用局部搜索匹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变邻域搜索的机场摆渡车调度方法，其特征在于，所述方法包括：S1：为m辆摆渡车和n架航班进行分别进行编号；S2：以进港航班和出港航班摆渡服务的拖期加权总和最小化为目标构建目标函数；S3：将n架航班的摆渡任务均衡预分配m辆摆渡车；S4：计算预分配情况下的目标函数TAR0以及每架航班的拖期时间；S5：将拖期时间最大的航班的摆渡任务改变至其他的摆渡车，分别重新计算对应的目标函数TAR1和每架航班的拖期时间，将目标函数TAR1最小的摆渡方案作为第一优选方案；S6：采用步骤S5相同的方式，将第一优选方案中拖期时间最大的航班的摆渡任务改变至其他的摆渡车，重新计算对应的目标函数TAR2和每架航班的拖期时间，将目标函数TAR2最小且小于目标函数TAR1的摆渡方案作为第二优选方案；S7：按照拖期时间由大到小的顺序依次优化第二优选方案中拖期时间不为0的航班对应的摆渡车，直至目标函数最小。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中若航班的载客量大于摆渡车的载客量，则以拆分的航班数最小且每个航班上载客量小于或等于摆渡车的载客量为目标将航班拆分为多个航班。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：其中，PC为进港航班和出港航班摆渡服务的拖期加权总和；Tar
j
为航班j的服务拖期；ω1为进港航班的权重；Arr
j
为1表示航班j为进港航班，为0表示航班j为出港航班；CT
j
为航班j的服务完成时间；为1表示摆渡车k在服务航班i完成后服务航班j，为0表示摆渡车k在服务航班i完成后不服务航班j；为摆渡车k服务前序航班i后，去服务当前航班j的行驶时间；为1摆渡车k为航班j服务，为0摆渡车k不为航班j服务；EAT
k
为摆渡车提前到达服务位置的时间；DT
k
为摆渡车k的停留时间；为航班j的到达口或登机口到远机位之间的距离；v
k
为摆渡车k的行驶速度；ω2为出港航班的权重；T
j
为航班j的进出港时间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，出港航班的权重ω1大于进港航班的权重ω1，且ω1+ω2＝1。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，航班摆渡服务的实际开始时间不早于计划服务时间，因此目标函数满足如下时序关系约束条件：
其中，ST
j
为航班j的服务开始时间；CT
i
为航班i的服务完成时间；T
stop
为摆渡车服务结束后停留在当前位置的最大时间限制；Arr
i
为1表示航班i为进港航班，为0表示航班i为出港航班；为摆渡车基地到航班j所在的远机位之间的距离；为摆渡车基地到航班j的到达...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈卫明，邵晨阳，吕玲玲，邓植云，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：