【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业系统优化设计，特别涉及多种电动地勤车调度过程中的路径规划与优化，具体为一种机场电动地勤车的调度方法。
技术介绍
1、目前，众多机场依然依赖传统燃油动力的地勤车辆，这些车辆具有较高的燃油消耗，对环境造成不可忽视的污染影响。相比之下，电动地勤车通过减少尾气排放并依赖可再生能源，有效减缓了空气质量问题，为机场的环境保护努力作出了显著贡献。此外，电动地勤车的广泛应用有望提高机场的可持续性水平，不仅降低运营成本，还有助于确保车辆的安全性和司机的舒适性，从而为机场地勤服务的现代化和可持续性发展作出了积极助力。这些优势表明电动地勤车正逐步替代传统燃油地勤车，成为未来的主要选择。
2、鉴于在电动地勤车提供的地面服务中，行驶消耗的能源构成主要的运营费用之一，通过优化电动地勤车的路线规划和任务分配，可以实现车辆在地面服务中行驶距离的最小化。这不仅有助于降低能源成本，还减少了车辆的磨损和维护费用。此外，为了杜绝疲劳驾驶，确保任务负荷均衡，从而提高车辆的安全性，必须合理的分配车辆任务。
3、而在机场电动地勤车的调度中涉及不同类型的车辆和各个部门的协同工作，同时受到进港和出港航班的限制。为了确保机场地面服务的顺利进行，必须制定不同的调度计划以适应不同类型的航班。当前机场车辆的调度方法通常是独立对不同车辆进行安排，并且依赖人工调度，这在资源紧张时可能导致计划不合理，进而引发航班延误问题。
4、综上所述，有必要设计一种创新的机场电动地勤车调度方法，以有效解决上述技术问题。
技术
1、为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种机场电动地勤车的调度方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种机场电动地勤车的调度方法，包括如下步骤：
4、s1、以最小化电动地勤车服务航班行驶的总距离、每辆车服务航班占用时间的标准差为目标，建立机场电动地勤车调度问题的混合整数规划模型，所述混合整数规划模型包括目标函数和约束条件；
5、s2、使用真实航班数据与电动地勤车运行参数，求解所述混合整数规划模型，获得包含多种调度方案的帕累托最优解集；
6、s3、建立帕累托最优解集筛选策略，获取处理机场电动地勤车的最佳调度方案。
7、本专利技术基于本混合整数规划模型的特征提出了改进的第二代非支配排序遗传算法（nsga2算法）。首先，设计了动态优先级调度算法来产生初始种群的染色体基因组编码，用于提高结果的收敛速度和生成更优调度方案。此外，针对种群中的父代染色体进行交叉和变异操作缺乏方向性，很可能引入无效解，专利技术引入了基于相关性的破坏算子和基于优先性的最优贪婪插入的修复算子，通过对经过交叉、变异的个体进行基于相关性的移除破坏、基于优先级的最优贪婪插入算子修复，产生可行的更为合理的符合约束的新解以向全局最优解靠拢。在进行多目标比较时，帕累托占优方法被用来筛选种群中的非劣解，选择最优结果平均值作为评价指标来评价所获得非劣解集的优劣。
8、具体而言，改进的nsga2算法包括如下步骤：
9、s2.1、参数预设，设定的参数包括外部种群规模 m，迭代次数 gen；
10、s2.2、种群初始化：采用实数编码方式初始化种群，种群中的染色体采用双层编码方式进行编码，第一层编码为等待分配电动地勤车服务的航班按照进港时间或出港时间顺序进行排列，第二层编码为分配给相应航班的电动地勤车的编号，其中，可以按照动态优先级调度算法为航班分配电动地勤车；
11、s2.3、计算种群中每个染色体的目标函数值 d和 st；
12、s2.4、采用种群中的个体进行包括二进制交叉、多项式变异的遗传操作，生成子代种群；
13、s2.5、依次采用破坏算子、修复算子处理子代种群中的染色体；可以采用基于相关性的破坏算子、基于优先级的最优贪婪插入的修复算子。
14、s2.6、子父代种群合并，生成2 n个染色体的种群，并进行快速非支配排序和拥挤距离计算；
15、s2.7、使用精英保留策略，从子父代合并的种群中选择帕累托等级低和拥挤距离大的染色体，直至选择 n个染色体形成新生代种群；
16、s2.8、重复所述步骤s2.3～s2.7，若当前遗传代数达到目标遗传代数则跳出当前循环并返回帕累托最优解集。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
18、(1)本专利技术考虑车辆充电需求和服务航班时间窗口的限制，建立了一种全新的双目标电动地勤车调度模型，可为用户生成满足需求的电动地勤车调度方案；
19、(2)本专利技术运用动态优先级调度算法产生初始种群的染色体基因组编码，该算法不仅有助于平衡多个目标值的需求，使得最终生成的调度方案更为合理，还可以提高结果的收敛速度；
20、(3)本专利技术还对nsga2算法进行了改进，引入了基于相关性的破坏算子和基于优先性的最优贪婪插入的修复算子，提出了一种改进的的自适应非支配排序遗传算法，相对于现有其他算法，其能快速得到更优的调度方案，为决策者轻松分配地勤车为航班服务提供了一种高效且通用的有效途径，并且在性能上优于目前最先进的传统元启发式方法。
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1.一种机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，步骤S2中采用改进的第二代非支配排序遗传算法求解所述混合整数规划模型，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，步骤S2.2中，按照动态优先级调度算法为航班分配电动地勤车，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，车辆的优先级的计算式如下：
5.根据权利要求2所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，步骤S2.5中采用基于相关性的破坏算子处理所述子代种群中的染色体，具体包括如下操作：
6.根据权利要求5所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，相关性Rml的计算式如下：
7.根据权利要求6所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，步骤S2.5中采用采用基于基于优先级的最优贪婪插入的修复算子处理所述子代种群中的染色体，具体包括如下操作：
【技术特征摘要】
1.一种机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，步骤s2中采用改进的第二代非支配排序遗传算法求解所述混合整数规划模型，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，步骤s2.2中，按照动态优先级调度算法为航班分配电动地勤车，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的机场电动地勤车的调度方法，其特征在于，车辆的优先...
【专利技术属性】
技术研发人员：付为刚，李佳威，廖喆，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：
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