【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，属于场面运行优化、航班保障服务、资源动态调度、多约束规划等
技术介绍
1、机场航班地面保障任务调度是机场场面运行的关键环节之一，在大型枢纽机场，航班地面保障任务涉及多主体利益，天气、流控等不确定性因素更加大了动态调度难度，面对逐步恢复的航空运输消费量与有限机场资源，亟需对航班地面保障任务进行动态调度研究。目前的研究中研究对象多为一个部门的单种车辆调度计划制定，而对于在计划执行阶段多保障服务部门之间的协同、与资源受限和服务时序制约下的资源动态调度鲜有研究，且较少研究在时间窗发生变化时所产生的冲突消解问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提出一种基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，旨在以飞行区内的地面保障服务任务为研究对象，建立时间约束网络，并对网络进行冲突检测、冲突提取和冲突消解，实现动态的航班过站保障任务时间规划，缓解机场拥挤延误状况，促进大型机场有序发展。
2、具体方案如下：
3、一种基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，包括以下步骤：
4、步骤1：根据航班地面保障流程建立航班地面保障时间约束网络模型，采用分布式求解策略进行求解；
5、步骤2：将时间图转化成距离图，采用桶消元算法对网络进行一致性检测；
6、步骤3：根据检测结果提取冲突，从时间与资源两方面设计冲突消解策略；
7、步骤4：采用floyd算法
8、作为本专利技术的进一步技术方案，步骤1具体为：
9、1.1，区间变量与点变量的转化：对于一个任务i来说，可以用点变量来代表任务的开始时刻和结束时刻，从而将区间变量转化成点变量；
10、1.2，定性约束与定量约束转化：定性约束又可以称为次序约束，假设两个时刻t1，t2之间存在定性关系，即有早于、晚于和同时发生三种,既可以用t2-t1∈(0,+∞)、t1-t2∈(0,+∞)和t1-t2∈[0,0]来表示；
11、1.3，定量约束转化为stn：stn是利用加权有向图来表示各事件之间的时间约束。在建立stn时，tk到tk+1的边由定量约束tk+1-tk∈[a,b]转化而来，表示tk到tk+1至少需要amin，最多需要bmin，其中a，b的值由任务包含的事件所需时间来确定。以此类推构建网络。
12、作为本专利技术的进一步技术方案，步骤2具体为：
13、2.1，构建航班地面保障stn模型，将过站保障作业间的时间约束转变为stn网络图和距离图；
14、2.2，引入桶消元算法对stn进行一致性检测；
15、作为本专利技术的进一步技术方案，步骤2.1具体为：
16、2.1.1，时间点变量集构建：依据航班的地面保障服务流程，构建航班时间点变量集v，对于n架过站航班的地面保障任务，共涉及到时间点变量1+21n个；
17、2.1.2，定性时间约束表示：按照机场地面保障服务规定以及一般航班保障流程，确定存在时序约束关系的作业；
18、2.1.3，定量时间约束表示：根据机场地面保障运行相关标准，确定各类机型最大允许作业时间；
19、2.1.4，时间约束集合确定：综合定性和定量时间约束关系，设置时间参照点，得到航班的stn模型中的时间约束集合；
20、2.1.5，建立stn网络图和距离图：根据stn定义，将航班各过站保障作业之间的时间约束等价转变为stn网络图和距离图。
21、作为本专利技术的进一步技术方案，步骤2.2中引入桶消元算法：将距离图中每一个节点及与其相连的边视作一个桶，按照一定的节点消除顺序，一次消除一个节点，在消除的每一步检查是否存在负环，直到找到负环(代表stn不一致)或消除所有节点(代表stn一致)为止。
22、作为本专利技术的进一步技术方案，步骤3具体为：
23、3.1，时间冲突检测与消解：若检测到stn不一致，说明发生时间冲突，对冲突进行提取并消解；
24、3.2，资源冲突检测与消解：若同一时间内多个航班保障任务对同类资源的需求量超过该资源的实际存储量，说明存在资源冲，需要对冲突进行提取并消解。
25、作为本专利技术的进一步技术方案，步骤3.1具体为：
26、3.1.1，时间冲突提取：利用冲突提取函数将任何三角化边展开为其父边，不断回溯，直到所有边都来自网络中的原始时间约束，找到原始stn中发生冲突的约束，提取时间冲突；
27、3.1.2，提前到达航班冲突消解：将过站总时间约束为优先度最高进行调整，根据计划撤轮档时间延长其过站时间约束；其次为作业持续时间约束，其中不同作业时间约束按照其在stn中从到路径经过的次数进行优先度排序与约束松弛；
28、3.1.3，未提前到达航班冲突消解：延长计划过站时间，航班将延误，为尽量避免延误，其约束的优先度为最低；不断调整约束直到负环转为正环，以此循环直到找不到负环时终止。
29、作为本专利技术的进一步技术方案，步骤3.2具体为：
30、3.2.1，资源冲突提取：设某个作业rk含有n个航班任务{a1k,a2k,...aik,...ank}，每个航班任务需使用某资源的数量为{q1k,q2k,...qik,...,qnk},该资源的资源总量为qk，当满足：服务任务aik与ajk存在时间交叠或时，说明存在资源冲突；
31、3.2.2，绝对冲突与可能冲突划分：假设发生冲突的前后两项航班作业最早开始时间分别为tes、tea，最晚开始时间分别为tls、tla，最早结束时间分别为tee、teb，最晚结束时间分别为tle、tlb。当tee>tla时，将其定义为绝对冲突，否则为可能冲突。
32、3.2.3，绝对冲突消解：在资源调度过程中增加时序约束，使得占用同一资源的后一个航班作业最晚开始时间在与其发生冲突的航班最早结束时间之后，以避免资源占用冲突。
33、3.2.4，可能冲突消解：分以下几种情况设计冲突自动消解策略：
34、1)当tee<tea<tle<tla时，消解策略为令t'ea＝tle，即，将后一个航班的作业最早开始时间延后，相应的后一个航班作业最早结束时间也将延后，t'eb＝teb+(tle-tea)；
35、2)当tea<tee<tle<tla时，同样令t'ea＝tle，将后一个航班的作业最早开始时间延后，相应的后一个航班作业最早结束时间也将延后，t'eb＝teb+(tle-tea)；
36、3)当tee<tea<tla<tle时，令t'le＝tea，即，将前一个航班的作业最晚结束时间提前，相应的前一个航班的作业最晚开始时间也将提前，tl's＝tls-(tle-tea)；
37、4)当t本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，包含以下主要步骤：
2.根据权利要求1所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤1具体为：
3.根据权利要求1所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤2.1具体为：
5.根据权利要求3所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤2.2中引入桶消元算法：将距离图中每一个节点及与其相连的边视作一个桶，按照一定的节点消除顺序，一次消除一个节点，在消除的每一步检查是否存在负环，直到找到负环或消除所有节点为止，其中，找到负环代表STN不一致，消除所有节点代表STN一致。
6.根据权利要求1所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤3具体为：
7.根据权利要求6所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤3
8.根据权利要求6所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤3.2具体为：
9.根据权利要求1所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤4中floyd算法一次能计算任意两个点之间的最短路，且能处理负权边计算各个时间点变量的可能取值范围，确定模型中各时间节点的最早/最晚发生时刻。
...【技术特征摘要】
1.一种基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，包含以下主要步骤：
2.根据权利要求1所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤1具体为：
3.根据权利要求1所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤2.1具体为：
5.根据权利要求3所述的基于时间约束网络的航班地面保障作业时间窗规划方法，其特征在于，步骤2.2中引入桶消元算法：将距离图中每一个节点及与其相连的边视作一个桶，按照一定的节点消除顺序，一次消除一个节点，在消除的每一步检查是否存在负环，直到...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜雨，包淑淇，薛清文，林操，郭晨，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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