【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种航班调度技术，更具体的说，本专利技术主要涉及一种基于列生成框架的飞机排班调度方法。
技术介绍
1、随着全球经济的发展和人们对出行的需求不断增长，航空业正迎来蓬勃的发展时期。根据美国波音公司在2023年发布的《民用航空市场展望》报告，未来的客流量增长速度预计将超过全球经济增长速度的2.6％，预计未来20年全球机队规模将增长近一倍，达到约486,000架飞机。这意味着航空公司将面临日益增长的航班数量以及日益复杂的运行环境，因此迫切需要高效的排班方式来确保航班的准时起降和安全运行。同时，随着计算机算力的提升，利用智能化手段加速排班决策已经成为可能。为了提高运营效率、提升服务水平，并适应不断增长的出行需求，航空公司对智能化、自动化飞机排班的需求日益迫切。而目前国内大多数航司仍然采用手工编排进行飞机排班调度的模式，由排班员依靠个人经验进行排班。在一些航空公司中，由于维修任务条目众多、要求复杂，由人工进行统一编排的难度较大。因此，飞机的排班和维修的安排由不同的小组或部门负责，决策过程相互独立。在这种管理模式下，业务人员只需要关注自己负责的领域，监控压力较小。然而，这种分离的管理模式也带来了一些潜在的问题。例如现行人工编排方法需要耗费大量时间，随着航班数量的增加，人工编排的效率面临挑战，因为人工编排需要处理复杂的变量和约束，这可能导致排班的延误和错误；再者人脑编排的局限性意味着无法全面考虑所有可能的因素。这限制了排班方案的综合性和精细化管理；最后，目前的排班和维修编排通常采用独立的管理模式，这种分离模式会导致沟通成本的增加，
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于解决针对不足，提供一种基于列生成框架的飞机排班调度方法，以期望解决现有技术中人工编排的效率低下，限制了排班方案的综合性和精细化管理，难以实现最优解等技术问题。
2、为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术所提供的一种基于列生成框架的飞机排班调度方法，所述的方法包括如下步骤：
4、步骤a、构建基于运行限制和航班衔接情况的航班连接网络。即根据航班运行限制信息生成每架飞机的可飞航班集合。
5、在本步骤中，如每架飞机的可飞航班为网络图节点中，任意两个节点i与j同时存在以下关系：
6、a)节点i的航班降落机场与节点j的航班起飞机场相同。
7、b)节点i的航班降落时间+执飞机型的标准过站时间≤节点j的航班起飞时间，则两个节点存在从i指向j的有向弧。
8、遍历可飞航班中的所有节点，得到每架飞机的所述航班连接网络。
9、步骤b、通过下式计算所述航班连接网络中任意节点的可行航班起飞机场，到可行航班降落机场的路径rcs，使得生成的路径检验数最小；
10、
11、在本式中，为飞机a分配给路径s的成本，πk为与第一约束式对应的偶值，ais为路径s是否包含航班i，ρi为与第二约束式对应的偶值，为路径s是否包含维修任务m，εm为与第三约束式对应的偶值。
12、上述第一约束式为：
13、
14、上述第二约束式为：
15、
16、上述第三约束式为：
17、
18、上式中，s为飞机路径的索引，s为飞机路径的集合，k为飞机的集合，k为飞机集合的索引，l为航班集合，为飞机k是否分配给路径s,yk为飞机k是否空闲，ais为路径s是否包含航班i，zi为航班i是否未分配飞机，为路径s是否包含维修任务m，vm为维修任务m是否未满足。
19、步骤c、将所述路径检验数的分数通过逐步固定算法转化为整数解。
20、步骤d、根据所述整数解输出每架飞机的路径，形成最优排班结果；所述最优排班结果包含每架飞机及其所飞的航班集合以及航班的状态。
21、作为优选，进一步的技术方案是：所述yk、zi、vm为决策变量，它们的取值范围由下式定义：
22、
23、
24、
25、
26、式中，k为飞机的集合，k为飞机集合的索引，l为航班集合、m为维修任务集合，i为决策航班，m为决策维修任务。
27、更进一步的技术方案：所述第一约束式、第二约束式、第三约束式与第四约束式均为下式的数学模型的约束式：
28、
29、上述数学模型式中，s为飞机路径的索引，s为飞机路径的集合，k为飞机的集合，k为飞机集合的索引，l为航班集合，m为维修任务集合，为飞机k是否分配给路径s,yk为飞机k是否空闲，ck为飞机k空闲的成本，zi为航班i是否未分配飞机，vm为维修任务m是否未满足，为飞机a分配给路径s的成本，ci为航班i取消的成本，cm为维修任务m不满足的成本。
30、更进一步的技术方案是：所述方法中如rcs大于0，则将所述路径检验数的分数通过逐步固定算法转化为整数解，如rcs小于0，则将当路径rcs加入至所述数学模型中。
31、更进一步的技术方案是：所述将所述路径检验数的分数通过逐步固定算法转化为整数解为：
32、设置固定阈值δ，最小阈值γ，最大松弛解
33、根据每次输出的第一约束、第二约束与第三约束的对偶值πk、ρi、εm，如其中找不到任何大于δ的线性松弛解，则进一步判断取值大于最小阈值γ且未被固定，此时将变量的下界确定为1，并将飞机属性设为已固定；反之则直接根据固定后的整数解输出每架飞机的路径。
34、更进一步的技术方案是：所述方法还包括根据飞机路径集合统计日均飞时、换机数量、航班覆盖率的关键指标，输出关键指标统计文件。
35、与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：通过列生成框架的方式计算输出包含每架飞机的路径的最优排班结果，不仅减轻了排班员排班压力，降低了飞行延误的风险，更可合理安排航班和资源，优化运行保障资源的分配，提升了飞机利用率，进一步提高了运营效率。
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1.一种基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所述yk、zi、vm为决策变量，它们的取值范围由下式定义：
3.根据权利要求1所述的基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所述第一约束式、第二约束式、第三约束式与第四约束式均为下式的数学模型的约束式：
4.根据权利要求3所述的基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所述方法中如rcs大于0，则将所述路径检验数的分数通过逐步固定算法转化为整数解，如rcs小于0，则将当路径rcs加入至所述数学模型中。
5.根据权利要求1或4所述的基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所述将所述路径检验数的分数通过逐步固定算法转化为整数解为：
6.根据权利要求1所述的基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于：所述方法还包括根据飞机路径集合统计日均飞时、换机数量、航班覆盖率的关键指标，输出关键指标统计文件。
【技术特征摘要】
1.一种基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所述yk、zi、vm为决策变量，它们的取值范围由下式定义：
3.根据权利要求1所述的基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所述第一约束式、第二约束式、第三约束式与第四约束式均为下式的数学模型的约束式：
4.根据权利要求3所述的基于列生成框架的飞机排班调度方法，其特征在于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓斌，邓志吉，张君凯，马少驰，姚浩，谢飞，于雷，李海波，何磊，白帆，
申请(专利权)人：四川航空股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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