基于差分进化算法的机场停机位分配研究

来源 :中国民用航空飞行学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sailer
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在我国经济快速发展的大背景下,逐年增长的机场旅客运输量对我国民用机场的硬件保障设施提出了巨大的难题,机场有限的场面资源配置逐渐成为民航发展的制约因素之一。相较于资金投入大且施工周期长的机场扩建,通过优化机场场面资源配置是我国绝大多数民用机场的选择,通过寻求更好的场面资源配置策略,来缓解逐年增长的旅客运输量对机场运行所带来的保障压力。机场的停机位资源是机场保障运行的重要场面资源之一,机场运行效率的高低很大程度上受到停机位分配方案合理性的制约,一个合理、高效的停机位分配方案对保障机场安全高效运行具有极大的正向推动作用。为了使机场停机位资源的利用更加合理、高效,本文系统地研究了停机位分配问题,深入分析机坪管制程序与航空器地面运行特性,以成都双流国际机场为算例对象,结合双流机场实际运行环境与停机位分配业务等相关规则,提出两种适用于不同阶段的停机位分配优化模型。停机位预分配阶段,即依据航班计划时刻表对航班进行停机位预分配阶段,本文建立了以近机位利用率与匹配度最大化的停机位预分配模型,但在机场运行中由于天气或流量控制等不可抗力因素的影响,实际并非所有航班都能够按照计划时间起飞或着陆的,在这种偏离停机位预先分配计划的情况下就需要对航班进行实时的停机位二次分配,这就是停机位再分配阶段。在停机位再分配阶段,为了充分保障机场的运行与安全,对航班进行停机位再分配时应尽可能降低其对机场运行的影响。因此在停机位再分配阶段,本文建立了以最小化航班调整数量为目标的停机位再分配模型。最后,针对所构建的两种停机位分配模型,本文设计了用于求解停机位分配模型的差分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE),同时设计粒子群算法作为对照组求解算法。利用成都双流国际机场的航班时刻表作为算例数据进行仿真验证,将基于不同算法下停机位分配方案的结果进行对比分析,其仿真结果表明差分进化算法无论是用于求解停机位预分配模型还是再分配模型,其解得的停机位分配方案在各项结果指标中都明显优于基于粒子群算法,进而验证差分进化算法在解决停机位分配问题上具有效性与优越性。
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