[发明专利]一种基于混合遗传算法的多跑道机场航班起降协同优化方法

说明书

本发明公开了一种基于混合遗传算法的多跑道机场航班起降协同优化方法，包括以下步骤：1)描述航班列队组成；2)设置航班优先权；3)设定单条跑道上航班的优先系数；4)建立多跑道机场进离港地面等待问题协同优化模型；5)设置协同优化评价标准；6)提出启发式局部搜索策略；7)混合遗传算法的设计；本发明旨在解决地面等待策略在多跑道机场进、离港地面等待问题中的应用难题，使得延误费用能够在进离港航班队列之间进行合理的分配，相比现有技术本发明建立的模型以降低延误损失为目标，实现延误损失的协同优化；使用当量航班平均延误损失作为启发信息，引导局部搜索朝着既定的方向进行，避免了搜索的盲目性，对延误费用的协同优化有了明显的提高。

技术领域

本发明涉及一种降低航班延误费用的优化方法，尤其涉及一种基于混合遗传算法的多跑道机场航班起降协同优化方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，空中运输需求量持续上升，由此带来了我国航空运输业的兴起和快速发展。2014年，我国机场吞吐量各项指标再创历史新高，其中旅客吞吐量为39195万人次，比2013年增长的幅度为10.7％，仅国内航线就完成了36040万人次，其中北京、上海和广州三大城市机场旅客吞吐量占全部机场旅客吞吐量的28.3％。由于空中交通流量的激增，我国现有的航空运输设备和管理技术变得难以适应；在空中交通流量的高峰期，会出现严重的空中交通拥挤，从而导致航班大面积延误。2014年，我国航班的正常率仅为68.37％，航班延误既造成巨额的经济损失，也给飞机飞行带来安全隐患。美国每年因为航班延误造成的经济损失达30亿美元，欧洲的情形更加糟糕，而且延误损失呈现逐增的趋势。我国三大航空枢纽中心北京、上海、广州的航班延误损失亦是巨大，同时航班延误也严重影响了乘客的正常生活。

地面等待策略是目前解决空中交通拥挤的主要办法，因为地面等待较空中等待费用低且安全系数高，其基本思想是确定飞机的最佳起飞时间，通过起飞机场的地面等待调节空中交通网络的航班流量，减少延误时间，从而降低延误损失，并保证飞行的安全与准时。随着机场多跑道建设的兴起，如我国的首都、浦东、广州、成都等机场等都存在多条跑道，安徽建设并已投入运营中的合肥新桥机场计划投建四条跑道，这些机场构成了我国航空运输的中坚力量。然而，航班在多跑道机场起降过程的协调运作愈加复杂化，除北京、上海和广州机场之外，我国大多数多跑道机场的运行时间不长，积累经验也不足，特别是在管制策略、运行法规和规范的研究方面显得较为薄弱。针对我国航空运输业发展的现状，基于地面等待策略的多跑道机场中航班起降问题的研究几近空白。