隨著民航運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展,許多機(jī)場(chǎng)由于有限的場(chǎng)面資源的限制,其容量無法匹配日益增長(zhǎng)的流量需求,因此國(guó)內(nèi)許多機(jī)場(chǎng)都選擇修建多跑道來增加其容量。而機(jī)場(chǎng)滑行系統(tǒng)作為連接機(jī)場(chǎng)跑道與停機(jī)位的關(guān)鍵部分,其運(yùn)行效率的提升,一定程度上可以也決定機(jī)場(chǎng)容量上限。因此如何對(duì)航空器滑行路徑進(jìn)行優(yōu)化,提高航空器的地面運(yùn)行效率,減少地面地沖突,提高場(chǎng)面運(yùn)行容量成為熱門話題,基于此,展開了如下研究工作:首先,針對(duì)修建了繞行滑行道的多跑道機(jī)場(chǎng)進(jìn)行研究,明確繞行滑行道的相關(guān)概念及航空器使用繞行滑行道的策略。對(duì)航空器在滑行過程中不同狀態(tài)的燃油消耗進(jìn)行分析,得到航空器使用繞行滑行道的方案;然后,以航空器滑行中需要消耗的燃油最少為優(yōu)化目標(biāo),并結(jié)合航空器地面滑行規(guī)則,沖突避免以及跑道穿越作為約束條件建立航空器滑行路徑優(yōu)化模型,并采用改進(jìn)的蟻群算法對(duì)模型進(jìn)行求解、分析和驗(yàn)證。其次,考慮航空器在機(jī)場(chǎng)地面的滑行路徑受到航空公司及機(jī)場(chǎng)等方面的關(guān)注,建立了航空器地面滑行路徑多目標(biāo)優(yōu)化模型,以機(jī)場(chǎng)航空器地面滑行總時(shí)間最少和航空器滑行油耗最小最為優(yōu)化目標(biāo),并采用多目標(biāo)A~*算法對(duì)模型進(jìn)行求解驗(yàn)證。最后,針對(duì)前兩章側(cè)重于機(jī)場(chǎng)滑行系統(tǒng)的單資源系統(tǒng)優(yōu)化,考慮近距平行跑道機(jī)場(chǎng)高峰時(shí)段內(nèi),航空器進(jìn)離場(chǎng)序列對(duì)航空器滑行時(shí)間的影響。引入雙層規(guī)劃模型對(duì)航空器進(jìn)離場(chǎng)排序和滑行路徑聯(lián)合優(yōu)化進(jìn)行建模;上層模型為航空器進(jìn)行跑道調(diào)度,即為進(jìn)離場(chǎng)航班進(jìn)行時(shí)刻分配,下層模型為航空器滑行路徑分配。并設(shè)計(jì)啟發(fā)式算法,采用循環(huán)嵌套的迭代方式對(duì)模型進(jìn)行求解。
【學(xué)位單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：V35
【部分圖文】：

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文12在數(shù)學(xué)上，網(wǎng)絡(luò)是一種加權(quán)圖，由一系列的節(jié)點(diǎn)和邊按照一定的連通規(guī)則組成的有內(nèi)部聯(lián)系的實(shí)體的集合。機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面也可以看成是一種網(wǎng)絡(luò)，由跑道、滑行道邊、節(jié)點(diǎn)、機(jī)位組成。將機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面抽象成二維的由一系列的弧的集合E和對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)集合V組成的網(wǎng)絡(luò)圖G(V,E)，作為本文研究的基本模型圖。如下圖所示：圖2-1機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面網(wǎng)絡(luò)示意圖圖中的圓圈為跑道和滑行道、滑行道和滑行道間的交點(diǎn)，所有的交點(diǎn)構(gòu)成節(jié)點(diǎn)集合V。而相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的邊為對(duì)應(yīng)的滑行道的部分段，也稱為�；�(,)ijijEVV是連接了點(diǎn)iV和jV的唬由于滑行過程中，航空器按照一定路徑滑行至目的地，弧(,)ijijEVV是有向弧，為從點(diǎn)iV到點(diǎn)jV的唬2.3場(chǎng)面運(yùn)行過程分析按照航班運(yùn)行性質(zhì)，將場(chǎng)面運(yùn)行的過程分為進(jìn)場(chǎng)航班和離場(chǎng)航班。進(jìn)場(chǎng)航班著陸后，經(jīng)由快速脫離滑行道脫離跑道進(jìn)入滑行階段，而后脫離滑行道劃入機(jī)坪停至機(jī)位；離場(chǎng)航班則在機(jī)坪推出開車后，經(jīng)由滑行道進(jìn)入滑行階段，而后滑入跑道，在跑道上滑跑起飛離開機(jī)常具體過程如下圖所示：圖2-2場(chǎng)面運(yùn)行過程示意圖2.4場(chǎng)面運(yùn)行限制

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文12在數(shù)學(xué)上，網(wǎng)絡(luò)是一種加權(quán)圖，由一系列的節(jié)點(diǎn)和邊按照一定的連通規(guī)則組成的有內(nèi)部聯(lián)系的實(shí)體的集合。機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面也可以看成是一種網(wǎng)絡(luò)，由跑道、滑行道邊、節(jié)點(diǎn)、機(jī)位組成。將機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面抽象成二維的由一系列的弧的集合E和對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)集合V組成的網(wǎng)絡(luò)圖G(V,E)，作為本文研究的基本模型圖。如下圖所示：圖2-1機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面網(wǎng)絡(luò)示意圖圖中的圓圈為跑道和滑行道、滑行道和滑行道間的交點(diǎn)，所有的交點(diǎn)構(gòu)成節(jié)點(diǎn)集合V。而相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的邊為對(duì)應(yīng)的滑行道的部分段，也稱為�；�(,)ijijEVV是連接了點(diǎn)iV和jV的唬由于滑行過程中，航空器按照一定路徑滑行至目的地，弧(,)ijijEVV是有向弧，為從點(diǎn)iV到點(diǎn)jV的唬2.3場(chǎng)面運(yùn)行過程分析按照航班運(yùn)行性質(zhì)，將場(chǎng)面運(yùn)行的過程分為進(jìn)場(chǎng)航班和離場(chǎng)航班。進(jìn)場(chǎng)航班著陸后，經(jīng)由快速脫離滑行道脫離跑道進(jìn)入滑行階段，而后脫離滑行道劃入機(jī)坪停至機(jī)位；離場(chǎng)航班則在機(jī)坪推出開車后，經(jīng)由滑行道進(jìn)入滑行階段，而后滑入跑道，在跑道上滑跑起飛離開機(jī)常具體過程如下圖所示：圖2-2場(chǎng)面運(yùn)行過程示意圖2.4場(chǎng)面運(yùn)行限制

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文15圖3-1繞行滑行道示意圖3.1.2繞行滑行道運(yùn)行機(jī)制航空器在脫離著陸的跑道以后，在主滑行道滑行至端口時(shí)（如圖3-1繞行滑行道和主滑行道的交點(diǎn)處），會(huì)有兩個(gè)選擇：穿越起飛跑道滑行和使用繞行滑行道滑行。其中穿越起飛跑道又分直接穿越起飛跑道和停止等待無影響后穿越起飛跑道。當(dāng)航空器滑行至繞行滑行道與主滑行道交點(diǎn)O時(shí)，如果抵達(dá)該點(diǎn)時(shí)，跑道內(nèi)無航空器，則可以選擇直接穿越跑道，且不對(duì)起飛造成不安全的影響。當(dāng)航空器抵達(dá)該交點(diǎn)O，跑道內(nèi)有航空器正在或者準(zhǔn)備起飛時(shí)，其就需要在等待點(diǎn)等待至無影響后，再穿越跑道。當(dāng)航空器需要在該點(diǎn)等待的時(shí)間過長(zhǎng)（即，起飛跑道的起飛端等待有較多航空器需要連續(xù)放飛時(shí)），航空器通過繞行滑行道滑行消耗的時(shí)間比原地等待的時(shí)間短，則考慮選擇從繞行滑行道繞行。對(duì)于只在跑道一端建設(shè)了繞行滑行道的機(jī)場(chǎng)來說，選擇繞行滑行道滑行有時(shí)能降低滑行成本，提高場(chǎng)面運(yùn)行的效率，但有時(shí)作用是相反的。例如，假設(shè)某機(jī)場(chǎng)的繞行滑行道建設(shè)于跑道南端，當(dāng)機(jī)場(chǎng)向南運(yùn)行時(shí)，繞行滑行道有利于著陸航空器繞過起飛跑道直接滑行至機(jī)位；而當(dāng)機(jī)場(chǎng)向北運(yùn)行時(shí)，由于繞行滑行道在航空器著陸的跑道的入口端，航空器需要在脫離后調(diào)頭向南邊滑行至交點(diǎn)O處，再經(jīng)由繞行滑行道滑行，造成滑行的成本遠(yuǎn)大于等待穿越的成本，同時(shí)增加了場(chǎng)面的復(fù)雜度。因此，繞行滑行道的選擇要結(jié)合跑道的運(yùn)行方向和繞行滑行道的位置來決定。3.2模型建立3.2.1模型假設(shè)航空器在地面滑行時(shí)不同的滑行狀態(tài)對(duì)應(yīng)的推力、燃油消耗是不同的。Nikoleris在對(duì)達(dá)拉斯沃思堡國(guó)際機(jī)場(chǎng)的研究中，將每架航空器在地面滑行分解成四個(gè)階段：加速或減速階段；轉(zhuǎn)彎階段；停止等待；勻速滑行階段[38]。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 馮興杰;杜姍姍;;多蟻群協(xié)同進(jìn)化的滑行道調(diào)度優(yōu)化[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2015年07期

2 唐勇;胡明華;黃榮順;吳宏剛;尹嘉男;徐自勵(lì);;基于空閑時(shí)間窗和多Agent的A-SMGCS航空器滑行路由規(guī)劃[J];航空學(xué)報(bào);2015年05期

3 花琦;王幫峰;錢小燕;丁萌;;基于沖突避免的滑行路徑動(dòng)態(tài)分配問題研究[J];中國(guó)民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào);2014年03期

4 趙志剛;王偉倩;黃樹運(yùn);;基于改進(jìn)粒子群的雙層規(guī)劃求解算法[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2013年S2期

5 李楠;趙擎;徐肖豪;;基于A~*算法的機(jī)場(chǎng)滑行路徑優(yōu)化研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2012年07期

6 朱新平;湯新民;韓松臣;;A-SMGCS滑行道沖突預(yù)測(cè)與避免控制[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

7 王艷軍;胡明華;蘇煒;;基于沖突回避的動(dòng)態(tài)滑行路徑算法[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2009年06期

8 尤杰;韓松臣;;基于多Agent的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面最優(yōu)滑行路徑算法[J];交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào);2009年01期

9 陳世林;胡明華;張洪海;;SMS中基于沖突探測(cè)的滑行道軌跡預(yù)測(cè)算法研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王翀;機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面航空器滑行路由規(guī)劃及三維仿真研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2887552