隨著民航運輸?shù)牟粩喟l(fā)展,許多機(jī)場由于有限的場面資源的限制,其容量無法匹配日益增長的流量需求,因此國內(nèi)許多機(jī)場都選擇修建多跑道來增加其容量。而機(jī)場滑行系統(tǒng)作為連接機(jī)場跑道與停機(jī)位的關(guān)鍵部分,其運行效率的提升,一定程度上可以也決定機(jī)場容量上限。因此如何對航空器滑行路徑進(jìn)行優(yōu)化,提高航空器的地面運行效率,減少地面地沖突,提高場面運行容量成為熱門話題,基于此,展開了如下研究工作:首先,針對修建了繞行滑行道的多跑道機(jī)場進(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)的蟻群算法對模型進(jìn)行求解、分析和驗證。其次,考慮航空器在機(jī)場地面的滑行路徑受到航空公司及機(jī)場等方面的關(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)場航空器地面滑行總時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~*算法對模型進(jìn)行求解驗證。最后,針對前兩章側(cè)重于機(jī)場滑行系統(tǒng)的單資源系統(tǒng)優(yōu)化,考慮近距平行跑道機(jī)場高峰時段內(nèi),航空器進(jìn)離場序列對航空器滑行時間的影響。引入雙層規(guī)劃模型對航空器進(jìn)離場排序和滑行路徑聯(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)離場航班進(jìn)行時刻分配,下層模型為航空器滑行路徑分配。并設(shè)計啟發(fā)式算法,采用循環(huán)嵌套的迭代方式對模型進(jìn)行求解。
【學(xué)位單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：V35
【部分圖文】：

中國民航大學(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)點和邊按照一定的連通規(guī)則組成的有內(nèi)部聯(lián)系的實體的集合。機(jī)場場面也可以看成是一種網(wǎng)絡(luò)，由跑道、滑行道邊、節(jié)點、機(jī)位組成。將機(jī)場場面抽象成二維的由一系列的弧的集合E和對應(yīng)節(jié)點集合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)場場面網(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，所有的交點構(gòu)成節(jié)點集合V。而相鄰的兩個節(jié)點連接的邊為對應(yīng)的滑行道的部分段，也稱為唬弧(,)ijijEVV是連接了點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iV到點jV的唬2.3場面運行過程分析按照航班運行性質(zhì)，將場面運行的過程分為進(jìn)場航班和離場航班。進(jìn)場航班著陸后，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場面運行過程示意圖2.4場面運行限制

中國民航大學(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)點和邊按照一定的連通規(guī)則組成的有內(nèi)部聯(lián)系的實體的集合。機(jī)場場面也可以看成是一種網(wǎng)絡(luò)，由跑道、滑行道邊、節(jié)點、機(jī)位組成。將機(jī)場場面抽象成二維的由一系列的弧的集合E和對應(yīng)節(jié)點集合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)場場面網(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，所有的交點構(gòu)成節(jié)點集合V。而相鄰的兩個節(jié)點連接的邊為對應(yīng)的滑行道的部分段，也稱為唬弧(,)ijijEVV是連接了點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iV到點jV的唬2.3場面運行過程分析按照航班運行性質(zhì)，將場面運行的過程分為進(jìn)場航班和離場航班。進(jìn)場航班著陸后，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場面運行過程示意圖2.4場面運行限制

中國民航大學(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（如圖3-1繞行滑行道和主滑行道的交點處），會有兩個選擇：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O時，如果抵達(dá)該點時，跑道內(nèi)無航空器，則可以選擇直接穿越跑道，且不對起飛造成不安全的影響。當(dāng)航空器抵達(dá)該交點O，跑道內(nèi)有航空器正在或者準(zhǔn)備起飛時，其就需要在等待點等待至無影響后，再穿越跑道。當(dāng)航空器需要在該點等待的時間過長（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），航空器通過繞行滑行道滑行消耗的時間比原地等待的時間短，則考慮選擇從繞行滑行道繞行。對于只在跑道一端建設(shè)了繞行滑行道的機(jī)場來說，選擇繞行滑行道滑行有時能降低滑行成本，提高場面運行的效率，但有時作用是相反的。例如，假設(shè)某機(jī)場的繞行滑行道建設(shè)于跑道南端，當(dāng)機(jī)場向南運行時，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)場向北運行時，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，同時增加了場面的復(fù)雜度。因此，繞行滑行道的選擇要結(jié)合跑道的運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不同的滑行狀態(tài)對應(yīng)的推力、燃油消耗是不同的。Nikoleris在對達(dá)拉斯沃思堡國際機(jī)場的研究中，將每架航空器在地面滑行分解成四個階段：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)】

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本文編號：2887552