上海到漳州空运 航空货运 航空快递 航空物流 当天到
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上海到漳州空运 航空货运 航空快递 航空物流 当天到-航班离场调度规划算法研究本文将离场调度分为两个阶段（排队阶段和跑道分配阶段）进行研究，分别对两阶段的研究进行总结分析，找出了各种算法潜在的不足，结合各种调度方法的优势，提出针对不同跑道运行方式和配置下的可行的运行方案和下一步研究中需要解决的问题。
1 离场调度问题描述：
在空中交通管理中，机场的航班调度是其中至关重要的一环，其又分为到场调度和离场调度，航班到场调度的研究比较多，故本文研究航班的离场调度问题。离场飞机的序列优化问题与进场飞机有所不同，目前实际运行中大多数离场飞机的调度策略是优先安排进场飞机占用跑道，然后利用跑道的空闲时隙安排离场飞机适时起飞。因此，在考虑离场队列排序和跑道调度问题时需要对跑道的占用情况进行考虑。
所谓的离场过程就是指航班从停机位推出一直到加入航线飞行的整个过程[10]。本文则主要针对其中的地面运行部分，包括起飞前的推出阶段和滑行阶段。当机场非常繁忙的时候，由于同一阶段推出的航空器数量较多，导致在滑行道头出现拥挤，需要对这些航班进行队列排序和跑道分配。因此，航班离场调度的实质就是对一定时段内的离场航班进行优化排序，使得跑道被充分利用并能够有效减少航班在机场上空的滞留。
图1 离场过程流程图[11-12]
2 离场队列排序方法分析
离场排序就是对飞机的起飞次序位置按照某种标准进行重新排列，使得由于交通拥挤造成飞机延误所带来的影响最小[13]。对于离场队列排序问题，研究人员提出了许多排序算法和建模仿真方法，主要可归为以下几类：
2.1 整数线性及其他规划方法
该类方法[1-3]涉及不同的方案，他们分别通过对排队区域的不同处理以应用到不同的场景中（见图2），比如分别可以将离场排队区域看作是先进先出队列或者一个简单的停泊区（其中任何航空器均可提前起飞而无需考虑队列中与其他航空器的相对位置）。同时该方法明确考虑了连续离场航班之间以及不同重量类型的航空器之间的离场间隔标准问题（见表一），包括在同一定位点离场的情形，并采用一个时间窗将一个可选优先级方案纳入其中。
图2 滑行道航班排序队列三种分类图
1.各个队列保持先进先出的结构的多个队列情形。任何离场航空器可以被指派到任一队列，且航空器在分配之后不得更改队列。
2.由滑行道决定所选离场队列的多个队列情形。换句话讲，队列的分配对某一航空器是一个输入约束。队列依旧遵循先进先出结构，且不得改变所选队列。
3.先进先出没有队列的情形；任一航空器可以在任意时刻使用跑道。比如说，接入区域有三个排队通道组成，这可以通过调整航空器在靠外的两个通道行驶而空出中间的一个通道来实现。任一取得离场许可的航空器可以转移到中间的通道上而不用考虑它在外侧通道上的位置。
由于不同的利益攸关方对待离场计划问题有不同的侧重点，对此可以设置多个目标函数进行优化，对应效率，可以设吞吐量、系统延迟为目标函数；针对调度公平性，可以设置航班最大单个延迟或者建立联系各个航班间的基尼系数为优化目标。由此显示出模型构造的高灵活性，且具有一定的通用性，易于实现，能很好的对航班进行队列分配和离场时间进行控制，但是由于其边界约束条件较为复杂，由混合整数规划求得其整数解的解算周期较长，不能很好地用于实时管理中，相比较而言其在模拟离场航班流预测能够发挥很好的效用。
2.2 基于滑动排序窗算法
在对航空器排序优化时，真正意义上的优化算法需要对等待排序的航空器进行全排列，分别计算成本并从中选出最优解。但在多数情况下，随着飞机数量的增加，其所需要循环计算的量级会呈指数性的扩大，由此带来严重的运算问题。与其他方法不同，采用滑动排序窗算法（见图3）可以不用对队列中全部航空器可能排序进行搜索，而只需要对某些特定位置相关所产生的可能排序进行搜索，依次移动窗体即可完成全部排序。
图3 基于滑动窗的优化过程示意图
该类方法[13-14]最突出的优点是解决了航空器队列过长引起循环计算量以及多架飞机参与排序时编码空间不足的问题，同时能够兼顾计算机的可行性，比较适用于航空器长队列情形。此外，使用该方法可以避免队列次序出现较大波动，具有一定的公平性，可行性较高，能够有效减轻管制员的工作负荷，且对于单条跑道多条滑行道等待队列以及多条跑道具有通用性。然而该类方法不能很好兼顾航空器的优先级限制，对于优先级别较高的航空器无法实现其尽快放行。
2.3 极大代数航班离场规划
此类方法的主线是将航班离场过程视为一个离散事件过程，采用极大代数方法建立相应模型，将离场系统的非线性转化为极大代数意义下的线性，并通过多步输出反馈对不同机型配比的离场航空器进行优化调度，得到具有多步状态延迟的闭环离散事件系统模型，并能通过采集的航班数据进行算例实现与仿真。
在该类研究中[15-16]，可以引进摄动分析和鲁棒性分析对系统的优化指标进行论证，并验证最后的仿真结果是否为最优解。此外，该方法可以模拟不同配比的进离场航班流，很好的分析进离场之间的相互作用。缺点是对于较为繁忙的大型枢纽机场，机型和航班数量较大，其闭环系统的矩阵束复杂性进一步增加，解算难度也相应增大。
2.4 PQ调度与轮询调度
PQ（Priority Queuing，优先级）调度有两种：静态优先级调度和动态优先级调度[17-19] 。
PQ调度的原理是为每一个离场航班提供一个与之相应的优先级，然后分配到相应优先级的离场队列中，只有当优先级较高的队列空了之后才允许下一个优先级的队列调度，而在每一个队列内部遵循先到先服务原则。其优点是时间复杂度较低，稳定性较高，易于用计算机实现，但是其调度的公平性较差，不能兼顾不同航空公司的利益，适用于一些航空公司的基地机场航班调度。
轮询调度以及由此发展而来的加权轮询调度均是在PQ调度的基础上演变而来，其原理（见图4）是对每个离场队列进行轮流循环调度，根据不同的加权值，一次放行相应架次的航空器离场。其优点是可以为每个航班提供最小权值率保证，但是由此产生的延迟较大，成本较高。
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