论文题目: 机场扩展终端区的运行优化策略研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 交通运输规划与管理
作者: 余江
导师: 蒲云
关键词: 跑道容量,决策支持系统,空中交通管制,着陆调度问题,优化算法
文献来源: 西南交通大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在整个航空运输系统中,机场处于网络的结点地位,机场扩展终端区是整个系统效率的瓶颈。这是一个值得关注、研究并进行优化的领域,它的运行状况改善,将极大地提高整个系统的运行效率。基于这一认识,本文以机场扩展终端区(空侧)为研究对象,对其特性、容量评估和运行优化策略问题进行了相关的理论研究。 首先建立了机场跑道系统容量的不确定性分析模型,该模型使用概率论方法,以实际机场统计交通流为基础,能反映实际机场运行状态下的最大容量和容量曲线;然后,在基于容量限制的基础上,使用线性规划模型对跑道容量的优化分配方案进行了研究,考虑了固定分配策略、变化分配策略、进场和离场的优先度和定位点容量限制问题。属于NPC类算法的飞机着陆调度问题对机场系统的容量和运行效率起一个至关重要的作用。在该问题上,本文首先通过0-1线性规划模型对其进行了研究,在此基础上,提出了MPS隐枚举算法,实现了MPS=1限定下的优化求解,加上时间窗深度优化限制后,实现了计算量随规模的线性增长。同时,本文对其他几种启发式算法进行了对比研究。最后,基于遗传算法,本文提出了针对问题的整数编码方案和交叉变异算子,避免了在后代中产生非法解的问题,显示出较好的性能结果。 论文的主要创新性工作在于: 1.系统地分析了跑道容量的诸多影响因素,建立了跑道容量的不确定性分析模型,并进行了相应的软件实现。这一容量研究方法在国内是首次进行。 2.在容量曲线限制下的优化策略问题上,首次在国内对比研究了固定分配策略、变化分配策略、起飞着陆优先度策略和定位点容量限制对优化结果的影响。 3.独立研究提出了飞机着陆调度问题的MPS隐枚举算法和相应的软件实现。实现了NPC问题计算量随规模的线性增长。这点优秀于以往国外同类的研究。 4.首次在国内对比研究线性规划算法、MPS隐枚举优化算法、MPS隐枚举时间窗算法和启发式算法的性能,MPS隐枚举时间窗算法和启发式算法具有相近的性能,但前者满足复杂约束能力较强。 5.在国内首次使用遗传算法对飞机到达交通流的优化策略进行了研究。提出了针对问题的特别启发式算子与个体染色体编码方案。这一研究优于国外同
论文目录:
第一章 绪论
1.1 民用航空运输的国内国际现状
1.2 空中交通管制系统的构成与功能
1.3 空中交通管制系统的现代化
1.3.1 欧洲
1.3.2 美国
1.3.3 国际民航组织ICAO
1.3.4 中国
1.4 空中交通系统中的理论研究概述
1.4.1 综述
1.4.2 系统层次
1.4.3 机场层次
1.4.4 国内相关研究
1.5 本文的研究内容和结构组成
1.5.1 研究课题的提出
1.5.2 论文的研究内容和结构
第二章 机场系统的容量评估与运行优化
2.1 前言
2.1.1 机场容量的定义及运行
2.1.2 影响因素及相关法规
2.1.3 研究历史与现状
2.2 机场容量的不确定性分析模型
2.2.1 模型概述
2.2.2 跑道容量的不确定性分析模型
2.2.3 容量模型的算例分析
2.2.4 结论
2.3 机场容量的运行管理与优化
2.3.1 前言
2.3.2 运行优化模型
2.3.3 算例及其分析
2.3.4 结论
第三章 飞机着陆调度问题的优化策略
3.1 管制区空管自动化系统
3.1.1 前言
3.1.2 理论研究历史与现状
3.1.3 现实应用系统的发展
3.2 飞机着陆调度问题的整数规划模型
3.2.1 单跑道模型
3.2.2 多跑道模型
3.2.3 仿真计算结果
3.2.4 结论
3.3 飞机着陆调度问题的MPS隐枚举算法研究
3.3.1 问题的提出
3.3.2 MPS算法分析与实现
3.3.3 MPS算法算例及分析
3.3.4 带移动时间窗的MPS算法与实现
3.3.5 启发式算法与实现
3.3.6 移动时间窗的MPS算法与启发式算法算例及分析
3.3.7 结论
3.4 飞机着陆调度的到达时间优化
3.4.1 算法模型及其实现
3.4.2 算例及其分析
3.4.3 结论
3.5 飞机着陆调度问题的遗传算法研究
3.5.1 遗传算法理论分析
3.5.2 算法的实现
3.5.3 算例及分析
3.5.4 结论
结论
4.1 研究结论
4.2 创新工作
4.3 进一步研究工作的展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
发布时间: 2006-03-06
参考文献
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