机场航班延误问题的建模与分析

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1、机场航班延误问题的建模与分析苏同发，王肖，李梦（华北电力大学（保定）,河北保定，071000）摘要木文主要研究国内机场航班延误的相关问题，首先对国际上航班延误最严重的10个机场进行排名，分析我国机场航班在其中的排名情况。然后找出影响国内航班延谋的主要因素，最后针对航班延误主要因素提出有效改进措施，并分析改进措施对航班延迟的改进效果。针对问题一，本文采用聚类分析改进的AHP模型对全球主要机场进行分析,得到延误最严重的机场排名，与题目相比分析可得，题目中的结果与所得的结果并不相符，因此得到题目所述不准确的结论。本模型首先依据延迟程度不同作

2、为准则层进行打分，并通过聚类分析淘汰偏离统一标准的机场机构意见，进而得到各准则的评判权重，再计算出加权总延迟率得到具体排名。针对问题二，本文首先通过Excel对所得数据进行可视化分析，初步得到影响航班延误的主要原因是航空公司，其次为天气和流量。然后建立了主成分回归模型对数据进行定量分析，依据主成分分析得到影响航班延误的三个主成分因子，再通过EViews软件对因子进行最小二乘法(OLS)估计，代换得回归表达式，进而发现结果与上述相同。针对问题三，本文决定根据第二问的结果对航空公司和流量管制两个可控方面进行改进。对于流量管制方面，主要针对

3、飞机跑道终端区建立了自适应遗传排队模型，以北京首都机场为例，进行三跑道十五架飞机同时降落优化，并将结果与现有的FCFS算法相比较，进一步说明本模型的优越性。其次，针对航空公司方面原因，本文主要针对机场机位的健壮性进行了优化以减少延误的连带效应。据此建立了机位分配健壮模型，首先得到两个航空公司延时概率分布，然后以总的机位冲突概率最小为目标函数建立不同航班的规划方程，通过贪婪算法初步得到局部最优结果，再通过禁忌搜索对初步结果进一步优化，得到最终的机位分配。在最后，把难以实现的求解过程复杂度降低，与其他算法进行了比较，对模型进行了评价和推广

4、，即灵敏度分析，使其能更好的应用于实际生产生活中。关键词：聚类分析层次分析法主成分分析最小二乘估计遗传算法禁忌搜索一•问题重述1二•问题分析12.1.对问题一的分析12.2.对问题二的分析22.3.对问题三的分析3三•模型假设3四•符号说明3五•问题一的模型的建立与求解55.1.数据预处理55.2.计算平均延迟率55.3模型的建立一聚类分析的改进AHP模型5六•问题二的模型建立和求解106.1模型建立的准备一机场航班数分析106.2模型的建立一主成分回归模型12七•问题三模型的建立和求解167.1模型建立准备167.2模型一的建立一遗

5、传算法终端区排队模型167.3模型二的建立一机位分配健壮模型247.4灵敏度分析31八.模型优缺点327.1.优点325.2.缺点328.3模型推广32八.参考文献32-问题重述一项跟踪世界各地空中旅行情况的报告显示，就航班准时起飞和抵达而言，中国内地机场和航空公司的表现最差。香港南华早报网根据flightstats,com的统计称：中国的航班延课最严重，国际上航班延课最严重的10个机场中，中国占了7个。其屮包括上海浦东、上海虹桥、北京国际、杭州萧山、广州白云、深圳宝安、成都双流等机场。根据我国国内的延迟率统计标准，将延迟的航班分为准

6、点、略晚点、较晚点、严重晚点。如果一个航班在计划到港时间后30min内完成着陆(机轮接地)，即认为该航班准点到港，30-45min为略晚点,45-60min为较晚点,60min则为严重晚点。附件一列出了以我国延迟率统计为标准的2014年6月-2015年3月全球主要机场准点率。附件二、三列出了2010-2014年我国延误航班数目和各个原因所占比例。现要求通过数学建模来完成以下任务：(1)分析附件1中2014年6月-2015年4月全球主要机场的准点率报告，制定评判延误程度的规则，根据计算出的结果与香港南华早报网的统计结果是否相符从而得出结

7、论是否正确。(2)在问题一得出的中国各大机场延迟程度的基础上，结合附件2中的国内民航统计数据，建立航班延迟评价体系，确定影响我国航班延谋的主要原因。(3)综合附件一、二资料，从影响我国航班延误的主要原因出发，确定改善我国航班延误的主要措施。根据问题初步分析可知，需要建立模型确定全球各大机场的延迟严重程度，并找出导致国内机场延迟的主要原因，设计改进措施。在模型建立过程中，还需要充分考虑机场承载量，当地天气原因，旅客需求量，突发事件和航空管制使模型更加具体且贴近实际。二•问题分析2.1.对问题一的分析分析2014年6月-2015年4月全球

8、主要机场的准点率报告⑵，制定评判延误程度的规则，分析通过计算岀的结果与香港南华早报网的统计结果是否相符得岀结论是否正确。首先用Excel软件中的数据分析工具对国际各大机场的样本量进行筛选，剔除了样木量较小的中小型机场。筛