机场航空器地面滑行优化方法研究-毕业论文答辩

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1、机场航空器地面滑行优化方法研究指导老师：XXX学生姓名：XXX机场航空器地面滑行优化方法研究发现问题分析问题构建模型美兰机场实证分析解决问题论文结构构建优化模型滑行系统分析滑行路径优化章节安排1.绪论2.滑行道系统分析3.航空器地面滑行优化模型的构建4.海口美兰机场地面滑行优化分析5.结论1.绪论-发现问题航空器地面滑行优化是短期内缓解滑行冲突、减小滑行成本、降低环境污染的重要途径。民航运输业飞速发展机场日起降架次增多地面拥堵航班延误优化滑行路径提高机场运作效率滑行道系统的基本概念滑行冲突与避免滑行规则交叉冲突分析滑行道的属性

2、滑行道网络模型追尾冲突分析对头冲突分析ClicktoaddTitleClicktoaddTitle最小安全间隔滑行速度限制避让优先级等滑行道分析2.12.22.32.滑行道系统分析-分析问题滑行优化的目标2.4ClicktoaddTitleClicktoaddTitle滑行距离冲突等待时间冲突等待次数滑行道的分类转弯次数滑行时间v、t滑行冲突与避免(1)对头冲突：两架航空器在同一滑行道上机头相对，相向滑行：遵循单向、顺向、循环的原则。(2)追尾冲突：两架或多架航空器请求使用同一滑行道，滑行方向相同且存在后机追赶前机的情况：控制

3、前后机的滑行速度。(3)交叉冲突：两架或多架航空器在同一交叉道口相遇，请求使用相同一段滑行道资源，并且使用交叉点时间间隔不满足安全间隔标准：对航班设立优先级。图1滑行冲突类型示意图图2单向、顺向、循环原则示意图A区主滑行道CB区3.滑行优化模型的构建最小费用流Dijkstra算法局部目标函数以滑行总时间最小为目标函数，利用最小费用流的基本思想，Dijkstra算法，混合整数规划模型，建立滑行优化模型，将飞机的安全间隔、滑行规则、冲突避免作为约束条件，实现局部最优性和全局最优性。思路＋＋＋混合整数规划方程全局目标函数约束函数优化

4、模型算法设计3.1输入参数的定义(1)有向图,V’是节点集,E是边集,引入距离变量S和速度变量V,记.(2)需要规划的航班集合，滑行路径集合,航班i的滑行路径节点Ng到Ng+1的距离，飞机i从节点Ng到Ng+1的滑行时间,飞机i与飞机j之间的最小安全间隔；表示从Ng搜索到Ng+1是否转弯表示航班i从Ng搜索到Ng+1是否等待，j为已经规划过路由但没有开始滑行的所有航班,(6)(7)(8)(9)(10)(11)航班i经历一次转弯所用的时间权值，航班i经历一次等待所用的时间权值，飞机的性能决定的。(12)对于当前航班i，利用Dij

5、kstra算法将局部目标函数定义为：Ng是确定的当前节点，Ng+1是要搜索的下一节点，N1是起点，即停机位或跑道出口，Nk是终点，即跑到入口或停机位。利用式(1)循环求出的一系列节点和节点到达时间就是航班i的最优滑行路径。(1)对于规划期内的航班集合，全局目标函数定义为：公式(2)考虑了航班i在规划过程中对航班集合j产生的影响，即当航班i与航班j在节点处产生冲突但航班j的优先级低于航班i时所造成的航班j的冲突等待时间。(2)(3)公式(3)表示航班i/j在节点Ng的冲突等待时间。3.2构造目标函数3.3构造约束函数满足最小安全

6、间隔：避免对头冲突：避免追尾冲突：避免交叉冲突：3.4构造优化模型综合上述，可以得到一个混合整数规划（MILP）模型：3.5算法设计假设条件：当前时间为离场高峰，离场航班相对于进场航班具有绝对的优先级；机场内的所有滑行道对于场内的所有航空器都处于适用状态；所有的航班具备路径规划的各种属性，如机型、设定的平均直道速度和弯道速度。“时间窗”：将规划期内的航班集合按照航班密集度大小划分为若干个“时间窗”。本模型以实际运行需求为依据，设置了30分钟的时间窗。上一时间窗内已优化但未执行完的航班在本时间窗内执行先前方案，不再进行二次优化，

7、这些航班称为冻结航班。为避免冲突，在对其他航空器进行滑行优化时然需考虑冻结航班的滑行轨迹。在当前时间窗内进行规划时，将上一时间窗执行过程所达到的状态作为输入量，同时输入当前时间窗内的航班信息量。3.6模型参数的选取离场航空器的开始滑行时间TBT（TaxiBeginningTime）=ETOD；进场航空器的开始滑行时间TBT=ETOA+ti，选取进场航班的跑道占用时间ti均为50s；最小安全间隔的选取脱离道平行滑行道机坪滑行道直道速度703015弯道速度10后机前机重型机中型机轻型机重型机21.614.47.2中型机21.614

8、.47.2轻型机21.614.47.2后机前机重型机中型机轻型机重型机300200100中型机300200100轻型机300200100表2航空器滑行最低尾流间隔标准单位：m表3航空器滑行时间间隔标准单位：s表1滑行速度单位：km/h优化前优化后滑行时间29′41″27′01