基于贝叶斯网络的空中交通延误传播分析

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1、第31卷第1期2013年2月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINAV0131NO．1Febmary2013基于贝叶斯网络的空中交通延误传播分析赵嶷飞，马乐川，王红勇(中国民航大学天津市空管运行规划与安全技术重点实验室，天津300300)摘要：从机场网络的角度研究延误传播问题。贝叶斯网络是一种分析传播1"3题的有效方法，基于贝叶斯网络的延误模型．构造出延误传播的机场网络模型。通过计算网络中务件概率，最终得到联合概率，用于分析机场之间延误传播的影响。实验数据表明，当某一机场产生离场延误时，这一延误不会消失，而是经

2、过时间的推移传播到其他机场，造成其他机场的延误。关键词：贝叶斯网络：航班延误；延误传播中图分类号：V351文献标志码：A文章编号：1674—5590(2013)01-0027-05AnalysisofairtrafficdelaypropagationbasedonBayesiannetworksZHA0Yi-fei，MALe-chuan，WANGHong-yong(TianjinKeyLaboratoryforAir嘞OperationPlanningandSafetyTechnology，CAUC，Tianjin300300，China)Abstract：Ba

3、sedonBayesiannetworksdelaymodel，isthedelayspreadairportnetworkmodelis．Bycalculatingtheconditionalprobabilityofnetwork，finallygetthejointprobability，isusedtoanalyzetheeffectsofdelayspropagationbetweentheairport．Theexperimentdatashowthat，whenanairportdeparturedelaysproduced，thedelaywill

4、notdisappear，butafteratimespreadtootherairports，causingotherairportdelays．Keywords：Bayesiannetworks；flightdelay；delaypropagation随着中国民航事业高速发展，机场吞吐量与航班量大幅度增加，导致全国范围内的机场均有航班延误现象发生。航班流量大的机场，由于空域和机场资源限制，是航班延误问题多发区。航班班次排名前10的机场，几乎同时也是航班延误排名前10的机场。这些机场起降的航班数量约占全国航班总量的50％，却占据不正常航班中的81％。由于全国大部

5、分机场的延误直接或间接受到这些机场的影响，因此，研究枢纽机场的延误成为减少航班延误的关键。近十年来，航班延误及其波及分析模型成为民航领域的一个研究热点。Clarke和Abdelghany分别于1997年和2004年提出了各自的延误波及分析模型，两个模型对由于GDP(grounddelayprogram)或者其他因素引起的航班延误的后续波及进行了分析【lI。目前国内研究航班延误主要从航空公司角度出发，通过收集整理某一航空公司所有航班的运行数据，运用延误模型进行分析。本文从机场运行的角度出发，选择机场间延误航班作为研究对象。通过处理全国航班时刻，筛选出北京、上海、广州

6、3大机场的到港延误、离港延误的时问。通过构建贝叶斯网络，综合先验知识和延误样本数据，计算出联合概率分布表，通过数据量化出广州、上海2个机场的离场延误对于北京首都机场到港延误的影响。研究结果有助于挖掘机场之间延误传播的内在机理，实现延误传播的科学预测，为及时、科学的实施延误管理提供依据。1贝叶斯网络1．1基本概念贝叶斯网络(BN)是一种基于网络结构的有向图解描述，是用来表示变量集合连接概率的图形模型，适用于表达和分析不确定和概率性事物，可从不完全或不确定的知识或信息中做出推理。一个贝叶斯网络是一个有向无环图(directedacyclicgraph，DAG)，由收稿

7、日期：2012—05．-04：修回日期：2012—08—10基金项目：国家科技支撑计划项目(2011BAH24810)；国家自然科学基金(60832011)；中国民用航空局科技基金项目(MHRD201018)；中央高校基本科研业务费专项(ZXH2009A004，ZXH2010C010)作者简介：赵嶷飞(1971一)，男，湖南常德人，教授，博士，研究方向为空中交通规划与管理．一28一中国民航大学学报2013年2月代表变量节点及连接这些节点有向边构成。节点代表随机变量，节点间的有向边代表了节点间的相互关系(由父节点指向其后代节点)，用条件概率进行表达关系强度，没有父节

8、点的用先验