基于贝叶斯网络的机场过站时间分析

《基于贝叶斯网络的机场过站时间分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第40卷第5期2010年9月航空计算技术AemnauticalComputingTechniqueV01．40No．5Sep．2010基于贝叶斯网络的机场过站时间分析曹卫东，林翔宇(中国民航大学计算机科学与技术学院，天津300300)摘要：航班延误是目前航空运输业发展所面临的一大难题。从航班延误链式波及反应的角度出发，将贝叶斯推理应用于航班过站时间的分析，分别建立实际航班数据的单机场和多机场过站时间贝叶斯网络模型。模型清晰呈现了机型类型、前航延误时间等因素对机场过站时间的影响以及首发延误等级、经停机场过站时间调整量等因素对末班延误的

2、影响。通过从多角度对模型进行分析，结果表明发生前航延误时调整航班在机场的过站时间可以有效减少延误向下游机场的波及。关键词：贝叶斯网络(BN)；贝叶斯推理；航班延误；过站时间；延误波及中图分类号：1'P18文献标识码：A文章编号：1671．654X(2叭0)05．0005一05引言航班延误是目前国内外航空运输业面临的一大难题。导致航班延误的原因主要分为四类：一是天气等自然因素造成的延误；二是航空公司自身原因造成的延误；三是空中流量饱和造成的延误；四是旅客自身原因造成的延误。航空公司为了提高飞机使用率，将航班计划安排紧凑，同一架飞机在一

3、天中执行多个连续的航班任务。如果发生前航延误，则前序航班的到达延误就会对下游航班产生延误波及，进而引发更大范围的航班延误，不仅给航空公司带来了巨大的经济损失，给旅客造成出行不便，同时也严重影响了机场安全运行秩序。航班延误波及理论一直是民航领域的研究热点，国内外许多学者都对此进行过研究，Eodomvic和Gu．berinic在文献[1]中，提出了一种分枝定界方法，目标在于使总的旅客延误达到极小。文献[2]中l(1laledF．Abdelghany等人提出了一个航班延误波及分析模型，当由于某种原因发生延误时。可以对该原因引起的后续波及进

4、行分析，但未提及如何减小延误波及。文献[3]中ShervinAhmadBey西等人研究通过重新分配航班计划中的松弛时间来减少航班延误的波及影响，但该研究并未考虑实际航班数据。文献[4]中刘玉洁、何丕廉等人通过建立延误波及模型和贝叶斯网络模型，探讨了相关航班中进港延误和航班取消对离港延误的影响，并未提及多个机场间的延误波及影响。区别于以上学者对航班延误波及理论的研究视角，本文尝试将贝叶斯推理应用于实际航班数据分析，建立单机场过站时间BN模型和多机场链式航班过站时间BN模型，从航班延误链式波及反应的角度出发，考虑单架飞机按航班计划顺序执

5、行多班次航班，当前航延误已经发生时，通过对过站时间的调整，减小延误波及。研究数据均来自国内某大型航空公司。1航班延误链式波及问题1．1航班延误的相关定义民航管理局相关文件规定：对于离港航班，在班期时刻表公布的离站时间后15min之内未正常起飞的航班为延误航班；对于进港航班，在班期时刻表公布的到达时间后10min之内未落地的航班为延误航班。飞机到达某机场后，完成一系列地面服务工作，便可以从该机场离港。飞机的计划过站时间为班期时刻表中公布的飞机离进港时间之间的时间差；飞机的实际过站时间飞机实际执行中发生的离进港时间之间的时间差。1．2航

6、班延误链式波及一架飞机一天执行连续的n个航班，从A。机场出发，中间经停A。，A：，⋯，A。一。机场，到达目的机场A。，其链式模型如图1所示。口nl出见．1珊L图1单架飞机执行n个航班的链式模型收稿日期：加10．07．02基金项目：国家863重点项目(2006从12A106)；国家自然科学基金资助项目(60572167，60879015)作者简介：曹卫东(1964一)，女，天津人，副教授，博士，研究方向为数据库、数据挖掘。·6·航空计算技术第40卷第5期其中Ai={A。，A1'．一，A。}表示机场；￡H表示飞机在空中的飞行时间；却i表

7、示飞机在机场Ai的计划离港时间；口n表示飞机在机场Ai的计划进港时间；正={兀，疋，⋯，L一。}表示飞机在机场A；的计划过站时间。正可以由两部分组成，地面服务时间％和冗余时间％，地面服务时间％是不可压缩的，而冗余时间％可以进行必要的调整。正可以表示为：正=％+％(1)如图l所示，当一架飞机由于某种原因在机场A。产生进港延误△口仉，进而产生离港延误△却。，并且延误可能传播到其下游航班或下游机场的其他航班，从而发生航班延误链式波及。设飞机在机场A：的实际进港时间和实际离港时间分别为口rr：和却：。飞机的实际过站时间可表示为：t=却i一口

8、n(2)飞机在机场Aj的计划过站与实际过站时间时间的差值：△Z=瓦一Z(3)将(1)代入(3)得：△t=％+％一t(4)发生前航延误时，△t越大越好。若△t<0，则延误加剧，若△t>O，则延误被吸收，可以有效减少下游延误。通过对冗余时