多机场终端区进离场交通流协同排序方法

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstronauticaSinicaFeb．252017VOI．38No．2SSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．educnhkxb@buaa．edu．cn多机场终端区进离场交通流协同排序方法马园园1’2⋯，胡明华1’2’3’*，尹嘉男L2⋯，田文1’2’31．南京航空航天大学民航学院，南京2111062．国家空管飞行流量管理技术重点实验室，南京2111063．中德飞行流量管理技术联合实验室，南京211106摘要：针对大都市及都市圈飞行冲突、空域拥堵和航班延误日益严峻的现状，研究了

2、多机场终端区进离场交通流协同排序问题。综合考虑尾流间隔、跑道间隔、时间窗、进离场容量等约束限制，从时空多维角度引入航班满意度概念，建立了多机场终端区进离场交通流协同排序模型，设计了带精英策略的非支配排序多目标遗传算法(NSGA—II)，寻求多机场终端区进离场排序问题的Pareto最优解。实例验证表明，所提方法可对多机场终端区进离场交通流进行优化排序，有效降低航班延误总时间，显著提高航班总满意度，并实现多机场系统对终端区空域资源的公平均衡使用。与经典的先到先服务策略相比，协同排序策略的整体优化效果较为显著，其中航班延误时间得到了一定的降低。关键词：空中交通管理；多

3、机场终端区；进离场排序；多跑道；多目标优化；航班满意度中图分类号：V355．2；TP391．9文献标识码：A文章编号：1000—6893(2017)0232022213航空运输作为综合交通运输体系的重要组成部分，其发展水平已成为衡量国家和地区经济社会现代化程度的重要指标。特别在中国长三角、珠三角和京津冀等东部发达地区，为切实满足航空运输发展需求，机场新改扩建进程不断加快，机场密集程度日益增加，“一市两场”或“一市多场”的战略布局已初见端倪，机场群系统协同发展趋势愈发明显。从空中交通管理视角审视，传统的单机场终端区空域正面临复杂的多机场协同运行环境。在大都市及都市

4、圈内，多机场终端区成为典型的中低空空域结构，具有空域结构错综复杂、机场之问耦合关联、空中交通流量密集、管制运行规则多样、运行环境动态多变等显著特点，且辖区内各个机场一般为飞行繁忙地区航空枢纽和主干航线网络关键节点，其运行效率高低在很大程度上直接反映航空运输服务品质。然而，目前多机场终端区空域系统供给与空中交通需求之间存在明显的不匹配情况，因容流失衡频繁引发飞行冲突、空域拥堵和航班延误等问题，多机场系统协同运行效率一直较为低下，进而导致航空公司运行成本增加、机场运行服务品质下降、航空旅客满意程度降低、空管部门社会形象受损。因此，为科学配置机场空域资源，高效调度空中

5、交通流量，显著提高多机场一体化运行能力和进离场协同运行效率，亟需研究多机场终端区进离场交通流协同排序问题。国内外相关学者针对空中交通流排序问题已开展大量研究，研究视角经历了由进场口。31向离收稿日期：2016—03—14；退修日期：2016—04—01；录用日期：2016—04—20；网络出版时间：2016一04—2814：13网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／11．1929．V201604281413002htmI基金项目：国家自然科学基金(71301074)；中央高校基本科研业务费专项资金；江苏省普通高校研究生科研创新计划(KYLX

6、0290)；国家自然科学基金民航联合研究基金(U1333202)*通讯作者．E—mail：minghuahu@nuaa．educa引用格武；马西圄，胡明华。尹嘉勇．等i多机场终端区迸离场交通流协同排序方法LJJ．航空学报，2017，38(2)：3202227MAYY，HUMH。YINJN．etalCollaborativesequencingandschedulingmethodforarrivalanddeparturetrafficflowlnmulti-airportterminalareaEJ2．ActaAeronauticaetAstronautica

7、S}nica，2017，38(2)：320222320222—1航空学报场H屯、由进场／离场[_。8]向进离场一”10]、由单跑道。“。1纠向多跑道u3。“一、由单机场[15q73向多机场u8之¨的逐渐演变与发展，相关的建模手段和求解算法等亦丰富多样，先后提出了先到先服务(FCFS)、约束位置交换、时间窗和航班优先级等排序概念，建立了基于整数规划、混合整数规划、静态规划和动态规划等数学思想的排序模型，并采用穷举法、搜索树算法、滑动时间窗算法、模糊推理算法、遗传算法和禁忌搜索算法等对所建模型进行求解。上述研究成果虽较为丰富，但仍存在以下3大问题：①当前研究大多聚焦

8、于单机场进场／离场／进离