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题目：
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雅宝题库解析：
随着我国航空运输业的飞速发展，不断增长的空中交通流量和有限的空域系统容量之间矛盾越来越突出，特别是处于航空运输系统陆空节点位置的机场更是如此，国内一半以上的枢纽机场和干线机场即将达到或超过其设计容量，其后果是空域日渐拥挤，空中交通延误不断增长，对空中交通安全也构成了潜在的威胁。国内外诸多研究和实践都表明机场跑道系统容量不足是造成空中交通拥堵的主要原因之一，而对空中交通进行流量管理及增加机场系统容量是有效缓解空中交通拥堵及由此产生的空中交通延误的有效措施。本文对机场跑道系统容量评估及到场飞机排序及调度（arrival sequencing and scheduling, ASS）题目做了研究。对机场跑道系统容量进行准确评估是实施空中交通流量管理的前提，也是机场规划和设计的重要内容，而对到场飞机进行合理排序、调度则可以有效利用机场容量。具体而言，本论文主要做了如下工作：1、针对现有单跑道容量评估模型各有优缺点且在评估起降飞机混合飞行情形下的跑道容量时均不够准确的题目，建立了新的单跑道最大容量评估的随机解析模型。该模型以美国后勤管理学院（LMI）所开发的单跑道容量评估模型为基础，采用管制员指挥飞机的视角对影响跑道容量的各种因素进行分析、建模，并借鉴其他跑道容量模型中的合理建模逻辑对其进行了重大修改，使模型能够准确反映相关管制规则以及管制员的指挥习惯。算例分析表明，这些修改对容量评估结果有较大影响。2、针对LMI单跑道容量模型较为合理、先进，但仅针对特定机场开发了多跑道容量模型，而没有通用多跑道容量评估模型的题目，将本文所开发的单跑道容量评估模型扩展至几何构型、相互作用形式不同的各种相关双跑道情形，建立了近距平行跑道隔离运行、中距平行跑道相关混合运行及交叉跑道隔离运行时的跑道容量模型。这些模型综合了已有跑道容量模型的优点，并特别考虑了不同降落飞机间隙内所插入的起飞飞机相互影响的题目，使模型能够正确反映有关空管规则。针对三条或以上同时运行的跑道系统，提出了跑道容量包络的合成算法，通过将跑道系统先分解成若干个分别由一至两条跑道组成的跑道集合并分别对其进行容量评估，得到其跑道容量包络，然后再用本文提出的跑道容量包络合成算法进行合成，可以实现整个机场跑道系统的容量评估。3、针对一般遗传算法在求解ASS题目时效率不高的题目，通过证明在每条跑道上同类别飞机都应按其预计到达跑道时间先后顺序依次落地这一命题，针对不考虑飞机“时间提前”且间隔方式为连续间隔的单跑道ASS题目提出了染色体编码基于飞机类别表示的遗传算法，与染色体编码基于飞机在机队中排列顺序的其他遗传算法相比，该算法大大缩小了染色体的编码空间；针对多跑道ASS题目，提出了一种memetic算法，该算法提高了遗传算法的局部搜索能力。利用这些算法对公开的测试题目进行求解的结果表明这些算法性能要优于文献中提出的其他同类算法。4、在建立ASS 题目模型时，不同的研究人员所考虑的约束不尽相同。为了了解这些约束对最终的调度方案有何影响，本文结合允许飞机“时间提前”且间隔方式为完全间隔的飞机着陆题目（aircraft landing problem, ALP）对这些不同的约束进行了建模，并通过求解大量的公开算例定量分析了这些约束对最终调度方案的影响，其结论对合理建模具有指导意义。静态ALP题目是一个NP难题目而且对实时性要求较高，试图在整个解空间寻求最优解的算法往往无法在合理的时间内寻找到较好的解，针对这一题目，本文将该题目视作一个多时段题目，借鉴滚动时域控制策略的思想，提出了分段、逐步求解该题目的滑动窗算法，利用该算法对多达500架飞机的多个公开测试题目进行求解的结果表明：不论是从算法的执行时间还是从解的质量而言，该算法都要优于文献中提出的其他算法。 |
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发表于 2022-8-26 12:09:12
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