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1、跑道调度计划的算法设计与应用【摘 要】起飞延误及其带来的环境影响已成为欧美等国家机场的普遍问题。 为减轻机场延误及拥塞，执行战术性的计划和控制，提高地面和终端地区的调度管理效率就成为了一种客观的解决方案。作为地面运营调度管理的一部分，本文深入研究了跑道运营计划（ ROP）的结构和特征。【关键词】跑到调度计划（ROP）分阶段；重量类型参数；算法设计一、引言无论是在机场之间的空域以及毗邻地区，还是在机场表面区域，容量需求之间的矛盾仍然将会影响到航空运输系统。机场跑道是影响起飞的主要瓶颈，因此，本文将跑道调度管理作为研究的首要问题，以便后续整个地面调度管理问题的展开。本文重点研究ROP 问题的多目标
2、分阶段的算法。 该算法能用于实现跑道调度管理计划，或者说在一系列约束条件下，能生成一系列的飞机起飞、着陆以及穿越跑道序列，使得机场的整体运营性能得到很大的优化。（一）研究的主要目的尽管空中交通管制人员在一般情况下能很好的处理大量的空中交通量，但对于机场地面提出先进、优化的管理要求也会使他们束手无策。特别地，空中交通管制人员很难去跟踪、发现飞机流量管理的约束，而这些条件就是导致了机场地面拥塞和调度的低效（长时间的排队时延、不必要的跑道空闲时间） 。机场跑道是影响起飞落地的主要瓶颈，因此，本文将跑道调度管理作为研究的首要问题，以便后续整个地面调度管理问题的展开。在一个系统中，仅考虑其中的一个方面得
3、到的结果绝不是优的，只有将起飞、着陆等完全的考虑到机场地面交通控制系统中来，才能使机场管理优化。（二）研究方法本文对机场地面调度管理所涉及到的方法，主要由以下几个部分构成： 支持该文的研究理论本文提出了关于起飞调度系统的概念结构，它能帮助空中交通管制人员很好的管理和规范化机场地面交通。 本文中的研究本文重点研究 ROP 问题的多目标分阶段的算法。选择阶段性分解方法是因为 ROP 问题的复杂性使得管制人员很难完全考虑跑道调度管理的所涉及到的各个参数和细节。（三）研究背景着陆和起飞是一对紧密联系的过程，它们共享许多机场及终端空域资源，相互作用复杂。机场的停机位、飞机滑行道以及机场跑道是起飞和着陆的
4、共享的临界资源，这使得飞机的起飞和着陆相互作用相互影响。二、分阶段的算法设计与ROP 问题在任何一个生产或者是服务的过程中，对资源的分配管理都可以归结为运营计划的问题。对于机场地面运营来说，飞机着陆、起飞、滑行穿越等活动将共享着跑道资源。（一） ROP 算法概述跑道占用时间是用于描述飞机对跑道的使用情况。由于机场容量和跑道的动态配置，导致跑道与跑道之间相互影响。在某个特定的时间段里，飞机占用了一个跑道就可能会导致其他跑道不能使用。 ROP 问题分解方案是将优化过程划分为两个阶段。第一阶段的目标为跑道吞吐量的大化，设计参数包括尾流间距和穿越约束。第二阶段在第一阶段的基础上，以系统的小延误时间为目
5、标，其它约束条件如下降流、工作负荷限制、交叉跑道约束等为设计参数。（二） ROP 算法的特点算法运行第一阶段的优化目标是跑道容量， 因此，第一阶段完成后，管制者制定战术性跑道运营策略需要考虑的因素就减少了，这样降低了管制员的工作负荷。并且在分阶段的算法过程中，并不妨碍管制者目前常用的排队策略。下降流的瓶颈导致了这些技术的产生，但其实际应用往往会受到工作负荷的限制。（三）规划调度问题（运营计划问题）理论：问题的解决受控于一系列系统规则，运营序列和时间，使他们与系统的安全与性能紧密相连。因而优化问题需要：选择好序列，并且在一系列的约束前提下，进行时间分配以满足所有系统功能需求。在大多数情况下，功能
6、需求既可以看作是目标，也可以看成是约束条件。因而，设计者需要首先确定这些需求中哪些属于系统性能，哪些是系统约束。应用：功能分解与关系分解在跑道运营计划问题的应用结果，揭示了功能需求与飞机各属性（设计参数）之间的相互作用关系，提出了如何将优化过程划分为若干个相对简化的阶段进行求解的思想。（四）跑道运营调度（ ROP）分解算法在前面提到的功能及关系分解是常用的系统分解技术，需要明确“系统需要做什么”（功能需求）和“系统如何完成功能”（设计参数） 两大问题。 从系统角度出发，采用以上两种技术建立 ROP 问题的功能需求集和设计参数集，使优化结果更能接近 ROP 问题的解决方案。三、结论与展望跑道被用
7、来作为一个关键的离场流量限制，因此研究工作主要集中于跑道运行规划。在任何使用中的跑道上的跑道运行（离场，进场和穿越）的顺序和时间的优化不能与其余的滑行道路隔开，滑行道是使飞机从停机位离开直到飞机在空中。这时由于不管发生在停机位，在滑行道系统或是在跑道上，机场地面运行本质上以从大量未预见事件的高不可预测性为特征，而这些未预见事件很可能影响机场地面的飞机运动。鉴于上述原因，当优化方法被建议用来解决跑道运行规划问题时，解决方法只在当此方法被“译”为停机门退出建议时才有用。排队调整方法论也被呈现了出来，该方法认为跑道排队并不是在非所需机场地面出现拥挤时才出现，但是相反，跑道上排队对于保持跑道压力是重要的，并且能确保跑道运行近于或是达到吞吐量优值。所以为了考虑到机场运行的不确定性，机场地面排队必须在将跑道规划译为退出规划时予以考虑。参考文献：1Blander M.A. Scheduling and Control Strategies for the Departure Problem in Air Traffic Control：PhD Thesis.University of Cincinnati ，2000：，Cambridge，19783 牟奇锋，王慈光 .飞机进近序列快速优化 .西南交通大学学报， 2008，43（3）：404-408
