航空公司不正常航班管理和调度算法研究

论文摘要

在民用航空运输中,不正常航班由于多种原因难以避免。不正常航班的出现干扰了航空公司的正常运作,不仅给旅客带来诸多麻烦,同时也给航空公司造成了巨大的经济损失,甚至影响航空公司的信誉。因此,提高不正常航班的管理和调度能力已经成为航空公司运行控制管理中的主要工作重点。本论文采用网络优化理论、现代智能优化理论、可拓学理论对不正常航班的管理和调度有关问题进行研究。不正常航班引发的航空公司与旅客间的冲突时有发生,针对不正常航班管理中缺乏有效冲突预警的现状,本文首先利用可拓学的物元理论、可拓关联函数理论建立不正常航班旅客冲突的预警模型,对空中交通状况、机场和航空公司资源使用情况等指标进行定性定量的评价,给出当前服务环境的预警等级,为航空公司加强冲突预防和服务管理监控提供一个形式化的工具。分析了不正常航班中冲突的特点,利用可拓学中的共轭分析理论和物元的发散性、可扩性、相关性、蕴含性关系,对解决旅客纠纷提供了一种有效的分析手段和策略生成方法。民航总局规定当航空公司因自身原因导致长时间延误时,需要对旅客进行经济补偿。针对国内经济补偿纠纷的关键问题——航班延误责任归属的判定,采用可拓学中相关关系、蕴含关系和传导变换的概念,对航班运作流程进行分析,对四种基本流程的影响关系进行形式化和数量化的描述。定义了延误流程链的概念,利用传导变换分析确定主要影响因素,根据传导效应计算各种因素相应承担的责任比例。合理缩短过站服务时间是减少不正常航班损失和避免二次延误的一种有效手段,以枢纽机场为研究背景,对不正常航班的过站服务调度建立多目标作业调度模型。过站作业调度问题是具有动态时间窗和带作业调整时间的并行多机调度问题,该问题是NP难问题,没有多项式算法。本文提出了“设备能力差”概念,设计了基于设备能力差的启发式调度算法对不正常航班过站调度问题求解。算例分析显示,本文提出的算法在减少延误航班数量、总延误成本损失和设备工作能力平衡等指标均优于实际中使用的调度算法。航班计划恢复是不正常航班发生后航空公司运行控制中心最关键的工作。目前国外主要采用时空网技术建模和拉格朗日启发式算法、次梯度优化法求解。但是这类方法存在约束条件和变量的数量过于庞大、求解运算时间过长、可控性不佳等缺点。针对上述问题,本文提出一种基于路径调整的启发式算法,建立航班延误列表,通过按时间轴方向处理、更新延误列表和进行置换选择反复变异迭代的方法求最优解。该算法实现了在不同机型间的置换,一次性给出多种调整方案,并给出每个方案的总成本、延误数量和延误时间分布、发生置换调整的地点和时间。算例分析显示,该算法运算时间短、易于扩充、具有较强的实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国的不正常航班问题
• 1.1.2 不正常航班的恢复
• 1.2 研究意义
• 1.3 研究目标及主要内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 主要研究内容及章节安排
• 1.3.3 研究方法与技术路线
• 第二章 不正常航班问题相关研究方法与文献综述
• 2.1 可拓学理论及研究现状
• 2.1.1 可拓学基本概念和理论
• 2.1.2 可拓决策
• 2.1.3 可拓评价
• 2.2 JOB SHOP调度理论
• 2.2.1 Job Shop 调度问题的描述
• 2.2.2 Job Shop 调度问题的算法
• 2.2.3 多目标并行多机调度问题
• 2.3 航班计划恢复的模型及算法
• 2.3.1 单机型计划恢复
• 2.3.2 多机型计划恢复
• 2.3.3 考虑附加约束的计划恢复
• 2.4 本章小结
• 第三章 不正常航班服务的旅客冲突预警
• 3.1 引言
• 3.2 民航预警的研究成果
• 3.3 指标选择与预警等级分类
• 3.4 等级和评价对象的物元模型
• 3.5 权重系数的确定
• 3.6 等级评价
• 3.7 应用算例
• 3.8 本章小结
• 第四章 不正常航班旅客冲突处理的可拓策划
• 4.1 引言
• 4.2 不正常航班旅客冲突的特点
• 4.3 可拓策划的基本思想和方法
• 4.4 航班延误冲突的处理的可拓策划
• 4.5 本章小结
• 第五章 航班延误责任判定问题研究
• 5.1 引言
• 5.2 可拓学相关概念
• 5.3 航班延误的可拓分析方法
• 5.3.1 相关假设及定义
• 5.3.2 流程延误影响关系的可拓分析
• 5.3.3 航班延误责任的判定步骤
• 5.4 应用分析
• 5.4.1 不存在前期延误的责任判定
• 5.4.2 存在前期延误的责任判定
• 5.5 建立航班延误责任鉴定体系的探讨
• 5.5.1 建立航班延误责任鉴定体系的原则
• 5.5.2 实施责任鉴定的关键问题
• 5.6 本章小结
• 第六章 不正常航班过站服务调度算法
• 6.1 引言
• 6.2 航班过站服务调度基本模型和算法
• 6.2.1 相关假设
• 6.2.2 基于设备能力差的启发式算法
• 6.2.3 算例分析
• 6.3 不正常航班过站服务调度模型和算法
• 6.3.1 引言
• 6.3.2 相关假设和模型
• 6.3.3 改进的设备能力差算法
• 6.3.4 算例分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 不正常航班的计划恢复算法
• 7.1 航班运行控制简介
• 7.1.1 运行控制中心体系结构
• 7.1.2 国外航空公司运行控制管理介绍
• 7.2 时空网简介
• 7.3 大规模航班延误的计划恢复算法
• 7.3.1 引言
• 7.3.2 航班计划恢复问题的数学模型
• 7.3.3 基于路径置换的计划恢复算法
• 7.4 本章小结
• 第八章 不正常航班事后管理研究
• 8.1 关于改进航班正常统计的探讨
• 8.1.1 现有统计方法存在的不足
• 8.1.2 改进统计管理工作
• 8.2 航班延误服务补救管理探讨
• 8.2.1 航班延误服务中的服务失败分类及原因分析
• 8.2.2 事件驱动的即时服务概念
• 8.2.3 航班延误服务补救系统
• 8.3 航班延误服务的旅客满意度评价
• 8.3.1 航班延误服务旅客满意度评价体系
• 8.3.2 航班延误服务旅客满意度的多级模糊评价模型
• 8.3.3 算例分析
• 8.4 本章小结
• 第九章 全文总结与研究展望
• 9.1 主要工作总结
• 9.2 本文的主要创新点
• 9.3 未来研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文