空域耦合容量管理與時(shí)隙資源分配機(jī)制的研究.pdf

1、自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著我國(guó)航空運(yùn)輸量的高速增長(zhǎng)，我國(guó)的空域系統(tǒng)長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。因此，經(jīng)常發(fā)生的惡劣天氣等空域擾動(dòng)事件，極易導(dǎo)致空域運(yùn)行容量下降，產(chǎn)生空域擁擠，進(jìn)而導(dǎo)致流量管制措施的執(zhí)行和大量航班的延誤。對(duì)于空域擁擠問(wèn)題的解決，應(yīng)從兩個(gè)方面入手：一方面，提高空域系統(tǒng)和空中交通的運(yùn)行效率，降低擁擠事件發(fā)生的概率。另一方面，系統(tǒng)地管理交通流量需求，優(yōu)化空域資源配置，尤其是，提高擁擠空域資源的分配效率，最大可能的降低空域擁擠事件造

2、成的航班延誤損失。本課題重點(diǎn)從第二個(gè)方面以經(jīng)濟(jì)成本的角度，研究空域擁擠問(wèn)題的系統(tǒng)解決方案。本課題首先從飛行流.空域相互耦合作用的整體角度研究了空域資源評(píng)估問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)飛行需求與空域資源的動(dòng)態(tài)匹配；在此基礎(chǔ)上，考慮整合當(dāng)前主要的流量管理策略(如，地面等待程序、改航、尾隨間隔管理等)，進(jìn)行空域擁擠資源分配問(wèn)題的研究，探討建立公平、高效的以用戶需求為主的空域資源分配機(jī)制。本文具體的研究工作有以下幾個(gè)方面：
　　 (1)為了有效的解決空中

3、交通擁擠問(wèn)題，本文研究分析了交通耦合現(xiàn)象對(duì)于空域容量的影響機(jī)理，綜合考慮了終端區(qū)、扇區(qū)、航路等多種空域單元之間的飛行流耦合因素，建立了空域系統(tǒng)多個(gè)層面(如網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、扇區(qū)、航路、航段)的容量評(píng)估模型，為預(yù)測(cè)空域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的擁擠瓶頸并確定其發(fā)生位置和范圍提供分析工具，進(jìn)而為空中交通流量管理和空域擁擠資源分配提供決策依據(jù)。
　　 (2)針對(duì)不同類(lèi)型、不同飛行階段的航班對(duì)計(jì)劃到達(dá)時(shí)間變動(dòng)范圍的接受程度不同，首先定義了航班的延誤成本函

4、數(shù)，進(jìn)而建立了基于航班到達(dá)時(shí)間窗受限的擁擠機(jī)場(chǎng)時(shí)隙資源最優(yōu)分配模型，并設(shè)計(jì)了以匈牙利算法為核心的程序用于模型求解。
　　 (3)建立了空域耦合因素下的航路動(dòng)態(tài)容量模型。結(jié)合該航路容量模型，并在擁擠機(jī)場(chǎng)資源優(yōu)化分配問(wèn)題研究的基礎(chǔ)上，為充分利用所有可行航路的空域資源，針對(duì)不同類(lèi)型不同飛行階段的航班需求，進(jìn)行空域時(shí)隙資源優(yōu)化配置，提出了整合改航策略和等待策略的協(xié)同航路資源的最優(yōu)分配模型，從而為實(shí)現(xiàn)門(mén)到門(mén)的流量管理提供了決策依據(jù)。

5、>　　 (4)針對(duì)擁擠機(jī)場(chǎng)的時(shí)隙資源分配問(wèn)題，提出了分析了在機(jī)場(chǎng)容量下降時(shí)段三種不同擾亂航班的應(yīng)對(duì)措施及相應(yīng)成本，給出了基于機(jī)會(huì)成本決策的時(shí)隙價(jià)值量化模型，為航空公司進(jìn)行投標(biāo)決策和時(shí)隙定價(jià)提供了依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，提出了基于威克瑞機(jī)制(VCG)的擁擠機(jī)場(chǎng)時(shí)隙資源組合拍賣(mài)模型，實(shí)現(xiàn)了擁擠機(jī)場(chǎng)時(shí)隙資源的最優(yōu)配置。
　　 (5)針對(duì)在交通流量管理協(xié)同決策過(guò)程中存在的航空公司有效信息披露問(wèn)題，設(shè)計(jì)了整合交通擁擠定價(jià)和密封拍賣(mài)的混合市場(chǎng)機(jī)