基于混合整数规划的终端区柔性进场航迹优化

1

作者 赵向领 周志亮 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1127-1142,共16页

随着航空运输量持续增长和空域容量日渐饱和,固定进场程序对航班调配缺乏灵活性,潜在冲突多、调配困难、等待时间长、碳排放量大等问题日趋凸显。综合考虑多航班在终端区的进场、进近、排序、汇聚等运行过程,提出和描述了基于柔性进场... 随着航空运输量持续增长和空域容量日渐饱和,固定进场程序对航班调配缺乏灵活性,潜在冲突多、调配困难、等待时间长、碳排放量大等问题日趋凸显。综合考虑多航班在终端区的进场、进近、排序、汇聚等运行过程,提出和描述了基于柔性进场航迹优化解决方案。基于终端区和航空器运行特征,设计终端区航班进场时空离散网络栅格。以航迹和总飞行长度最短为目标,建立柔性进场航迹的混合整数规划模型,分别考虑网络栅格规则、航空器转弯特性、飞行冲突、安全间隔、航迹连续性等限制条件,以天津机场终端区为例,基于不同的交通密度等级和终端区入口时间窗,设置多组典型实验案例,使用商业求解器Gurobi对所建模型进行求解验证。结果表明:柔性进场航迹较标准仪表进场程序(STAR),航迹长度平均缩短127.375 km,飞行总长度平均降低534.75 km,航班进场时间平均减少6.24 min;且在相同交通密度等级,入口时间窗设置合理的情况下,柔性进场航迹对航班量的小幅波动具有一定的鲁棒性。 展开更多

关键词 空中交通管理 进场航班 四维航迹 进场排序 柔性空域 混合整数规划

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于两阶段的民转军运输机军用装备载重平衡优化

2

作者 李云飞 徐吉辉 +2 位作者 吴文君 赵向领 张传龙 《空军工程大学学报》 北大核心 2025年第3期42-51,共10页

为深入挖掘民航货运运输机装载军用装备的潜力,提高快速响应作战需求的能力,为作战成功提供必要的军用装备和各类保障物资,研究了民转军运输机的载重平衡问题。为准确获取军用装备在运输机货舱中的装载位置及方向,选取了民航宽体货运飞... 为深入挖掘民航货运运输机装载军用装备的潜力,提高快速响应作战需求的能力,为作战成功提供必要的军用装备和各类保障物资,研究了民转军运输机的载重平衡问题。为准确获取军用装备在运输机货舱中的装载位置及方向,选取了民航宽体货运飞机B747-400F改装机型为研究对象,利用两阶段分解策略,基于二维切割理论,将运输机货舱视为一块矩形板,待运载的军用装备视为多个长宽不同的矩形块,建立了一种二维几何模型与运输机载重平衡相融合的优化模型。在二维几何位置约束模型中,考虑了军用装备两两间位置不重叠且保持一定间距、不超货舱边界、可正交旋转的限制。在载重平衡优化模型中以重心偏差最小和装载量最大为目标函数,考虑了运输机重量、业载、重心、货舱累积载荷、线性载荷、面积载荷等限制。设计了Benders分解算法,将含有复杂约束问题的载重平衡优化模型,分解为位置分配的主问题和重量平衡检查的子问题。使用Gurobi求解了两种算例场景用于验证模型。结果表明:所建模型和算法可在合理的重心下快速有效确定军用装备的装载位置和方向,提高了装载量,为实现智能装载提供了参考和借鉴。 展开更多

关键词 航空运输 飞机装载 军用装备 载重平衡 Benders分解

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于装卸顺序的中型机多航段协同配载优化 被引量：3

3

作者 赵向领 李云飞 +2 位作者 王治宇 徐吉辉 李鹏飞 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1147-1161,共15页

多航段、多经停的航空货运航班,飞行过程中需要合理控制飞机的重心(CG)位置,保持平衡状态,中转站装卸操作过程中需要避免额外装卸操作,减少时间和劳力浪费,因此,研究多航段航班的协同配载问题具有重要现实意义。根据航空器自身特点与集... 多航段、多经停的航空货运航班,飞行过程中需要合理控制飞机的重心(CG)位置,保持平衡状态,中转站装卸操作过程中需要避免额外装卸操作,减少时间和劳力浪费,因此,研究多航段航班的协同配载问题具有重要现实意义。根据航空器自身特点与集装器(ULD)装卸顺序,结合各航段飞机装载平衡与过站机场ULD装卸操作要求,通过协调分配各航段ULD和散货位置,建立了中型机联程航班多目标整数线性规划模型。模型考虑了ULD和散货的质量、体积及与舱位的匹配限制,航空器限重、舱位限重、舱位及区域累积限重、上下舱联合限重和CG位置的平衡限制,以及前后航段ULD和散货的连接性约束。根据造成中间机场额外装卸操作的2种原因,基于装卸顺序,提出装卸优化模型,通过ULD的舱内平移,优化了CG,减少了装卸次数。以B757-200F机型为例,在两装一卸、一装两卸和两装两卸3种场景下,采用商用求解器Gurobi,分别针对3种不同目标函数组合进行求解和分析对比。实验表明:所提模型可以有效协调过站货物的额外装卸次数,优化前后两航段的CG位置。 展开更多

关键词 航空运输 航空货运 多航段 协同配载 载重平衡 多目标 整数线性规划

在线阅读 下载PDF 职称材料

民用航空运输载重配平问题研究综述 被引量：1

4

作者 赵向领 左蕾 +1 位作者 李云飞 徐吉辉 《中国民航大学学报》 CAS 2024年第1期1-9,58,共10页

为了解当前飞机载重配平的发展水平和研究进展,并为后续配载技术研究与应用提供借鉴,首先,介绍了载重平衡中的重量、重心和重心包线的概念。其次,总结了民用航空货运配载问题的3个研究方向:货物运输计划、货物装箱问题、集装器装载配平... 为了解当前飞机载重配平的发展水平和研究进展,并为后续配载技术研究与应用提供借鉴,首先,介绍了载重平衡中的重量、重心和重心包线的概念。其次,总结了民用航空货运配载问题的3个研究方向:货物运输计划、货物装箱问题、集装器装载配平问题,并根据研究时间进程将集装器装载配平问题分为启发式算法和(混合)整数线性规划方法。然后,介绍了配载技术的发展及应用现状,总结分析了航空公司配载发展过程,把配载技术的应用发展分为手工配载、计算机辅助的半手工配载、自动配载3个阶段;通过文献综述发现,近期配载研究由于采用简化的目标重心偏差约束,从而造成研究与实际应用出现较大差距。最后,对配载技术提出了展望,认为未来的配载技术将以实际重心包线为基础,由枚举法过渡到整数规划方法,逐步实现配载优化,并借助机器学习等技术融入公司偏好和运行经验,从而实现属于航空公司偏好的智能配载方案。 展开更多

关键词 航空运输 载重平衡 货物运输 运输规划 装箱问题

在线阅读 下载PDF 职称材料

紧急情况下航班备降模型研究

5

作者 谢春生 杭宇 赵向领 《中国民航大学学报》 CAS 2024年第6期34-38,共5页

针对在紧急情况下目标机场临时关闭,大量航班如何转移到适当备降机场的问题,本文基于协同决策的思想建立了线性规划模型,最大程度减少航班改航总飞行时间的同时满足航空公司对备降机场的期望。该模型结合实际运行特征,考虑航班最大可用... 针对在紧急情况下目标机场临时关闭,大量航班如何转移到适当备降机场的问题,本文基于协同决策的思想建立了线性规划模型,最大程度减少航班改航总飞行时间的同时满足航空公司对备降机场的期望。该模型结合实际运行特征,考虑航班最大可用飞行时间以及航空公司对备降机场的期望、机场的替代能力、可接受的飞机类别、备降机场时隙、飞机的巡航速度、航路风、空中拥堵等客观条件,并为考虑极端不受约束的情况在模型中增加了罚函数。实例计算结果显示,优化后的备降结果在缩短备降时间的同时可以满足航空公司的期望,总备降时间缩短了14.1%。 展开更多

关键词 航空运输 优化管理 整数线性规划 航班备降

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进离散差分算法的航班延迟推出策略分析 被引量：6

6

作者 赵向领 唐建勋 +1 位作者 卢飞 韩博 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期114-120,共7页

针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致航空公司延误成本增加和乘客等待时间增长等问题,基于ACDM的基本思想,在给定推出率下诠释了虚拟队列理论,设计了航班推出决策的协调流程,实现利用机位等待代替跑道起飞排队等待,不仅可以... 针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致航空公司延误成本增加和乘客等待时间增长等问题,基于ACDM的基本思想,在给定推出率下诠释了虚拟队列理论,设计了航班推出决策的协调流程,实现利用机位等待代替跑道起飞排队等待,不仅可以减少场面拥堵和航班延误,对提高航空公司经济效益也有重要意义.提出了乘客等待时间最短和推出等待成本最小2种策略和航班延误成本的计算方法及相关约束指标.分别针对小、中、大不同规模航班量的5组实际运行数据,采用基于指针运算机制的离散差分算法求解优化推出策略,并对该算法进行改进.实例表明,通过对虚拟队列航班次序的调整,乘客的平均延误时间缩短5.15%~12.66%,航空公司延误成本减少19.16%~26.0%. 展开更多

关键词 航空运输 机场协同管理 离场队列管理 协同虚拟队列 排序

在线阅读 下载PDF 职称材料

航班延迟推出策略及虚拟队列长度灵敏度分析 被引量：3

7

作者 赵向领 唐建勋 +1 位作者 卢飞 韩博 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期115-123,163,共10页

针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致的航班延误问题,通过构造虚拟队列控制航班推出率,利用机位等待代替跑道起飞排队,进而解决场面拥堵,减少延误,减少燃油消耗和污染排放,提高航空公司经济效益。基于CDM思想构造虚拟队列,提... 针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致的航班延误问题,通过构造虚拟队列控制航班推出率,利用机位等待代替跑道起飞排队,进而解决场面拥堵,减少延误,减少燃油消耗和污染排放,提高航空公司经济效益。基于CDM思想构造虚拟队列,提出3种航班延误推出策略;权衡各策略之间的关系,建立了不公平性在限定范围的以减少乘客总体等待时间和公司损失的推出决策模型,并提出多个检查指标。以20架航班为例详细分析了各指标随队列长度增长的变化关系,比较了先来先服务策略与乘客等待时间最短策略的仿真推出,分析了航班等待时间损失与乘客收益的矛盾以及推出延误成本,并计算了不同航班规模算例。模型计算表明,通过对虚拟队列航班次序的调整,时间收益增加了5.15%-24.00%,减少公司成本15.22%-26.00%。可见该策略可以明显减少乘客平均等待时间和降低航空公司成本。 展开更多

关键词 航空运输 决策 空中交通管理 机场 排序 航空客运

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞行仿真视景中的地形快速生成算法 被引量：3

8

作者 赵向领 魏志强 谢春生 《中国民航大学学报》 CAS 2007年第6期30-33,共4页

在航空器飞行仿真中,地面大规模场景制约着仿真速度。为了快速生成地形场景,分析了航空器的视域特点,提出了飞行仿真的视域裁剪方法,确定了地面场景的视野范围,在保证显示质量的同时大范围降低了渲染数据;采用视点相关的LOD技术对场景... 在航空器飞行仿真中,地面大规模场景制约着仿真速度。为了快速生成地形场景,分析了航空器的视域特点,提出了飞行仿真的视域裁剪方法,确定了地面场景的视野范围,在保证显示质量的同时大范围降低了渲染数据;采用视点相关的LOD技术对场景进行有效简化,实现了大规模地形的实时显示;提出了视野区内背对观察者场景剔除方法和相关的节点评价算法。通过试验证实了该算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 飞行仿真 视域裁剪 地形场景 LOD 网格剔除

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于QAR数据的飞机发动机性能异常检测 被引量：9

9

作者 谷润平 黄磊 赵向领 《航空计算技术》 2015年第4期1-3,7,共4页

为了监控飞机在飞行过程中的燃油变化及飞机发动机的性能,利用QAR数据作为支撑,引入外界环境因素变量,对飞机燃油流量进行了偏最小二乘模型建模,进一步分析了飞机发动机燃油流量的影响因素,建立了飞机发动机性能异常检测模型。实验结果... 为了监控飞机在飞行过程中的燃油变化及飞机发动机的性能,利用QAR数据作为支撑,引入外界环境因素变量,对飞机燃油流量进行了偏最小二乘模型建模,进一步分析了飞机发动机燃油流量的影响因素,建立了飞机发动机性能异常检测模型。实验结果表明,利用模型得到的预测数据与实际数据误差较小,具有较高的可靠性与精确度,可以作为航空公司参考数据。 展开更多

关键词 QAR 燃油流量 偏最小二乘法 异常检测

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于视点的大规模地形生成算法 被引量：2

10

作者 许承东 李强 赵向领 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期69-72,76,共5页

采用视点相关的LOD技术提出一种简洁有效的方法,实现大规模地形场景的实时显示;把视野区域分为两种:基于地面车辆的视野区域和基于飞行器的视野区域,并提出相应的算法,达到地形实时显示速度与地形大小无关.算法中还提供了对视野区内背... 采用视点相关的LOD技术提出一种简洁有效的方法,实现大规模地形场景的实时显示;把视野区域分为两种:基于地面车辆的视野区域和基于飞行器的视野区域,并提出相应的算法,达到地形实时显示速度与地形大小无关.算法中还提供了对视野区内背对观察者的场景进行剔除的方法和一种有效的网格评价算法.计算表明,该算法可以有效减少网格,提高场景显示速率. 展开更多

关键词 计算机图形 LOD 地形场景 视野算法 网格剔除

在线阅读 下载PDF 职称材料

民航宽体货机装载优化研究 被引量：2

11

作者 谷润平 贾旭颖 赵向领 《航空计算技术》 2018年第1期13-16,共4页

为了提高民航宽体货机装载效率、节省燃油,以货机装载重心最优为目标函数,基于现实约束设计以重心约束、重量约束、结构约束等为约束条件的混合整数规划模型,并应用遗传算法求解。以B747-400装载为例进行仿真,仿真结果表明,算法能够在2 ... 为了提高民航宽体货机装载效率、节省燃油,以货机装载重心最优为目标函数,基于现实约束设计以重心约束、重量约束、结构约束等为约束条件的混合整数规划模型,并应用遗传算法求解。以B747-400装载为例进行仿真,仿真结果表明,算法能够在2 s内求得最优解,验证了模型的实用性和算法的有效性,为航空公司配载工作提供了理论参考。 展开更多

关键词 宽体货机 重心偏离量 遗传算法 混合整数规划模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

终端区点融合进近程序设计方法研究 被引量：17

12

作者 晁绵博 赵向领 +1 位作者 李鹏程 雷碧玉 《航空计算技术》 2016年第2期10-14,18,共6页

流量的增长导致终端区拥挤和航班延误,增大了管制压力和公司成本。以长沙黄花国际机场36号跑道为例,空域受限,4条航线汇聚一点,梯度曲折多变,航班排序难,指挥复杂度高。结合我国飞行程序设计和管制间隔要求,根据点融合的基本概念,设计... 流量的增长导致终端区拥挤和航班延误,增大了管制压力和公司成本。以长沙黄花国际机场36号跑道为例,空域受限,4条航线汇聚一点,梯度曲折多变,航班排序难,指挥复杂度高。结合我国飞行程序设计和管制间隔要求,根据点融合的基本概念,设计跑道点融合进近程序,确定相关参数。对程序进行容量和下降梯度评估表明,静态容量可达到63架次/h,是当前运行最大流量的3.7倍;下降梯度得到明显改善,为连续下降实施奠定了基础。 展开更多

关键词 空域规划 进近程序 点融合 连续下降 下降梯度

在线阅读 下载PDF 职称材料