运筹学在空中交通管理中的应用概述

运筹学在空中交通管理中的应用概述

赵英男

民航西南地区空中交通管理局四川成都610202

摘要：管理的科目和工程类的科目都需要用到运筹学的相关知识，它是一种辅助技术人员解决管理、生产过程中出现的问题的主要工具。空中交通管理作为航空企业生产过程中需要面对的一个主要的问题，解决的过程中就必须将运筹学的相关理念引入其中。本文就针对空中交通管理中应用运筹学相关理念的策略进行具体的研究。

关键词：运筹学；空中交通管理；应用；概述

前言

运筹学是一门综合性的学科，包括线性规划、整数规划、网络分析、对策论、非线性规划、网分析、动态规划等。在空中交通管理工作中，运筹学的很多理论都有很强的指导作用。其中最为常用的就是线性规划理念和整数规划理念，下面将进行具体分析。

1在空中交通管理中引入运筹学线性规划理念

1.1用线性规划理念解决空中交通管理管理地面等待问题

在优化空中交通的流程、做好航班优化的过程中，线性规划的理念具有十分重要的意义，它可以辅助工作人员解决空中交通管理中地面等待的问题。在应用线性规划理念解决实际问题的过程中，最主要的工作就是找准决策的变量、目标函数以及约束条件。其中，目标函数必须基于线性规划的理念，最优解也是要在线性规划理念的指导下产生的。在借助线性规划理念解决空中交通管理地面等待问题的过程中，具体流程如下：首先，要确定决策变量，对影响地面等待速度的内部因素和外部因素进行分析；其次，要确定目标函数，要在已有的决策变量的基础上，对目标函数进行优化；最后，明确决策变量的约束条件。在此过程中，必须要先明确机场的运行限制[1]。

在使用线性规划思想对机场地面的等待问题进行求解的过程中，最小的目标函数应该是飞机整体的延误时间。而在考虑约束条件的过程中，我们需要将以下因素纳入其中，机场的容量问题，也就是在单位时间内，机场最多能容纳多少架飞机停留；航班到达时间的限制，每次需要降落的航班都需要能找到合理的时间间隙；连续性航班的停留时间问题，航班第二次起飞的时间应该两次航班之间机场的和无时间和降落时间之和。

1.2用线性规划理念优化机场空侧容量评估工

对机场空侧的容量进行评估的准确度会直接影响到机场航班的安排是否合理，在对机场空侧的容量进行评估的过程中，我们主要需要注意到以下三个问题：停机坪系统的容量评估、跑道系统的容量评估、滑行道系统的容量评估等。在对停机坪系统的容量进行评估的过程中，必须要注意做好停机位的指派工作，在此过程中可以考虑使用动态评估的方式来展开工作。在对跑道的容量进行评估的时候，必须要遵循先到先服务的原则，假定进港的航班全部服从泊松流分布；而在对既需要进港又需要离港的航班进行服务的过程中，对于航班进港时间的间隔一定要做好设定[2]。在对滑行道系统进行评估的过程中，首先要做好的就是优化滑行道的路径。在实际的操作过程中，我们可以利用线性规划的理念，将复杂的机场终端区的容量评估转化成简单的目标线性优化，线性优化的目标函数应该是航班延误时间函数以及机场运营的经济成本函数，在设计约束条件的过程中，主要目标是将原有的进离港的定位点设定转化成对节点流量的控制。

2在空中交通管理中引入运筹学整数规划理念

2.1在机位分配中引入整数规划理念

整数规划的使用原理、运作流程以及操作模型和线性规划均有相似之处，只是整数规划在限制方面与线性规划存在很大的差别。我们建立好整数规划的模型之后，在求解的过程中可以尝试使用单纯型的求解方法，并充分利用计算机的求解能力和计算能力，进而实现优化机位分配的目标。在机位分配模型的建立过程中，我们可以使用以下的目标函数：旅客转机的路程方面需要实现最优化、机位空闲时间的间隔需要保证均衡、该航班延误的等待时间一定要实现最短，进而有效地提升顾客的满意度和机场的使用率，尽最大限度实现机位空闲时间和航班延误等待时间之间的均衡。在对机场的机位进行调配的过程中，一定要坚持地面服务人员和旅客移动距离最短的目标[3]。在选择的过程中，决策参数主要包括以下两个部分，一是机位的作业时间，二是机位的最小间隔时间。

2.2在机位分配工作中引入整数规划理念

现阶段的机场机位分配工作中，采用的主要就是实时调配的原则，这样做可以有效地提升机位分配的合理性。在为进港航班指派停机位的过程中，一定要考虑机位的实际情况和飞机自身的实际情况，飞机的机型、机位号的都要在考虑的范围之内。具体设计流程主要包括以下几点：第一，对于航班到达时刻必须要有精确的预计；第二，如果航班需要调整，必须对航班的调整的时间段有明确的规划；第三，调整进港航班集合的时间；第四，对于集合中的航班，之前已经预指派的机位必须提前取消，防止影响其他航班进港；第五，对于航班需要调整的时间段有关联的空闲机位的时间进行调整；第六，在为集合中的航班调配机位的过程中，可以使用遗传算法进行计算；第七，以新制定的机位调配方案为基础，对机位的空闲时间进行更新，对新的调整方案进行输出。在为进港的航班指派机位的过程中，我们可以采取以下几种方法：遗传算法、贪心算法、Memetic算法、禁忌搜索算法、ASP算法、图着色算法、模拟退火算法等，可以选择其中的一种算法，也可以和并其中的几种算法进行计算，只要能够实现合理调配机位的目标，将就可以认定为方案合理。

结语

综上所述，随着人民生活水平的提升，乘坐飞机出行的人也越来越多，由此，我国的航空运输业也得到了快速的发展，但是在实际的操作过程中，空中交通的管理问题也越来越突出，而运筹学作为一门综合性较强的学科，对于管理类的工作和工程类的工作都具有十分重要的指导意义，而将运筹学的相关理论引入空中交通管理工作中，无论是对于提升机场的运行效率还是对于优化旅客的出行体验来说，都具有十分重要的意义。希望本文的研究能够起到抛砖引玉的作用，给各位同仁一些启发，引起对空中交通管理的重视，不断提升空中交通管理的水平。

参考文献：

[1]徐京.运筹学在空中交通管理中的应用概述[J].科技风，2014（14）：210.

[2]杨智.空中交通管制安全风险预警决策模式及方法研究[D].武汉理工大学，2012.

[3]吴维.运筹学在空中交通管理中的应用概述[J].科教文汇（下旬刊），2010（01）：39-40.