考虑天气影响的区域飞行流量动态分配

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1、第４５卷第２期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．２２０１５年３月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｒ．２０１５考虑天气影响的区域飞行流量动态分配张兆宁，张东满（中国民航大学空中交通管理学院，天津３００３００）摘要：我国民航业的不断发展，空中交通流量迅速增长，导致航班延误的情况时常发生。利用空域灵活使用机制降低航班运行成本至关重要。研究了在区域管制范围内，根据实际运行情况考虑了危险天气影响区域扇区容量以及合理利用临时航线的情况，通过遗传算法与启发式算法相结合的方式优化了航班的飞行方案降低总的运行费用。研究结果表明

2、，经算法优化后，与现有的飞行方案相比，有效地降低了航班的运行成本，增加了空域利用率。关键词：航空运输；流量动态分配；遗传算法；区域管制；危险天气中图分类号：Ｖ３５５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１５）０２-０００６-０４DynamicAllocationConsideringWeatherAffectedAreaAirTrafficFlowＺＨＡＮＧＺｈａｏ-ｎｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＤｏｎｇ-ｍａｎ（CollegeofAirTrafficManagement，CivilAviationUniversityofChina，T

3、ianjin３００３００，China）Abstract：ＷｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎａ′ｓｃｉｖｉｌａｖｉａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅｒａｐｉｄｇｒｏｗｔｈｏｆａｉｒｔｒａｆ－ｆｉｃｒｅｓｕｌｔｉｎｆｌｉｇｈｔｄｅｌａｙｓｏｃｃｕｒｒｅｄｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ．Ｔａｋｉｎｇａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｕｓｅｏｆａｉｒｓｐａｃｅｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆｆｌｉｇｈｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｉｓｑｕｉｔｅｅｓｓｅｎｔｉａｌ．Ｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅａｒｅａｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄａｃｃｏ

4、ｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｈａｚａｒｄｏｕｓｗｅａｔｈｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｆｆｅｃｔｉｎｇａｒｅａｃｏｎｔｒｏｌｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｒａｔｉｏｎａｌｕｓｅｏｆｔｅｍｐｏｒａｒｙｒｏｕｔｅｓ．Ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｈｅｕｒｉｓｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｓｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｆｔｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｃｏｍ

5、ｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｆｌｉｇｈｔｐｌａｎ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｆｌｉｇｈｔｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｓｔｓａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓａｉｒｓｐａｃｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Keywords：ａｉｒｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｒａｆｆｉｃ；ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｒｅｇｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌ；ｈａｚａｒｄ－ｏｕｓｗｅａｔｈｅｒ引言国内研究方面，文献［４］基于空域灵活使用和跟２０１３年我国机场主要生产指标保持

6、平稳增长，其驰理论，对单层航路建立了空中高速路交通流微观跟中旅客吞吐量７５４３０．９万人次，比上年增长１１．０％；驰模型，扩展出空中交通流的宏观流量模型，该模型可完成货邮吞吐量１２５８．５万ｔ，比上年增长４．９％；飞机用于航路流量优化、航路容量评估等。文献［５］根据起降７３１．５万架次，比上年增长１０．８％。但随着民航Ｖｏｌｔｅｒｒａ捕食模型的思想，以航路负荷值大小为依据划业的不断增长，航路拥挤、空中交通安全等一系列问题分种群，提出实时流量动态调配算法，但没有在复杂航也变得更加突出，因此空域灵活使用下流量分配方法路网络上进行验证；文献［

7、６］利用临时航路和固定航的研究显得愈发重要。路等手段，建立了区域管制下最小运行成本为目标的国外研究方面，文献［１］提出了一种聚类往返飞规划模型，只假定了每个航班有两种飞行方案可选，选行航迹的方法来形成管道网络。采用霍夫变换确定聚择的自由性小。类的飞行航迹是否能形成网络，然后采用遗传算法优区域管制范围内会遭遇雷暴冰雹等强对流天气导化管道网络；文献［２］在保证整体运输能力的前提下致航路关闭，上述研究均未考虑到这一常见问题，使得缩短了管道网络的总长度，并通过仿真进行了验证；文所研究具有很大局限性。本文基于空域灵活使用这一献［３］建立了空域结构

8、的图的模型，利用谱聚类算法背景，假定飞行员在与管制员沟通后可以选择任意航进行了划分，用ＥＴＭＳ中的数据验证了其可行性。段飞行，依托区域管制中的临时航路并结合常见的危收稿日期：２０１４－１２－２３修订日期：２