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申请/专利权人：中国民航大学

摘要：本发明涉及计算机技术应用领域，特别是涉及一种机场场面拖曳调度优化方法、电子设备和存储介质，包括：首先基于约束条件，建立拖曳调度优化模型；接着，设计贪心初始解策略与拖曳扰动更新策略，对模型求解；然后，计算求得分配矩阵的目标函数与相关指标并和当前最优解对比，若结果更优，则更新当前最优解，若结果较差，则以一定概率接受该解；最后，在所有分配方案矩阵中选择综合指标最优的分配矩阵，作为最终的拖曳优化方案。本发明能够尽可能地降低拖曳分配时间、能够确保拖曳分配合理以及最大限度地避免近机位的资源浪费。

主权项：1.一种机场场面拖曳调度优化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S100，获取目标机场的基础数据；所述基础数据包括拖曳时间表DS以及在设定时间段T内的航班计划表FS和机位信息表PI；其中，DS的第u行的第v列为第u个机位区域和第v个机位区域内的机位相互拖曳所需要的历史平均时长，u的取值为1到n1，n1为目标机场中的近机位区域的数量，v的取值为1到n2，n2为目标机场中的远机位区域的数量；FS的第i行包括（NFi，CFi，ELTi，EDTi，EPTi，EMTi,AFi），NFi为第i行对应的航班号，CFi为NFi对应的机型大类的ID，ELTi为NFi对应的预计进港时间，EDTi为NFi对应的预计离港时间，EPTi为NFi对应的预计上轮档时间，EMTi为NFi对应的预计撤轮档时间，AFi为NFi对应的航班属性的ID，i的取值为1到m1，m1为FS中的航班号的数量；PI的第j行包括（NSj，CSj，Wj，APj），NSj为第j行对应的机位号，CSj为NSj对应的机型大类的ID，Wj为NSj对应的机位类型的ID，APj为NSj对应的机位属性的ID，j的取值为1到m2，m2为PI中的机位号的数量；机位类型包括近机位和远机位，航班属性和机位属性均包括国内属性和国际属性；S200，基于第一预设约束条件、FS和PI，获取初始分配矩阵以及初始航班状态矩阵和初始机位状态矩阵；其中，初始分配矩阵的大小为m2×q，q为T内的时刻数量，初始分配矩阵的第r1行第s1列的元素Xr1s1为表示第r1个机位在第s1个时刻的航班停放情况的航班停放状态表征值，r1的取值为1到m2，s1的取值为1到q；初始航班状态矩阵的大小为m1×q，初始航班状态矩阵的第r2行第s2列的元素Br2s2为表示第r2个航班在第s2个时刻的航班状态的航班状态表征值，r2的取值为1到m1，s2的取值为1到q；初始机位状态矩阵的大小为m2×q，初始机位状态矩阵的第r3行第s3列的元素BPr3s3为表示第r3个机位在第s3个时刻的机位状态的机位状态表征值，r3的取值为1到m2，s3的取值为1到q；S300，设置第1计数器h1=1，设置第2计数器h2=1；S400，如果h1≤N1，执行S500；N1为第一设定次数阈值；否则，将当前最优拖曳分配矩阵作为目标拖曳分配矩阵，并退出当前控制程序；S500，如果h2≤N2，执行S600，否则，执行S800；N2为第二设定次数阈值；S600，对当前分配矩阵执行第h2次拖曳操作，如果第h2次拖曳操作满足第二预设约束条件，对当前分配矩阵执行对应的拖曳操作，得到对应的拖曳分配矩阵并作为当前分配矩阵，并更新当前航班状态矩阵和当前机位状态矩阵；否则，执行S700；当前分配矩阵的初始值为初始分配矩阵，当前航班状态矩阵的初始值为初始航班状态矩阵；S700，设置h2=h2+1，执行S500；S800，基于当前分配矩阵、当前航班状态矩阵和DS，计算对应的目标值f=（f1-f2H）；如果f＞fc，将当前分配矩阵设置为当前最优拖曳分配矩阵，否则，基于预设条件确定是否将当前分配矩阵设置为当前最优拖曳分配矩阵，fc为当前的最优目标值；执行S900；其中，f1为第一目标值，f2为第二目标值，H为预设最大拖曳时长，f1=Q1Q2，Q1为基于当前分配矩阵和当前航班状态矩阵确定的靠桥航班数量，Q2为基于当前分配矩阵和当前航班状态矩阵确定的进离港时段内航班停靠数量；f2=∑kb=1DLb，其中，DLb为当前分配矩阵中存在拖曳操作的第b个航班对应的拖曳时长，基于DS确定，b的取值为1到k，k为当前分配矩阵中存在拖曳操作的航班数量；fc的初始值基于初始分配矩阵、初始航班状态矩阵和DS确定；S900，设置h1=h1+1，执行S400；S200具体包括：S201，基于FS，构建初始航班状态矩阵，以及基于FS和PI，构建值为空的初始中间分配矩阵和初始中间机位状态矩阵；S202，基于FS，获取航班时间信息列表，所述航班时间信息列表的第g行包括（tg，Eg，Og），tg为T内的第g个时刻，Eg为在tg处于进港状态的航班号，Og为在tg处于出港状态的航班号，g的取值为1到q；S203，对于tg，将Og对应的航班号从当前中间分配矩阵中移除，得到新的当前中间分配矩阵；当前中间分配矩阵的初始值为初始中间分配矩阵；执行S204；S204，如果当前中间分配矩阵中存在满足所述第一预设约束条件的近机位，并且近机位的数量大于等于Eg对应的航班数量，将当前中间分配矩阵中的近机位分配给Eg对应的航班号；如果当前中间分配矩阵中存在满足所述第一预设约束条件的近机位，而近机位的数量小于Eg对应的航班数量，将当前中间分配矩阵中的近机位分配给Eg对应的部分航班号，并将满足所述第一预设约束条件的远机位分配给Eg对应的剩余航班号；否则，将满足所述第一预设约束条件的远机位分配给Eg对应的航班号；执行S205；S205，基于当前中间分配矩阵更新当前机位状态矩阵，执行S206；当前机位状态矩阵为初始中间机位状态矩阵；S206，设置g=g+1，如果g≤q，执行S203，否则，将当前中间分配矩阵作为所述初始分配矩阵，将当前机位状态矩阵作为所述初始机位状态矩阵；S600具体包括：S601，从中间航班号集中随机选择一个航班号作为候选拖曳航班号以及从满足第一预设约束条件的机位中随机选择一个机位作为目标拖曳机位；中间航班号集中的所有航班号对应的停靠时长均大于预设停靠时长；S602，如果所述候选拖曳航班号对应的拖曳标识为第一标识，且此航班号当前对应的机位和所述目标拖曳机位满足第二预设约束条件，则将所述候选拖曳航班号在对应的进港时长等于进港时间加预设航班进港忙碌时间时，从当前的机位拖曳至所述目标拖曳机位，将此航班标记为已拖曳，得到对应的拖曳分配矩阵并作为当前分配矩阵，并更新当前航班状态矩阵和当前机位状态矩阵；所述第一标识为表征航班号没有被拖曳过的标识；S603，如果所述候选拖曳航班号对应的拖曳标识为第二标识，且此航班号当前对应的机位和所述目标拖曳机位满足第二预设约束条件，则将所述候选拖曳航班号在对应的进港时长等于离港时间减预设航班离港忙碌时间时，从当前的机位拖曳至所述目标拖曳机位，得到对应的拖曳分配矩阵并作为当前分配矩阵，并更新当前航班状态矩阵和当前机位状态矩阵；否则，执行S700；第二标识为表征航班号被拖曳过的标识；所述基于预设条件确定是否将当前分配矩阵设置为当前最优拖曳分配矩阵具体包括：从预设范围内生成随机数，如果生成的随机数位于预设接受范围，则将当前分配矩阵设置为当前最优拖曳分配矩阵，否则，不将当前分配矩阵设置为当前最优拖曳分配矩阵；所述第一预设约束条件包括如下条件（1）至（5）：∑m2j=1Ejgi=1；（1）∑m1i=1Ejgi=1；（2）（NFi-CSij）×Aij≥0；（3）AFi×Wij×Aij=APij；（4）（EDTjd1-ELTjd2+△T）×（ELTjd1-EDTjd2-△T）×Ejg（d1）d1×Ejg（d2）d2＞0；（5）其中，d1∈（1,2，……，m1），d2∈（1,2，……，m1），d1≠d2；Ejgi为表示第i个航班在第g个时刻是否停放于第j个机位的决策变量，如果Xjg∈（NF1，NF2，……，NFi，……，NFm1），Ejgi=1，否则，Ejgi=0，Xjg为当前分配矩阵中第j个机位在T内的第g个时刻对应的航班停放状态表征值；CSij为NFi停放的机位的机型大类的ID，此处以整数表示；Aij为表示第i个航班是否停放于第j个机位的决策变量，如果第i个航班停放于第j个机位，Aij=1，否则，Aij=0；Wij为NFi停放的机位对应的机位类型的ID，APij为NFi停放的机位对应的机位属性的ID，ELTjd1为停放在第j个机位的第d1个航班的进港时间，ELTjd2为停放在第j个机位的第d2个航班的进港时间，EDTjd1为停放在第j个机位的第d1个航班的离港时间，EDTjd2为停放在第j个机位的第d2个航班的离港时间，△T为预设机位空闲时间；所述第二预设约束条件包括如下条件（6）-（8）：Bit=1，t∈[ELTi，ELTi+ELBT]∪[EDTi-EDBT，EDTi]；（6）∑t2t=t1∑m2j1，j2=1∑m1i=1Ej1gi×Ej2gi＜a；（7）Ej1gi×Wj1-Ej2gi×Wj2≠0；（8）其中，j1≠j2；Bit为第i个航班号对应的航班在第t个时刻的航班状态表征值，ELBT为预设航班进港忙碌时间，EDBT为预设航班离港忙碌时间，a为预设单位时间内拖曳数量阈值；如果第r1个机位在第s1个时刻停放了航班，Xr1s1的取值为第r1个机位在第s1个时刻停放的航班号，如果第r1个机位在第s1个时刻没有停放航班，Xr1s1的取值为0；如果第r2个航班在第s2个时刻处于航班忙碌状态，Br2s2的取值为1，如果第r2个航班在第s2个时刻处于航班空闲状态，Br2s2的取值为0；如果第r3个机位在第s3个时刻处于机位忙碌状态，BPr3s3的取值为1，如果第r3个机位在第s3个时刻处于机位空闲状态，BPr3s3的取值为0。

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百度查询： 中国民航大学 一种机场场面拖曳调度优化方法、电子设备和存储介质