基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化研究
基于理想滑行路径的机场滑行道调度策略模型
基于理想滑行路径的机场滑行道调度策略模型牟德一;刘金凤【摘要】In order to resolve the increasingly serious taxiing delays problems caused by inadequate capacity at major airports, a new scheduling strategy is proposed according to air traffic control and airport ground taxiing basic rules, in which the waiting time on runway or in the stands is distributed to each node in the process of taxiing. A mixed integer programming model is established to solve this problem, and the ideal path and the shortest path is distinguished using Floyd algorithm to find out several ideal paths for each aircraft. The model is proven through actual data analysis from a large airport, and the results show that the new scheduling strategy can reduce the total scheduling time and relieve the busy state in large airport.%针对各大型机场容量不足导致地面滑行延误日益严重的难题,结合空中交通管制与机场地面滑行基本规则,提出了一种新的调度策略,将停机位或跑道入口无限时等待时间分散到滑行过程中的各个结点,并建立了求解该问题的混合整数规划模型.此外,将最短路与理想路径进行区分,采用Floyd算法为每架飞机提供多条无障碍的理想路径.通过某大型机场的实际数据进行验证分析,结果表明新的调度策略可以使得总调度时间减少,缓解机场的地面忙碌状态.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2011(032)006【总页数】5页(P41-45)【关键词】机场滑行道调度;混合整数规划;Floyd算法;理想滑行路径【作者】牟德一;刘金凤【作者单位】中国民航大学理学院,天津300300;中国民航大学理学院,天津300300【正文语种】中文0 引言随着航空运输需求日益增长，飞机延误已成普遍现象，并有不断增长的趋势.据美国FAA研究表明，84%的飞机延误发生在地面，汉莎航空公司1999年由于飞机在空中等待降落而浪费了26000 t燃料［1］.在我国的北京、上海、广州等大型机场，该问题也十分突出.飞机的地面延误主要发生在道面滑行，高峰时刻道面滑行冲突最为严重.由于扩大基础设施投资昂贵且短时间内难以实现，所以研究机场有限资源的整合优化，提高资源的合理利用率越来越重要.为了提高飞机滑行效率，减少地面滑行的等待时间，国内外学者做出了不同层次的研究，提出了多种解决方案.在减少地面滑行时间，解决飞机滑行路径冲突问题上，一些学者试图从两个方面提出解决方案.一方面是为飞机确定无冲突的滑行路径，使飞机在停机位或跑道入口无限时等待并以最优放飞顺序放飞，J-P.Gotteland［2］和 B.Pesic［3］对这方面进行了研究，Sivakumar［4］以 Dall-Fort Worth 机场为例，运用混合整数规划进行分析，并将此模型应用扩展到任意机场的布局.另一方面是确定更多的无冲突的滑行路径，提供更多的无障碍路线.本文对第一种方案进行改进，同时兼顾第二种方法.即分散等待时间，把第一种方法的停机位或跑道入口等待转化为各个滑行道结点均可等待的新方案，这种做法在机场地面滑行指挥领域是允许的.此外，本文还采用了Floyd算法计算了多条无障碍路线，把最短路与理想路径严格区分，实现必要时安排优先级别较低的飞机按照次短路滑行，可以回避冲突，减少总调度时间，缓解机场地面忙碌状态.1 飞机地面滑行调度问题离港飞机从停机位到跑道出口，进港飞机从跑道入口到停机位所经过的路线称为飞机地面滑行路径.飞机地面滑行调度研究的主要目的是为空中交通管制员提供有效的滑行调度方案，以降低机场的地面滑行延误.由于滑行过程要受到进离港过程给出的位置和时间上的约束，同时在庞大的滑行路径上进行滑行的进离港飞机也会发生各种冲突，突出表现为:追尾冲突——在同一条滑行路径上进港和离港的两架飞机相向滑行;相遇冲突——同一滑行路径上进港(或者离港)的两架飞机同向滑行或同一结点处两架飞机相遇(见图1).通常情况下的一般作法是将交叉冲突看作结点冲突，把相遇冲突看作滑行边冲突，而追尾冲突既可以看作边冲突，也可以看作点冲突.因为如果在滑行速度保持不变的情形下，若两架飞机在滑行边相向滑行因间距不足而产生追尾冲突，则在构成该滑行边的两结点也会产生结点冲突，反之亦然.因此，本文只将冲突分为边冲突和点冲突.图1 三种类型相撞:交叉冲突(左)，追尾冲突(中)和相遇冲突(右)本文假设，所有飞机的优先级相同，即先到达结点先滑行原则.当时刻相等时，进港飞机优先于离港飞机，主要是为了减少进港飞机的空中等待时间，做到安全节油.2 分散等待时间模型为了更合理地利用机场滑行道资源，Sivakumar［4］与 Smeltink ［5］以所有参加调度飞机的总滑行时间最短为目标:运用混合整数规划为每架飞机确定理想滑行路径，安排最优放飞顺序，让其他飞机在停机位或跑道入口无限时等待，为每架飞机找到到达且经过每个结点的时间，即.模型的目的是为每架飞机确定最短滑行路径，安排最优放飞顺序，确立滑行的初始时刻，滑行一旦开始滑行中途将不再停止.固定时间段的飞机滑行时间指的是该时间段内所有滑行飞机的滑行时间总和;而调度时间是指该时间段内的第一架飞机开始滑行时计时，到最后一架飞机结束滑行时为止.通常，调度时间远小于滑行时间.目前涉及飞机地面滑行路径选择的研究中，如文献［4-5］等，大多以滑行时间最小为目标函数.显然，只有每架飞机选择了最短路才能达到滑行时间的绝对最短，但会导致多数飞机拥挤在最短路上，等待放飞.因此，从实际运用角度这种调度策略并不一定是最佳解决方案.因此本文将调度时间最短确定为目标函数，研究建立一种新的调度方案.在实际的地面交通管制中，跑道出入口和滑行道的交叉点处是有等待线的(见图2)，即滑行中的飞机为了避免冲突，保持相邻飞机之间的时间间隔或距离间隔，可以在等待线上等待，直到冲突消失为止.如此考虑，飞机在滑行路径的结点处就不再是一个固定的时刻，而很可能为一个时间段.比如，飞机在到达十字交叉结点后，发现前一个经过飞机还不满足时间间隔，就需要在结点处进行等待片刻，那么该飞机在此结点就要经历一个时间段.图2 跑道和滑行道的等待线因此本文引入两个时刻来表示飞机到达且经过该结点的时间:表示飞机i到达结点k的时间;表示飞机i离开结点k的时间.若则表示飞机i在结点k没有遇到冲突，或冲突时优先通过;若，则表示飞机i在结点k处进行等待，记表示飞机i在结点k处的等待时间.下面对进离港飞机的特殊结点到达和离开时间进行特殊说明.进港飞机:第一个结点为滑行道入口，飞机到达该点的时间为飞机的进港时刻，离开该结点的时间为飞机接到指令开始滑行的时刻.即:=飞机着落时刻，=开始滑行的时刻;最后一个结点为停机位，飞机到达该结点时间为实际到达时间，离开时间为无穷大(不考虑转机情形)，在此模型中，设置为+整个研究的时间段即可.离港飞机:第一个结点为停机位，=开始滑行时刻;最后一个结点为跑道入口，=飞机停止滑行时刻，=飞机的离港时刻.为了解决边冲突和点冲突，下设一些新的变量.变量yiju=1表示飞机i直接在飞机j之前经过结点u，否则为0.变量ziju=1表示飞机i在飞机j之前到达结点u，否则为0.Tsep为滑行规定通过同一结点的两架飞机的时间间隔，一般因机型不同而有所差距.3 确定多条无障碍路径的Floyd算法上一节将滑行时间与调度时间区分开，下面将理想滑行路径与最短路径区分开.飞机最短路径是指地面交通网络上任意起始终止点间存在的多条路径中滑行距离最短或滑行时间最短的一条路径;飞机理想滑行路径是指在地面滑行调度中，以冲突最小，最终实现所有飞机调度时间最短为目标的路径，通常情况下是次短路.最短路径是飞机滑行的最基本路径，次短路径作为补充部分构成飞机滑行路径的理想路径.飞机只有按照理想滑行路径在机场地面交通网络上滑行才有助于网络上运行飞机的合理分布及网络上飞机流的动态均衡.Floyd算法又称距离矩阵幂乘法.该算法在确定网络上任意两点之间的最短距离时，对有向和无向网络都是可行的.具体算法如下［6］:计算次数p的确定:(1)当wij≥0时，p由下式确定:P≥ln(n－1)/ln(2).这样的Dp就确定了网络各点间的最短距离.(2)在其他情况下，如果出现Dk=D(k－1)或时，可取 p=k .本文采用Floyd算法求出每架飞机的滑行路径之后，可以求出每架飞机到达最短路径上每个结点的时间.然后判断可能产生冲突的点和滑行边，并假设存在冲突的边为断路，再次采用Floyd算法求出新的最短路，即次短路，令优先级别较低的飞机避开高峰路段，选择次短路滑行.图3 首都机声T2和东跑道部分简化图以上是首都机场T2和东跑道的部分简化图，比如飞机i着落后要从跑道R7结点到停机位G217，可以为之确定多条理想路径:①R7—T10—T11—T12—G217;②R7—T10—T11—T27—G217.在实际的滑行中就可以为飞机提供更多的选择，若此时恰好有飞机j在T10—T11中与其发生冲突，则可以假设T10—T11为断路，重新利用Floyd算法计算新的理想路径:③R7—T10—T9—T26—T27—G217;④R7—T10—T9—T11—T27—G217;⑤R7—T10—T9—T11—T12—G217.计算若将飞机甲在T10处等待若干秒后的滑行时间和绕行滑行时间相比较，采取总调度时间较短的方案执行.具体算法流程图如图4.图4 算法流程图图4为飞机到达滑行道任意结点A，而目的地设为F时的路径选择流程图.4 模型计算与算例实现本文采用首都机场T2和东跑道某天机场道面的滑行调度的实际数据进行研究，给出了某一高峰时刻15 min内在T2航站楼进行起降的10个飞机(见表1).针对以下3种方案进行了实验比较，主要包括总路长，滑行时间和调度时间，延误航班数等(见表2).表1 航班计划注:A表示进港飞机;D表示离港飞机.机型进离港起点计起终点计落机位B737-800 A WUX 10∶55∶00 PEK 12∶50∶00 BAYN EAR_238 A320 D PEK 13∶01∶00 MNL 16∶57∶00 BAYNEAR_205 A340-300 A CPH04∶18∶30 PEK 12∶50∶30 BAYNEAR_219 B737-300 D PEK 13∶03∶00 TAO 14∶60∶00 BAYNEAR_227 B747-400 D PEK 12∶55∶00 SFO 01∶30∶00 BAYNEAR_214 B737-300 A WNZ 11∶02∶00 PEK 12∶52∶00 BAYNEAR_237 A330-200 A DOH 05∶50∶00 PEK 12∶55∶00 BAYNEAR_210 B737-300 D PEK 13∶02∶30 WNZ 16∶50∶30 BAYNEAR_237 B777-200 A SIN08∶32∶30 PEK 12∶55∶30 BAYNEAR_217 B747-400 D PEK 13∶05∶00 SFO 21∶55∶00 BAYNEAR_219表2 验结果比较实验方案总路长/m 总滑行时间/s 调度时间/s 进港飞机空中等待时间/s 离港飞机延误/架离港飞机延误时间/s方案一36 265 5 223 1 501 14 2 68方案二 36 265 5 223 1 021 6 1 43方案三36 394 5 241 985 6 1 21方案1:以滑行时间最短为目标函数，确定飞机最短路径，使飞机在停机位或跑到入口无限时等待，以最优放飞数序放飞［4］;方案2:以滑行时间最短为目标函数，将等待时间分散到滑行中各个结点，避免停机位和跑道入口无休止等待;方案3:以调度时间最短为目标，运用Floyd算法计算理想路径，确立多条无障碍路径，必要时绕开最短路，选择次短路，避开滑行高峰路段.由此可以看出，方案2将等待时间分散到各个结点后，虽然总滑行时间不变，但是调度时间减少了，尤其是方案3中选择次短路后，回避了冲突，增加了滑行总路径和滑行时间，但是就总体调度来说，时间减少了，缓解了机场的忙碌状态，节约了调度时间.此外，进港飞机的空中等待时间减少，提高了机场跑道容量的实际利用率，在一定程度上，提高了航班的安全性.比如一个机场年运行量30万架次，旅客吞吐量2700万的机场，如果每架飞机平均减少30 s的调度时间，那么每年就可以节省2500个飞机小时和22万多个旅客小时.这也说明了本文的模型不仅对机场滑行道高峰时刻飞机的调度是有效的，对于整个航空运输系统来说更是非常有意义的.5 结论本文在文献［4-5］的基础上，改进了目标函数，将滑行时间最短转化为调度时间最短，极大的缓解了机场地面滑行道的紧张状况.同时，Floyd算法的引入，提供了飞机滑行的多条无障碍路线，避免了最短路的拥挤，使机场资源得到最大限度的使用.然而在本文的研究中为了问题的简化，忽略了机型的不同.实际的场面调度中，因机型的不同会产生飞机优先级的不同，最短安全间隔的不同，会增大问题的复杂度.因此，把飞机机型考虑在内是进一步研究的方向.参考文献:［1］刘兆明，葛宏伟，钱峰.基于遗传算法的机场调度优化算法［J］，华东理工大学学报(自然科学版)，2008，34(3):392-398.［2］GOTTELAND J B，DURAND N，ALIOT J M，et al.Aircraft Ground Traffic Optimization［C］.4th International Air Traffic Management R＆D Seminar ATM 2001，Santa Fe，2001.［3］PESIC B，DURAND N，ALIOT J M.Aircraft Ground Traffic Optimization using a Genetic Algorithm［C］.Gentic and EvolutionaryConputation Conference GECCO 2001，San Francisco，2001.［4］SIVAKUMAR RATHINAM，JUSTIN MONTOYA，YOON JUNG.An Optimization Model For Reducing Aircraft Taxi Times at The Dallas Fort Worth International Airport［C］，26th International Congress of The Aeronautical Sciences，2008.［5］SMELTINK J W，SOOMER M J，DeWaal P R，et al.An Optimisation Model for Airport Taxi Scheduling［C］.Thirtieth Conference on the Mathematics of Operations Research，Lunteren，The Netherlands，2005. ［6］黄雍检，赖明勇，MATLAB语言在运筹学中的应用［M］.长沙:湖南大学出版社，2005:75-84.［7］VISSER H G，ROLING P C.Optimal Airport Surface Traffic Planning Using Mixed Integer Linear Programming［C］.AIAA Aviation Technology，Integration and Operations(ATIO)Conference，Denver，CO，2003.［8］BALAKRISHNAN H，JUNG Y.A Framework for Coordinated Surface Operations Planning at Dallas-Fort Worth International Airport，AIAA Guidance，Navigation，and Control Conferen-ce Hilton Head，SC，2007，20-23.［9］郑洁，高剑明.机场地面作业调度问题研究［J］，河北北方学院学报(自然科学版)，2008，24(6):60-62.。
航空器地面滑行效率分析和提升方案
航空器地面滑行效率分析和提升方案随着我国航空业的持续发展，国内越来越多的机场迈入千万级机场俱乐部，其中如长春龙嘉、石家庄正定、哈尔滨太平等单跑道机场容量饱和情况更为突出，地面运行压力更大。
为减少航空器地面滑行和等待时间，提高航空器地面运行效率，国内外学者开展相关的研究多是理论分析层面，本文从实践角度探讨航空器地面滑行效率的影响因素，提出缩短航空器地面滑行时间的有效举措。
笔者以北方某干线机场为例（以下简称H机场），对2017年1月至2022年7月之间的航空器地面滑行数据进行研究。
航空器地面滑行效率影响分析（一）航空器年度平均滑行时间分析2017年至2022年的航空器年度平均滑出行时间如图1所示：2017年至2019年，航空器年度滑出时间平均为14.06分钟。
2019年12月18日H机场承接机坪管制业务，航空器平均滑出时间持续下降，2020年至2022年7月，航空器年度滑出时间平均为11.75分钟，较2019年以前滑出时间下降16.43%。
图1：H机场航空器年度平均滑出时间从以上数据分析可以看出，2019年是航空器滑出时间下降的交界线。
一方面，从2020年起受疫情影响，全国航班量大幅下降，机坪运行冲突减少，航空器滑出后等待时间下降，航空器滑出时间随之降低；另一方面，机场接管地面滑行后，逐渐采取航空器边推边开、临界航班挽救机制等提升航空器地面滑行效率和航班放行正常性的举措，也对航空器地面滑行时间的缩短起到一定的作用。
（二）航班数量对滑行时长的影响分析2022年6月每3小时出港航班总架次和该时段平均滑出时间的数据（注：因6月全国航班量较少、雷雨天气少，外部因素影响小），按照分时段统计分析，通过统计低谷与高峰时段架次和平均滑出时间，探究航空器滑出时间的相关规律。
2022年6月，H机场出港航空器平均滑出时间为10.57分钟，各时段具体统计结果如表1所示,本场高峰时段11:00-14:00，航空器滑行时间11.56分钟，高出均值9.37%；低谷时段8:00-11:00，航空器滑行时间10.31分钟，低出均值2.5%；夜间时段20:00-23:00，航空器滑行时间10.58分钟，高于均值0.1%。
机场航空器地面滑行时间优化研究
摘要 ： 提 出航 空器地 面滑行优 化研 究 ， 目的是 在 保 证 地 面飞行 安全 的前提 下 ， 过 生 通
产 资源 的合 理调 度和 优化 配置 ， 高设施 资源 的利 用率 ， 而提 高经 济 效益 ． 文简 单 提 从 本 地 阐述 了机 场 系统功 能 区的组 成 ， 出 了将机 场 地 面 系统视 为 带 节 点和 弧 的机 场 网络 提 图结 构 ， 简要介 绍 了飞机 滑行 的基 本规 则和在 这 一过 程 中可 能 出现 的三种 滑行 冲 突． 并
核 心 内容是 建 立 了 系统 的飞机 滑行路 径优 化模 型 ． 飞机 的安全 间 隔、 将 滑行规 则和这 三
类冲 突避免 作 为约束 条件 ， 究进 、 研 出港航 班 滑 行路 径 的优 化 问题 ． 以天 津 滨海 国际 并 机 场 为例 ， 用 实际航 班 时刻 数据 进 行 算 例 分 析 ， 优 化 结 果 与 实 际滑 行 时 间进 行 对 利 把
ａ ｒ ｏ ｔ ｓ ａ ｘ ｍｐ ｅ ｈ ｐ ｉ ｍ ｅ ｕ ｔａ ｄ ｔ ｅ ａ ｔ ａ ａ ｉ ｇ ｔ ｒ ｏ ａ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｌ ａａ， ｉ ｒ ａ ｎ ｅ ａ ｌ ，ｔ ｅ ｏ ｔ ｐ ｍｕ ｒ ｓ ｌ ｎ ｈ ｃｕ ｌ ｘ ｉ ｉ ａ ｅｃ ｍｐ ｒ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅｄ ｄ ｔ ｔ ｎ ｍｅ ｉ ｗｈｃ ｈ ｗ ｈ ｅ ｓ ｉ ｔ ｎ ｈ ｄ ａ ｔｇ ｆｔ ｅ ｍｏ ｅ ． ｉ ｈ ｓ ｏ ｓ ｔｅ ｆ ａ ｉ ｌ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏ ｄ １ ｂ ｉ ｈ Ｋｅ ｒ ｓ ａｒ ｔ ｎ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｉｇ ｔ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｒ ｓ ｏ ａｉ ；ｔ ｘｎ ｉ ａ ｔ ｏ ｍｅ ｏ ｔ ｍｉａｉ ；ｍａｈ ｍａｉａ ｄ ｌ ｉ ｏ ｔｇ ｏ ｎ ｐ ｒｔ ｎ； ｏ ｔ ｅ ｔ ｌｍｏ ｅ ；ａ ｒ ｒ ｒ ｕ ｄ ｏ ｅａ ｉ ｃ ｐ ｏ
基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化研究
基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化研究随着航空业的迅速发展，机场地面滑行成为一个重要的研究领域。
在机场地面滑行过程中，飞机需要按照特定的路线从停机坪滑行到跑道上起飞或者从跑道上降落后滑行到停机坪上停靠。
地面滑行路径的优化可以提高机场运行的效率，减少飞机在地面滑行的时间和燃油消耗。
AirTOp（Airport Traffic Optimizer）是一个用于机场运行计划和优化的软件工具。
它可以帮助航空公司和机场管理者优化地面滑行路径，减少飞机的等待时间和滑行路程，提高机场运行效率。
本研究基于AirTOp，旨在优化龙嘉机场的地面滑行路径。
研究者需要了解龙嘉机场的运行情况，包括跑道的位置和长度，停机坪的位置和容量，以及航空公司的航班计划。
然后，研究者可以使用AirTOp的模拟功能来模拟机场的运行情况，并根据模拟结果进行地面滑行路径的优化。
地面滑行路径优化的目标是最小化飞机在地面滑行的时间和燃油消耗。
为了实现这个目标，研究者可以利用AirTOp的优化功能来寻找最佳的滑行路径。
优化算法可以考虑飞机的起降时间窗口、跑道的使用情况、停机坪的容量等因素，并根据这些因素来生成最佳的地面滑行路径。
除了时间和燃油消耗，地面滑行路径的优化还需考虑安全性和可行性。
研究者需要确保优化后的路径不会与其他飞机或地面车辆发生冲突，并且能够适应机场的实际运行情况。
AirTOp可以通过模拟和验证功能来帮助研究者评估优化后的路径的安全性和可行性。
基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化研究可以通过模拟和优化功能来找到最佳的滑行路径，提高机场运行效率，减少飞机的等待时间和滑行路程，同时确保安全性和可行性。
这项研究对于改进机场运行管理具有重要意义，可以为航空公司和机场管理者提供实用的决策支持工具。
机场场面飞机滑行路径优化策略
机场场面飞机滑行路径优化策略摘要：随着当前人们生活质量水平的提高，飞机出行成为了当下出行最为普遍的出行方式，由于其自身的方便与便捷，得到了人们的喜爱，在航空公司中，飞机的机场跑道、滑行道、停机位是场面运行的主要资源，在航班进场与离场过程中发挥着至关重要的作用，对机场场面飞机滑行路径进行优化，不仅能够提高机场的运行效率还能够节省航空公司的运行成本，合理的滑行路线能减少航空器在场面运行中的滑行距离,缩短滑行时间，减少航班延误。
因此，机场场面飞机滑行路径优化已经成为民航事业发展中一个现需解决的问题。
关键词：机场；场面；飞机滑行；路径；优化；策略引言：改革开放以来，我国的社会经济体系建设取得了一定的成绩，在当前的社会下，我国各个行业得到了快速的发展。
随着我国社会经济的快速发展，现如今在民航事业中，随着人们生活水平质量的提高，民航现已成为一种较为普遍的空中交通运输工具，人们在选择出行时，会优先地选择民航。
随着民航运输量的增加，现如今航空的运输需求增长已远远地超越了机场容量的增长，在机场的运营管理中制约着空中交通流量的因素就是飞机机场的跑道、滑行道以及停机位。
机场场面飞机的滑行路径需根据航班计划和机场流量，需要在路段之间灵活地进行选择和组合。
在整个滑行路径上，飞机需要遵守机场的滑行规则、控制滑行速度，并保持与其他航班的合理距离，确保整个滑行过程的安全和高效。
对机场场面飞机滑行路径优化可以在一定的程度上能够去保证在滑行道零冲突的前提下，缩小总航班的总滑行时间，节省航空公司运行的成本以及整个机场的运行效率以及滑行效率的提高，减少航班的延误。
因此，机场场面飞机滑行路径的优化是当前航空公司中十分重要的问题。
1.机场场面飞机滑行路径现状存在的问题1.1机场场面飞机滑行路径机场场面是指机场内的地面设施和建筑物。
飞机滑行路径是指飞机从停机位出发，到达起飞跑道或降落后滑行到停机位的路线。
在机场场面上，飞机需要遵循指定的滑行路径，避免与其他飞机或地面车辆发生碰撞，确保安全地到达目的地。
航空器地面滑行路径的优化
航空器地面滑行路径的优化摘要本文提出航空器地面滑行路径的优化，目的是在保障地面航空器滑行安全的前提下，在不需要太大改动的情况下通过生产资源的合理调度和优化配置，短期内缓解运行冲突，降低滑行成本，提高机场设施的利用率。
本文介绍了滑行的飞机滑行和三类潜在的冲突在这个过程中的基本规则。
在进港航班和出港航班进行滑行技术路径等有关的优化问题进行研究和分析。
关键词地面滑行；冲突分析；路径优化引言伴随着民航运输业大幅度的增长速度，全国各地的飞机数量都是在不断的增加。
这样的趋势使得全国在飞行流量上也是急剧增加的状态，飞机的延误问题也日益严重。
在我国的北京、上海、昆明等大型机场，该问题尤其突出。
飞机的地面延误主要发生在道面滑行，在高峰时刻，例如节假日等滑行冲突最为严重。
由于扩大基础设施投资昂贵且短时间内难以实现，所以研究机场有限资源的整合优化，提高资源的合理利用率越来越重要。
1 滑行道滑行道的主要作用就是为飞机提供从滑行道滑行到飞机的通道区域的终端，让飞机能够迅速做起飞准备离开跑道，不和其他的飞机在起飞和滑行道上出现干扰，尽量避免有关的延误飞机的降落。
由此同时，滑行道还会提供飞机和候机楼区域中间建立的一个类似旅客跑道的通道。
我们的滑行道可以连接很多功能不同的区域，就比如说航站区，飞机的停车区，维修区，飞行区，补给区等等。
这样可以使得机场能够在容量潜能上最大化的利用，对于整个机场的运行效率上也会得到提高。
滑行道应该要有足够宽的宽度，也应该要有和功能区连接的最短的路径。
因为我们的飞机在滑行道上的速度是要比飞机的飞行速度低，所以我们的滑行道的宽度还是要比跑道的宽度要小一些。
滑行道的宽度是根据国际机场中最大飞机的轮距宽度所决定的，因为我们要保障飞机在滑行道上在进行滑行的时候，主要轮距以外的外侧距离不能少于1.5米到4.5米。
滑行道角，适合根据所述飞行器的性能，以扩大其宽度。
2航空器地面滑行分析机场的地面滑行系统包括跑道出入口、滑行道、停机坪。
中国民航大学-基于仿真的机场滑行道模型优化算法及求解研究
基于仿真的机场滑行道模型优化算法及求解研究设计者：郭晶晶，石彬彬，罗晓倩，杨宽义，裴颖慧指导教师：刘衍希（中国民航大学 机场学院，航空自动化学院 天津 300300）作品内容简介本作品最初的想法是解决在机场运控部门实习中发现的问题。
目前机场航空器的滑行线路是管制人员临时人工分配的，由此引发了滑行线路长、滑行过程冲突点多、滑行安全性降低等问题，随着机场起降架次的增加，这些问题将日渐严峻。
本文旨在研究滑行路径优化方法，减少航空器的运行时间，节约能源，降低事故发生率，减少旅客的等待时间，为机场管制人员的实际工作提供理论依据。
本文以航空器的加权滑行时间最小为目标，建立机场滑行路径的优化模型，通过试算确定权重，为了避免航空器运行过程中的各项冲突，将航空器运行规则转化为相应的数学约束条件；本文运用最优化算法遗传算法对模型进行求解，并采用MATLAB 数学工具对求解过程进行了实现。
在模型求解过程中，为解决等待时间无法用数学解析式表达的问题，本文以面向对象的SIMMOD 仿真平台为基础，通过创建机场模型、建立滑行道系统，输入飞行程序等完成对象机场的模型建立，并运行仿真模型输出等待时间。
最后，本文以天津机场为例，对滑行路径进行优化，减少了滑行时间和冲突点，本文还从经济效益层面对优化成果进行了说明。
关键字： 滑行路径，仿真模拟，优化算法 1. 研究背景随着航空运输业的不断发展，旅客吞吐量不断增大，机场也面临着巨大的压力。
而“十二五”规划中指出我国机队规模将在5000架左右，随着起降架次的增加，机场滑行道系统也将受到巨大的挑战。
航空器占用滑行道系统时间过长，滑行线路绕行、滑行线路存在冲突等问题，使航空器在滑行过程中的安全和效率得不到保障，国内外对减少航空器在滑行道系统的运行时间，节约能源，降低事故的发生概率进行了一系列研究。
现有研究一部分以减小滑行时间为目的,求出理论上的最优滑行路线，如min ijk ijk ijkz x s =∑∑∑，[2]采用传统的最短路寻优方法，找出的理论最短路中可能存在较大冲突，不符合现实情况和安全性要求；另一部分研究考虑了机场滑行道上的冲突, 如1min ()i i kiv iv ti At t ∈-∑，[5]在无冲突条件下实现总滑行时间最小化，这部分研究没有考虑滑行过程中的等待，在保证零冲突中损失了运行效率。
关于机场滑行路径优化策略分析
关于机场滑行路径优化策略分析发布时间：2022-05-23T01:23:10.771Z 来源：《科技新时代》2022年4期作者：赵登科[导读] 即使是近两年疫情蔓延全球，根据2021年年底数据统计，我国民航运输业仍然处于增长态势，民航运输量急剧增加，由于当前航空运输需求增长速度远远大于机场容量的增长，而且机场容量的增长十分困难，投资巨大，因此高效的机场管理对于现有资源的有效利用变得越来越重要。
机场运行管理中能够制约空中交通流量的因素有很多。
但主要的因素就是三大类：1，跑道,。
2，滑行道,。
3，停机坪。
我们国内的很多学者和相关人士对于跑道的操作以及停机坪的分配上做了很多的分析和研究，而同时在滑行路径冲突方面也有一些一些解决方案。
赵登科单位：民航西南地区空中交通管理局邮编：610225摘要:即使是近两年疫情蔓延全球，根据2021年年底数据统计，我国民航运输业仍然处于增长态势，民航运输量急剧增加，由于当前航空运输需求增长速度远远大于机场容量的增长，而且机场容量的增长十分困难，投资巨大，因此高效的机场管理对于现有资源的有效利用变得越来越重要。
机场运行管理中能够制约空中交通流量的因素有很多。
但主要的因素就是三大类：1，跑道,。
2，滑行道,。
3，停机坪。
我们国内的很多学者和相关人士对于跑道的操作以及停机坪的分配上做了很多的分析和研究，而同时在滑行路径冲突方面也有一些一些解决方案。
关键词：滑行道；容量模型；冲突；解决方法引言在减少地面滑行时间和有关飞行滑行路径冲突问题上的相关解决，一些学者试图从两个方面提出解决方案。
一方面是要确定飞机在无冲突滑行的路径，使得飞机在跑道入口和停机坪等待时候能够最大优化的进行等待顺利放行。
另外一方面是确定其他的无冲突滑行路径，这样可以为其提供更多的无障碍路线的选择。
1. 滑行道运行分析1.1 滑行道基本概念滑行跑道是航空地面设施的一个组成部分，而且也是非常重要的一部分。
它是飞机在陆地机场上滑行和连接不同性质的各种功能区的指定通道，以最大的优化来发挥潜能，从而使得机场的运行效率得到提高和改善。
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基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化研究
1. 引言
1.1 研究背景
随着航空业的快速发展，地面滑行路径优化已经成为一个重要的
研究课题。
传统的滑行路径规划主要依靠人工经验和规则来完成，存
在着路径冲突多、效率低下的问题。
而基于AirTOp系统的地面滑行路径优化研究，则可以通过实时数据分析和优化算法，为机场提供更加
高效和安全的地面运行方案。
通过对龙嘉机场地面滑行路径优化研究，不仅可以提高机场的运
行效率，同时也能够减少资源浪费和减少碳排放，对航空产业的可持
续发展具有积极意义。
本研究将致力于通过AirTOp系统提出一种适用于龙嘉机场的地面滑行路径优化方案，以期为航空运输行业的发展做
出贡献。
1.2 研究意义
本研究旨在基于AirTOp系统，针对龙嘉机场的地面滑行路径进行优化研究，旨在探究如何利用先进的技术手段提高机场地面运行效率，降低航班延误和燃油消耗。
通过此研究，不仅可以为龙嘉机场的地面
运行提供具体的优化方案，还可以为其他机场地面运行管理提供借鉴
和参考。
本研究具有重要的理论和实际意义，可以有效提高机场地面运行
的效率和安全性，促进航空运输行业的可持续发展。
希望通过本研究
能够为机场地面运行管理领域的发展做出一定的贡献，为航空运输行
业的发展注入新的活力。
1.3 研究目的
研究目的是为了通过基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化研究，提高机场地面运行效率，降低飞机地面滑行时间和燃油消耗，减
少航班延误和碳排放量。
通过对AirTOp系统的研究和应用，我们可以有效地规划飞机地面滑行路径，避免拥堵和冲突，优化航班操作流程，提高整体机场运行效率。
针对龙嘉机场的具体情况和需求，我们将提
出相应的优化方案，以实现更高效、更安全、更环保的地面运行管理。
通过本研究的实施，我们旨在为我国机场地面运行管理领域的发展作
出贡献，推动相关技术和方法的应用和推广，促进机场地面运行效率
的提升和航空运输行业的可持续发展。
2. 正文
2.1 AirTOp系统介绍
AirTOp系统是一款专门用于机场地面运行优化的软件系统，旨在提高机场地面运行效率、减少航班延误和减少燃油消耗。
其主要功能
包括地面运行路径规划、航班调度优化、航班流量管理等。
AirTOp系统的优势在于其智能化的路径规划算法和实时的航班信息更新能力。
通过与空中交通管制系统和航空公司的信息系统进行通
信，AirTOp系统能够实时获取航班进出港信息、航班延误情况等数据，从而更加准确地进行地面运行路径规划和调度优化。
AirTOp系统还支持机场地面资源的智能分配和利用，可以根据实际情况调整登机桥、登机口和行李传输带等资源的分配，从而最大程
度地提高机场地面运行效率。
AirTOp系统是一款功能强大、操作便捷、效果显著的机场地面运行优化软件，对于提升机场运行效率、减少航班延误和降低航空公司
成本具有重要意义。
在龙嘉机场地面滑行路径优化研究中，AirTOp系统将发挥重要作用，并为优化算法的设计和实验提供有力支持。
2.2 地面滑行路径优化需求分析
地面滑行路径优化是提高机场地面运行效率和安全性的重要手段
之一。
在现代化机场运行中，越来越多的航班需要在有限的跑道和停
机位资源下进行地面滑行，因此如何合理规划和优化地面滑行路径显
得尤为重要。
在地面滑行路径优化的需求分析中，首先需要考虑的是机场地面
的拥堵情况。
不同航班的到达和离港时间存在冲突，机场地面运输系
统容易出现拥堵，影响地面滑行效率。
航班的滑行路径设计需要考虑
到安全和经济性，避免发生地面碰撞和浪费燃油等问题。
考虑到航班
的航线规划和预定进离港时间等因素，地面滑行路径的优化需要更加
智能和灵活。
随着航空业的快速发展，机场平均航班周转率不断增加，地面滑
行路径优化也需要适应更加复杂的运行环境。
地面滑行路径优化需求
分析不仅要考虑到现有的运行情况，还要考虑到未来的发展趋势，为
机场地面运行提供更加高效和安全的解决方案。
2.3 相关技术和方法
在地面滑行路径优化研究中，涉及到多种相关技术和方法，其中
包括航空运输领域的路网优化、飞机动态参数模拟、航班调度算法
等。
路网优化是地面滑行路径优化的重要技术之一。
通过建立机场地
面路网的数学模型，结合地面交通流量、路况等因素，可以实现对地
面滑行路径的优化规划。
常用的路网优化算法包括Dijkstra算法、A*
算法等，这些算法可以有效地解决路网中的最短路径、最优路径等问题。
飞机动态参数模拟也是地面滑行路径优化中不可或缺的技术之一。
通过模拟飞机在地面滑行过程中的动态参数变化，可以实现对飞机运
动轨迹的精确控制，从而实现对地面滑行路径的优化。
常用的飞机动
态参数模拟方法包括飞机动力学建模、飞机运动学仿真等，这些方法
可以模拟飞机在地面滑行时的加速度、速度、转向角度等参数变化，
为地面滑行路径优化提供准确的输入数据。
航班调度算法也是地面滑行路径优化的关键技术之一。
通过对航
班进行有效的调度，可以减少地面滑行路径的冲突和拥堵现象，提高
地面运行效率。
常用的航班调度算法包括基于时间窗口的调度算法、
遗传算法等，这些算法可以有效地调度航班的起降时间、地面滑行路
径等，从而最大程度地优化地面运行流程。
将上述相关技术和方法结合起来，可以实现对基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径的优化，提高机场地面运行效率，降低航班延误率，为航空运输领域的发展提供有力支持。
2.4 基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化方案
在基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化方案中，首先需要对机场的地面滑行路径进行详细的分析和规划。
通过AirTOp系统提供的数据，可以对龙嘉机场的地面交通流进行实时监测和分析，从而确定
各个滑行路径的繁忙程度和瓶颈位置。
在此基础上，可以利用相关的
优化算法和技术，对地面滑行路径进行优化，提高机场地面交通的效
率和安全性。
在优化方案中，可以采用基于智能算法的路径规划方法，通过对
飞机的起降时间、预定滑行路线、地面交通流量等信息进行综合分析，确定最佳的滑行路径。
可以利用AirTOp系统提供的实时数据，对地面交通流进行动态调整，以应对突发情况和优化整体的地面交通流动。
还可以结合地面交通控制系统对滑行路径进行优化。
通过与地面
交通控制系统的实时通信，可以及时调整滑行路径，避免拥挤和冲突，提高机场地面交通的效率和安全性。
2.5 实验和结果分析
实验和结果分析部分将从两个方面展开，首先是实验设计和方案
实施，其次是结果分析和验证。
在实验设计和方案实施方面，我们将在龙嘉机场选择一架飞机进
行实地测试，通过AirTOp系统获取该飞机的地面滑行路径数据。
然后，我们将结合龙嘉机场的实际情况，分析地面滑行路径的优化需求，确
定优化方案的具体内容和实施步骤。
接着，在结果分析和验证方面，我们将首先对比实验前后的地面
滑行路径数据，分析优化方案在路径长度、时间消耗等方面的改善情况。
我们还将对比优化前后的航班延误情况，验证优化方案对航班运
行的影响。
我们将根据实验结果对优化方案进行评价，验证其有效性
和可行性。
通过实验和结果分析，我们可以更加清晰地了解基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化方案的实际效果，为进一步的研究和应用提
供参考和借鉴。
实验结果也将为改进和优化现有方案提供依据，推动
地面滑行路径优化技术的发展和应用。
3. 结论
3.1 研究成果总结
本研究基于AirTOp系统，针对龙嘉机场地面滑行路径进行了优化研究。
通过对地面滑行路径进行需求分析，我们了解到在机场地面滑
行过程中存在较大的路径冲突和拥堵问题，影响了机场地面运行效率
和航班准时率。
我们提出了基于AirTOp系统的地面滑行路径优化方案。
本研究取得了显著成果，有效地解决了龙嘉机场地面滑行路径优化问题，提高了机场地面运行效率。
未来我们将继续完善优化方案，提高算法性能，并拓展到更多机场的应用，为机场地面运行提供更好的支持和服务。
【结论字数：215】
3.2 存在问题和展望
在本研究中，虽然我们成功地设计并实现了基于AirTOp的龙嘉机场地面滑行路径优化方案，并取得了一定的实验结果，但仍然存在一些问题需要进一步研究和改进。
由于龙嘉机场地面滑行环境复杂，涉及到多个飞机、地面设施和交通管制等因素，目前我们的优化方案还存在一定的局限性。
未来需要进一步考虑如何更好地兼顾不同飞机的滑行需求，以及如何更好地与地面设施和交通管制进行协同。
目前我们的方案主要基于AirTOp系统，虽然AirTOp系统在航班计划和资源管理方面具有很好的性能，但其在地面滑行路径优化方面仍有改进的空间。
未来需要进一步研究如何结合其他先进的优化技术和方法，提升地面滑行路径的效率和效果。